Strom begrenzen: Wie?

Hallo, ich braeuchte eine Schaltung, mit der man den Strom begrenzen kann bei konstanter Spannung. Ein Verbraucher braucht eine Betriebsspannung von 3V und darf max.

300mA aufnehmen, sonst gehen Bauteile kaputt. Man hat ein Poti zum einstellen des Stromes am Verbraucher. Um versehentliches "zu weit drehen" zu verhindern, soll der Strom auf 300mA begrenzt werden. Wie macht man sowas?

R = 3V/ 300mA = 10 Ohm. Ein 10 Ohm Widerstand davor wuerde den Strom theoretisch auf 300mA begrenzen. Allerdings faellt an dem Widerstand dann eine Spannung ab, so dass dem Verbraucher keine vollen 3V mehr zu Verfuegung stehen. Im schlimmsten Fall (=Verbraucher nimmt 300mA auf) entspraeche dies einem Spannungsabfall von 1,5V. Bei 1,5V nimmt der Verbraucher aber keine 300mA mehr auf wie bei 3V, sondern weniger. (Mit sinkender Spannung sinkt auch die Stromaufnahme - ist bei den meisten Verbrauchern ja so). Es stellt sich also irgendwas unbekanntes dazwischen ein.

Wie kriege ich es hin, dass die Spannung am Verbraucher erst dann rapide einbricht, wenn die 300mA ueberschritten werden?

Es gibt ja teure Netzteile, die sowas koennen. Leider habe ich sowas nicht: Das muss doch auch billiger gehen, bzw. die Netzteile haben dazu ja irgendeine Schaltung? Ist es sehr aufwendig so eine Schaltung fuer einen fixen Spannungs- und Stromwert aufzubauen? Wie sieht sie aus, bzw funktioniert sie?

TIA, Dominik

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Dominik Pusch
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Dominik Pusch schrieb:

L200 von

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Gruß Dieter

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Dieter Wiedmann

Am Thu, 07 Oct 2004 13:00:28 +0200 hat Dominik Pusch geschrieben:

Du siehst, daß das kein brauchbarer Ansatz ist.

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Martin Lenz

Dominik Pusch schrieb:

Als reiner Schutz wäre eine Halbleitersicherung aka Polyswitch geeignet.

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Wolfgang Hauser

Ich denke, ich verstehe: Die paar mV die da an dem "Shunt"-Widerstand abfallen und dem Verbraucher fehlen kann man i.d.R. vernachlaessigen? Wenn nicht muss man diesen Shuntwiderstand eben noch kleiner waehlen bis sie vernachlaessigbar ist und entsprechend die Referenzspannung anpassen... Ein Operationsverstaerker vergleicht dann zwei Spannungen an seinen (hochohmigen?) Eingaengen und "kippt" sobald die Spannung am Shuntwiderstand hoeher als die Referenzspannung wird? Die Referenzspannung am zweiten Eingang koennte man einfach mit einem (hochohmigen) Poti als Spannungsteiler einstellen? Der Ausgang koennte dann auch einfach einen leitenden Transistor zwischen Verbraucher und Masse sperren? Am besten kippt man noch ein RS-Flipflop, weil bei Unterbrechung die Spannung am Shuntwiderstand sofort wieder auf 0V fallen wuerde und den OP zurueckkippen laesst und dadurch quasi eine Rueckkopplung erzeugt wuerde?

Ehrlich gesagt kenne ich mich mit OPs nicht wirklich aus und mit Mosfet schon gar nicht. Im ganzen betrachtet ist die Schaltung doch ziemlich aufwendig. Werde doch mal schauen, ob ich mir nicht irgendwo ein Labornetzgeraet leihen kann ;) Aber vielen Dank! Ich denke, dass ich jetzt zumindest ansatzweise theoretisch verstanden habe, wie man soetwas realisieren kann ;)

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Dominik Pusch

Am Thu, 07 Oct 2004 14:58:45 +0200 hat Dominik Pusch geschrieben:

Genau so - oder, wenn ev., die Eingangsspannung etwas erhöhen, du kannst ev. auch mit deinem Längstransistor auch die Ausgangsspannung regeln (über zweiten OPV mit einer Referenz vergleichen) - dann hast du schon fast sowas wie in deinem Labornetzgerät gebaut :-)

Bei einem OPV will man diese Rückkopplung, er _begrenzt_ dann den Strom auf deinen gewünschten Wert. Wenn du ein RS FlipFlop betätigst, dann arbeitet dein OPV als Komparator (oder du verwendest gleich einen solchen, sind aber sowieso relativ ähnlich) und du schaltest ab, so wie eine Sicherung - das meinte ich mit:"je nachdem, wie du es gebaut hast").

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Martin Lenz

-------LM317--|widerstand|---+----- | | +-------------------+

An dem Widerstand fallen 1,25 Volt ab, also muss er 4,16 Ohm haben.

Wenn der Strom ca. 300mA wird, dann wird der LM317 heiss und schaltet ab. Daher braucht er keinen Kühlkörper. Der Spannungsverlust ist ca. 2-3 Volt. Es geht noch besser fast ohne Spannungsverlust mit thermisch gesicherten MOSFET's, aber deutlich aufwendiger.

Grüsse,

Peter

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Peter Heckert

Am Thu, 07 Oct 2004 18:44:32 +0200 hat Peter Heckert geschrieben:

Der OP wollte aber "fast keinen" Spannungsabfall, er hat von 3V Betriebsspannung gesprochen.

Die 300mA mittels des Widerstandes sind zum Glück _nicht_ die thermische Abschaltung. Diese wäre viel zu ungenau und hängt auch von der Spannungsdifferenz ab.

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Martin Lenz

Der LM317 wird erst dann richtig heiss, wenn die Strombegrenzung einsetzt. Dann fliessen solange 300mA, bis der LM317 heiss ist, und erst dann wird termisch abgeschaltet. Das funktioniert sehr genau, ich glaube, mit 2-3 Prozent Toleranz.

Man müsste ihn natürlich vor den 3V Spannungsregler schalten.

Grüsse,

Peter

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Peter Heckert

X-No-Archive: Yes

begin quoting, Dominik Pusch schrieb:

Entweder kompliziert oder so:

Man nimmt eine Spannungsquelle mit einer relativ hohen Spannung (z. B.

15V) und schließt einen Widerstand an, durch den im Kurzschluß der maximal zulässige Strom fließt, also

R = 15V / 300mA = 50 Ohm (4,5 W)

Die Ausgangsspannung begrenzt man mit einer Z-Diode auf die gewünschten 3V (die Z-Diode nimmt dann 720mW auf). Dann hat man am Ausgang eine Spannung von 3V, die, wenn der Strom über 240mA steigt, mit einem Innenwiderstand von 50 Ohm zusammenbricht. ________ o------|________|-------o--------o | __|__/ / / \ /___\ | | o-----------------------o--------o

Besser ist das, den Widerstand durch einen Bipolartransistor zu ersetzen:

o--------- -------o--------o E \ / C | ------- | B | __|__/ | / / \ - \ /___\ | |/ | | | | |/| | | | | /|_| | | | | |__o | | | o------------o----------o--------o

Den Basiswiderstand macht man einstellbar, damit wird der Basisstrom vorgegeben, der den Kollektorstrom begrenzt. Die Einstellung kann man rein empirisch machen: Links an den Eingang ein regelbares Netzgerät anschließen, Spannung runterdrehen (Strombegrenzung auf vernünftig, z. B. hier 400mA), den Ausgang mit einem Strommesser kurzschließen. Dann langsam die Eingangsspannung hochdrehen und den Strommesser beobachten, er sollte Strom anzeigen. Eingangsspannung weiter hochdrehen, bis Ausgangsstrom an der gewünschten Grenze landet. Wenn trotz hoher Eingangsspannung zu wenig Strom fließt, Basiswiderstand langsam und vorsichtig kleiner drehen, dadurch steigt der Basis- und mit ihm der Kollektorstrom. Sobald der gewünschte Ausgangsstrom vorliegt, ist man fertig. (Der Transistor verbrät rund 5W bei 15V Eingangsspannung und muß daher auf einen Kühlkörper. Man kann aber mit dieser Schaltung auch eine kleinere Eingangsspannung verwenden, die nur zwei bis drei Volt über der gewünschten Ausgangsspannung liegt, weil dann der Transistor auch sicher in der Sättigung ist. Er verheizt dann die Leistung U_EC*Ausgangsstrom (z. B. 2,5V*300mA=750mW), weil der Ausgangsstrom bei nichtbelastetem Ausgang durch die Shunt-Diode fließt.

Basiswiderstand: die Stromverstärkung wird um die 100-200 herum liegen, dann braucht man für 300mA Kollektorstrom ungefähr 2mA Basistrom, und zwar liegt an dem Basiswiderstand ungefähr die Eingangsspannung, also etwa 5V. Der Widerstand sollte also zwischen

1,3kOhm und ca. 4kOhm liegen. man schaltet also einen 1-kOhm-Festwiderstand an die Basis und damit in Reihe einen Trimmer von ca. 3-5kOhm nach Masse.

Da in der Transistorschaltung der Basisstrom und damit der Kollektorstrom von der Eingangsspannung abhängt, muß die im Betrieb konstant gehalten, also geregelt werden.

Das sind so nur Experimentierschaltungen. In der Produktion würde man strombegrenzte Dpannungsregler einsetzen, weil die weniger Verluste haben.

Gruß aus Bremen Ralf

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Ralf Kusmierz

Dominik Pusch schrieb:

Mit dem schon erwähnten Spannungsregler läßt sich das recht einfach lösen:

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oder mit einstellbarer Strombegrenzung:

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Grundlagen zum Thema findest du:

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und auch die gut erkärte Schaltung eines Labornetzgerätes:

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Gruß

Uwe

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Uwe Bredemeier

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