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Forum: Platinen LED Konstantstromquelle LM3404 - Erste Platine.


Autor: KaiO (Gast)
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Hallo,

ich lese jetzt schon eine ganze Weile in diesem (super) Forum mit und 
habe auch schon viel gelernt und umgesetzt.

Angehängt das Layout meiner ersten Platine (Eagle). Es soll eine LED 
Konstantstromquelle für  3 Luxeon Rebel LEDS's (RGB) darstellen.

Der Treiber IC ist der LM3404. Ich habe versucht das Layout anhand den 
National AppNotes für Schaltregler zu erstellen (+ Forum). Die Werte 
habe ich durch das Webtool von National berechnen lassen. Der ausgehende 
Strom beträgt 500mA und die Taktung ca. 160Khz. Die Eingangsspannung ist 
7V - 16V.

Als Spule habe ich die L-PIS4728 von Reichelt vorgesehen. Alle Elkos 
sind LowESR (ebenfalls von Reichelt).

Der Ausgangselko soll nach dem Designtool einen ESR kleiner als 0.1 Ohm 
(5 - 15uF) haben. Einen solchen habe ich jedoch nicht gefunden. Ich habe 
einen 10uF mit einem ESR von 0.35 Ohm vorgesehen. Der zweite soll 
erstmal unbestückt bleiben. Ich hoffe das reicht aus?

Der Treiber bekommt von einem Adruino Board drei PWM Signale (R-G-B). 
Zusätzlich sollen die LM3404s per Enable Pin abgeschaltet werden können.

Das ist meine erste Platine. Wenn die Bauteile von Reichelt angekommen 
sind werden ich mal meinen Gesichtsbräucner im Scannergehäuse 
ausprobieren und eine Ätzorgie starten (Mal sehen ob das klappt ;)

Ansonsten habe ich keine E-Technik Ausbildung (Infomatiker). Ich 
versuche aber alles zu verstehen und zu lernen.

Ich wäre für alle Tipps und Anregungen von Euch dankbar was ich wie und 
wo verbessern kann.

Autor: KaiO (Gast)
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und noch der Schaltplan...

Autor: KaiO (Gast)
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... und eine etwas übersichtlichere Layoutdarstellung.

Autor: KaiO (Gast)
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Die Platine soll übrigens einlagig werden. Die Verbindungen im unterem 
Layer (blau) wollte ich mit Drahtbrücken machen.
Die Platinengröße ist so gewählt dass diese in das BOPLA-U85 Gehäuse von 
Reichelt passt (+ eine Trägerplatine für das Adruino pro Mini Modul im 
gleichen Format).

Autor: MaWin (Gast)
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Nimm die Massefläche unter der Spule weg, so dass sich dort keine 
Leiterschleife bindet, sondern rechts des Reglers nackte Platine ist.

Auch die endlos lange EN Leitung würde ich kürzen und nicht aussen als 
Schleife um die Spulen führen.

Zumindest einer der Cs am Ausgang könnte jenseits der Widerstände näher 
an die Spule wandern.

Die VCC Zuführung geht direkt durch die Anschlusspins der oberen 
Platine, lege sie lieber direkt gegenüber der GND-Zuführung

Autor: KaiO (Gast)
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Danke für die Anregungen :)
Eine hoffentlich verbesserte Version. Sollte man die freie Fläche um die 
mini Platinchen auf GND legen, oder ist es besser diese einfach 
kupferlos zu lassen?

Das Verschieben der Output Elkos geht nicht so einfach, da in der Nähe 
der Spule GND ist... Ich bin davon augegangen, dass die Output Elkos 
unkritisch sind bzgl. Layout?

Die Klemme habe ich entfernt, da eigentlich eh schon alles eingelötet 
wird. Warum denn nicht auch die Spannungsversorgung.

Autor: MaWin (Gast)
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Uups, aber auch nicht die VCC-Leitung so drumrumlegen.
Ich weiß, VCC und EN kreuzen und auf der anderen Seite liegt schon GND.
Musst halt basteln.

Autor: KaiO (Gast)
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besser? ;)

Autor: Gast (Gast)
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nee...
Lass die VCC Leitung durchgehen und brück einmal die EN Leitung.

Autor: Gast (Gast)
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was zum Teufel willst du eigentlich mit den 20µF am Ausgang? Lies dir 
mal das Datenblatt richtig durch.
Außerdem wurde das Thema hier schon Abschließend behandelt: 
Beitrag "Erste Leiterplatte - Bitte um Tipps"
Warum willst du alles neu erfinden?

Autor: KaiO (Gast)
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Wie initial beschrieben wollte ich zuerst nur einen beistücken und den 
anderen nicht. Also sollen erstmal nur 10uF drauf.

Ist 10uF zu hoch?. Das Webtool von National schlägt eine Spanne von 5 
bis 15uF vor. Allerding mit einem ESR unter 0.1 Ohm. Mein 10uF Elko von 
Reichelt hat jedoch 0.35 Ohm ESR :(.

Es soll später mal eine PWM von 200Hz draufgegeben werden?

Neu erfinden möchte ich es nicht. Das Design ist nur nen bissi anders 
(500mA out). Ansonsten werde ich den anderen Thread sicher nochmal 
gründlich lesen ;).

Autor: MaWin (Gast)
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> besser? ;)

Was soll man dazu sagen, wenn du immer 2 Dinge auf einmal änderst.

Ich sagte ganz am Anfang mal:
Lege VCC und GND auf demselben Weg, aber auf unterschiedlichen Seiten 
der Leiterplatte.

Das verhindert nämlich auf einfache Art Schleifen (Windungen), in die 
die Magnetfelder der Spulen einkoppeln. Klar könnte man es auch anders 
machen, z.B. auf einer Seite parallel führen.

Aber du verlegst immer, wenn du GND verschiebst, auch VCC prompt 
woanderslang.

Immerhin hat VCC nun keine Schleife bekommen, aber GND durch Vias zu 
leiten um EN durchziehen zu können, ist schon merkwürdig.

Ob die Schaltung selbst (Elkos etc.) so Sinn macht, darum hab ich mich 
nicht gekümmert, ich finde Elkos bei LED-Stromtreibern eher witzlos.

Autor: KaiO (Gast)
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Hmm, ich hoffe jetzt koppelt kein Strom mehr so arg ein. Ansonsten gehen 
mir laaangsam die Ideen aus. Die VCC - Vias sollen mit kleinen 
Drahtbrücken verbunden werden. Fand das eigentlich ganz praktisch.
Ich benöige dann nur zwei kleine Drahtbrücken. Die 
Versorgungs-Anschlüsse werden auf die linke Platine gelötet.

Was meinst du mit merkwürdig? Gibts da wieder potentielle Einkopplung 
oder was spricht technisch dagegen?

Ein wenig ratlos, aber trotzdem Danke für die Tipps...

Autor: Gast (Gast)
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>  eine PWM von 200Hz
Also dafür brauchst du höchstens einen 0,1µF Kerko am Ausgang, oder von 
mir aus einen 1µF. Nimm Kerkos als Kondensatoren in der gesamten 
Schaltung. Dann kommst du auch mit deinem ESR zurecht.

Autor: Gast (Gast)
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> Was meinst du mit merkwürdig?
Manfred meint, dass die Masseleitung wichtiger ist als deine EN-Leitung. 
Wenn du die Masseleitung durch DuKos zerstückelst, leidet die 
Niederohmigkeit darunter. Dagegen führt deine EN-Leitung faktisch nur 
statisches Potential (auch wenn es vielleicht 200Hz sind). Wenn du die 
über zig DuKos führst ist das uninteressant.

Autor: KaiO (Gast)
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Kerkos wären mir auch lieber. Aber wo bekommt man die im uF-Bereich? 
Werte dieser Größenordnung spuckt zumindest das Webdingens von National 
aus. Oder meinst du ich soll die Sache nochmal neu berechnen (evtl. mit 
höherer Schalt-Frequenz)?

Autor: KaiO (Gast)
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@Gast 20:06. Ahh ok. Jetzt hab ichs verstanden. Dann werd ich das mal 
ändern.

Autor: Gast (Gast)
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Für die Eingangskondensatoren reichen auch 10µF und parallel dazu ein 
0,1µF. Zum Ausgangskondensator habe ich schon was gesagt. Kerkos im 
µF-Bereich bekommst du z.B. bei CSD. 
http://www.csd-electronics.de/de/index.htm

Autor: KaiO (Gast)
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Danke für den Tipp mit CSD. Habe dort gleich mal 10uF und 1uF Kerkos 
bestellt.
Die Elkos im Design sind jetzt weg. Beim Outputelko hatte ich nicht 
beachtet dass das Webdingens von National ja normalerweise von einen 
Betrieb ohne Dimming ausgeht. Habe auch nochmal den anderen Thread 
durchgelesen und jetzt wie dort 47nF als Cout benutzt.

Passt das Layout eurer Meinung jetzt, oder sind noch Bugs drinnen?

Autor: KaiO (Gast)
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... und der neue Schaltplan

Autor: Gast (Gast)
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1x Ron würde reichen und zu den Cin würde ich je noch einen 0,1µF 
parallel schalten.
Du kannst dir auch ein paar Brücken sparen, wenn du das Layout so 
aufbaust, wie es in dem erwähnten Beitrag ist.

Autor: Gast (Gast)
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btw. wenn der DIM Eingang auf 0V liegt, ist deine LED auch aus. D.h. du 
könntest dir den FET sparen und auch die Verbindungen jeweils von Pin 6 
(Ron)zum FET. An jedem IC jeweils einen 180KOhm von Pin6 nach Vin und 
über den DIM-Eingang auch die Stellung "Aus" steuern.

Autor: Michael M. (Gast)
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Gast schrieb:
> 1x Ron würde reichen
nein??? schau dir mal das db an...

Autor: KaiO (Gast)
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Wegen der Enable Schaltung... Ich fand die Idee nicht schlecht dass man 
die LM3404s quasi in den Standby (90uA) schalten kann. Der Atmega 328 
(Adruino Pro Mini) soll dann per IR Sensor (TSOP1736) unter anderen auch 
eine Standby Funktion bekommen so dass die LED Leuchte tagelang im 
Standby ist und möglichst wenig Strom zieht. Ein Batteriebetrieb soll 
später mal möglich sein (z.B. durch einen kleinen 12V Blei Akku). Ich 
wollte denn auch mal die Standby Funktionalitäten des Atmegas 
erforschen.

Funktioniert das überhaupt mit dem MOSFET? Oder verliert der nach 
einiger Zeit seine Ladung und schaltet wieder aus?


>btw. wenn der DIM Eingang auf 0V liegt, ist deine LED auch aus. D.h. du
>könntest dir den FET sparen und auch die Verbindungen jeweils von Pin 6
>(Ron)zum FET. An jedem IC jeweils einen 180KOhm von Pin6 nach Vin und
>über den DIM-Eingang auch die Stellung "Aus" steuern.

Naja den 180Ohm Widerstand (Ron) habe ich ja schon. Ich würde dann 
einfach die Enables nicht verbinden.

>Gast schrieb:
>> 1x Ron würde reichen
>nein??? schau dir mal das db an...

RON muss dann doch drei mal vorhanden sein?

Autor: Gast (Gast)
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> 1x Ron würde reichen
> nein??? schau dir mal das db an...

mmh, da hast du recht, der geht ja in die ton-Zeit ein. :O
Dann darf er das aber auch nicht so machen, wie er es gezeichnet hat, 
nur einen FET für alle 3 Ron-Eingänge, sondern muss für jeden 
Ron-Eingang einen separaten FET nehmen, die kann er ja dann am Gate 
zusammenführen.

Autor: Michael M. (Gast)
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KaiO schrieb:
> Funktioniert das überhaupt mit dem MOSFET? Oder verliert der nach
> einiger Zeit seine Ladung und schaltet wieder aus?
ein fet ist nicht als speicherelement gedacht. das hält auch ned lang. 
da brauchst du dann noch ein RS-FF. die gibts praktischer weise in 
4-fach ausführung, extra für dich ^^ 74HC175

>>Gast schrieb:
>>> 1x Ron würde reichen
>>nein??? schau dir mal das db an...
> RON muss dann doch drei mal vorhanden sein?
richtig! das wollte ich mit meiner antwort auch ausdrücken. übrigens 
brauchst auch 3 fets!

Autor: KaiO (Gast)
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Uhh, flip flops das ist schon lang her (erstes Semester 
Digitaltechnik)... Habe mich gerade mal wieder bei Wikipedia 
aufgeschlaut. Würde es auch gehen wenn man den Portpin an dem die drei 
MOSFETS dann angeschlossen sind regelmäßig (z.B. alle paar Sekunden) 
ein- und wieder ausschaltetet, so dass der MOSFET wieder geladen wird? 
Und wenn ja wie lange bleibt denn so ein N-Kanal MOSFET durchgeschaltet, 
wenn konstant 5V anliegen?

Ich weis Fragen über Fragen... Ich glaube extra so ein FlipFlop IC zu 
bestellen lohnt nicht. Dann schmeiss ich den Enable kram einfach raus. 
Was ich nicht verstehe ist wie der Flipflop mit dem Mosfet zusammen 
arbeiten würde. Gibts dazu irgendwo was anschauliches im Netz 
(Beispielschaltung?).

Autor: Michael M. (Gast)
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KaiO schrieb:
> Würde es auch gehen wenn man den Portpin an dem die drei
> MOSFETS dann angeschlossen sind regelmäßig (z.B. alle paar Sekunden)
> ein- und wieder ausschaltetet, so dass der MOSFET wieder geladen wird?
> Und wenn ja wie lange bleibt denn so ein N-Kanal MOSFET durchgeschaltet,
> wenn konstant 5V anliegen?
moment, reden wir da vllt aneinander vorbei?
also wenn an den gates die spannung die ganze zeit anliegt, schalten die 
fets auch die ganze zeit durch.
ich bin jetzt davon ausgegangen, dass du auch deinen atmega schlafen 
legst, wenn du die schaltregler in power down setzt.
damit wären die port-pins tristate und die gates von den fets hängen 
mehr oder weniger in der luft.
du könntest jetzt parallel zu den gates gegen masse einen kondensator 
schalten, aber das ist doch eher eine behelfsmethode.

die methode mit den flipflops wäre ne anständige lösung. die funktion 
hier ist eig recht einfach und sollte für einen student (*hust, 
räusper*) kein problem darstellen.
die port-pins liegen an den eingängen. dann setzt du die portpins 
einfach so, als würdest du damit direkt die fets schalten. dann erzeugst 
du eine flanke mit einem port-pin, der am clk vom D-FF hängt. damit 
übernimmt das FF die zustände vom eingang an die ausgänge. und zwar so 
lang, bis die nächste flanke an clk kommt.
der atmega kann dazwischen jahrelang in sleep gehn.

> Was ich nicht verstehe ist wie der Flipflop mit dem Mosfet zusammen
> arbeiten würde. Gibts dazu irgendwo was anschauliches im Netz
> (Beispielschaltung?).
hmmm??? wo ist da das problem?

Autor: KaiO (Gast)
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Ich habe wieder ein wenig Zeit gefunden und mal einen Kanal geätzt und 
bestückt. Das ätzen hat mit meiner Gesichtsbräuner-Scanner Konstruktion 
nach einigen Versuchen ganz gut geklappt. Als bestes Verfahren hat sich 
erwiesen einen Ausdruck auf Normalpapier, dann das Papier mit 
Sonnenblumenöl tränken und mit Toilettenpapier abtupfen und danach 6Min 
belichten...

Angehängt mal ein Bild von dem Teilchen. OK das SMD löten muss ich noch 
üben. Aber es funktioniert zumindest super. 450mA kommen raus und die 
Rebel LED leuchtet auch schön. Als Ausgangswiderstand habe ich 1uF 
eingesetzt.

Autor: Michael M. (Gast)
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das mit dem widerstand üben wir auch noch mal ^^

Autor: KaiO (Gast)
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Habe mir mal ein Oszilloskop ausgeliehen. Nach ein wenig gefummel ging 
die Bedienung schon ganz gut. Angehängt mal ein Shot des Ausgangssignals 
mit einer PWM von 250Hz. Sieht denke ich OK aus. Was mir ein bischen 
komisch vorkommt, ist dass die Leerlaufspannung immer 1.6v ist (Also 
wenn der DIM Pin auf GND gezogen wird). Am Ausgangskondensator scheints 
nicht zu liegen, den hatte ich auch ausgelötet -> gleiches Verhalten. 
Das Multimeter zeigt aber an dass zumindest kein Strom im 
Auflösungsbereich des Multimeters fliest.

Autor: KaiO (Gast)
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Darstellung auch der Ausgangsspannung. Hier sieht man ganz gut die 
Schalt-Frequenz des LM3404 von soll 160Khz.

Autor: KaiO (Gast)
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Flankenanstieg. Die Ripplespannung liegt so bei 250 bis 300mV. Sollte 
doch OK sein, oder?

Autor: KaiO (Gast)
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Und nochmal ein Zoom zur Darstellung des Ripples.

Autor: KaiO (Gast)
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Hier mein neuest Layout für die 3-Kanal Platine. Ich musste es ein wenig 
ändern, da  ich das Gehäuse jetzt da habe, und doch weniger Platz 
vorhanden ist. Ob das so passt?

Die drei kleinen MOSFETs wollte ich ertsmal nich bestücken. Ich habe mir 
gedacht die Versorgungsspannung mit einem MOSFET zu schalten. Der kommt 
dann auf die Controllerplatine.

Autor: Michael M. (Gast)
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lass doch mal die spannung am shunt sehen. die ist eigentlich fast das 
interessanteste, weil man hier fast direkt den stromrippel und die 
-regelung allgemein sehen kann.

sind deine 1,6V vllt Versorgungsspannung-Vorwärtsspannung(LED) =

Autor: KaiO (Gast)
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und noch der neue Schaltplan.. :)

Autor: KaiO (Gast)
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>lass doch mal die spannung am shunt sehen. die ist eigentlich fast das
>interessanteste, weil man hier fast direkt den stromrippel und die
>-regelung allgemein sehen kann.

Leider musste ich das Oszi wieder zurückgeben. Evtl kann ichs nächste 
Woche nochmal haben und dann nochmal messen.

> sind deine 1,6V vllt Versorgungsspannung-Vorwärtsspannung(LED) =
Leider nicht. Versorgung war glaub ich 6v und die Vorwärtsspannung nach 
dem Scope waren 3.1v (orangene LED).

Autor: MaWin (Gast)
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> Hier mein neuest Layout

Besser, wird vermutlich sogar funktionieren, aber was ich nicht verstehe 
ist, warum meine Hinweise nicht ankommen, egal ob man sie 1, 2 ode 3 mal 
wiederholt.

Was war an

> Die VCC Zuführung geht direkt durch die Anschlusspins der oberen
> Platine, lege sie lieber direkt gegenüber der GND-Zuführung

nicht zu verstehen? Inwiefern habe ich mich undeutlich ausgedrückt?
Hast du gegenüber nicht als andere Platinenoberfläche, sondern andere 
HImmelrichtung verstanden?
Ja, du kommst inzwischen mit einer einseitigen aus, so dass die
Leitungen direkt nebeneinander statt auf gegenübeliegenden 
Platinenseiten laufen sollten, aber dein Resultat ist zum dritten mal 
das genau entgegengesetze vom vorgeschlagenen:

Nun hast du einen Kamm, mit einer 6cm2 magnetischen Sendeantenne gebaut. 
So hat man zu Beginn der Digitalschaltkreiszeit mit TTL auch layoutet, 
und sich dann gewundert, warum es über 4MHz nicht mehr funktionierte.
Kann man machen, wenn man DLF Konkurrenz machen will, macht aber EMV 
technisch wenig Sinn. Selbst wenn es also durch die Prüfungen fällt, 
funktionieren wird es bei 160kHz.

Autor: KaiO (Gast)
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Hi MaWin,
ich habe dich tatsächlich falsch verstanden. Dass du die 
Platinenunterseite gemeint hast das war mir nich klar.

Einen Sender möchte ich natürlich nicht bauen. Leider muss ich sagen 
dass mir  auch die elektrotechnischen Grundlagen (EMV, Hochfrequenz, 
etc.) fehlen. Bin nur studierter Informatiker, und da lernt man recht 
wenig Elektrotechnik (auser ein wenig Digitalschaltungsgrundlagen im 
erstem Semester). Aber egal ich will ja lernen.

Könntest du mal eine Skizze malen wie du das genau gemeint hast? Du 
meinst ich sollte lieber auf der unteren Platinenseite Drahtbrücken für 
VCC gegenüber von GND anbringen (also unter der Beschriftung links)? 
Weil zweiseitig kann ich nicht ätzen. Und möchte ich eigentlich auch 
weniger.

Danke für deine Tipps :)

Autor: MaWin (Gast)
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> Könntest du mal eine Skizze malen

Bei zweiseitiger Leiterplatte ganz einfach: Lege die Leiterbahn der 
Stromzuführung auf die gegenüberliegende Seite wie die Leiterbahn der 
Stromwegführung, dann ist der eingeschlossene Bereich möglichst klein 
und es gibt keine grosse Sende- bzw. Empfangsantenne.

Bei einseitiger lässt man sie parallel laufen. Das bedeutet natürlich, 
daß man Brücken braucht. Wenn man es geschickt hinbekommt, bilden sich 
die Brücken durch Bauelemente von selbst. Da sehe ich bei deiner Platine 
aber keine Chance.

Ob man verzweigt ("Stern") oder aufreiht ("Bus") sollte fast immer in 
Richtung Stern gehen, ausser man will absichtlich das Potential 
inklusive der Störungen und des Spannungsabfalls von der einen Stelle 
auch an der anderen haben (Masseleitung parallel zur Signalleitung und 
Stromversorgung).

Autor: KaiO (Gast)
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OK danke für die Info. Das sollte ja jetzt ein Sternchen sein, weil die 
Anschlusspads mittig sind.
Ist das besser vom EMV? Was kann man noch verbessern?

Weist du eine gute Informationsquelle oder evtl. ein Buch was leicht 
verdaulich ist wo man sich aufschlauen kenn bzgl. diesem EMV Design / 
Einkopplungen, etc?

Autor: MaWin (Gast)
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> Ist das besser vom EMV?

Ja, das ist besser,
man kann jetzt noch überlegen, ob man unbenutze Enden haben muss,
und ob der LED-Anschluss an dem Rand liegen muss der kein Rand mehr ist 
oder näher an die Spule kann (das schiebt den Ausgangskondensator näher 
an die Spule), aber das sind Details.

> Weist du eine gute Informationsquelle

Dann weise ich mal da hin:

http://www.channel-e.de/fileadmin/Bilder/designcor...

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Warum, verwendest du eigentlich so viele Thermals? Die erhöhen die 
Leitungsinduktivität. Wenn du nicht gerade eine große Fläche hast, würde 
ich im Polygon diese ausschalten (vorausgesetzt du hast nen anständigen 
Lötkolben und kein Baumarktschrott).

Autor: KaiO (Gast)
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Servus nochmal,

angehängt ein Layout wo der Ausgangskerko direkt hinter der Spule sitzt. 
Ich kam aus Zeitmangel bis jetzt nur dazu den oberen Kanal anzupassen. 
Wenn der passt dupliziere ich den 3 mal bei Gelegenheit. Dann kann ich 
am WE ätzen :)

Das PDF ist interessant. Danke. Muss ich mich mal durchbeißen.

Zum Lötkolben. Da habe ich mir vor kurzen den Weller WS81 beim Reichelt 
bestellt. Ganz nett das Teil :). Du hast recht mit den Thermals ich habe 
auch schon auf den größeren Flächen neben den Thermal gelötet. Ging 
eigentlich ohne Probleme. Also weg mit den Dingern.

Autor: KaiO (Gast)
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Das Teil fertig geätzt...

Autor: KaiO (Gast)
Datum:
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Fertig ist das Teil. Es ist gerade dem Lötkolben entsprungen. Es 
funktioniert super. Der Stom für alle Kanäle ist konstant :).

Super Danke an alle die mir mit Ratschlägen geholfen haben :)

Als nächstes ist dann die Controllerplatine drann (kommt ins gleiche 
Gehäuse).

Autor: Michael M. (Gast)
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hübsch, gratuliere!

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Jau sieht doch gut aus!

Autor: uhel (Gast)
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Hey KaiO,

grad diesen Thread gefunden, passt perfekt!
Würdest du die Eagle Files allgem. zum Nachbauen zur Verfügung stellen?
Fänd ich echt cool :)

Autor: KaiO (Gast)
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Ja, kein  Problem. Die Eagle Version ist 5.4.0 (Linux).
Falls es interessiert woher die Bauteile sind: Die Spule ist von 
Reichelt (Bestellnummer: L-PIS4728 100µ) und ist Baugleich zu den Würth 
Spulen WE-PD. Diode ist die R-Bestellnummer (MBRS 240 SMD). Widerstände 
(1 Ohm) und Kerkos habe ich von CSD-Electronics. Die LM3404 gibts bei 
Watterot-Elektronik günstig für ca. 2,5 Euro pro Stück.
Das Teil regelt auf ca. 450mA pro Kanal. Angeschlossen sind Luxeon Rebel 
LEDs. Die können bis 1A belastet werden.

Autor: Michael M. (Gast)
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KaiO schrieb:
> Das Teil regelt auf ca. 450mA pro Kanal
                      ^^^
mal nicht untertreiben =)

Autor: uhel (Gast)
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Jo fett vielen Dank, auch für die Teilenummern. Bestellen werde ich 
möglicherweise bei Farnell, mal kucken was der Studi-Rabatt ausmacht...

Zu dem Treiber:
Ich brauch zwar nur 350mA pro Kanal, aber weniger sollte ja kein Problem 
sein.
- Wieviel Volt kommen raus bzw. wieviel Volt bekommt die LED ab?
- In deinem Schema steht unten 160kHz, ist die Frequenz Zufall? Wenn 
nicht, wieso 160kHz? Ich hab zwar im Datenblatt *Design Considerations - 
Switching Frequency* gelesen, aber so richtig erleuchtet haben mich 
diese Ausführungen nicht...
- Wieso gibt es einen RSNSA und RSNSB, reicht nicht eigentlich ein RSENS 
Widerstand?

Autor: Michael M. (Gast)
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uhel schrieb:
> möglicherweise bei Farnell, mal kucken was der Studi-Rabatt ausmacht...
du darfst als student bestellen und bekommst 12%. aber lohnen wird sichs 
nicht. is nur dumm, wenn man die teile nicht beim reichelt bekommt.
oh btw: magst du mir vielleicht ein 14cent teil gegen kosten für teil 
und briefmarke mitbestellen? ^^

> - Wieviel Volt kommen raus bzw. wieviel Volt bekommt die LED ab?
das ist ja das schöne am konstantstrom-regler. er regelt den die 
spannung so, dass der strom stimmt. hat deine led 3V bei 350mA, macht er 
3V. hat deine led 4V bei 350mA, macht er 4V.

> Switching Frequency* gelesen, aber so richtig erleuchtet haben mich
> diese Ausführungen nicht...
schaltfrequenz und spulengröße bestimmen den stromrippel. da kannst du 
dir eine passende kombi aussuchen. typischer tradeoff zwischen 
regelgenauigkeit, bauteileigenschaften (kosten, größe, güte, usw.)

> - Wieso gibt es einen RSNSA und RSNSB, reicht nicht eigentlich ein RSENS
> Widerstand?
wenn man die werte nicht bekommt, muss gebaut werden.
von der leistung her sollte einer schon reichen. P=R*I^2=61mW. das 
könnte in 0603 noch klappen =)

edit: oder wir sparen uns die briefmarke und du kriegst von mir 3x 1µF 
und 10µF kerkos

Autor: Uli H. (uhel)
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Ich hab schonmal bei Farnell bestellt, da gabs auch noch 3% Skonto :)
Bestellen würd ich da falls es alles gibt was so zusammen kommt und der 
Preis noch passt. Nach dem Posting bestell ich dir gerne was mit falls..

>> - Wieviel Volt kommen raus bzw. wieviel Volt bekommt die LED ab?
> das ist ja das schöne am konstantstrom-regler. er regelt den die
> spannung so, dass der strom stimmt. hat deine led 3V bei 350mA, macht er
> 3V. hat deine led 4V bei 350mA, macht er 4V.

Da geht mir ein ganzer LED-Christbaum auf!

>> Switching Frequency* gelesen, aber so richtig erleuchtet haben mich
>> diese Ausführungen nicht...
> schaltfrequenz und spulengröße bestimmen den stromrippel. da kannst du
> dir eine passende kombi aussuchen. typischer tradeoff zwischen
> regelgenauigkeit, bauteileigenschaften (kosten, größe, güte, usw.)

Irgendwelche (Einsteiger) Links wo ich mir noch etwas zu dem Thema 
anlesen kann?

>> - Wieso gibt es einen RSNSA und RSNSB, reicht nicht eigentlich ein RSENS
>> Widerstand?
> wenn man die werte nicht bekommt, muss gebaut werden.
> von der leistung her sollte einer schon reichen. P=R*I^2=61mW. das
> könnte in 0603 noch klappen =)

Gut, sowas hatte ich vermutet und 0805 reicht mir ;)

Btw.
Was würde denn alternativ gegen einen CAT4101 von Onsemi sprechen, der 
nur einen zusätzlichen Widerstand benötigt und sonst nichts? Der Preis?

Autor: Alex H. (hoal) Benutzerseite
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Uli H. schrieb:
> Irgendwelche (Einsteiger) Links wo ich mir noch etwas zu dem Thema
> anlesen kann?

Ein Anfang wären http://de.wikipedia.org/wiki/Abw%C3%A4rtswandler und
http://sprut.de/electronic/switch/schalt.html
Ansonsten sind gerade die Datenblätter der vielen Chips eine gute 
Informationsquelle.

> Btw.
> Was würde denn alternativ gegen einen CAT4101 von Onsemi sprechen, der
> nur einen zusätzlichen Widerstand benötigt und sonst nichts? Der Preis?

Der CAT4101 ist eben kein Schaltregler mehr, sondern ein Linearregler. 
Je nach der gewählten Eingangsspannung wird er eine schlechtere 
Effizienz haben, da er die überschüssige Spannung in Wärme umsetzt.

Autor: Uli H. (uhel)
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Alex H. schrieb:
> Ein Anfang wären http://de.wikipedia.org/wiki/Abw%C3%A4rtswandler und
> http://sprut.de/electronic/switch/schalt.html
> Ansonsten sind gerade die Datenblätter der vielen Chips eine gute
> Informationsquelle.

Der sprut.de Artikel ist bis jetzt ganz gut. Danke!

>> Btw.
>> Was würde denn alternativ gegen einen CAT4101 von Onsemi sprechen, der
>> nur einen zusätzlichen Widerstand benötigt und sonst nichts? Der Preis?
>
> Der CAT4101 ist eben kein Schaltregler mehr, sondern ein Linearregler.
> Je nach der gewählten Eingangsspannung wird er eine schlechtere
> Effizienz haben, da er die überschüssige Spannung in Wärme umsetzt.

Okay, steht das irgendwo explizit oder sieht man das einfach wenn man n 
Plan von der Materie hat?

Autor: Alex H. (hoal) Benutzerseite
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Uli H. schrieb:
>> Der CAT4101 ist eben kein Schaltregler mehr, sondern ein Linearregler.
>> Je nach der gewählten Eingangsspannung wird er eine schlechtere
>> Effizienz haben, da er die überschüssige Spannung in Wärme umsetzt.
>
> Okay, steht das irgendwo explizit oder sieht man das einfach wenn man n
> Plan von der Materie hat?

Steht da komischerweise nicht explizit. Bin jetzt selbst überrascht. Das 
Datenblatt enthält sogar die maximale Leistung nur sehr versteckt.

Schaltregler erkennst du i.A. an der benötigten Induktivität (Spule), 
wie du ja dem Sprut-Artikel entnehmen kannst.

Autor: Michael M. (Gast)
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Uli H. schrieb:
> Okay, steht das irgendwo explizit oder sieht man das einfach wenn man n
> Plan von der Materie hat?
zweiteres =)
ein schaltregler funktioniert nur mit einem (wie ihr es vllt in der uni 
nennt) bauteil mit zeitbezug oder "gedächtnis". das ist - mal vom 
memristor abgesehen - ein kondensator oder eine spule.
in die spule wird ein magnetischer fluss eingebracht, den sie wieder 
abgeben kann. geht man von konstantem strom aus, kann das eingangs- zu 
ausgangsspannungsverhältnis über die "lade- und entladezeit" bestimmt 
werden. das ist das sog. tastverhältnis.
da hier ein fluss in strom umgesetzt wird, geschieht das "verlustlos". 
in der realität hat man streufelder, kupferwiderstand, kernsättigung, 
usw.
beim sprut is das alles schön erklärt.

mit kondensatoren baut man ladungspumpen auf. die funktionsweise hier is 
eher einfach, daher darf dir den rest die 2 pdf hier vermitteln:
http://www.exar.com/Files/Documents/sipex/datashee...
http://www.exar.com/Files/Documents/sipex/Applicat...
das sind ladungspumpen, die aus logikspannungen RS232-übliche pegel 
erzeugen. typisch +10 und -10V

Autor: Uli H. (uhel)
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Michael M. schrieb:
> Uli H. schrieb:
>> Okay, steht das irgendwo explizit oder sieht man das einfach wenn man n
>> Plan von der Materie hat?
> zweiteres =)
> ein schaltregler funktioniert nur mit einem (wie ihr es vllt in der uni
> nennt) bauteil mit zeitbezug oder "gedächtnis".

In der Uni nennen wir das garnicht, da ich wie der OP Info studiere. 
Hardware kuckt man da an und drückt ein paar Knöpfchen, das wars. Hier 
lernt man viel mehr und meißt auch mit wesentlich besseren Erklärungen! 
:)

Da ich 1W (evtl.3W) RGB-LEDs ansteuern will, hab ich mich jetzt mal an 
dem Online Webench Tool versucht, um geeignete Werte für 350mA statt 
500mA Output rauszufinden. Bei der Frequenz hab ich mich dabei an die 
160Hz des OP gealten.

Michael M. schrieb:
>> - Wieviel Volt kommen raus bzw. wieviel Volt bekommt die LED ab?
>das ist ja das schöne am konstantstrom-regler. er regelt den die
>spannung so, dass der strom stimmt. hat deine led 3V bei 350mA, macht er
>3V. hat deine led 4V bei 350mA, macht er 4V.

Wozu gibt es dann im Webench die Option, Werte für Vout einzustellen und 
welche?
Ein Treiber mit 2,4v und zwei mit 3,5v scheinen mir hierbei für RGB ein 
guter Mittelweg zu sein (die Designs dafür habe ich mal angehängt). Oder 
sollte man einfach 3 gleiche Treiber mit 3v aufbauen?
Irgendwie hat das Tool eher mehr Fragen aufgestellt als gelöst.

Autor: Kai O. (kaio)
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Uli H. schrieb:
> Michael M. schrieb:
> In der Uni nennen wir das garnicht, da ich wie der OP Info studiere.
Naja, das Studium ist jetzt schon nen paar Jahre her.

> Hardware kuckt man da an und drückt ein paar Knöpfchen, das wars. Hier
> lernt man viel mehr und meißt auch mit wesentlich besseren Erklärungen!
stimmt wohl.

> Da ich 1W (evtl.3W) RGB-LEDs ansteuern will, hab ich mich jetzt mal an
> dem Online Webench Tool versucht, um geeignete Werte für 350mA statt
> 500mA Output rauszufinden. Bei der Frequenz hab ich mich dabei an die
> 160Hz des OP gealten.

eigentlich solltest du mein Layout übernehmen können, und nur Rsns neu 
berechnen müssen (für 350mA). Wenn ich richtig gerechnet habe müsste so 
etwa 0.8 Ohm herauskommen. Du kannst auch einfach solange probieren und 
den Strom messen bis es passt.

Rsns für 500mA:
Rsns = (0.2*100e-6) / (0.5*100e-6+3.8*220e-9-(6-3.8)/2*4e-6)
Rsns = 0.43070031871823589 Ohm

Rsns für 300mA:
Rsns = (0.2*100e-6) / (0.3*100e-6+3.8*220e-9-(6-3.8)/2*4e-6)
Rsns = 0.75654410652141024 Ohm

0.2 und 220ns sind aus dem Datenblatt

3.8 ist V0, also die Vorwärtsspannung deiner LED. Die musst du ggf. 
messen oder im Datasheet deiner LED nachschauen. Ich würde auch nur eine 
Version dreimal identisch aufbauen. Z.B. mit 300mA  (dann hast du noch 
ein wenig Puffer wenns Peaks gibt).

100uH ist die Spuleninduktivität

0.5A oder 0.3A ist der Ausgangsstrom

6V ist die Eingangsspannung

4us ist tON und wird berechnet mit
tON = (1.34*1e-10*1.8*1e5) / 6
tON = 4.0199999999999996e-06

wobei 180 kOhm der Ron Widerstand ist (bestimmt die Taktrate, hier 
160Khz) und 1.34 eine Konstante aus dem Datenblatt.

Steht aber auch alles so im Datenblatt.

Wenn du keine spezielle Messswiderstände bekommst kannst du auch zwei 
Widerstände  parallelschalten (so wie ichs gemacht habe). Zur Berechnung 
fand ich das hier ganz nützlich: 
http://www.sengpielaudio.com/Rechner-parallel.htm

Autor: Uli H. (uhel)
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Kai O. schrieb:
Danke für die ausführliche Erklärung und sorry fürs späte Antworten.

> Uli H. schrieb:
> eigentlich solltest du mein Layout übernehmen können, und nur Rsns neu
> berechnen müssen (für 350mA). Wenn ich richtig gerechnet habe müsste so
> etwa 0.8 Ohm herauskommen. Du kannst auch einfach solange probieren und
> den Strom messen bis es passt.
>
Das liegt ja schon recht nahe an den 0.68 Ohm der das Webench 
ausgespuckt hat.
Dein Layout wollt ich eigentlich auch direkt übernehmen und nur den 
Enable Input inkl. FET rauseditieren... Da mir Eagle dabei aber 
irgendwie das halbe Layout zerschossen hat (fragt nicht warum, sowas ist 
mir mit Eagle noch nie passiert!), wars schneller die Polygone grad 1:1 
neu nachzuziehen.

> Rsns für 500mA:
> Rsns = (0.2*100e-6) / (0.5*100e-6+3.8*220e-9-(6-3.8)/2*4e-6)
> Rsns = 0.43070031871823589 Ohm
>
> Rsns für 300mA:
> Rsns = (0.2*100e-6) / (0.3*100e-6+3.8*220e-9-(6-3.8)/2*4e-6)
> Rsns = 0.75654410652141024 Ohm
>
> 0.2 und 220ns sind aus dem Datenblatt
>
> 3.8 ist V0, also die Vorwärtsspannung deiner LED. Die musst du ggf.
> messen oder im Datasheet deiner LED nachschauen. Ich würde auch nur eine
> Version dreimal identisch aufbauen. Z.B. mit 300mA  (dann hast du noch
> ein wenig Puffer wenns Peaks gibt).

Das Problem dabei ist, dass ich noch keine LED hab und auch noch nicht 
sicher bin welche ich nehme.. Die o.g. 3,5v und 2,4v sind so der 
Mittelwert (+/- 0.1v) von denen die ich mir angesehen habe (led-tech.de 
bzw. led1.de).

Zu den Peaks, sollten die bei nem Konstantstormtreiber am Output nicht 
eigentlich ausbleiben?

> Wenn du keine spezielle Messswiderstände bekommst kannst du auch zwei
> Widerstände  parallelschalten (so wie ichs gemacht habe). Zur Berechnung
> fand ich das hier ganz nützlich:
> http://www.sengpielaudio.com/Rechner-parallel.htm

Die Pads für zwei Widerstände hab ich nicht rauseditiert, die bleiben 
drin ;)

Autor: Kai O. (kaio)
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Uli H. schrieb:
>> 3.8 ist V0, also die Vorwärtsspannung deiner LED. Die musst du ggf.
>> messen oder im Datasheet deiner LED nachschauen. Ich würde auch nur eine
>> Version dreimal identisch aufbauen. Z.B. mit 300mA  (dann hast du noch
>> ein wenig Puffer wenns Peaks gibt).
>
> Das Problem dabei ist, dass ich noch keine LED hab und auch noch nicht
> sicher bin welche ich nehme.. Die o.g. 3,5v und 2,4v sind so der
> Mittelwert (+/- 0.1v) von denen die ich mir angesehen habe (led-tech.de
> bzw. led1.de).

Vergiss die (Vorwärts-) Spannung. Die LEDs werden mit (konstantem) Strom 
geregelt. Die Spannung stellt sich dann automatisch ein. Da müsstes du 
dich wahrscheinlich nochmal kurz über LEDs aufschlauen.

Ich habe die Erfahrung gemacht dass es nichts bringt bis an den 
Stromlimit der LEDs heranzugehen, ob du 200, 300 oder 350mA durchjagst, 
man (ich) sehe da keinen Helligkeitsunterschied (-> log. Kennlinie des 
Auges). Die LED bedankt sich mit einer längeren Lebensdauer. Stromrippel 
und Spannungsspitzen entstehen schon (oder gerade) mit sonem 
Schaltregler. Siehe auch die (nicht repräsentativen) Oszillokop Shots 
weiter oben. Ich kann die Tage nochmal ausführlich messen und das hier 
reinstellen, wenns interessiert (Hab jetzt nen eigenen Scope.).

Empfehlen kann ich die Luxeon Rebel LEDs. Die haben einen extremen 
Abstrahlwinkel und eignen sich gut als "Rundstrahler". (Ich weis nicht 
was du beleuchten möchtest, aber ich habe daraus eine Tischlampe 
gebaut.) Hatte bei led-tech.de "Sterne" gekauft mit je drei (R-G-B) 
Rebels auf einen Stern aufgelötet.

Autor: Kai O. (kaio)
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Shunt (Rsns) schätzen geht übrigens auch noch billiger. Dort sollten 
immer 200mV abfallen (wird vom lm3404 ausgeregelt). Also kann man 
einfach rechnen r = u / i = 0.66 Ohm = 0.2 V / 0.3A.
Vorwärtspannnung kann man also ignorieren...

Autor: Uli H. (uhel)
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Kai O. schrieb:
> Vergiss die (Vorwärts-) Spannung. Die LEDs werden mit (konstantem) Strom
> geregelt. Die Spannung stellt sich dann automatisch ein. Da müsstes du
> dich wahrscheinlich nochmal kurz über LEDs aufschlauen.

Jo okay. Ich glaub ich hab da noch einiges aufzu schlauen. Je mehr ich 
les um so mehr Fragen kommen..

> Ich habe die Erfahrung gemacht dass es nichts bringt bis an den
> Stromlimit der LEDs heranzugehen, ob du 200, 300 oder 350mA durchjagst,
> man (ich) sehe da keinen Helligkeitsunterschied (-> log. Kennlinie des
> Auges). Die LED bedankt sich mit einer längeren Lebensdauer. Stromrippel
> und Spannungsspitzen entstehen schon (oder gerade) mit sonem
> Schaltregler. Siehe auch die (nicht repräsentativen) Oszillokop Shots
> weiter oben. Ich kann die Tage nochmal ausführlich messen und das hier
> reinstellen, wenns interessiert (Hab jetzt nen eigenen Scope.).

Gut zu wissen! Extra wegen mir messen mußt du nicht, aber ankucken würd 
ichs mir :)

> Empfehlen kann ich die Luxeon Rebel LEDs. Die haben einen extremen
> Abstrahlwinkel und eignen sich gut als "Rundstrahler". (Ich weis nicht
> was du beleuchten möchtest, aber ich habe daraus eine Tischlampe
> gebaut.) Hatte bei led-tech.de "Sterne" gekauft mit je drei (R-G-B)
> Rebels auf einen Stern aufgelötet.

Ich hab da eher so an Raumbe/erleuchtung gedacht, schon hell, aber nicht 
als Ersatz von $glühbirne.
Wieso hast du selbst gelötet? Weil du die Luxeon wolltest (btw. hast du 
rote bekommen)? Ein bekannter hat n Reflow Ofen den ich nutzen könnte, 
aber muß ja nicht direkt sein..

Autor: Marco L. (lehmi)
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Kai O. schrieb:
> Empfehlen kann ich die Luxeon Rebel LEDs. Die haben einen extremen
> Abstrahlwinkel und eignen sich gut als "Rundstrahler". (Ich weis nicht
> was du beleuchten möchtest, aber ich habe daraus eine Tischlampe
> gebaut.) Hatte bei led-tech.de "Sterne" gekauft mit je drei (R-G-B)
> Rebels auf einen Stern aufgelötet.

Hast du da vielleicht mal Bilder geschossen? Ich hab drei einzelne 
Luxeon (R,G,B) auf jeweils einem Stern und die Farbmischung ist auch mit 
Linsen mit sehr großem Abstrahlwinkel eher schlecht, incl. der 
einfarbigen Ränder durch den Abstand zwischen den Linsen. Sitzen aber 
direkt beieinander, im Kreis angeordnet. Deshalb hatte ich die Triple 
Rebel RGB auch schon auf dem Einkaufszettel, such aber noch nach 
"Beweisen".

Autor: Kai O. (kaio)
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Marco Lehmann schrieb:
> Kai O. schrieb:
>> Empfehlen kann ich die Luxeon Rebel LEDs. Die haben einen extremen
>> Abstrahlwinkel und eignen sich gut als "Rundstrahler". (Ich weis nicht
>> was du beleuchten möchtest, aber ich habe daraus eine Tischlampe
>> gebaut.) Hatte bei led-tech.de "Sterne" gekauft mit je drei (R-G-B)
>> Rebels auf einen Stern aufgelötet.
>
> Hast du da vielleicht mal Bilder geschossen? Ich hab drei einzelne
> Luxeon (R,G,B) auf jeweils einem Stern und die Farbmischung ist auch mit
> Linsen mit sehr großem Abstrahlwinkel eher schlecht, incl. der
> einfarbigen Ränder durch den Abstand zwischen den Linsen. Sitzen aber
> direkt beieinander, im Kreis angeordnet. Deshalb hatte ich die Triple
> Rebel RGB auch schon auf dem Einkaufszettel, such aber noch nach
> "Beweisen".

Farbmischung ist bestens. Ich habe die Ikea Lampe Fado darübergestülpt. 
Sieht toll aus. Bilder mache ich mal bei Gelegenheit. Die Sterne sehen 
aus wie das beigefügte Bild. Leider derzeit wohl nicht im Programm bei 
led-tech.

Autor: Kai O. (kaio)
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Hier gibts noch welche:
http://www.leds.de/p424/High_power_LEDs/LUXEON_Reb...

Keine Ahnung wie bei diesen die Lichausbeute ist. Bei led-tech war der 
Rank angegeben, so dass man im Datenblatt nach den lm schauen konnte. 
Dort waren nur sehr helle (lm) Exemplare verbaut.

Es gibt aber auch Einzelplatinen bei led-tech, so dass man selbst löten 
kann.
http://www.led-tech.de/de/High-Power-Zubehoer/Plat...

... Denen scheinen echt die roten ausgegangen zu sein g.

Autor: Kai O. (kaio)
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Hier wie versprochen die Photos um die Farbmischung des Rebel-RGB-Stars 
zu beurteilen.

Autor: Marco L. (lehmi)
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Danke für die Bilder, die IKEA Lampe sieht interessant aus ;-) Ich werde 
mir mal welche von den RGB Rebels bestellen, die räumlich nahe Anordnung 
hat wohl doch einige Vorteile. (Und vielleicht fahr ich mal bei IKEA 
vorbei, meine LEDs liegen zur Zeit noch hinter dem Monitor und strahlen 
da vor sich hin.)

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