www.mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Luxeon Cluster Dimmen


Autor: Daniel P. (ppowers)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

bin kürzlich auf folgendes Luxeon-Cluster gestoßen:
http://www.pollin.de/shop/detail.php?pg=NQ==&a=MTc...
(14 Luxeon LEDs, ca. 19V bei 700mA)

Nun stellt sich die Frage, wie dimmt man sowas am schlausten? Ich würde 
die Helligkeitssteuerung gerne mit einem PWM-Ausgang eines µCs steuern.

Die Methode muss nicht hocheffizient sein, sondern sich eher vom 
Bauteilaufwand her in Grenzen halten.
Kann man einfach ein Notebook-Netzteil anschließen, den maximalen Strom 
mit einem Widerstand begrenzen und dann das Ganze - gesteuert von der 
PWM - über ein n-Channel Mosfet (z.B. BUK100-50GL) dimmen?

Oder macht es eher Sinn die ganze Schaltung mit einem 9V Netzteil zu 
betreiben und die Spannungsversorgung der LEDs über einen 
PWM-gesteuerten StepUp-Regler zu realisieren?

Danke für Eure Tips..

Gruß,
Daniel

Autor: CREE (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Sind die alle in Reihe geschaltet, oder mehrere Stränge parallel?
Was haben die LEDS für eine Flußspannung?

Autor: Daniel P. (ppowers)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
CREE wrote:
> Sind die alle in Reihe geschaltet, oder mehrere Stränge parallel?
> Was haben die LEDS für eine Flußspannung?

Ich weiß es nicht 100%ig, gehe aber davon aus, dass es 2 parallele 
LED-Stränge á 7 LEDs sind.
Normalerweise sollten die bernsteinfarbenen Luxeons 3,85V Flußspannung 
haben. Wird das Cluster mit 19V betrieben ergibt sich dann aber eher 
eine Spannung von 2,7V pro LED...

Autor: Daniel P. (ppowers)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo nochmal,

ich habe mich nun dazu entschieden, das Cluster mit einem 12V-Netzteil 
zu betreiben.
Ich benötige also einen StepUp-Regler, der einen konstanten 
Ausgangsstrom von 700mA bei ca. 19 V liefert und mittels PWM dimmbar 
ist.
Bei den üblichen Verdächtigen wie National, Ti oder Maxim habe ich mich 
bereits ausgiebig umgeschaut und z.B. den UC2577 gefunden
(http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/uc2577-adj.pdf)
Allerdings fehlt mir da der Ansatz für die PWM-Dimmung.

Gibt es bessere Alternativen, die meine o.g. Bedingungen erfüllen und 
möglichst noch in einem praktischen Gehäuse für Streifenrasterplatinen 
zu haben sind?

Hat sich denn tatsächlich noch niemand mit dem Pollin Luxeon-Cluster 
beschäftig? Das Preis/Leistungsverhältnis dieser Cluster ist ja 
eigentlich optimal...

Gruß
daniel

Autor: Stefan Ernst (sternst)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn dein µC einen A/D-Wandler hat, hast du doch schon einen 
StepUp-Regler. Geh mit der PWM an das Schaltelement der 
StepUp-Schaltung. Dann messe mit dem A/D-Wandler den Strom durch die 
LEDs und stelle den gewünschten Strom mit der PWM ein. µC = Schaltregler 
und Dimmer in Einem.
Ein Software-Schaltregler reagiert natürlich nur sehr langsam auf 
Lastwechsel, aber die hast du ja nicht. ;-)

Autor: Daniel P. (ppowers)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Okay, wäre natürlich schön, wenn das so einfach wäre :-P
Aber ich muss ja aus der 12V-Eingangsspannung eine Ausgangsspannung von 
19V generieren.
Um eine Induktivität in der Schaltung komme ich damit leider nicht 
herum.
Da ich von den Grundlagen von StepUp-Reglern keine Ahnung habe, tue ich 
mich da mit der Dimensionierung der nötigen Bauteile etwas schwer. Aus 
diesem Grund wollte ich eigentlich schon möglichst auf einen fertigen 
Regler zurückgreifen ;-)

gruß
daniel

Autor: avion23 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ein fertiger Regler ändert aber nichts daran, dass du Schalter und Spule 
korrekt dimensionieren musst.

Wie wäre es mit einem n-fet, der die benötigte Spannung aushält und 
einen möglichst geringen R_DS_on und Gate-Charge hat? Du wirst mit der 
Frequenz relativ hoch wollen, deswegen brauchst du auch einen 
Mosfet-Treiber.

Dann diese Seite http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/smps_e.html 
aufsuchen und deine Daten eingeben. Der macht auch gleich Vorschläge zur 
Spulendimensionierung.

Was du dann noch brauchst ist eine Stromrückmeldung. Dafür am besten 
einen kleinen Shunt verwenden, die abfallende Spannung verstärkern und 
an den ADC-Eingang weitergeben.

Autor: Stefan Ernst (sternst)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Okay, wäre natürlich schön, wenn das so einfach wäre :-P

Bei einer so unproblematischen Last, wie LEDs, ist es so einfach. ;-) 
(*)

> Aber ich muss ja aus der 12V-Eingangsspannung eine Ausgangsspannung von
> 19V generieren.

Nein, du musst keine bestimmte Ausgangsspannung generieren, sondern 
einen bestimmten Strom, entsprechend der von dir gewünschten Helligkeit. 
Bei welcher Ausgangsspannung sich dieser Strom einstellt, ist eher 
nebensächlich. (*)

> Um eine Induktivität in der Schaltung komme ich damit leider nicht
> herum.

Richtig, ich habe auch nichts anderes behauptet. :-)

> Da ich von den Grundlagen von StepUp-Reglern keine Ahnung habe, tue ich
> mich da mit der Dimensionierung der nötigen Bauteile etwas schwer. Aus
> diesem Grund wollte ich eigentlich schon möglichst auf einen fertigen
> Regler zurückgreifen ;-)

Die Berechnung der Induktivität ist nicht unbedingt trivial, musst du 
aber auch nicht selber machen.
Such dir das Datenblatt eines StepUp-Reglers, verwende ungefähr die 
gleiche Frequenz für deine PWM, und wähle die Bauteile einfach 
entsprechend dem Datenblatt aus.
Oder nutze die Gelegenheit und steige in die Grundlagen ein.


(*): Ich habe noch nie mit Luxeon-LEDs gearbeitet. Sollten dessen 
Eigenschaften grundlegend von denen "normaler" LEDs abweichen, gilt das 
eventuell nicht.

Autor: avion23 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi Stefan,
Für Luxeons gilt genau das selbe wie für normale LEDs.

Autor: Stefan Ernst (sternst)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi avion23,

> Für Luxeons gilt genau das selbe wie für normale LEDs.

Danke.
Dachte ich mir zwar, wollte aber lieber auf Nummer Sicher gehen. ;-)

> Du wirst mit der Frequenz relativ hoch wollen, deswegen brauchst
> du auch einen Mosfet-Treiber.

Ich würde 50kHz vorschlagen. Das sollte als PWM vom µC machbar sein, und 
in diesem Bereich gibt es einige fertige Regler, an deren Datenblättern 
er sich orientieren könnte.
Sollte er bei 50kHz nicht ohne MOSFET-Treiber auskommen?

Autor: Daniel P. (ppowers)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ooookay...
Danke für die Hinweise erstmal!

Ein fertiger Regler hätte allerdings den Vorteil, dass ich mir um die 
Generierung der PWM-Frequenz / Duty-Cycle keine großen Sorgen machen 
müsste und ich die benötigten Bauteile entsprechend der AppNotes 
auswählen könnte.
Speziell die Strommessung macht mir hier etwas Sorgen (analoge 
Schaltungen sind nicht gerade mein Spezialgebiet...), außerdem würde ich 
dann ja auch einen gewieften Regelungsalgorithmus benötigen, welcher die 
vorgegebene Stromstärke einstellt. Vielleicht etwas viel auf einen 
Schlag...

Für die Helligkeitssteuerung einer einzelnen Luxeon-LED verwende ich 
derzeit einen schlichten Vorwiderstand und ein BUK 100-50GL n-Kanal 
TOPFET bei ~1kHz PWM-Frequenz. Das funktioniert noch prima.
Auf einen MOSFET-Treiber verzichten zu können wäre schön...

Strommessung liefe dann über einen 1 Ohm Shunt, die abfallende Spannung 
mit einem OpAmp verstärkt und auf den A/D-Wandler des PIC?

Vielen Dank für Eure Hilfe!

Daniel

Autor: Stefan Ernst (sternst)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Du stellst dir das echt zu kompliziert vor. ;-)
Deine LEDs sind eine nahezu konstante Last, da brauchst du keinen 
"gewieften Regelungsalgorithmus". Wenn die Eingangsspannung (12V) 
geregelt ist, solltest du sogar ganz ohne eigene Regelung (und damit 
auch ohne A/D-Wandler) auskommen. Du müsstest dann nur mal experimentell 
ermitteln, bei welchem Duty-Cycle welcher Strom durch die LEDs fließt.
Auch die Bauteilauswahl ist ziemlich unkritisch, weil ja die Qualität 
des Ausgangssignals (z.B. Restwelligkeit) praktisch keine Rolle spielt. 
Die Induktivität sollte allerdings schon als Speicherdrossel geeignet 
sein.

Du kannst das auch locker auf einem Steckbrett aufbauen und etwas 
experimentieren. Bau es nach diesem Prinzip auf:
http://www.sprut.de/electronic/switch/schalt.html#up
und setz dort als Schalter deinen TOPFET rein.
Vergiss aber nicht, eine Testlast dranzuhängen, sonst hast du eine 
heftige Überspannung an TOPFET und Elko.
Zum "rumspielen" könntest du z.B. mit einer 5V-Quelle und einer 
12V-Lampe arbeiten.
Trau dich. ;-)

Autor: Alexander (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich bin mir ziemlich sicher, daß es bei Linear Technologies was fertiges 
gibt. Aber recht viel ist im QFN oder wie das heißt Gehäuse - sprich 
Anschlußpads unter dem Gehäuse.

Autor: Jürgen Berger (hicom)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,
also ich habe mit dem LT3474 von Linear
gute Erfahrungen gemacht.

Jürgen

Autor: Daniel P. (ppowers)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Stefan Ernst:
Scheint mir ein recht lehrreiches Projekt zu sein, darum werde ich es 
einfach mal versuchen, mit dem PIC eine Stromregelung zu realisieren.
Ein paar Dinge stören mich allerdings dabei:
- mit einem Softwarefehler (PWM-Ausgangspin bleibt versehentlich auf 
high) würde ich meine TOPFETs killen
- Temperaturbedingte Widerstandsänderungen in den 14 LEDs kann ich nur 
über eine Strommessung kompensieren. Strommessung vielleicht doch nötig?

Die PWM meines PICs bietet 10 Bit Auflösung nur bis 39kHz PWM-Frequenz. 
Reichen auch 8 Bit Auflösung für eine zuverlässige Stromregelung?

Die Auswahl von passenden Speicherspulen macht bereitet mir etwas 
Schwierigkeiten. Muß man ein besonderes Spulenkernmaterial wählen, oder 
ist so eine Funkentstördrossel auch verwendbar:
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=2;GROUP=B515;...

@Alexander:
Ja, habe bei Linear auch einiges gefunden, aber nichts passendes im DIL 
oder TO-Gehäuse.

@Jürgen Berger:
Das ist doch ein StepDown, oder nicht???

Gruß & Dank
daniel

Autor: Kai Eichhorn (kai20)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Daniel,

du kannst auch einen fertigen Schaltregler vom Typ 910.26 oder 910.25
von der Firma ELMOS nehmen (müßtet ihr eigentlich im Hause haben ).

Dieser kann als Aufwärtswandler betrieben werden und über den Shunt
kann ein konstanter Strom durch die LEDs getrieben werden.
Mit einem zusätzlichem ON/OFF Eingang mit max 150Hz kannst
du zusätzlich dem LEDs dimmen - eine sehr einfache Schaltung.
Allerdings sollten wie bei jedem Schaltregler die Diode schnell,
der Elko ein kleines ESR und L Energie speichern können.

Spec und Application Note gibts hier :

http://www.elmos.de/produkte/assps/detail/universa...

Diese Lösung wäre einfacher und preiswerter und kleiner als eine mit 
einem uC.

Grüße,
Kai

Autor: Daniel P. (ppowers)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@kai20:
Dankeschön für den interessanten Tip. Werde mich hier mal bezüglich der 
Regler umhören und mir die Teile für zukünftige Anwendungen merken ;-)

Stefan Ernst hat aber wohl schon Recht, wenn ich in der aktuellen 
Anwendung eher auf einen externen Regler verzichte (da ich den µC so 
oder so in der Schaltung habe und die Hardware-PWM noch verfügbar ist).
Außerdem sehe ich darin auch eine gute Möglichkeit, meinen Horizont 
etwas zu erweitern ;-)

Es geht mir nun also eher um die korrekte Selektion der Bauteile 
(speziell der Spule).
Mittels des Rechners auf 
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/aww_smps_e.html habe ich nun 
die Parameter der Spule bestimmt. Eine Induktivität von etwa 120µH und 
einem Sättigungsstrom von > 1,6 A sind scheinbar nötig.

Hat jemand einen Tip, welche Spulen sich für diesen Zweck eignen?

Danke!

gruß
daniel

Autor: Stefan Ernst (sternst)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> mit einem Softwarefehler (PWM-Ausgangspin bleibt versehentlich auf
> high) würde ich meine TOPFETs killen

Nein, der TOPFET hat recht umfangreiche Schutzmaßnahmen eingebaut, der 
würde bei Überlastung einfach abschalten. Aber: ... (siehe unten)

> Temperaturbedingte Widerstandsänderungen in den 14 LEDs kann ich nur
> über eine Strommessung kompensieren. Strommessung vielleicht doch nötig?

So wie ich das sehe, haben die Luxeons eine recht hohe Eigenerwärmung, 
da sollte eine kleine Schwankung durch die Raumtemperatur keine Rolle 
spielen.

> Die PWM meines PICs bietet 10 Bit Auflösung nur bis 39kHz PWM-Frequenz.
> Reichen auch 8 Bit Auflösung für eine zuverlässige Stromregelung?

39kHz ist schon ok, damit sollte es gehen.
Ich habe allerdings im Datenblatt gesehen, dass der TOPFET eine 
ziemliche Schnarchnase ist. Bei 39kHz wird der nicht gut funktionieren. 
Wenn du schon bei Reichelt bestellst, dann bestelle "IRLZ 34N" mit und 
nimm den.

> Die Auswahl von passenden Speicherspulen macht bereitet mir etwas
> Schwierigkeiten. Muß man ein besonderes Spulenkernmaterial wählen, oder
> ist so eine Funkentstördrossel auch verwendbar:

Ja, der Kern spielt eine Rolle, würde jetzt aber zu weit führen.
Die FED-Reihe von Reichelt kann man als Speicherdrossel nehmen.
100µH könnte etwas wenig sein, aber probier es mit der "FED 100µ" mal.

Noch was zum Kurzschlussfall:
Der IRLZ34N hat keine eingebauten Schutzmechanismen. Es gäbe quasi ein 
Wettrennen zwischen Drossel und FET, wer zuerst draufgeht. Allerdings 
nur dann, wenn deine Spannungsquelle überhaupt so viel Strom liefern 
kann.

Autor: Stefan Ernst (sternst)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Noch was:
Auch wenn du dich für einen Aufbau ohne Stromregelung entscheidest, 
solltest du die LEDs natürlich trotzdem mit einem kleinen Vorwiderstand 
betreiben.

Autor: avion23 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Stefan
Wieso denn das? Die übertragene Leistung ist durch die Spule und den 
Duty Cycle beschränkt. Solange die Vorwärtsspannungen der LEDs nicht 
unter seine 12V Eingangsspannung sinken, sollte er keine Probleme damit 
bekommen.

Der IRLZ 34N ist vielleicht nicht die perfekte Wahl. Bei 5V Gatespannung 
hat er einen R_DS_on von 0.046Ω, t_r=100ns, da gibt es doch mit 
Sicherheit besseres? Schau mal unter 
ttp://www.mikrocontroller.net/articles/Mosfet-%C3%9Cbersicht#N-Kanal .

Ein Treiber ist bei 39kHz definitiv angebracht. Die induzierte Spannung 
ist schließlich auch von der Abschaltzeit abhängig. Der PIC wird nicht 
viel mehr als 20mA schaffen und gegen die Miller-Kapazität kommt er so 
wohl kaum an.
Wenn du dir den teuren integrierten Treiber sparen möchtest, kannst du 
es diskret aufbauen. Es gibt hier im Forum Pläne dazu.

Und nochmal @Daniel: Das Tool von schmidt Walter gibt dir auch 
Kernempfehlungen aus! Inklusive wieoft Wickeln etc. Aber den richtigen 
Kern zu finden scheint eine Wissenschaft für sich zu sein.
Den ganzen Aufwand hast du leider auch bei einem fertigen 
Spannungswandler. Nur dass dort konkrete Empfehlungen gegeben werden und 
du einen leistungsschwachen Schalttransistor integriert hast.

Autor: Stefan Ernst (sternst)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Wieso denn das? Die übertragene Leistung ist durch die Spule und den
> Duty Cycle beschränkt. Solange die Vorwärtsspannungen der LEDs nicht
> unter seine 12V Eingangsspannung sinken, sollte er keine Probleme damit
> bekommen.

Er möchte über die PWM ja aber auch die Helligkeit einstellen. Ein 
kleiner Vorwiderstand würde den Einstellbereich "in die Länge ziehen". 
Oder haben die Luxeons diesbezüglich eine "freundlichere" Kennlinie?

> Der IRLZ 34N ist vielleicht nicht die perfekte Wahl. Bei 5V Gatespannung
> hat er einen R_DS_on von 0.046Ω, t_r=100ns, da gibt es doch mit
> Sicherheit besseres? Schau mal unter
> ttp://www.mikrocontroller.net/articles/Mosfet-%C3%9Cbersicht#N-Kanal .

Klar gibt es Besseres.
Es war der Beste, der mir spontan einfiel und von dem ich wusste, dass 
es ihn bei Reichelt gibt. ;-)

> Ein Treiber ist bei 39kHz definitiv angebracht. Die induzierte Spannung
> ist schließlich auch von der Abschaltzeit abhängig. Der PIC wird nicht
> viel mehr als 20mA schaffen und gegen die Miller-Kapazität kommt er so
> wohl kaum an.

Natürlich ist es angebracht, aber ist es auch unabdingbar nötig?
Wir reden hier ja nicht davon, einen möglichst effizienten Wandler zu 
bauen, sondern einem Unerfahrenen erst mal ein Erfolgserlebnis zu 
bescheren. Sollte da der Aufbau nicht so simple wie möglich sein?

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Im datenbaltt von Hochleistungs LEDs steht eigentlich immer drin, dass 
man sie über Konstantstromquelle + PWM dimmen soll und nicht über einen 
direkt geregelten Strom, da sie sonst Ihre Farbe ändern, und das ist in 
den meisten fällen nicht erwünscht.

Autor: avion23 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>> Ein Treiber ist bei 39kHz definitiv angebracht. Die induzierte Spannung
>> ist schließlich auch von der Abschaltzeit abhängig. Der PIC wird nicht
>> viel mehr als 20mA schaffen und gegen die Miller-Kapazität kommt er so
>> wohl kaum an.

>Natürlich ist es angebracht, aber ist es auch unabdingbar nötig?
>Wir reden hier ja nicht davon, einen möglichst effizienten Wandler zu
>bauen, sondern einem Unerfahrenen erst mal ein Erfolgserlebnis zu
>bescheren. Sollte da der Aufbau nicht so simple wie möglich sein?

Oh... mein Ziel war es einen möglichst effizienten Wandler zu bauen :)
Dann reicht evtl. sogar ein geschlachteter Kern aus einem Schaltnetzteil 
aus. Vom µC vielleicht 100Ω zum Gate, damit dieser wenigstens eine 
Überlebenschance hat. Die Zielsetzung in meinen Beiträgen war aber total 
anders als deine.

Gegen den Vorwiderstand bin ich, weil die Spannung einer 
Konstantstromquelle sich so oder so anpasst. Anpassen kann man auch 
durch ausprobieren. Der Vorwiderstand ist dann nur für mehr 
Verlustleistung gut, sonst nichts. Der Temperaturkoeffizient ist meines 
Wissens nach -4mV/°K.

von  Hauke Radtki:
>Im datenbaltt von Hochleistungs LEDs steht eigentlich immer drin, dass
>man sie über Konstantstromquelle + PWM dimmen soll und nicht über einen
>direkt geregelten Strom, da sie sonst Ihre Farbe ändern, und das ist in
>den meisten fällen nicht erwünscht.

Ja das stimmt. Kommt aber drauf an :) Die seoul P4s ändern ihre 
Lichtfarbe kaum mit dem Strom, aber mit der Temperatur. Zumindest ist 
das mein Eindruck. Und dann bleibt die Frage, ob der Effekt wirklich so 
groß ist, dass er stört. Die Farbänderung durch die gestiegene 
Phosphortemperatur dürfte größer sein, wenn kein guter Kühlkörper 
verwendet wird.

Autor: Stefan Ernst (sternst)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Die Zielsetzung in meinen Beiträgen war aber total
> anders als deine.

Ich hatte mich in erster Linie an seinem ersten Beitrag orientiert ;-)
"Die Methode muss nicht hocheffizient sein, sondern sich eher vom
Bauteilaufwand her in Grenzen halten."

> Gegen den Vorwiderstand bin ich, ...

Ja, du hast Recht. Ich hatte da einen dicken Denkfehler drin. (peinlich)

Autor: Fritz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Ja, du hast Recht. Ich hatte da einen dicken Denkfehler drin. (peinlich)

Ich weiß jetzt zwar nicht genau was du gedacht hast, aber dass ein 
Vorwiderstand die Regelauflösung vergrößert ist schon richtig.

Über den Duty-Cycle wird eben die Ausgangsspannung bestimmt und eben 
nicht der Strom (Mit idealen Bauteilen würde eine Stromregelung für LEDs 
gar nicht funktionieren). Je mehr sich der Strom mit der Spannung 
ändert, desto größer ist letztendlich die Auflösung.

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Doch eine Stromregelung müsste möglcih sein, da der Ausgangsstrom direkt 
Proportional zur Einschaltzeit ist. Oder hab ich hier nen Fehler?

In Vielen Schaltreglern wird nur noch der Strom durch die Spule gemessen 
und danach geregelt und nicht mehr die Ausgangsspannung, da sich so die 
Regelstrecke vereinfacht.

Autor: Fritz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Doch eine Stromregelung müsste möglcih sein, da der Ausgangsstrom direkt
>Proportional zur Einschaltzeit ist. Oder hab ich hier nen Fehler?
>
>In Vielen Schaltreglern wird nur noch der Strom durch die Spule gemessen
>und danach geregelt und nicht mehr die Ausgangsspannung, da sich so die
>Regelstrecke vereinfacht.

Da hast jett einen Denkfehler. Das was du meinst ist ein Current-Mode 
Regler, bei dem wird der Duty-Cycle in Abhängigkeit der Ausgangsspannung 
und des Spulenstroms bestimmt, das ist aber mit einem µC nicht machbar, 
da dafür der ADC zu langsam ist (außer man geht mit der PWM Frequenz 
deutlich nach unten, was dann aber auch eine riesige Spule benötigen 
würde). Aber auch in dem Fall ist nur die Ausgangsspannung vom DC 
abhängig, und dadurch funktioniert eine Stromregelung auch nur dann, 
wenn der Ausgangsstrom von der Ausgangsspannung abhängig ist (was eben 
bei idealen LEDs nicht der Fall ist, in der Realität aber auf Grund der 
krummen Kennlinie doch funktioniert)

Theoretisch würde aber eine reine Strommessung auch funktionieren, wenn 
man die Ausgangskondensatoren weglässt. Das funktioniert allerdings nur 
bei Durchflusswandlern zufriedenstellend (von Zetex gibts da glaub ich 
ein paar freischwingende), aber bei Sperrwandlern hat man eben dass 
Problem, dass der Ausgangsstrom in der On-Phase 0 ist, was die die 
Regelung des effektiven Ausgangsstroms natürlich komplizierter macht.

Autor: Daniel P. (ppowers)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Leute,

erstmal danke für die vielen Antworten während meiner Abwensenheit!
Jetzt bin ich aber doch ein kleinwenig verwirrt ;-)

Ich werde dann wohl nochmal eben meine Vorstellungen präzisieren:
Effizienz ist bei dem geplanten Regler in der Tat erstmal nebensächlich. 
Bisher suche ich nur nach einer Möglichkeit, das Cluster ÜBERHAUPT aus 
einem 12V Netzteil zu betreiben und zu dimmen. Die Effizienz ist mir 
dabei egal, solange es zu keiner übermäßigen Erwärmung der Komponenten 
kommt. (Ein dauerhafter Betrieb sollte also gefahrlos und 
unproblematisch möglich sein ;-)
Ach ja - und wie Stefan schön sagte - ein Erfolgserlebnis wäre toll :-)

Farbänderungen der LEDs durch Änderungen des Stroms sind in meinem Fall 
nicht so dramatisch, da es sich sowieso um 14 bernsteinfarbene LEDs 
handelt und eine individuelle Betrachtung der einzelnen LEDs später 
nicht möglich sein wird.
Ich würde daher gerne auf die Konstantstromvariante + PWM verzichten, da 
es mir scheint, als würde dies die Geschichte wieder einmal deutlich 
verkomplizieren.

Wenn ich das richtig verstehe, benötige ich den MOSFET Treiber nur, um 
ein schnelles Schalten der MOSFETs zu ermöglichen und damit die 
Schaltverluste zu minimieren. Ein Testaufbau mit meinen 
BUK100-Schnarchnasen sollte daher demnsch trotzdem möglich sein (ein 
späteres Upgrade der Schaltstufe würde ich mir dann vorbehalten).

@avion23:
> Vom µC vielleicht 100Ω zum Gate, damit dieser wenigstens
> eine Überlebenschance hat.
Das verstehe ich nicht ganz. Könntest Du das bitte erklären?

Kann ich jetzt nun auf eine Strommessung (und -regelung) verzichten, 
oder nicht?
Was haltet ihr von dieser Speicherinduktivität:
http://www.spulen.com/shop/product_info.php?cPath=...
...wäre das ein gutes Ausgangsbauteil für ein paar Tests auf der 
Streifenrasterplatine?

Gruß
daniel

Autor: avion23 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>> Vom µC vielleicht 100Ω zum Gate, damit dieser wenigstens
>> eine Überlebenschance hat.
>Das verstehe ich nicht ganz. Könntest Du das bitte erklären?

Das Gate wirkt wie eine Kapazität, die in jedem PWM-Zyklus geladen und 
entladen werden muss. Bei einem Kondensator ist jedoch der Strom am 
Anfang des Umladens sehr sehr groß, er wirkt wie ein Kurzschluss. Wenn 
deine PIC-Ausgänge nicht kurzschlussfest sind, hast du also für einen 
sehr kurzen Zeitraum ein Problem. Leider tritt dieser sehr kurze 
Zeitraum nicht einmal auf, sondern immer wieder, und zwar mit der 
PWM-Frequenz. D.h. du betreibst deinen mikrocontroller dauerhaft 
außerhalb der Spezifikationen.

Eine saubere Lösung wäre den maximalen Strom des mikrocontrollers nach 
zu schlagen und den Widerstand so zu dimensionieren, dass maximal dieser 
Strom fließen kann. 100Ω dürften aber schon in der richtigen Dimension 
liegen und sind besser als 0Ω :)

Die Kommentare von Fritz & Hauke habe ich leider nicht verstanden. 
Einmal einstellen des DutyCycles müsste meiner Meinung nach möglich 
sein.

Die Leistung die die Spule überträgt wird auch von ihrer 
Größe/Kernmaterial bestimmt. Ich glaube nicht, dass diese Spule ~14W 
schafft. Aber zum probieren reicht es, auch wenn mir der Preis hoch 
erscheint.

Autor: Daniel P. (ppowers)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo nochmal,

bin kürzlich über die folgende Schaltung gestolpert:
http://www.umnicom.de/Elektronik/Schaltungssammlun...

Was haltet ihr davon? Sieht doch eigentlich für die geplante Anwendung 
ganz gut aus, ich bin nur nicht sicher ob die Schaltung noch korrekt 
regelt, wenn ich an P3 ein PWM-Signal anlege...

Gruß
daniel

Autor: Kai Eichhorn (kai20)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Daniel,

es gibt einen schönen 1A Stepdown Regler LM3404 von National,
leider schwer zu bekommen, speziell für LED Anwendung, da der Komparator
nur auf 200mV vergleicht und nicht auf Bandgap Spannung.

Oder der LM2675/2676, der hat eine höhere Schaltfrequenz und ist 
effektiver als der LM2575/2576 - dann brauchst du eine kleinere 
Induktivität, ähnlich wie angehängtes Bild, nur besser mit LM2676. 
Könntest den LMLM358 auch weglassen und R5=1.22V/700mA setzen und den 
Spannungsabfall über R5 mit Pin FB sensen lassen.

Oder, wie gesagt, der 910.26. Damit haben wir diese Woche einen 20W LED
Regler aufgebaut - läuft sehr gut.

Grüße,
Kai

Autor: Daniel P. (ppowers)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Kai,

dankeschön für die vielen Infos!
Nach Durchsicht des Datenblatts des LM2676 bleiben aber zwei Fragen 
offen:
1) Wie gut/schnell regelt der Regler den Ausgangsstrom bei Verwendung 
eines PWM-Signals (ca. 2kHz) am Shutdown-Pin?
2) Der LM2676 ist ja eigentlich ein Step-Down... Kann er auch als 
Aufwärtsregler betrieben werden?

Der 910.26 wäre wohl die Rundum-Sorglos-Lösung. Als Privatperson aber 
wohl etwas schwierig zu beziehen...

Dake & Gruß
daniel

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.