Konstantstrøms kredsløb m.m.

 

Her kan du se nogle små nyttige kredsløb til at få en konstant strøm til f.eks. en lysdiode som er tilsluttet en spænding som ikke er konstant eller f.eks. skal tilslutte en high power lysdiode. De kan også bruges som diode tester hvis man f.eks. ikke kender spændingen på en lysdiode eller skal finde polariteten af den.

 

Vcc: 6-22Vdc
R1: 5-10Kohm
R2: se tekst
D1 og D2: 1N4148

T1: BC546
 

Overstående kredsløb er nok den mest simple form for en strømbegrænser. Den virker ved at når der går en tilpas strøm igennem R2 vil spændingen nå op 0,6v over den, den spænding vil sammen med base - emitter spændingen på 0,6V, blive 1,2V som er hvad der skal til for at D1 og D2 begynder at lede strømmen, man kan sige at D1 og D2 begynder at trække base spændingen ned og derved lukker T1 også ned for strømmen igennem kredsløbet til lysdioden.

For at finde ud af hvor stor R2 skal være for at strømmen bliver stabiliseret til 20ma skal vi bare bruge ohms lov: ved 20ma skal spændingen over R2 være 0,6V og ohms lov siger at spænding divideret med strøm er lig med modstand så 0,6V/0,02A=30ohm(33ohms modstand), så det er hvad R2 ca. skal være på for at kredsløbet begrænser strømmen til 20ma igennem lysdioden.

Nu er det ikke den mest præcise strømbegrænser da diode spænding over D1 og D2 sagtens kan variere lagt fra hvad den er f.eks. base til emitter på T1, så hvis vi skal have en mere præcis strømbegrænsning er vi nødt til at regulere uafhængigt af T1, D1 og D2. Så jeg har lavet et smule mere avanceret kredsløb nedenunder.

Vcc: 6-22Vdc
R1: 5-10Kohm
R2: se tekst
T1 og T2: BC546
 

Det overstående kredsløb er faktisk den mest almindelige form for strømbegrænser, man kan finde den i alt lige fra integrerede spændingsregulator IC'er til laboratorie strømforsyninger. Den er både simpel og effektiv, og virker ved at når spændingen over R2(ligesom i det første kredsløb) kommer op på samme spænding som base til emitter spændingen på transistoren T2, begynder T2 at trække spændingen fra base på T1 til jord igennem lysdioden og derved regulere strømmen igennem kredsløbet.

For at finde ud af hvad værdien på R2 skal være for at strømmen igennem kredsløbet skal reguleres til 20ma skal vi bruge sammen fremgangs metode som ved det første kredsløb, nu skal vi bare finde ud af hvad spændingen skal være base til emitter på T2 for at den begynder at lede strømmen collector til emitter fordi det er den spænding som skal ligge over R2, og i databladet over en BC546 transistor kan man se at Vbe er 580-660mV så det passer meget godt med at spændingen over R2 igen skal være 0,6V: 0,6V/0,02A=30ohm(igen tager vi en 33ohm modstand).

Nu har vi et kredsløb som man kan bruge til teste lysdioder med hvis man nu ikke lige kender dataene på dioden, f.eks. kan man finde ud af hvad forsynings spændingen er på dioden ved 20ma ved at måle med et voltmeter over lysdioden når den er tilsluttet, se det er faktisk meget smart. Men hvad nu hvis man ikke kender ben forbindelserne på lysdioden, og man gerne vil finde ud af det? Hvis man kommer til at vende dioden forkert vil spændingen fra katoden til anoden være et par volt mindre end Vcc, se det er ikke så godt fordi de fleste lysdioder kan ikke tåle en spændingen på over 5V modsat dens lede retning, faktisk mester de ret hurtig noget af deres performance, hvis de bliver udsat for en højere reverse spænding end 5V, så for at må en ægte lysdiode tester er vi nødt til at sørge for at udgangs spændingen på kredsløbet ikke overstiger 5V, og dertil har jeg lavet endnu et kredsløb som du kan se herunder.

Vcc: 6-22Vdc
R1: 5Kohm
R2: 33ohm
Z1: 5,6V 0,5W
T1 og T2:  BC546
 

Det ovenstående kredsløb er stort set magen til det sidste kredsløb bortset fra at nu har vi sat en zener diode Z1 på transistor T1 base, som trækker base spændingen på T1 ned til 5,6V på den måde vil  udgangen på kredsløbet aldrig overstige 5V, så nu vil der ikke ske noget hvis man vender lysdioden forkert, det eneste der mangler nu er et 9V batteri, en fin kasse til at bygge det hele ind i og nogle ledninger med nogle små krokodille næb til at tilslutte lysdioderne, og man har en fin lysdiode tester.

Hvad så hvis vi gerne vil tilslutte en high power lysdiode som f.eks. Luxeon Star 5W sådan en bruger 700ma hvilket alligevel er en del mere strøm end 20ma og også en hel del mere end hvad transistorerne i kredsløbet kan klare. Nedenunder kan du se en løsning på det problem.

Vcc: 8,5-30Vdc
R1: 10Kohm
R2: se tekst
T1 og T2: BC546
T3: BD437
LED: Luxeon Star 5W eller end anden high power LED afhænger helt af R2 og T3 begrænsninger.
 

En lille ændring skulle der til, som man kan se har jeg tilføjet transistor T3 som nu skal styre hele strømmen i kredsløbet, og som man kan se i databladet over den kan den klare op til 4A og tåle at der bliver afsat 36W i den, det giver os en del at arbejde med. Man kan også se at jeg har valgt ikke at udskifte T1 med T3 men har i stedet koblet dem sammen i det man kalder en darlington kobling, det er faktisk meget smart fordi nu får man en enorm strømforstærkning(HFE) da man i en darlington kobling kan gange de 2 transistors HFE med hinanden: T1/290 x T3/130 = 37700g. Som man kan se giver det en helt ekstrem strømforstærkning fra base på T1 til emitter på T3, en strøm på 1ma på base på T1 vil kunne åbne for en strøm collector til emitter på T3 på op til 37,7A, det er selvfølgelig teoretisk da vores transistor T3 kun kan klare 4A, men det giver noget at arbejde med.

For at finde R2 skal vi bruge ohms lov lige som ved de andre kredsløb: 0,6V/0,7A=0,857Ohm, det kan godt være en svær modstand at finde til gengæld er det forholdsvis let at finde 0,39ohm og 0,47ohms modstande, og sætte dem sammen i serie, hvilket vil give 0,86ohm. Man skal også tænke på at nu render der en temmelig høj strøm igennem R2 hvilket vil sige at der bliver afsat noget effekt i den: 0,6Vx0,7A=0,42W det er alligevel mere end hvad en almindelige kvartwatts modstand kan klare, men hvis vi sætter 2 modstande i serie vil de deles om den spænding som ligger over dem og dermed også om den effekt der bliver afsat i dem.

I T3 bliver der også afsat en del effekt, for at finde ud af hvor meget skal vi først finde spændingen som kommer til at ligge over den, og det gør vi ved at tage max forsyningsspændingen Vcc og minus med spændingen over R2 og spændingen over lysdioden(6,84V typisk): 30V-(0,6V+6,84V)=22,56V og så er det bare at gange med strømmen der løber igennem den: 22,56Vx0,7A=15,79W det er en del, men det er så også hvad der max vil komme til at løbe igennem den, ved en lavere forsyningsspænding vil der blive afsat mindre effekt i den, desuden er det også inden for hvad transistoren kan tåle, men man skal nu nok montere en form for køleplade på den for at den lettere kan komme af med varmen.

< Tilbage til sidste side.