Fragen bei spannungsgesteuerter Stromquelle mit OPV+FET

[Joachim S. (electribe)]

Hallo Zusammen!

Ich bin gerade dabei eine spannungsgesteuerte Stromquelle zum Betrieb an 
LEDs zusammen zu stricken. Schaltregler, PWM etc sind in der Applikation 
leider nicht möglich, deswegen soll das ganze längsgeregelt werden. 
Betriebsspannung ist 24V und der Strom soll bei max. Ausganggspannung 
22V von 0-400mA einstellbar sein. Ich habe eine schöne Appnote von TI 
gefunden (TIDUDH4), an der ich mich orientiert habe - den Schaltplan und 
LTS Simulation sind im Anhang.

An einigen Stellen komme ich aber leider nicht weiter, weshalb ich um 
Hilfe bei folgenden Fragen bitte:

1. Habt Ihr generelle Anmerkungen zur Schaltung/Dimensionierung?
2. Den - eigentlich überdimensionierten - Si7489DP als 
Leistungstransistor habe ich vor allem wegen der recht guten thermischen 
Kennwerte ausgewählt. Am liebsten würde ich ihn ohne Kühlkörper 
betreiben - er muss aber im Betrieb max. 2W verheizen. Laut Datenblatt 
hat er im Steady State einen RthJA von 65°C/W, was bei zb 30°C 
Umgebungstemperatur zu viel wäre. Laut Appnote 
https://www.vishay.com/docs/71622/71622.pdf kommt man mit entsprechender 
Kühlfläche auf etwa 40°C/W, womit ich gut leben könnte. Habt Ihr 
dahingehend Erfahrungen? Ist es realistisch, die 2W ohne Kühlkörper zu 
verheizen?
3. Ich mache mir Gedanken über den praktisch eigenlich nicht 
realistischen, aber theoretisch möglichen Fehlerfäll. Wenn im Betrieb 
die LEDs mit einem Stecker abgezogen und wieder angesteckt werden, 
benötigt der OPV ein paar us, um wieder auf die max. 400mA zu regeln. In 
dieser Zeit sehen die LEDs einen deutlich höheren Strom. Auch wenn ich 
davon ausgehe, dass die LEDs so einen kurzen Impuls überleben - habt ihr 
eine Idee, wie man diesen Fall abfangen kann?
Zumindest theoretisch könnte es auch zu einem Kurzschluss am Ausgang 
kommen. In diesem Fall würde der Ausgangs-FET in kürzester Zeit 
abrauchen und mir ist bisher kein eleganter Weg eingefallen, das 
abzufangen. Habt Ihr dafür Vorschläge?

Ich bin über jeden Hinweis dankbar!

Viele Grüße
Achim

[Udo S. (urschmitt)]

Gibt es einen besonderen Grund das nicht einfacher aufzubauen:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor

[Elliot (Gast)]

Man könnte den R8 aufteilen in 3R9 und 1R1, wobei 1R1 an Vcc liegt. 
Darüber einen PNP, der das Gate von M1 nach oben zieht. Also die übliche 
schnelle Strombegrenzung.

Ganz allgemein finde ich die Dimensionierung nicht gut. Der Teiler R5/R9 
bildet mit der Eingangskapazität des Fet einen Tiefpass und erhöht den 
zur Ausregelung von Störungen nötigen Ausgangshub des OPV, beides 
verzögert das Einregeln. Andererseits wird durch die verringerte 
Schleifenverstärkung die Stabilität verbessert oder überhaupt erst 
erreicht, da muss man mal genauer hinsehen.

Der übertrieben große Fet kann vom 10MHz-OPV nicht ohne merkliche 
Phasendrehung gesteuert werden. Das zwingt zu den Korrekturgliedern, die 
die Geschwindigkeit ihrerseits reduzieren. Mit geschickter Bauteilewahl 
kommt man ohne die Korrektur aus.

[Elliot (Gast)]

Udo S. schrieb:
> Gibt es einen besonderen Grund das nicht einfacher aufzubauen:

Sieht so aus als sollten Steuerspannung und LED-Kathode auf Masse 
bezogen sein.

[Joachim S. (electribe)]

Elliot schrieb:
> Sieht so aus als sollten Steuerspannung und LED-Kathode auf Masse
> bezogen sein.

Genau so ist es. Herzlichen Dank für deinen Input, Elliot! Den 
Transistor zur Strombegrenzung habe ich jetzt drin und funktioniert (in 
der Simulation) wie gewünscht.
Ursprünglich war kein Teiler drin und in dem Zustand habe ich die R/C 
Kombination eingesetzt, um das Überschwingen des OPVs zu begrenzen. Dann 
ist mir aufgefallen, dass ohne Teiler eine zu hohe Ugs ans Gate kommen 
kann. Ich habe gerade mal mit ein paar Werten rumgespielt und (wenn ich 
nichts übersehen habe) ohne zusätzliche Kompensation müsste der 
Spannungsteiler so niederohmig werden, dass der OPV zu viel Strom 
treiben muss.

Viele Grüße

Achim