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Thema: IR LED current source mit TL431

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Searcher
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    IR LED current source mit TL431

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    Hallo,

    ich möchte eine IR LED bei fallender Batteriespannung mit konstantem Strom versorgen. In einem ausgeschlachteten Netzteil fand ich mehrere TL431. Im Datenblatt gibt es die angehängte Schaltung.

    Die Batteriespannung (V+) soll von 4,6 bis 6,2 Volt schwanken können und an Iout einen konstanten Strom von 20mA liefern.

    Ich hatte das mal auf dem Steckbrett aufgebaut. Dimensionierung von Rcl mit der Ref Spannung von 2,5V / 0,02A = 125 Ohm. Als Transistor irgendeinen NPN (es war ein 2PC945P) genommen und als Widerstand zwischen Basis und Kollektor mit verschiedenen Werten zwischen 500 und 4,7k probiert. Es wird auch "irgendwie" geregelt aber nicht besonders konstant. Es ist mir nicht klar, wie das funktioniert.

    Vor allem:
    Wie dimensioniere ich den Widerstand zwischen Kollektor und Basis des Transistors und tut es jeder "general purpose" NPN Transistor, der den Laststrom verträgt?

    Kann die V+ Spannung auch zb mit 200 Hz und Duty Cycle 10% eingeschaltet werden (LED soll/muß nicht ständig an sein) oder eignet sich die Schaltung dafür überhaupt nicht?

    Gibt es einfachere Alternativen?

    Vielen Dank schonmal.

    Gruß
    Searcher
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken current_source.jpg  
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  2. #2
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo Searcher!

    Ich vermute zu niedrigere Spannung auf dem Transistor (Uce). Versuche es, bitte, mit kleinerem Uref = 1,2 V z.B. LM385.

    Zum experimentieren könntest du auch entsprechende Anzahl seriell geschalteden Dioden (mit genügendem Strom in Flußrichtung) nehmen.

    MfG

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Die Schaltung sollte schon einen einigermaßen stabilen Strom liefern, allerdings nicht zu 100% geregelt. Der Strom durch den Widerstand am Transistor wird nicht nachgeregelt.

    Die Funktion ist realtiv einfach: der TL431 versucht 2,5 V am ref Eingnag hinzubekommen, als Shuntregler. Der Transistor als Emittefolger braicht dazu etwa 3,2 V und den gewünschten Strom von 20 mA am Emitter und etwa 0.1 mA an der Basis. Der Strom durch den TL431 selber geht an der Regelung vorbei, und deshalb wird es nicht besonders stabil. Jenachdem wo man die LED hintut wird auch die Spannung kanpp.

    Da ist auch noch eine ähnliche Schaltung, wo der Verbraucher, hier die LED, an den Kollektor des NPN Transistors geht. Da geht nur der Baisisstrom an der Regelung vorbei , und es wird auch die MIndestspannugn ist etwas niedriger ( 2,5 V , Uce + ULED, also knapp 4 V bei einer IR LED).Die Schaltung sollte sich auch einigermaßen schnell einschalten lassen. 200 Hz sollte kein Problem sein.

    So eine ähnliche Schaltung könnte man auch mit einem LM317 aufbauen. Was wäre vermutlich etwas einfacher.

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Searcher
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    Hallo,

    hab die von Besserwessi erwähnte Schaltung aus Figure 23. Constant Current Sink aufgebaut. Die funktioniert wie erwartet. Bei Veränderung der Batteriespannung (V+) von 4,5V auf 6V ändert sich der Strom durch die IR LED (hängt zwischen Isink und V+) praktisch nicht.

    Hab dann nochmal die Schaltung nach Figure 22. aufgebaut. Das von mir als "nicht besonders konstant" bezeichnete Verhalten läßt sich durch den veränderten Strom bei verändertem V+ erklären, der durch den Widerstand am Transistor, weiter durch den TL431 fließt und dann, wie von Besserwessi erwähnt, den Laststrom verändert. Konnte ich prima am Widerstand messen und nachrechnen.

    Hab dann beide Schaltungen nochmal mit Dioden (1N414 nachgebaut. Also TL431 raus und statt dessen zwei Dioden in Reihe in umgekehrter Richtung wie TL431 eingebaut - also Anode an Basis des Transistors. (Hoffe, das war so gemeint von Dir, PICture) Ref gibt es ja nicht und zur Berechnung des Rcl bzw Rs als Ref Spannung die Durchflußspannung einer Diode (0,7V) angenommen. Funktioniert. Allerdings nach Figure 22 sind die Stromschwankungen bei V+ Änderung schon recht arg.

    Nach Figure 23 hatte ich damit bei V+ Änderung von 1,5V etwa 1,5mA Schwankung (Basiswiderstand = 1k). Dürfte für meine Anwendung reichen. Da damit für die Regelung nur etwa 1,4 Volt gebraucht werden, könnte man da als Last auch zwei IR LEDS in Reihe mit je zB 1,2V Durchflußspannung als Last dranhängen, was mir nicht ungelegen kommt.

    Der LM317 dürfte hier wahrscheinlich das non plus ultra sein. Muß nochmal meinen Elektronik Schrott durchwühlen

    Vielen Dank nochmal.

    PS: Den Basiswiderstand hab ich durch Ausprobieren ermittelt. Gibt es da eine etwas zielgerichtetere Methode?

    Gruß
    Searcher
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