Digitaler Ausgang bis 50mA Kurzschlussfest machen

[MarkusW.]

Hallo, ich will den Ausgang eines Optokopplers kurzschlussfest machen.

Wenn der Ausgangstransistor des Optokopplers durchschaltet soll die Betriebsspannung (24V) anliegen, ansonsten 0V.
Der Ausgang soll bis max. 50mA Treiben also Kurzschlussfest sein.

Wichtig ist dass das ganze Temperaturstabil (bezogen auf die max. 50mA Ausgangsstrom) sein soll, billig und mit wenig Bauteilen aufzubauen sein muss. Die Schaltfrequenz des Ausgangs ist unkritisch.

Hab mir jetzt paar Varianten überlegt:

1. High Side Treiber: Die haben ja auch eine Strombegrenzung drinn, aber ich finde keinen der nur bis 50mA geht.
2. Über einen OP-Ausgang: Die OP's haben ja auch eine Strombegrenzung, allerdings ist diese sehr Temperaturabhängig also auch schlecht.
3. Über einen Transistor der quasi als Stromquelle dient: Leider auch sehr Temperaturabhängig und der Kollektorstrom ist dann auch stark von den Abweichungen des Basiswiderstandes abhängig usw.
4. Über einen LM317 Spannungsregler: Wollte diesen dann als Konstantstromquelle schalten, aber ich bin mir nicht sicher ob ich mir das nicht zu einfach vorstelle ? Also ich kann ihn ja über den Widerstand zwischen VOut und Vadj so einstellen, das er 50mA liefert. Aber dann ändert er doch die Ausgangsspannung eben so, bis er den Strom treiben kann. Also habe ich auch keinen definierten Pegel von ca. 24V ?

Hoffe ihr könnt mir da ein bisschen weiterhelfen

[robocat]

X-Posting: http://www.mikrocontroller.net/topic/266762

Wenn die 50mA nicht so ganz exakt eingehalten werden müssen, könnte vielleicht sowas hier gehen?
22976

An Q1 werden bei Kurzschluss 0,6W abgegeben. Der 33Ohm Widerstand begrenzt den Strom. V2 ist hier eine Rechteck Spannungsquelle mit 5V, die einen N-Mosfet schaltet.

[MarkusW.]

Hmm ja über sowas bin ich auch schon gestolpert, aber ich glaube das scheitert daran, dass die Sache so sehr Temperaturunstabil ist oder ?

[Hubert.G]

Warum sollte ein LM317 nicht funktionieren?
Solange der Strom die 50mA nicht überschreitet, wird die Eingangsspannung durchgereicht.
Erst wenn der Strom höher als 50mA wird, wird die Ausgangsspannung so weit verringert das der Spannungsabfall am R nicht höher als 1,25V ist.

[robocat]

Wenn du eine sehr hohe Stromgenauigkeit forderst für deinen Kurzschlussstrom, dann wird es teuer und groß. Wie ungenau die Quelle wird, die ich vorgeschlagen habe, kann ich nicht sagen. Würde mal +-10mA annehmen. Wie schon im µc.net gefragt, solltest du mal genauer beschreiben, wozu das eigentlich gut sein soll. Dort wurden gute Tips gegeben, aber solange niemand weiss, was eigentlich gefordert ist, wirst du wenig brauchbare Antworten bekommen.

Grüße von der Katze

Edit:
Die Variante mit LM317 sollte sogar stabiler sein und mit weniger Bauteilen auskommen.

[MarkusW.]

Danke erstmal so weit ;)

Hmm das mit dem LM317 scheint echt am besten zu sein. Ja ich hab mich mit der Ausgangsspannung verwirren lassen, aber wenn die Eingangsspannung durchgereicht wird dann ist es ja ok. Noch eine kleine (dumme) Frage: Der LM317 soll ja nur als Stromquelle dienen, er wird also an seinem Eingang entweder mit 24V oder 0V angesteuert. Wenn ich ihn jetzt mit 0V ansteuere was habe ich dann am Ausgang ? Auch 0V oder ist dieser dann hochohmig ? Dann bräuchte ich noch einen Pull-down am Ausgang, der mir denn meinen Low-Pegel von 0V schaft.

[MarkusW.]

So hab jetzt mal eine Konstantstromquelle mit einem LM317LZ im TO-92 Gehäuse aufgebaut.
Ich bin nach der üblichen Schaltung im Datenblatt (siehe Bild) vorgegangen (Ich habe nur den Widerstand R1=25 Ohm drinn, da ich nichts einstellbar machen will). Zusätzlich habe ich aber am Ausgang des LM317's noch ein 20k Pull-down gegen Masse gelegt, um einen klar definierten 0V Low-Pegel zu haben, wenn der Spannungsregler nicht mehr mit Spannung versorgt wird.

22978

Hab jetzt mal die Ausgangsströme mit dem Oszi und Stromzange nachgemessen:
Wenn ich die Quelle mit zb 750 Ohm belaste:

Ausgangsstrom : 30mA
Eingangsstrom LM317LZ: 30mA
Eingangsspannung LM317LZ: 24V
Ausgangsspannung: 22,5V

also alles in Ordnung.

Wenn ich aber jetzt die Stromquelle mit 25Ohm Belaste (also quasi Kurzschließe) sieht es so aus:

Ausgangsstrom : 150mA
Eingangsstrom LM317LZ: 150mA
Eingangsspannung LM317LZ: 24V
Ausgangsspannung: <2V

und der LM317 wird heiß und Schaltet wild ein und aus. Ok das Ein und Ausschalten ist ja gut und ist ja dessen interne Selbstschutzbeschaltung, aber warum fließt denn so ein hoher Strom ?? Der Lm317LZ kann laut Datenblatt zwischen 100 und 200 mA max. Leisten, also von daher lässt es sich schon erklähren, aber ich habe doch mit dieser Schaltung den Strom auf max. 50mA begrenzt !! :(

Übrigens ändert sich auch nicht an den Situation, wenn ich den Pull-down entferne

[021aet04]

Wenn du den 20k Widertand gegen Masse schließt arbeitet der LM als Spannungsquelle und somit liefert der LM den Kurzschlussstrom (bei dir 150mA). Versuche einfach den 20k Widerstand wegzugeben. dann sollte die Schaltung funktionieren.

Die Ausgangsspannung kann nie größer als der Eingang werden. Somit liegt am Ausgang des LM die gleiche Spannung wie am Eingang an. Ansonsten wirkt die Stromquelle.

Versuche am Ausgang ein Poti.

MfG Hannes

[MarkusW.]

hmm ok, ja das leuchtet ein. Das seltsame ist nur, das auch wenn ich den 20k Widerstand weglasse die Strombegrenzung nicht greift und ich auch meine 150mA habe...

Bei der Sache mit der Ausgangsspannung bedeutet das, wenn ich den LM317 am Eingang per Pull-down auf 0V ziehe, dann habe ich am Ausgang auch saubere 0V ?

[MarkusW.]

Bist du dir sicher, das du da nicht einen Denkfehler gemacht hast ? Schließlich ist der 20K Pull-down doch nichts anderes wie eine Last die an der Stromquelle hängt und deshalb kann er doch nicht die Art der Schaltung ändern ?
Außerdem hängt der Pull-down doch am Vout Knoten. Um die Schaltung in eine Spannungsquelle zu verändern müsste er aber am Adj. Knoten hängen oder ?

22979

[Hubert.G]

So wie du es beschreibst sieht es so aus als hättest du die Pin verdreht.
Der LM317 hat eine andere Belegung als ein 78xx.

[MarkusW.]

Ja ich weiß, ich habe nichts verdreht

[Hubert.G]

Also ich habe das schnell mal probiert, klappt einwandfrei. Bei 24V und Kurzschluß, Meßgerät, am Ausgang, wird der LM317L schnell heiß.
Der Strom bleibt aber konstant bei 56mA, 22 Ohm Widerstand.
Allerdings ist das Datenblatt etwas irreführend.
Es steht 1Adj, 2In, 3Out, im Bild ist die Reihenfolge aber 132.
Wenn ich mir nicht gerade kleine Schaltregler mit dem Pinout der LM317 gemacht hätte, wäre ich möglicherweise da drüber gestolpert.

[MarkusW.]

Vielen Dank für deine Hilfe, es lag zwar nicht daran, aber ich hab nen andren dummen Fehler gemacht ;)
Also nochmal Danke für deine Mühe