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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Sinnvolle Spannungsversorgung mehrerer LED-Module


Autor: Kai G. (runtimeterror)
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Tag zusammen,

wir arbeiten derzeit an einem etwas größeren LED-Panel (LED-Matrix), 
welches aus 24 Modulen besteht. Jedes dieser Module benötigt *3 
Versorgungsspannungen* :
U1: +5 V bis +5,5 V bei 100 mA
U2: +5 V bis +6 V   bei 100 mA
U3: +6 V bis +9 V   bei 1 A

U1 ist für die Versorgung des Mikrocontrollers, MAX232, etc. 
zuständig.

U2 und U3 bzw. die Differenz U3-U2 sind für die Konstantstromquellen 
der LEDs zuständig und sollten recht stabil bleiben.

U2 und U3 sind wir noch am bestimmen - ggf. fallen U2 und U1 zusammen zu 
einer Spannung.

Insgesamt sind die Module mit rund 25 A zu versorgen. Die maximale 
Kabellänge für die Versorgung ist etwa 3 m.

Wir sind jetzt am überlegen, wie man die Module am sinnvollsten 
versorgen kann, so dass nich unnötig hohe Kosten, Aufwand, Abwärme und 
EM-Störungen entstehen.

Folgende Varianten sind uns bisher eingefallen:

Variante 1 :
ATX-Netzteil so frisieren, dass die ausgegebenen Spannungen direkt den 
geforderten entsprechen und dann sternförmig die Module daran 
anschließen. Auf den Modulen selbst wird die Spannung nicht weiter 
gewandelt/umgesetzt.

Ein Nachteil wäre, dass man das ATX-Netzteil nicht einfach ersetzen 
kann, ohne das neue auch zu frisieren. Außerdem bin ich mir nicht 
sicher, ob die Spannungen, die ja als Referenz für die 
Konstantstomquellen dienen stabil genug sind (Toleranz des Netzteils, 
Kabellänge, eingefangene Störungen).

Variante 2 :
Normales ATX-Netzteil verwenden, über DC/DC-Wandler die nötigen 
Spannungen aus den 12 V erzeugen und dann sternförmig an die Module 
verteilen.

Ist ein DC/DC-Wandler die sinvollste Wahl für das Erzeugen der 
Spannungen? Welche Topologie wäre am sinnvollsten (Buck, Boost, ...)? 
Müsste mich auch jeden Fall da noch reinarbeiten.

Variante 3 :
Alle Module werden per ATX-Netzteil mit 12 V versorgt und jedes Modul 
erzeugt daraus für sich die benötigten Spannungen.

Das ist die flexibelste, aber auch eine recht aufwändige und 
wahrscheinlich die teuerste Lösung. Auch weiß ich nicht, wie das mit der 
"Luftverschmutzung" und Verlustleistung der DC/DC-Wandler aussieht. Kann 
das einer von euch abschätzen?

Variante 4 :
Eigenes Netzteil mit den benötigten Anforderungen bauen.

(Denke nicht, dass wir darauf ausweichen müssen)

Variante 5 :
Alle Module mit 12 V versorgen und mit Linearreglern die Polkappen 
klimatisieren.


(Es muss sich bei allen Varianten nicht unbedingt um ein ATX-Netzteil 
handeln, aber das Preis-/Leistungsverhältnis scheint mir ganz gut zu 
sein, die Ausgangsleistung stimmt und die Verfügbarkeit ist gut. Die 
Module würden wegen der fehlenden Strombegrenzung des Netzteils 
vermutlich eine Schmelzsicherung bekommen.)


Welche Variante haltet Ihr für am sinnvollsten? Was für Optionen fallen 
euch noch ein?

Danke für eure Beteiligung!

Kai

Autor: Sven (Gast)
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Variante 6:

Die Konstantstromquellen so aufbauen, dass die Schaltung mit 5V für die 
µC und 12V für die LEDs auskommt, dann ein konventionelles Netzteil 
verwenden.

Autor: Kai G. (runtimeterror)
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Das Problem bleibt doch dasselbe, oder? Die LEDs brauchen 3-4 V - was 
passiert mit der Differenz?

Autor: Kai G. (runtimeterror)
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Kleines Update:
U1 = U2 = +5 V bei 100 mA
U3 = +7 V bei 1 A (kann sein, dass ich an der Spannung noch ein bisschen 
was mache)

Autor: Kai G. (runtimeterror)
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Sonst keiner einen Vorschlag?

Autor: Kai G. (runtimeterror)
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Hmm ... ist das Problem zu einfach, zu schwierig oder fehlen noch Infos?

Autor: Alexander Sewergin (agentbsik)
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Nehmt eins oder mehrere Schaltnetzteile mit 12V.

Dann nehmt ihr mehrere Stepdownwandler z.B LM2596 und regelt auf die 
nötigen Spannungen runter.

Weniger verluste als bei Linearreglern, jedoch müsst ihr die 
Restwelligkeit durch einen LC-Filter etc. eindämmen.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Kai Giebeler (runtimeterror)

>U1: +5 V bis +5,5 V bei 100 mA
>U2: +5 V bis +6 V   bei 100 mA
>U3: +6 V bis +9 V   bei 1 A

>U1 ist für die Versorgung des Mikrocontrollers, MAX232, etc.
>zuständig.

>U2 und U3 bzw. die Differenz U3-U2 sind für die Konstantstromquellen
>der LEDs zuständig und sollten recht stabil bleiben.

???
Welche Referenz? Konstantstromquelle sollen ja gerade 
Spanungsschwankungen ausregeln.

>U2 und U3 sind wir noch am bestimmen - ggf. fallen U2 und U1 zusammen zu
>einer Spannung.

Sinnvoll.


>ATX-Netzteil so frisieren, dass die ausgegebenen Spannungen direkt den
>geforderten entsprechen und dann sternförmig die Module daran
>anschließen. Auf den Modulen selbst wird die Spannung nicht weiter
>gewandelt/umgesetzt.

Kann man machen.

>sicher, ob die Spannungen, die ja als Referenz für die
>Konstantstomquellen dienen stabil genug sind (Toleranz des Netzteils,
>Kabellänge, eingefangene Störungen).

???
Solche Referenzen gehören auf die Zielplatinen.

>Normales ATX-Netzteil verwenden, über DC/DC-Wandler die nötigen
>Spannungen aus den 12 V erzeugen und dann sternförmig an die Module
>verteilen.

Dann brauchst du ein 25A DC-DC, oder mehrere. Machbar aber unsinning, so 
ein Netzteil IST schon ein gauter DC-DC, naja, AC-DC Wandler ;-)

>Alle Module werden per ATX-Netzteil mit 12 V versorgt und jedes Modul
>erzeugt daraus für sich die benötigten Spannungen.

Geht auch, kostet aber 25 DC-DC Wandler zusätzlich.

>"Luftverschmutzung" und Verlustleistung der DC/DC-Wandler aussieht. Kann
>das einer von euch abschätzen?

Wirkungsgrad der DC-DC Wandler sollte so bei 80% und höher liegen. 
Luftverschmutzung sprich EMV sind stark typ- und layoutabhängig.

>Variante 4 :
>Eigenes Netzteil mit den benötigten Anforderungen bauen.

Bringt nix, sowas kauft man fertig. Gibt es überall.

>Welche Variante haltet Ihr für am sinnvollsten?

1 oder was fertiges kaufen.

MFG
Falk

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