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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LM317 - PWM draufgeben


Autor: Julian W. (julian-w) Benutzerseite
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Hallo,
ich wollte an einem LM317, den ich als KSQ nutze, ein PWM-Signal 
erzeugen, um ein paar High-Power-LED (insg. 1200mA) zu dimmen.
Nun Frage ich mich, wie ich das am besten mache, ohne dass ich den LM317 
irgendwie durcheinander bringe und er mir z.B. "aus Versehen" eine zu 
hohe Spannung an die LED anlegt und er mir diese dadurch zerstört.

Vorher hatte ich die LED's auch mit PWM gedimmt, indem ich sie z.B. 
durch Zuhilfenahme eines ULN2803, auf den ich das PWM-Signal gegeben 
habe, gepulst habe. Aber das waren Low Current LED's, die ich nur mit 
ein paar mA Strom betrieben habe, und die liefen auch noch über das 
Labornetzteil. Ich denke mal, 1,2A sind da eine ganz andere 
Größenordnung.
Geht das auch mit dem LM317 oder sollte ich das da besser anderes mache?
Ach ja, ich bin mir schon Bewusst, dass der LM317 jede Menge Leistung 
verbrät, was aber hier von Nebensächlichkeit ist und auch aufgrund des 
dicken Kühlkörpers kein Problem darstellen sollte.

Schon mal Danke für eure Hilfe!

Grüße
Julian

: Verschoben durch Admin
Autor: mhh (Gast)
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Steuere mit der PWM einen Transistor an, der die LED überbrückt. Fertig.

Autor: Julian W. (julian-w) Benutzerseite
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mhh schrieb:
> Steuere mit der PWM einen Transistor an, der die LED überbrückt. Fertig.

Nunja, damit würde ich ja noch enorme Verlustleistungen im Transistor 
erzeugen, und müsste den auch noch kühlen...

Autor: mhh (Gast)
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Julian W. schrieb:
> um ein paar High-Power-LED (insg. 1200mA) zu dimmen.

Hoffentlich nicht parallel geschalten...

Autor: Julian W. (julian-w) Benutzerseite
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mhh schrieb:
> Julian W. schrieb:
>> um ein paar High-Power-LED (insg. 1200mA) zu dimmen.
>
> Hoffentlich nicht parallel geschalten...

Nein, die sind in Serie, daher auch die KSQ

Autor: mhh (Gast)
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Julian W. schrieb:
> Nunja, damit würde ich ja noch enorme Verlustleistungen im Transistor
> erzeugen, und müsste den auch noch kühlen...


Wieso?
Der ist doch nicht im Linearbetrieb. Der 317 bekommt die ganze Wärme ab.

Autor: Julian W. (julian-w) Benutzerseite
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mhh schrieb:
> Julian W. schrieb:
>> Nunja, damit würde ich ja noch enorme Verlustleistungen im Transistor
>> erzeugen, und müsste den auch noch kühlen...
>
>
> Wieso?
> Der ist doch nicht im Linearbetrieb. Der 317 bekommt die ganze Wärme ab.

Stimmt, da hatte ich ja einen Denkfehler gehabt. 1,5A werden wohl 
fließen, aber am Transistor wird wohl keine Nennenswerte Spannung 
anliegen. Trotzdem finde ich diese Version etwas unschön, da dadurch der 
doch schon stark belastet LM317 noch mehr Power abkriegt. Oder gibt es 
keine Alternative?

Autor: Franz B. (byte)
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Man kann zwar den LM317 mit gepulster Spannung betreiben... siehe 
Datenblatt... aber das ganze macht doch einen arg zusammengschusterten 
Eindruck. Ich würd dir eher vorschlagen das du in die LED-Kette gegen 
GND einen R-Stromfühler einfügst und auf einen ADC gehst. Dann kannst 
eine primitive Stromregelung machen. Sofern du überhaupt einen uC 
hast... so hat sichs jedenfalls angehört.

Autor: Julian W. (julian-w) Benutzerseite
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Franz B. schrieb:
> Man kann zwar den LM317 mit gepulster Spannung betreiben... siehe
> Datenblatt... aber das ganze macht doch einen arg zusammengschusterten
> Eindruck. Ich würd dir eher vorschlagen das du in die LED-Kette gegen
> GND einen R-Stromfühler einfügst und auf einen ADC gehst. Dann kannst
> eine primitive Stromregelung machen. Sofern du überhaupt einen uC
> hast... so hat sichs jedenfalls angehört.

Nunja, ein uC wie z.B. Atmega wollt ich eigentlich nicht einsetzten, da 
ich einfach nur primitiv mithilfe von Potis ein PWM erzeuge und diese 
nun noch irgendwie auf die Stromversorgung der LED's kriegen muss. Und 
als KSQ verwende ich momentan den LM317, notfalls würde ich dann halt 
die alte Stromversorgung wegschmeißen und etwas neues bauen, falls es 
wirklich gar nicht geht.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Ich würde den Controller gleich als Schaltregler mißbrauchen und einen 
diskreten Buck- oder Boost-Converter ansteuern und sowohl Spannung, als 
auch Strom messen lassen. Damit ist die Verlustleistung in Spule, Mosfet 
und Schottky-Diode bei guter Dimensionierung fast Null, bei entsprechend 
hohem Wirkungsgrad.

Autor: Julian W. (julian-w) Benutzerseite
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Travel Rec. schrieb:
> Ich würde den Controller gleich als Schaltregler mißbrauchen und einen
> diskreten Buck- oder Boost-Converter ansteuern und sowohl Spannung, als
> auch Strom messen lassen. Damit ist die Verlustleistung in Spule, Mosfet
> und Schottky-Diode bei guter Dimensionierung fast Null, bei entsprechend
> hohem Wirkungsgrad.

Gut, das wäre natürlich die optimalste Lösung. Bei mir handelt es sich 
momentan aber eher um einen Versuchsaufbau, von daher sind mit Verluste, 
solange sie nicht gerade die Bauteile zum schmelzen bringen, recht egal.
Von daher will ich erst einmal den schon tausendfach erprobten und von 
mir selbst schon oft eingesetzten LM317 als KSQ nutzen, da ich damit 
schon von Anfang an viele Fehler ausschließen kann. Sollte meine 
Versuche dann funktionieren, kann ich mir mal eine bessere KSQ 
anschauen.

Autor: Blackbird (Gast)
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Vor die KSQ eine Konstanspannungsquelle mit LM317 schalten und diese mit 
einem Transistor am Adj.-Anschluß schalten. Man braucht dann mehr 
Eingangsspannung. Die Konstantspannungsquelle schaltet auch nicht ganz 
auf null Volt (1,235V),was die nachgeschaltete KSQ aber nicht stört. Die 
braucht ohnehin mind. 2V zum Arbeiten.

Blackbird

Autor: mhh (Gast)
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Blackbird schrieb:
> Vor die KSQ eine Konstanspannungsquelle mit LM317 schalten und diese mit
> einem Transistor am Adj.-Anschluß schalten. Man braucht dann mehr
> Eingangsspannung. Die Konstantspannungsquelle schaltet auch nicht ganz
> auf null Volt (1,235V),was die nachgeschaltete KSQ aber nicht stört. Die
> braucht ohnehin mind. 2V zum Arbeiten.

Die dabei entstehenden periodischen Einschwingvorgänge möchte er ja 
vermeiden.

Autor: Julian W. (julian-w) Benutzerseite
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Also ich sehe schon, das ganze ist etwas problematisch. Notfalls zieh 
ich die Leitung wirklich einfach auf GND und vergrößere einfach noch 
etwas den Kühlkörper des LM317. Sollte es gar nicht gehen, setzt ich 
halt "ganz altmodisch" Vorwiderstände für die LED's ein und benutzte nur 
ein Spannungsregler (oder würde der auch Anfangen mit der PWM 
mitzuschwingen).

Mal 'ne andere Frage: Wie sieht das eigentlich bei den Schaltreglern 
aus? Wenn ich auf die ein PWM-Signal gebe, gibt es da auch Probleme mit 
dem vielen "An- und Ausschalten" oder sind die da etwas "robuster" 
gebaut?

Oder wie würdet ihr das machen, wenn ihr auf große Ströme (also über 1A) 
mit geringer Spannung (hab nur 2 High-Power-LED's in Reihe) eine PWM 
geben sollt, und euch nur ein ungeregeltes Netzteil zur Verfügung steht?

Autor: Blackbird (Gast)
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Das habe ich nicht gelesen. Die Einschwingvorgänge kann man mit der 
PWM-"Frequenz" und der Flankensteilheit der PWM-Signale ganz gut in den 
Griff bekommen.
Dimensionierungsfrage. Zu den Wertebereichen stand ja nicht viel in den 
Beiträgen.


Blackbird

Autor: Julian W. (julian-w) Benutzerseite
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Blackbird schrieb:
> Zu den Wertebereichen stand ja nicht viel in den
> Beiträgen.

Nunja, am Anfang schrieb ich von Strömen über 1A. Notfalls könnte ich 
die auch auf etwas zwischen 500-700mA "halbieren", hab nämlich noch 
andere High-Power-LED's da, die ich auch nutzen könnte.

Edit: Spannung beläuft sich immmer etwa auf 3,4-3,5V

Autor: Keep it simpel (Gast)
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Einfacher geht es kaum, ein paar hundert Hertz PWM sind problemlos:

Beitrag "Re: LM317 KSQ PWM BC337"

Aber bitte die 5V Versorgungsspannung so anpassen, daß dem Stromregler 
mindestens 3 bis 4 Volt bleiben - hier korrigiert:

Beitrag "Re: LM317 KSQ PWM BC337"

Und: Liegt die Spannung an den LEDs über dem High-Level der Ports, muß 
eine der beiden Transistorschaltungen verwendet werden.

MfG

Autor: Julian W. (julian-w) Benutzerseite
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Also im Grunde müsste ich nur mit einer Diode entkoppelt das PWM-Signal 
(5V Pegel) auf den ADJ-Pin des LM317 geben?
Was mich etwas irritiert sind die 2 Widerstände, da man ja, wenn man den 
LM317 als KSQ nutzt, eigentlich nur einen Widerstand braucht...

Edit: Wir kritisch ist eigentlich die Diode? Leider hab ich den Typ 
gerade nicht hier...
Was ich da hätte, wäre 1N4001 und 1N4004

Autor: Keep it simpel (Gast)
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"R2" ist wohl gemeint: Ohne den müsste die PWM-Quelle in der Lage sein, 
den vollen Ausgangsstrom des LM317 aufzunehmen - gewiß nicht das, was 
man tatsächlich beabsichtigt... ;-)

Und falls die Vorstellung dahin geht, daß die Beschaltung mit zwei 
Widerständen doch der LM317-Betriebsweise als Spannungsregler ähnelt, 
ist dies nicht ganz falsch:

1) Wird der ADJ-Eingang NICHT über die Diode oder den Transistor vom 
PWM-Port beeinflußt (also bei offenem Transistor, oder dem Port auf 
High-Level), arbeitet der Regler als Stromregler. Aufgrund des 
Strombedarfes des ADJ-Pins beeinflußt R2 selbstverständlich den 
Ausgangsstrom etwas, bei typ. 5uA ADJ-Strom und 4,7 kOhm aber nur 
geringfügig, da damit nur etwa 23 mV über R2 liegen, die die 
LM-317-Referenzspannung von 1,2 Volt verschieben. Um ca. 23 mV / 1200 
mV, also ca. 1,9 Prozent - entsprechend ändert R2 den konstant 
gehaltenen Strom um ca. 2 Prozent. In der Praxis dürfte dies aber als 
LED-Konstantstromquelle unerheblich sein.

2) Wird der ADJ-Eingang über die Diode oder den Transitor in Richtung 
Null Volt gezogen, arbeitet der LM317 als Spannungsregler, der dann am 
Ausgang eine Spannung liefert, die ca. 1,2 Volt über dem ADJ-Potential 
liegt - also etwa 1,5 bis etwa 2 Volt - je nach Sättigungspannung des 
Transistors, oder Flußspannung der Diode zuzüglich Low-Level-Spannung 
des PWM-Portes.
R2 begrenzt in diesem Fall den PWM-Steuerstrom auf weniger als 0,5 mA 
(1,5 bis 2 Volt / 4,7 kOhm).

Selbst die 2 Volt liegen noch deutlich unter der Flußspannung 
"nicht-roter", bspw, weisser LEDs. Muß die Ausgangsspannung im 
AUS-Zustand deutlich unter 2 Volt liegen, könnte man eine Shottky-Diode 
verwenden, oder besser eine der Transistor-Schaltungen.

Über das bei 2) geschriebene hinaus ist der Diodentyp unkritisch, und 
eine 1N400x ebenso gut wie die 1N4147 geeigent.

MfG

Autor: Julian W. (julian-w) Benutzerseite
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Also schon mal Danke für die sehr ausführliche Anleitung :)

Ich werde das ganze dann mal ausprobieren. Eine rote High-Power-LED hab 
ich, aber bei 2V denk ich mal, dürfte die nicht viel leuchten.

Autor: Keep it simpel (Gast)
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Julian W. schrieb:
> Also im Grunde müsste ich nur mit einer Diode entkoppelt das PWM-Signal
> (5V Pegel) auf den ADJ-Pin des LM317 geben?

Solange die Spannung am Stromausgang, also hinter dem Shunt-Widerstand 
des Reglers unter 5V bleibt: ja.

Liegt dort im Konstantstrom-Zustand eine höhere Spannung an (bspw. bei 
mehreren in Serie geschalteten LEDs), muß eine der 
Transistor-Schaltungen verwendet werden.

MfG

Autor: mhh (Gast)
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Die Transienten beim Lastwechsel, was die Schaltung aus dem Verweis von 
Keep it simpel (Gast) ja bewirkt, sind nicht ganz ohne. Da ist der 
Kurzschluss der LEDs immer noch besser.

Julian W. schrieb:
> Ich werde das ganze dann mal ausprobieren.

Mach das erst mal mit ein paar in Reihe geschalteten Dioden + Shunt und 
messe das mit dem Oszi über dem Shunt.

Autor: Julian W. (julian-w) Benutzerseite
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mhh schrieb:
> Die Transienten beim Lastwechsel, was die Schaltung aus dem Verweis von
> Keep it simpel (Gast) ja bewirkt, sind nicht ganz ohne. Da ist der
> Kurzschluss der LEDs immer noch besser.
>
> Julian W. schrieb:
>> Ich werde das ganze dann mal ausprobieren.
>
> Mach das erst mal mit ein paar in Reihe geschalteten Dioden + Shunt und
> messe das mit dem Oszi über dem Shunt.

OK, werd ich dann mal morgen machen und euch berichten, was ich so 
herausfinden konnte. Werde mal beide Varianten testen.

Nur welche Diode soll ich nehmen? Ich hab momentan nur 1N4001 und 1N4004 
hier. Wie mach ich das da am besten?

Autor: mhh (Gast)
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Wenn Du den Strom erstmal auf 0,5A über den Widerstand am LM317 
einstellst, gehen die. Du brauchst aber 5 in Reihe, nicht nur eine.

Autor: Julian W. (julian-w) Benutzerseite
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Gut, ich werde 5 Stück dann mal als Richtwert holen. Kann ja am 
Steckbrett mal etwas rumexperimentieren, bis ich etwa die Spannung am 
LM317 habe, die auch meine LED hat.

Autor: Stefan (Gast)
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Warum betreibst Du dem LM317 nicht einfach als Spannungsregler mit 
Vorwiderstand und veränderst die Ausgangsspannung indem Du mit dem Poti 
dem Pegel am Adjust-Pin anhebst ?

Autor: mhh (Gast)
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Stefan schrieb:
> Warum betreibst Du dem LM317 nicht einfach als Spannungsregler mit
> Vorwiderstand und veränderst die Ausgangsspannung indem Du mit dem Poti
> dem Pegel am Adjust-Pin anhebst ?

Weil sich da zwar die Helligkeit, aber auch die Lichtfarbe ändert. 
Deshalb nimmt man PWM dafür.

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