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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Osram Golden Dragon mit Schaltregler betreiben


Autor: örnS (Gast)
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Hallo zusammen,

ich habe eine einfache, vllt blöde Frage ;):

Ich muss 10 weiße OSRAM Golden Dragon, Durchlassspannung 3,2V, maximaler 
Durchlassstrom 500mA in Reihe an einem Schaltregler LM2733 betrieben.

Laut Datenblatt gibt dieser bei Vin = 12 V einen Strom von ETWA 500mA 
her, wenn man ihn für eine Ausgangsspannung Vout = 32V beschaltet.

Kann ich die LEDs also direkt anschließen, oder muss ich eine höhrere 
Spannung einstellen und einen Teil über einen Vorwiderstand als 
Strombegrenzer abfallen lassen?

Vielen Dank,

mfG örnS

Autor: Gast3 (Gast)
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Es sollte moeglich sein, diesen direkt als Stromquelle zu nutzen und 
nicht die Spannung, sondern den Strom zu regeln.

Gast3

Autor: Fabian B. (fabs)
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Wenn der LM2733 ein Spannungsregler und kein Stromregler ist (Datenblatt 
nicht angeschaut) dann wirst du den Vor-R nicht weglassen können. Auch 
wenn der LM vielleicht bei etwa 500mA abregelt ist das dann nur 
"glückliches Verhalten" dieses speziellen Aufbaus.

Sonst such doch mal nach echten Current-Mode reglern... der hier z.B.

http://www.national.com/pf/LM/LM3402.html

Gruß
Fabian

Autor: Marc Seiffert (euro)
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am besten du nimmst dir nen widerstand, lässt an dem die 
referenzspannung bei 500mA abfallen und steuerst die Quelle so über den 
Strom durch die LEDs. Das ist die übliche Vorgehensweise.

Autor: örnS (Gast)
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Gesetzt den Fall ich möchte würde es mit einem Vorwiderstand machen: 
Über meine 10 LEDs fallen 10 * 3,2V = 32 V ab.

Stelle ich mir jetzt

a) ungefähr 32V am Schaltregler ein, kann ich ihm 500mA entnehmen
b) mehr als 32V ein, sagen wir 35V, sodass noch was für den 
Vorwiderstand bleibt, kann ich weniger Strom entnehmen, sagen wir 400mA. 
Bleibt mir also nur, den Vorwiderstand auf R=3V/400mA = 7,5OHM zu 
dimensionieren?

klingt mir komisch.. Wo ist denn mein Denkfehler?

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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@örnS:

Der LM2733 wird auch nicht annähernd das leisten können, was Du ihm 
abverlangst!
Wie jeder Schaltregler ist die Ausgangsleistung gleich der 
Eingangsleistung, wenn wir einen Wirkungsgrad von 100% annehmen würden. 
Bei 32V und 0.5A am Ausgang sind das 16W. Diese müssen auf der 
Eingangsseite auch rein gehen, d.h. bei 12V muß ein (mittlerer) Strom 
von 1-1/3A fließen. Mit einem RDSon von 0.5 Ohm wären das allein schon 
2/3W - und das bei einem kleinem SOT12-5-Gehäuse?!
Desweiteren kann ich nicht nachvollziehen, wo Du es herhast, das Du dem 
LM2733 bei 32V am Ausgang noch 500mA entnehmen kannst?!
Auf Seite 8 des Datenblatts gibt das Diagramm in der Mitte rechts 
ungefähr Deine gedachte Konstellation wieder - 10V rein, 35V raus - 
wobei die Kurve bei etwa 175mA aufhört. Ein Wert der sich mit meinen 
Erfahrungen und den Werten im Datenblatt in etwa deckt.

Ich kann Dir nur empfehlen einen anderen leistungsstärkeren Wandler zu 
suchen.

Autor: örnS (Gast)
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Es kann durchaus sein, dass ich da Verständnisprobleme habe, aber wie 
ist denn dann genau das Diagramm "Max. Load Current vs VIN" auf Seite 12 
zu verstehen? (Datenblatt übrigens unter 
http://www.national.com/ds/LM/LM2733.pdf)

Sagt dieses nicht aus, dass ich bei einer Eingangsspannung von 12V und 
Ausgangsspannung von 30V knappe 500mA Laststrom ziehen kann? Dass das ne 
Menge Leistung is, is mir natürlich auch klar.. eine typische 
Applikationen ist allerdings auch ne "White LED Current Source".

Davon mal ganz ab, wird es mir nach ersten Tests reichen, drei parallele 
10er Zweige der LEDs mit je 100mA --> 300mA zu speisen.

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Nun, die ganze Sache mit den Berechnungen fängt auf S.11 mit der 
folgenden Zeile an:

DC(eff) = (1 - Efficiency x (Vin/Vout))

Gehen wir von 90% Wirkungsgrad, 12V rein und 30V raus aus, so ergibt 
sich der DC (Duty-Cycle, aka Tastverhältnis) zu 0,64.

Auf zur S.12 zum Kapitel "CALCULATING LOAD CURRENT", wo sich der 
durchschnittliche Spulenstrom (nach Umstellung der ersten Gleichung) wie 
folgt ergibt:

Iind = Iload / (1 - DC)

Damit erhalten wir einen durchschnittlichen Spulenstrom von etwa 1,39A 
(noch 100mA drauf und wir wären am Limit des internen 
MOSFET-Schalttransistors!), wenn wir von dem von Dir geforderten max. 
Laststrom von 500mA annehmen wollen. Das wäre theoretisch also möglich - 
laut Formeln.

Die Einschränkung, aus meiner Erfahrung, folgt aber bei Fuß:

Schaut man sich die Formel ganz unten rechts auf S.12 an und gibt dort 
mal die bekannten Parameter ein, so erhält man folgende Verlustleistung:

Psw = DC x Iind^2 x RDSon   =>   0,64 x (1,39A)^2 x 0,5ohm = 0,62W(!)

Diese 0,62W sind bei einem SOT-23-Gehäuse nicht so ohne weiteres 
wegzubringen, zumal auf S.5 in der rechten Spalte oben der thermische 
Widerstand mit 265°c/w angegeben ist. Das würde immerhin eine 
Temp.-Erhöhung von 164,3°C bedeuten. Bei angenommenen bis zu 40°C 
Umgebungstemperatur, wären das über 200°C für die Silizium-Pille. Ein 
Wert, der schon viel früher für den Einsatz diverser Schutzmechanismen 
im LM2733 sorgen würde und Dir damit den max. Ausgangsstrom schon lange 
vor erreichen der 500mA runterregelt.

Schau Dir dazu einfach mal die Formel (unter "Note 2") auf S.5 unten an. 
Dort folgt nach dem Einsetzen der bekannten Größen (für TA, also der 
Umgebungstemperatur, setzt ich eigentlich immer mindestens 40°C ein) für 
Pmax folgendes:

Pmax = (125°C - 40°C) / 265°C/W = 0,32W(!)

Wenn Du es nicht glauben möchtest, be my guest, und probier es aus. Aber 
mecker später nicht rum ich hätt' Dich nicht darauf hingewiesen. ;-)


Fazit:
Datenblätter sind i.d.R. was schönes, zumal mal nicht (immer) genau weiß 
unter welchen Bedingungen die Diagramme etc. erstellt wurden. Häufig 
werden Parameter 'geschönt' und treffen nicht immer die 
Praxisbedingungen - oder was ich manchmal für genau so schlimm halte, 
die Bedingungen stehen dann im Kleingedruckten (aka Fußnoten) die häufig 
ebenfalls nichts mit realen Bedingungen zu tun haben, denn wer schafft 
es z.B. die Gehäusetemperatur immer auf 25°C zu halten?! Hmm, mit WaKü 
vielleicht?

Mein Tip:
Immer das ganze Datenblatt komplett durchlesen, und dann schauen welche 
Formel(n), Grenzwerte etc. den tiefsten 'Einschnitt' für meine Anwendung 
bedeuten.
Ich bastel mir auch gerne Excel-Sheets zurecht, damit man nicht immer 
den Taschenrechner so quälen muß. :-)

Autor: Alexander (Gast)
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Der dritte Beitrag von Fabian B. zu dem Vorwiderstand ist sehr zu 
beachten!

"normale" Schaltregler regeln eine Spannung und haben eine 
Referenzspannung um die 1,25 V. Wenn Du einen Strom einstellen willst, 
ist der nach Ohm
R = 1,25V / I. Somit hast Du nicht diesen häßlichen Vorwiderstand drin.

Da die 1,25 V recht hoch sind gibt es spezielle Regler mit sehr 
niedriger Refernzspannung, von ca. 50 mV bis 200 mV. Diese sind für LEDs 
sehr gut geeignet, da man kaum Leistung im Referenzwiderstand verheizen 
muß.
Bei 32 V Ausgangsspannung ist das zwar nicht so wild aber bei 3,7 V 
Ausgang 1,25 V zu verbraten ist schon zu viel.

Autor: Gast (Gast)
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Du nimmst nur nen Widerstand von 1 Ohm oder weniger. Die 
Differenzspannung über den Verstärkst Du so, dass bei 0,5 A die Spannung 
deines Wandlers erreicht ist. Geht extrem gut!

Autor: örnS (Gast)
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@Raimund

Puh, verdammt fundiert! :)

Dann werd ich ganze die Tage nochmal für 300mA durchrechnen, aber da ich 
die Teile eh hier habe, werde ich nach der Devise "Versuch macht kluch" 
verfahren ;)

Trotzdem Danke für die "Warnung"!

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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@ örnS:

Gern geschehen!
Wenn Du die Teile schon da hast, ist's OK es einfach mal auszuprobieren 
und sehen was bei rauskommt.
Mein Bauchgefühl sagt mir aber, daß bei ca. 300mA 'sense' sein wird - 
oder gar früher.
Mit flächigen Leiterbahnen an den Anschlüssen und einer Leiterbahn die 
unterm Gehäuse durchgeht und der LM2733 vorm Auflöten mit Wärmeleitpaste 
versehen wird, kann man durchaus versuchen ein wenig mehr Wärme vom 
SOT-23-Gehäuse wegbringen.

In ein kleines und dichtes Gehäuse verpackt, könnte man darüber 
nachdenken dieses anschließend mit Öl zu füllen. Statt einer WaKü mal 
eine ÖlKü ;-)

Sowas mache ich ganz gerne mit Hochlastwiderständen. Man glaubt gar 
nicht was die dann 'abkönnen'. :-)
Meinen 50-Ohm-10-Watt-Keramikrohrwiderstand hatte ich schon mal 'ne 
Stunde am 230V-Netz, wo er dann mit rund 1000 Watt 'heizt'. Ist auf 
meinem kalten Boden im Winter ganz nett, um zwischendurch die Finger an 
den Kühlrippen zu wärmen. Habe das Ganze aus Alu-Kühlkörpern 
zusammengeschweißt und in den dabei enstandenen Hohlraum den Widerstand 
gehängt und dann mit Altöl (vom Auto) aufgefüllt (sind ca. 2 Liter 
drin).

Autor: TTB (Gast)
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Hallo, bin fast zufällig auf diesen Thread gestoßen, der fast identisch 
mein Problem abbildet:

Ich soll für ein Projekt oben genannten Schaltregler testen, was er so 
zu leisten imstande ist. Bei 35V Ausgangsspannung möchte ich daher 
einige rote Golden Dragon dranhängen (Durchlassstrom 500mA, 
Durchlassspannung 2,2V). Auch wenns eigentlich ein simples Problem ist:

Wie würdet ihr das machen, einfach 15 LEDs (--> 15*2,2V = 33V), für die 
restlichen 2V einen Widerstand R = 2V/0,5A??? Oder lieber einen Trimmer 
sodass ich den Strom einstellen kann???

Sorry,  blöde Frage wahrscheinlich, alles was analog ist ist aber auch 
einfach nicht mein Ding... :( aber ich bin sicher ihr packt das locker 
;)

Viele Grüße TTB

Autor: Andreas R. (rebirama)
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Viele LEDs in Reihe und nur ein Vorwiderstand ist nicht so das wahre 
wegen der Temperaturabhängigkeit:
Wenn du deine Schaltung warm machst, fällt die Flussspannung deiner 
LEDs, z.B. um 10%. Du hast nur noch 29,7V an den LEDs und statt 2V 
plötzlich 5V am Vorwiderstand und damit mehr LED-Strom.
-> Strom regeln oder den Vorwiderstand entsprechend groß dimensionieren.

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