Was ist ein Konstantstromtreiber?
Ein Konstantstromtreiber ist eine elektronische Schaltung, die unabhängig von Schwankungen der Versorgungsspannung, der Temperatur oder der Last einen stabilen Strom ausgeben kann.
Er nutzt die Tatsache, dass der Kollektorstrom eines Transistors oder der Drainstrom eines MOSFET durch den Basisstrom und die Gatespannung gesteuert wird, um sicherzustellen, dass ein konstanter Strom zur Last fließt.
Es gibt verschiedene Schaltungsmethoden, darunter solche, die Zenerdioden und Operationsverstärker verwenden, während andere durch Schaltmethoden wie die PWM-Steuerung gesteuert werden.
Anwendungen von Konstantstromtreibern
Konstantstromtreiber werden hauptsächlich in LED-Ansteuerungsschaltungen eingesetzt. In solchen Fällen werden sie manchmal auch als LED-Treiber bezeichnet.
Die Helligkeit von LEDs wird durch den Strom bestimmt, der durch sie fließt. Konstantstromtreiber werden daher zur Steuerung des Stroms verwendet, damit sich die Helligkeit nicht aufgrund von Schwankungen der Versorgungsspannung oder der Temperatur ändert. Durch eine entsprechende Steuerung des Stroms ist es auch möglich, Schwankungen in den Eigenschaften einzelner LEDs zu unterdrücken, so dass sie effizientes Licht ausstrahlen und ihre Lebensdauer verlängert wird.
Weitere Anwendungen sind Motorantriebsschaltungen. Konstantstromtreiber werden eingesetzt, weil ein konstanter Strom fließen muss, wenn ein Motor mit einem konstanten Drehmoment gedreht werden soll.
Funktionsweise von Konstantstromtreibern
In diesem Abschnitt wird das Schaltungsschema mit einer Zenerdiode beschrieben. Eine Zenerdiode ist mit der Basis des Transistors verbunden, ein Emitterwiderstand mit dem Emitter und eine Last mit dem Kollektor. Die Zenerdiode ist außerdem über einen Widerstand mit der Stromversorgung verbunden, um den entsprechenden Strom für den korrekten Betrieb bereitzustellen.
Die Zenerdiode hält eine konstante Spannung unabhängig von den Schwankungen der Versorgungsspannung aufrecht, so dass an der Basis des Transistors eine konstante Spannung angelegt wird. Der Kollektorstrom wird durch den Basisstrom gesteuert, aber wenn der Kollektorstrom in Richtung eines Anstiegs schwankt, steigt der Spannungsabfall am Emitterwiderstand und der Basisstrom sinkt. Umgekehrt wird der Kollektorstrom, wenn er in Richtung eines Rückgangs schwankt, in Richtung eines Anstiegs gesteuert. Dadurch wird der in die Last fließende Kollektorstrom so gesteuert, dass er konstant bleibt.
Bei der Operationsverstärkermethode wird der Kollektorstrom konstant gehalten, indem eine Zenerdiode an den nichtinvertierenden Eingang, der Emitter des Transistors an den invertierenden Eingang und die Basis an den Ausgang angeschlossen wird.
Bei der Schaltmethode wird der durchschnittliche Kollektorstrom durch PWM-Steuerung des Transistors konstant gehalten.