Kerstverlichting repareren met een constante stroombron

De cadeaus zijn uitgepakt en de Sint heeft ons land weer verlaten. Voor veel gezinnen aanleiding om een kerstboom te kopen of de kunstboom weer van zolder te halen. De kerstverlichting erin en de stekker in het stopcontact. Maar helaas de kunstkaarsje laten geen licht zien. Dan komt de keuzestress. Gaan we de lampjes repareren of kopen we nieuw. De lampjes, die tegenwoordig vervangen zijn voor LED’s, staan in serie. Maar welke is er dan stuk? Want een defecte LED betekent dat er geen enkele LED het licht laat zien. Met een constante stroombron is het zoeken naar de defecte LED een stuk eenvoudiger. Met maar een paar componenten heb je al een eenvoudige constante stroombron. En in de kerstvakantie wat te knutselen.

Alleen voor de Kerstverlichting?

Natuurlijk is een constante stroombron voor meer projecten te gebruiken. Een bekende is een constante stroombron als micro ohm meter. Er zijn meerdere manieren om een stroombron te maken. Hier twee voorbeelden, een met een LM317 spanningsregelaar en een met een TL431 programmeerbare zener.

Constante stroombron met een LM317

Voor dit ontwerp zijn maar twee onderdelen nodig. Een weerstand die tevens voor de stroominstellings is. En natuurlijk de LM317 spanningsregelaar. De spanningsregelaar (zie ook de datasheet) heeft 3 aansluitingen. 1-adjust, 2-uitgang en 3-ingang. Deze spanningsregelaar zorgt altijd dat deze een spanning op pin 1 adjust heeft van 1,25V. In het geval van deze constante stroombron zal de regelaar de uitgangsspanning omhoog regelen totdat er een spanning van 1,25V over de weerstand staat. De weerstand bepaalt dus ook de stroom die deze stroombron afgeeft.

De stroominstelling is dan ook eenvoudig met de wet van Ohm te berekenen. We weten dat de spanning over de weerstand 1,25 V is. Stel we willen een stroom van 10mA hebben dan is de berekening als volgt. R = 1,25V / 0,01A, dus R is 125 Ohm. De weerstand kan ook vervangen worden door een regelbare weerstand. Waardoor dit een instelbare stroombron wordt. Bescherm de LM317 door een weerstand toe te voegen die de maximum stroom instelling vast zet. Zodat de schakeling niet meer stroom levert dan gewenst.

Constante stroombron met TL431

Een andere mogelijkheid is om een TL431 — ook wel programmeerbare zener — te gebruiken. Zodra er een spanning van 2,5V op de adjust pin staat gaat de zener geleiden. Bijvoorbeeld in geschakelde voedingen is de TL431 terug te vinden in het feedback circuit. In de geschakelde voeding wordt middels een spanningsdeler van twee weerstanden de TL431 ingesteld op de gewenste spanning. In de constante stroombron stelt weerstand R de gewenste stroom in die deze schakeling moet leveren.

Ook hier is het weer eenvoudig uit te rekenen met de wet van Ohm. De spanning over R is in dit geval 2,5V. Bij een uitgangsstroom van 10mA is de benodigde weerstand 2,5V / 0,01 A = 250 Ohm. Echter er is een afwijking met de berekende waarde. De stroom die aan de uitgang verschijnt is iets hoger. Dat komt doordat de stroom die door de TL431 loopt opgeteld moet worden bij de berekende uitgangsstroom. In de datasheet is te lezen dat de minimale stroom door de TL431 1mA bedraagt. In de schakeling hier 1,6mA en de weerstand is niet 250 Ohm maar 220 Ohm.