LM317 µA Konstantstromquelle möglich?

Ich möchte mit einem LM317 eine einstellbare µA-Konstantstromquelle erstellen . Es wird typischerweise angegeben, dass ein Mindeststrom von 5 mA bis 10 mA für eine ordnungsgemäße Regelung vorliegt. Die oben verlinkte On-Semi-Version zeigt eine Grafik, in der dies tatsächlich vom Vin-Vout-Differential abhängt. Selbst dann sehe ich ein Minimum von 2 mA, was höher ist als die 0,1 mA, die ich suche. Beim Betrachten der Schaltkreise einer typischen Konstantstromquelle des Reglers kam mir eine Idee und ich bin mir nicht sicher, ob sie richtig funktioniert oder nicht.

Da die Schaltung davon abhängt, dass Iout in einer Reihenschaltung geteilt wird, und sich nur darum kümmert, dass der Spannungsabfall an R1 gleich Vref (1,25 V) ist, würde eine zweite Schaltung parallel zu R1 keine größere Gesamtstromaufnahme zulassen, aber dennoch zulassen zur Spannungsregelung abhängig von R1? Meine Idee (Hinweis: RRef wäre ein einstellbarer Trimmtopf, 12,5k nur ein Referenzwert für den Moment) :

schematisch

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Da die Gesamt-Vout VRef + Vload sein sollte, ist Vout / RDummy = IDummy (für VOut 3 ~ 9 Volt sind das 10 ~ 27 mA). Der LED-Lastteil sollte nach Wunsch immer noch nur 0,1 mA (plus weitere 0,1 mA von IAdj, dies ist in Ordnung) erhalten.

Gibt es einen Grund, warum dies nicht funktionieren würde?

Ich gehe davon aus, dass ich durch Parallelschalten von R2 und LED auf einem dritten Stromkreis auch den IAdj-Strom vermeiden kann.

voltage-regulator constant-current lm317

— Passant
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Nein, Sie können den Iadj-Variationseffekt nicht loswerden, ohne ihn irgendwie zu puffern (z. B. mit einem Operationsverstärker mit niedrigem Eingangsvorspannungsstrom) - und ich befürchte, dass dies zu Stabilitätsproblemen führen kann System Level.

— Spehro Pefhany

@SpehroPefhany Das dritte Schema, die CircuitLab-Simulation, legt nahe, dass die mittlere LED "Alt" nur 107 µA sehen würde, da der IAdj-Strom durch die LED-Schaltung "Load" fließen würde. Ich würde einfach das "Alt" als "wahre" Messausgabe verwenden, nein?

— Passant

Okay, ich verstehe, was Sie tun - verwenden Sie 'load' als Proxy für die Spannung an Alt. Ja, das würde funktionieren, sofern die beiden Durchlassspannungen im Vergleich zu 1,25 V übereinstimmen (und die 12,5 K-Widerstände usw. übereinstimmen). Sie haben unterschiedliche Ströme von 2: 1, so dass eine sehr enge Übereinstimmung unwahrscheinlich ist. Es scheint viel zusätzliche Arbeit zu sein, ein Teil zu verwenden, das nicht besonders gut geeignet ist, aber das liegt natürlich bei Ihnen. ;-)

— Spehro Pefhany

Dies ist wie das Anbringen eines Skalpells am Baggerarm eines Baggers und das Durchführen einer Operation von der Kabine aus.

— Brian Drummond

@ BrianDrummond Die Operation war ein Triumph! Ich mache hier eine Notiz: Großer Erfolg! .

— Passant

Antworten:

Ja, das ist klug, ich denke, es würde "funktionieren", aber das Problem ist, dass Iadj 50-100uA ist, so dass Sie keinen genauen Laststrom erhalten können. Erstens ist es groß, sodass Ihr Strom von 200 uA tatsächlich 300 uA betragen kann.

Auch der Temperaturkoeffizient ist ziemlich groß:

Und es variiert mit der Eingangs- / Ausgangsspannung.

Wenn Sie einen konstanten Strom von 200 uA durch eine geerdete Diode leiten möchten, gibt es bessere Möglichkeiten (selbst ein Widerstand gegen eine feste 8-V-Quelle wäre in mehrfacher Hinsicht besser als die vorgeschlagene Schaltung).

Zum Beispiel:

schematisch

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

— Spehro Pefhany
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Die 200 µA berücksichtigen bereits die Last und den IAdj-Strom, was das Circuit Lab betrifft (ich habe ein paar Minuten gebraucht, um das herauszufinden). Das Hauptziel ist ein Niedrigstrom-LED-Tester, der nur zum Spaß keine µA-Präzision oder ähnliches benötigt. Im dritten Bild sehen Sie, wie ich das IAdj-Problem vermeiden möchte.

— Passant

Das simulierte Circuitlab 317 ist jedoch nicht dasselbe wie ein echtes oder das nächste. Nun - wie gesagt, es sollte mehr oder weniger funktionieren, nur nicht sehr gut. Wenn Ihre LEDs bei 200 uA von 1,5 V bis 2,5 V variieren, bewirkt ein einfacher 35K-Widerstand bis +9 nur, dass der Strom um +/- 7% variiert.

— Spehro Pefhany

+1 für den Vorschlag einer viel geeigneteren Schaltung für diesen Zweck.

— Bimpelrekkie

Nein, ändern Sie einfach R1. Iout ~ = 2,495 / R1. R2 muss bei der minimalen Versorgungsspannung> 1 mA liefern, sodass Sie diese nur ändern müssen, wenn Sie die Versorgungsspannung ändern. Der Ausgangsstrom wird aufgrund des Basisstroms etwas (vielleicht 0,3%) niedrig sein, aber das werden wir ignorieren. Es ist ein Operationsverstärker, kein Komparator, übrigens.

— Spehro Pefhany

Ich habe den LM317 verkabelt. Bei 10,25 kΩ mit einem Ziel von 100 µA ohne Dummy (ich habe 260 Ω + eine grüne LED verwendet) liegen 4,14 Volt / 400 µA am RRef / Adjust-Pin an, und beim Dummy sind es solide 0,16 mA (also 60 µA IAdj / Betriebsstrom). . Ich werde meine eigene Antwort akzeptieren, aber Bounty deine.

— Passant

Der typische Strom in den ADJ-Pin des LM317 beträgt 50 uA, siehe TI-Datenblatt, Seite 10. Dort heißt es auch, dass die 50 uA in den meisten Anwendungen vernachlässigbar sein sollten. In Ihrer Anwendung ist es nicht . Das würde mich zu dem Schluss führen, dass der LM317 nicht der IC ist, den Sie verwenden sollten.

Für den gewünschten niedrigen Strom benötigen Sie außerdem einen hochwertigen Widerstand zwischen OUT und ADJ. Schauen Sie sich nun das Datenblatt an. Welche Werte haben die verwendeten Widerstände? Höchstens ein paar Kiloohm. Sie würden 12,5 kOhm benötigen. Dann gehe ich davon aus, dass Sie Stabilitätsprobleme bekommen könnten.

Ich würde den LM317 dafür fallen lassen und nach einer anderen Lösung suchen.

— Bimpelrekkie
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Ich weiß, dass die typische Schaltung nicht gut funktionieren würde, daher meine Frage, ob die zweite Schaltung, meine Idee, funktionieren würde. Würde das Parallelschalten einer Scheinlast das Stabilitätsproblem vermeiden? Und die dritte Schaltung sollte das IAdj-Problem vermeiden.

— Passant

Wahrscheinlich können Sie das zum Laufen bringen. Aber ich persönlich mag solche Problemumgehungen nicht. Wenn Sie keine andere Option haben, verwenden Sie eine Problemumgehung. Aber was Sie wollen, kann viel eleganter gelöst werden, indem Sie eine andere Schaltung verwenden. Wie der von Spehro vorgeschlagene.

— Bimpelrekkie

Nach der Verkabelung funktioniert dies wie theoretisiert. Wenn die Dummy-Schaltung enthalten ist, ist der Ausgang stabil und der Zielstrom ist bei 120 uA genau (Plus I _Adj ). Wenn die Dummy-Schaltung entfernt wird, steigen I _Adj und VRef auf Werte außerhalb der Spezifikation (~ 400µA, 4,14 V). Die Dummy-Last ermöglicht es also, diese in Mikroampere-Bereichen zu verwenden. Hurra.

Endgültiges Schema:

schematisch

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Anstelle eines Dummy-Widerstands habe ich eine LED und einen Widerstand verwendet. Der Stromverbrauch mit dieser LED beträgt ungefähr 6 mA, wenn die Last auf 120 µA eingestellt ist. Dies reicht aus, um diesen ST LM317T zu stabilisieren. Passen Sie RDummy nach unten an, wenn Ihr LM317 eine etwas höhere Dummy-Last benötigt.

Meine Referenzwerte:

V _Ref : 1,24 V Volt
R _Ref : 10,25 kΩ Kilo-Ohm
I _Ref : 120 uA Mikroampere
I _Adj : 40 uA Mikro-Ampere
I _Last : 160 µA Mikroampere
Ich _Dummy : ~ 6mA Milli-Ampere

Ergebnisse : Selbst wenn meine Last aus einer Reihe von 5 weißen LEDs parallel besteht und der Zielstrom 1 mA beträgt (Plus I_Adj ), sind sie immer noch verdammt hell. Jeweils 0,2 mA, das ist eine lächerlich geringe Leistung, die in einem hellen Raum gut sichtbar ist, geschweige denn in einem dunklen.

Denken Sie daran, dass die Last V _F @ I _Ref V _Ref - V _{Ref ist} . Jetzt können Sie herausfinden, welchen Widerstand Sie für Ihre LED beim Zielstrom benötigen.

— Passant
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Wechseln Sie nun zu einem TI REG104FA-A, der ein echtes LDO ist. 0,2 V Ausfall bei 1 Ampere im Vergleich zu 2,5 V des LM317, was bedeutet, dass ich die 9-V-Batterie entleeren und eine USB-Powerbank oder ein Netzteil verwenden kann.

— Passant

Ich erinnere mich, dass ich vor Jahren gelesen habe, dass menschliche Wahrnehmung und Helligkeit nicht dasselbe sind. Die alten 7-Segment- und Punktmatrix-LED-Anzeigen wurden in TDM zwischen 8: 1 und 30: 1 mit geringem wahrgenommenem Helligkeitsabfall gemuxt. Ist das eine andere Option? Ich habe keine Zeit, mit allem Interessanten zu spielen. Dies funktioniert natürlich möglicherweise nicht für die Beleuchtung. Vielleicht eine "Joule-Firing" -Technik?

— ChrisR