Normalerweise nimmt man zur Belastung von Spannungsquellen einen hoch belastbaren Widerstand. Etwa eine Glühlampe, wenn man mit dem positiven Temperaturkoeffizienten leben kann. Leider sind einstellbare Hochlast-Widerstände klobig und teuer. Und mit etwas Pech gehen sie auch schnell kaputt.
Die Alternative ist eine Nachbildung mit einem Leistungstransistor auf Kühlkörper. Häufig genügt es, mit folgenden Einschränkungen zu leben:
Eine wirklich einfache Schaltung ist ein Leistungstransistor mit (idealerweise negativ-logarithmisch) einstellbarem Basisvorwiderstand RV. Mit seiner endlichen Stromverstärkung β bewirkt dieser die Simulation eines Widerstandes im Wert von RV/β. In etwa. Eine Bereichsumschaltung ist damit jedoch nicht sinnvoll lösbar.
Konstantstromsenken haben den Vorteil, dass sich eine Bereichsumschaltung vereinfachen oder erübrigen kann, da die zu bewältigenden Ströme fast immer im Bereich 100 mA .. 10 A (2 Größenordnungen) liegen. Widerstandswerte werden wegen des quadratischen Zusammenhangs P~R*I² in 4 Größenordnungen benötigt. Ein einstellbarer Messwiderstand im Bereich 0,1 Ω ist jedoch nicht verfügbar, sodass eine andere Art der Stromkonstanthaltung gefunden werden muss.
Text und Foto fehlt, sorry!
Dieses Gerät ist eine „elektronische Last“ mit Konstantstrom.
Es eignet sich zur Kurzzeit- und Dauerbelastung von Gleichspannungsquellen
wie Netzteilen oder Akkumulatorblöcken und sollte nicht fehlen,
wenn man selbst an Netzteilen baut.
Am linearen Potentiometer, welches mit einer annähernd linearen Skale
kalibriert werden kann, wird der Strom eingestellt.
Die Stromregelschaltung versorgt sich von der zu testenden
Spannungsquelle, solange diese noch mehr als 5 V abgibt.
(Der B861 arbeitet noch bis zu 3 V.)
Widerstände dieser Belastbarkeit sind kurioserweise wesentlich teurer
als Transistoren; man braucht aber einen ordentlichen Kühlkörper
und kann keine Wechselspannungsquellen belasten.
Hier wurde sie einfach auf Lochrasterplatte an einem Kühlkörper aufgebaut; auch T1 wurde daran (isoliert) befestigt.
Die Leuchtdiode D3 dient als Betriebsanzeige als auch als Z-Diode.
Es sollte eine rote LED wegen kleinerer Flussspannung sein,
eine grüne wegen besserer Spannungskonstanz;
ein integriertes Referenzelement B589 oder TL431 ist hervorragend
spannungskonstant, leuchtet aber nicht.
Bei den Dioden D1 und D2 sowie den Widerständen R7 und R8
an der Potenzialversatzstufe kommt es auf gute Symmetrie an;
ansonsten sind die Bauelementewerte unkritisch.
Wer den B761 (auch B765, B861 oder B865, zur Not ½ B2761, ½ B2765, ¼ B4761 oder ¼ B4765) nicht mehr in seiner Bastelkiste hat, sollte (unter Beachtung anderer Anschlussbelegung!) einen anderen Universaltyp mit kleiner Speisespannung einsetzen.
Diese Schaltung hat keine Schutzbeschaltung gegen Überlast oder
Überhitzung.
Die beteiligten Bauelemente (T1, T2, R5) sollten
entsprechend reichlich dimenoniert und die einzuhaltenden Grenzwerte
am Gerät notiert werden.
Die Dimensionierung von R5 (Strommesswiderstand) ist kritisch:
Mit zu kleinen Werten lassen sich keine kleinen Ströme einstellen,
bei zu großen ist die Spannung bzw. Verlustleistung über R5 zu hoch.
Über R5 kann eine stromproportionale Spannung abgenommen werden.
Bei den angegebenen 0,1 Ω
benötigt man für eine Strombelastbarkeit von 7 A
einen 5-W-Typ!
Bei Stromsenken, die bis zu 0 V arbeiten sollen, ist eine extra Stomversorgung (Batterie) und der Einsatz eines Power-MOSFET vonnöten; bei erforderlicher Kompensation des Spannungsabfalls über R5 eine symmetrische Stromversorgung mit einer mit vollem Messstrom belastbaren negativen Hilfsspannungsquelle von ca. -1 V unter Umkonstruktion der Schaltung.
Aufbau: Marco Schreiter; obige Fotos sind mit den folgenden identisch.
Nachtrag: Für den OPV setzt man heutzutage am besten ½ LM358 ein, wegen seines bis zum Massepotenzial reichenden Eingangsspannungsbereich ist er ideal hierfür und erspart die Potenzialversatzstufe D1, D2, R7 und R8. Als Einzeltyp habe ich diesen IC noch nicht entdeckt.
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