Hallo Community, Ich brauche eure Hilfe. Ich habe ein Projekt, in dem Ich eine Konnstantstromquelle (KSQ) für LEDs realisieren will, die 0-500mA liefern soll. Das Ganze muss über eine Referenzspannung einstellbar sein und möglichst linear. Meine Rechercen haben ergeben, dass es zwei in Frage kommende Stromquellen für mich gibt. Zum einen wären das die getakteten und zum anderen die linearen (mit Komparatoren). Mein Hauptproblem sind die Verlustleistungen. Ich habe eine Eingangsspannung von 48V, die sich auch nicht ändern lässt. Wenn ich das Ganze jetzt mit nur einer linearen KSQ aufbaue und z.B. nur 2 LEDs à 0,5A/3V damit betreiben will habe ich schon Verluste von: P = U*I P = (48V - 2*3V) * 0,5A P = 21 Watt Utopisch! Das Problem bei einer getakteten KSQ im höreren Strombereich ist das Rippel. Es sollen später LEDs präzise mit Strom versorgt werden und wenn das Rippel zu hoch ist, fangen sie an zu flimmern. Ich brauche ein paar Lösungsansätze, was ich als nächstes recharchieren kann. Ist es zum Beispiel möglich, eine getaktete KSQ vor eine lineare KSQ zu schalten? (siehe Bild) Hat jemand einen Denkanstoß für mich? Vielen Dank im Voraus
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Atze schrieb: > Ich brauche ein paar Lösungsansätze, was ich als nächstes recharchieren > kann. Schaltregler mit Strom- statt Spannungsausgang. Der Rippel dann man durch die Dimensionierung der Drossel kleiner machen und/oder ein Filter dahinter schalten. Gruß Dietrich
Es ist durchaus so, dass das menschliche Auge/Gehirn dieses Flimmern unbewusst wahrnimmt. Sonst hätte ich das Ganze auch mit nur PWM machen können.
Dietrich L. schrieb: > Schaltregler mit Strom- statt Spannungsausgang. > Der Rippel dann man durch die Dimensionierung der Drossel kleiner machen > und/oder ein Filter dahinter schalten. > > Gruß Dietrich Danke Dietrich Also wäre es Denkbar die Schaltung komplett mit einem getakteten Treiber zu verwenden und dahinter einen Filter zu schalten. Das ist gar keine schlechte Idee. Sind das spezielle Filter oder ganz "normale" Low-Pass, High-Pass, Notch ... ?
Alles von der Dimensionierung des Schaltreglers abhängig. Je nach Spule kann der Ripple auf wenige mV reduziert sein - ohne extra Filter. Nur Spulen, die dann auch den entsprechenden Strom vertragen sind relativ groß und teuer. Dass der Mensch Frequenzen über 10kHz wahrnehmen kann, halt ich für ein Gerücht. 1kHz merkt man je nach Duty-Cycle schon. Aber bei einem Step-Down, der ja bei weitem nicht so ein Ripple hat, wohl eher nicht. Persönlich würde ich über 20kHz gehen, damit dann auch Störgeräusche keine Rolle mehr spielen. Und bei weißen LEDs dürfte da dann bald auch die Trägheit des Leuchtstoffs eine Rolle spielen. Biologisch dürften solche Frequenzen auch ziemlich unmöglich wahrzunehmen sein. Bei 1kHz mag das Auge das ja noch bei sehr schnellen Bewegungen auflösen können, aber auch die Zapfen haben eine gewisse Trägheit (Die Stäbchen sowieso).
Ansonsten geht ja noch der Mittelweg: Du setzt mit einem Step-Down-Schaltregler die 48V auf die LED-Spannung + 2..3V herab und schaltest dahinter den analogen Stromregler. Der hat dann beherrschbare Verlustleistungen im 1W-Bereich zu verkraften. Das Herabsetzen kann entweder auf eine feste Spannung erfolgen (sinnvoll bei immer gleicher oder sehr ähnlicher LED-Konfiguration) oder auf eine feste Spannung über den analogen Stromregler. Ahoi, Martin
Atze schrieb: > Es sollen später LEDs präzise mit Strom versorgt werden und wenn > das Rippel zu hoch ist, fangen sie an zu flimmern. Was heißt "präzise". Kannst du das mal bitte als Zahl ausdrücken? Sonst könnte das eine fast beliebig aufwändige Schaltung werden ;-)
DocMartin schrieb: > Ansonsten geht ja noch der Mittelweg: > > Du setzt mit einem Step-Down-Schaltregler die 48V auf die LED-Spannung + > 2..3V herab und schaltest dahinter den analogen Stromregler. Der hat > dann beherrschbare Verlustleistungen im 1W-Bereich zu verkraften. > Das Herabsetzen kann entweder auf eine feste Spannung erfolgen (sinnvoll > bei immer gleicher oder sehr ähnlicher LED-Konfiguration) oder auf eine > feste Spannung über den analogen Stromregler. > > Ahoi, Martin Eine genau Anzahl von LEDs ist leider nicht vorgesehen. Es werden immer unterschiedlich viele LEDs an den Treiber geschaltet. Und die Spannung dynamisch anhand der LED-Flussspannung zu ändern geht leider auch iwie nicht. Jedenfalls ist mir keine Schaltung bekannt, die das bewätigt.
Wolfgang schrieb: > Was heißt "präzise". Kannst du das mal bitte als Zahl ausdrücken? > Sonst könnte das eine fast beliebig aufwändige Schaltung werden ;-) Ich hoffe, dass ich auf 1% genau sein werde. Das dies bei 500mA aber schon 5mA bedeutet, ist natürlich schlecht. Wenn ich jetzt wirklich ein Rippel habe, was im Betrag 5mA, sprich 10mA als Amplitude hat, dann würde das nicht mehr den Anforderungen entsprechen. Ich würde eine Komplizierte Schaltung in Kauf nehmen, um Präzision dafür zu gewinnen.
Atze schrieb: > Ich würde eine Komplizierte Schaltung in Kauf nehmen, um Präzision dafür > zu gewinnen. Dann mach halt die Schaltfrequenz doppelt so hoch oder die Induktivität doppelt so groß, um die Rippel zu halbieren. Die Neurone deines Auges feuern übrigens typisch mit max. 1kHz. Wie willst du damit 35kHz-Flackern vom Auge zum Gehirn übertragen?
@ Atze (Gast) >Eine genau Anzahl von LEDs ist leider nicht vorgesehen. Es werden immer >unterschiedlich viele LEDs an den Treiber geschaltet. Und die Spannung >dynamisch anhand der LED-Flussspannung zu ändern geht leider auch iwie >nicht. Jedenfalls ist mir keine Schaltung bekannt, die das bewätigt. Jeder gescheite Schaltregler macht das.
Wolfgang schrieb: > Die Neurone deines Auges feuern übrigens typisch mit max. 1kHz. Wie > willst du damit 35kHz-Flackern vom Auge zum Gehirn übertragen? Mit mehreren Neuronen? Neuron 1 feuert jede 1. Schwingung, Neuron 2 jede 2. etc. bis Neron 35, das bei jeder 35. feuert? Ist aber trotzdem Quatsch weil bei 100 Hz spätestens auch gemessen Schluss ist mit Flackererkennung. Unbewusst ist natürlich Schwachsinn, wie soll das Gehirn irgendwas unbewusst erkennen, was vom Sinnesorgan selbst nie aufgenommen wurde? Nimmst Du auch Radar vom nächsten Flughafen unbewusst war? Vielleicht sollte uns der TE mal erklären, was er eigentlich will. Vielleicht ist die billigste Lösung ja einfach ein Schaltregler von 48 V auf sagen wir 5 V und dann eine lineare Stromquelle? Das geht fix mit 10 Euro für Ebay Sachen.
Falk B. schrieb: > @ Atze (Gast) > >>Eine genau Anzahl von LEDs ist leider nicht vorgesehen. Es werden immer >>unterschiedlich viele LEDs an den Treiber geschaltet. Und die Spannung >>dynamisch anhand der LED-Flussspannung zu ändern geht leider auch iwie >>nicht. Jedenfalls ist mir keine Schaltung bekannt, die das bewätigt. > > Jeder gescheite Schaltregler macht das. Woher weiß der getaktete Schaltregler denn, wie viel Spannung der lineare Regler braucht?
Atze schrieb: > Ich habe ein Projekt, in dem Ich eine Konnstantstromquelle (KSQ) für > LEDs realisieren will, die 0-500mA liefern soll. Das Ganze muss über > eine Referenzspannung einstellbar sein und möglichst linear. Was wäre in Deinem Falle linear? Linear in Bezug zu welcher Größe? Atze schrieb: > Das Problem bei einer getakteten KSQ im höreren Strombereich ist das > Rippel. Es sollen später LEDs präzise mit Strom versorgt werden und wenn > das Rippel zu hoch ist, fangen sie an zu flimmern. Mein Hertz auch bald... Mani
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Mani W. schrieb: > Was wäre in Deinem Falle linear? > > Linear in Bezug zu welcher Größe? Ich hoffe, ich habe die Frage jetzt richtig verstanden. Ich möchte gern ein U_Ref vorgeben. Bsp. bei U_Ref = 0V soll der Strom I_out = 0A sein. bei U_Ref = xV soll der Strom I_out = 0,5A sein. Dazwischen soll sich I_out mit U_Ref linear ändern. Wie groß U_Ref sein soll, ist erstmal variabel.
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So etwas? Rein analog... Der Versorgungsanschluss des LM324 gehört natürlich an +5V Die anderen Widerstände sind dann empirisch zu ermitteln, bzw. zu rechnen...
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Atze schrieb: > Es sollen später LEDs präzise mit Strom versorgt werden und wenn > das Rippel zu hoch ist, fangen sie an zu flimmern. Ich würde ehr sagen, dass da die Regelung nicht sauber arbeitet. 35kHz flimmern sehen? Moment, warte, ist gerade dunkel hier, ich habe nur 100Hz Beleuchtung ... Atze schrieb: > Sonst hätte ich das Ganze auch mit nur PWM machen können. Um eine PWM mit 35kHz mit 12 Bit zu erzeugen (Und Du wirst 12 Bit brauchen um im unteren Bereich keine Stufen zu sehen.), benötigst Du einen Zählertakt von 140MHz und eine entsprechend schnelle Verarbeitung bis in den Leitungsteil. Dazu entsprechende Maßnahmen, damit die Leute mit der großen Antenne auf dem Auto nicht vorbei kommen. Also nein, hättest Du nicht. Ich habe irgendwie den Eindruck, dass Dir nicht klar ist, was 35kHz sind. Atze schrieb: > Woher weiß der getaktete Schaltregler denn, wie viel Spannung der > lineare Regler braucht? Immer 2-3V mehr, als er am Ausgang hat ... Gruß Jobst
Jobst M. schrieb: > Ich habe irgendwie den Eindruck, dass Dir nicht klar ist, was 35kHz > sind. Ich wäre ja wie immer für 180 Hz...
Hallo, Atze schrieb: > Und die Spannung > dynamisch anhand der LED-Flussspannung zu ändern geht leider auch iwie > nicht. Jedenfalls ist mir keine Schaltung bekannt, die das bewätigt. Da gibt es einige, Stichwort ist "Vorregler". In einigen Labornetzteilen ist sowas im Einsatz. Ahoi, Martin
Atze schrieb: > LEDs präzise Gibts dafür einen besonderen Grund? Präzise heisst für mich erst mal 1% oder besser. Warum, wenn doch Leds schon Fertigungstoleranzen im Bereich von 10% und mehr haben. Wenn du "Flimmern" verhindern willst dann nehme eine getaktete Stromquelle, und nicht einfach PWM. Wenn selbst der Stromripple einer getakteten Stromquelle zu hoch ist, dann muss es eine Spezialanwendung sein, oder du machst dir Probleme wo keine sind.
Mani W. schrieb: > So etwas? Rein analog... > Der Versorgungsanschluss des LM324 gehört natürlich an +5V > > Die anderen Widerstände sind dann empirisch zu ermitteln, > bzw. zu rechnen... So eine ähnliche Schaltung habe ich mir auch aufgebaut. Das Problem hierbei ist, dass die Versorgungsspannung der LEDs nahe an der Flussspannung dieser sein sollte um die Verlustleistung zu minimieren. Mit U_Ref variable meinte ich den Bereich. Ich möchte gerne meinen Strom proportional zu U_Ref ändern und U_Ref muss auch einstellbar sein. DocMartin schrieb: > Da gibt es einige, Stichwort ist "Vorregler". In einigen Labornetzteilen > ist sowas im Einsatz. > > Ahoi, Martin Oh, Ok :) In die Richtung werde ich mich auf jeden Fall einlesen. Danke Martin Der Andere schrieb: > Wenn selbst der Stromripple einer getakteten Stromquelle zu hoch ist, > dann muss es eine Spezialanwendung sein, oder du machst dir Probleme wo > keine sind. Es ist durchaus eine Spezialanwendung. Deswegen bin so unruhig, weil mir die Ansätze ausgegangen sind. Ich werde mich jetzt aber mal mit den Themen Filter von Rippel, Vorregler und Kombination von getaktet und linearen Regler beschäftigen.
Ich wuerd mal die Anforderung "Präzision-" streichen. Etwa Monoton passt gewiss auch und ist guenstiger.
Die von Mani vorgeschlagene Schaltung hat wie jede andere nicht getaktete Schaltung eine Verlustleistung von (Ub-Uled)*Iled. Entweder man akzeptiert das, oder Du benötigst eine geschaltete Regelung, die kommt mit weniger Verlusten aus. Gruß, Stefanie
@_Atze Dir ist auch klar, dass bei linear betriebener Versorgung, zwischen 0-100% sich nicht nur die Helligkeit der LED, sondern auch die Farbtemperatur verändert? (Bei PWM bleibt die Farbtemperatur dagegen konstant) Das bei deiner "Spezialanwendung" auch bedacht?
Jobst M. schrieb: > Ich habe irgendwie den Eindruck, dass Dir nicht klar ist, was 35kHz > sind. Das ist einfach zu verdeutlichen. 35kHz ist, grob übern Daumen gepeilt, die halbe Frequenz vom DCF77, dem Langwellensender, der die Zeit in Deutschland und umzu verteilt ...
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Atze schrieb: > Mani W. schrieb: >> So etwas? Rein analog... >> Der Versorgungsanschluss des LM324 gehört natürlich an +5V >> >> Die anderen Widerstände sind dann empirisch zu ermitteln, >> bzw. zu rechnen... > > So eine ähnliche Schaltung habe ich mir auch aufgebaut. Das Problem > hierbei ist, dass die Versorgungsspannung der LEDs nahe an der > Flussspannung dieser sein sollte um die Verlustleistung zu minimieren. > Mit U_Ref variable meinte ich den Bereich. Ich möchte gerne meinen Strom > proportional zu U_Ref ändern und U_Ref muss auch einstellbar sein. Ich habe Dir jetzt die Schaltung Deinen Wünschen entsprechen geändert (rein analog)... Da gibt es auch keine Hochfrequenzstörungen... +UB ist die Versorgungsspannung, der LM 324 enthält vier Operationsverstärker bei einer Betriebsspannung von 3 bis 30 Volt... Die Stabilisierung von Uref erfolgt durch R1, Led rot (ca. 1,8V) und dem C1 mit ca. 47 uF... Die Betriebsspannung der Leds kann in diesem analogen Betrieb auch direkt den LM 324 versorgen. Somit kannst Du die Betriebsspannung so anpassen, dass Du je nach Transistor und kleinem Kühlblech Deine Leds super steuern kannst. C2 dient zur zusätzlichen Glättung der Betriebsspannung... So, und alles andere überlasse ich jetzt Dir, eine einfachere, billige analoge Schaltung wirst Du nicht finden, außer das gibt es schon integriert... Aber solche Bauteile kugeln sicher zu Hause herum.. Mani Mani
Atze schrieb: > Ich habe ein Projekt, in dem Ich eine Konnstantstromquelle (KSQ) für > LEDs realisieren will, die 0-500mA liefern soll. Die Frage ist und bleibt: Wie viel Spannung brauchst Du, um die Leds bspw. mit 500 mA zu treiben? Atze schrieb: > Ich habe eine Eingangsspannung von 48V, die sich auch > nicht ändern lässt. Wirst Du wohl müssen, z.B. mit Abwärtswandler oder einem passenden Netzteil...
Einwurf schrieb: > (Bei PWM bleibt die Farbtemperatur dagegen konstant) > > Das bei deiner "Spezialanwendung" auch bedacht? Danke für den Einwurf. Wurde bedacht und ist sogar erwünscht :) Mani W. schrieb: > Ich habe Dir jetzt die Schaltung Deinen Wünschen entsprechen > geändert (rein analog)... Ich danke dir Mani :) Das sieht echt gut aus! Mani W. schrieb: > Atze schrieb: >> Ich habe ein Projekt, in dem Ich eine Konnstantstromquelle (KSQ) für >> LEDs realisieren will, die 0-500mA liefern soll. > > Die Frage ist und bleibt: Wie viel Spannung brauchst Du, um die > Leds bspw. mit 500 mA zu treiben? Ich habe 48V zur Verfügung. Die Anzahl der LED wird variabel sein und sich auch ändern. Je nachdem wie die Schaltung entworfen wird bleiben ja von den 48V was übrig, die für die LEDs genutzt werden können. Mani W. schrieb: > Atze schrieb: >> Ich habe eine Eingangsspannung von 48V, die sich auch >> nicht ändern lässt. > > Wirst Du wohl müssen, z.B. mit Abwärtswandler oder einem passenden > Netzteil... Sorry, ich meinte nur damit, dass ich mit diesen 48V als Eingangsspannung arbeiten werde. Das diese natürlich abwärtsgewandelt werden müssen, ist mir bewusst :)
Atze schrieb: > Sorry, ich meinte nur damit, dass ich mit diesen 48V als > Eingangsspannung arbeiten werde. Das diese natürlich abwärtsgewandelt > werden müssen, ist mir bewusst :) Dann musst Du auch einen grösseren Kühlkörper auf den Regeltransistor montieren, aber das wäre ja egal, Du willst ja nicht den Preis im Energiesparen gewinnen, aber die Schaltung funktioniert... Du könntest auch noch einen 10K - 100K Widerstand zwischen Rmess und dem -Eingang des OP schalten. Vom -Eingang auf den Ausgang einige pF oder nF, das verhindert Schwingungen, die nur auf einem Osszi zu sehen sind...
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Wie genau sind die 48 Volt Deiner Stromversorgung? Ist diese auch gut gesiebt? Ich habe geschrieben, der LM 324 ist für 3 bis 30 Volt... Bei Deiner hohen Betriebsspannung würde ich einen 24 Volt Spannungsregler für den 324 und der Stabilisierung einsetzen, ein 7824 geht nicht direkt, der hat eine max. Eingangsspg. von 38 Volt... Du kannst aber eine Z-Diode davor setzen (>In Serie zum +Eingang des Spannungsreglers) mit 15 - 18 Volt (500mW dürfte genügen), je nachdem, wie der Vorwiderstand der roten Led ist... Ich habe immer so hoch wie möglich den Widerstand angesetzt, und zwar so, dass das Leuchten noch sichtbar ist, aber so wenig Strom wie möglich verbraucht wird... Dem entsprechend ist auch das Potentionmeter zu wählen... Mani
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Mani W. schrieb: > Wie genau sind die 48 Volt Deiner Stromversorgung? Gute Frage. Das muss ich erfragen. Mani W. schrieb: > Bei Deiner hohen Betriebsspannung würde ich einen 24 Volt > Spannungsregler für den 324 und der Stabilisierung einsetzen, > ein 7824 geht nicht direkt, der hat eine max. Eingangsspg. von 38 > Volt... > > Du kannst aber eine Z-Diode davor setzen (>In Serie zum +Eingang des > Spannungsreglers) mit 15 - 18 Volt (500mW dürfte genügen), je nachdem, > wie der Vorwiderstand der roten Led ist... > > Ich habe immer so hoch wie möglich den Widerstand angesetzt, und > zwar so, dass das Leuchten noch sichtbar ist, aber so wenig Strom > wie möglich verbraucht wird... > > Dem entsprechend ist auch das Potentionmeter zu wählen... > > Mani Danke Mani. Du bist sehr motiviert :) Das muss ich mir erstmal alles verinnerlichen. Sehr sehr gute Ansätze mit denen sich arbeiten lassen. Ich befürchte, dass ich nicht die vollen 48V meiner Quelle nehmen kann und diese dementsprechend runterregeln muss!?
Atze schrieb: > P = 21 Watt > > Utopisch! Mani W. schrieb: > Du willst ja > nicht den Preis im Energiesparen gewinnen Naja. Hier passt auf jeden Fall einiges nicht ...
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