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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LM3404 Buck-Schaltregler - Output-Kondensator oder nicht?


Autor: Andre Z. (Gast)
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Hallo zusammen,

ich habe eine Frage zum LM3404-Schaltregler, und zwar konkret ob ich 
einen Output-Kondensator verwenden sollte oder nicht.

Ich betreibe mit dem Schaltregler 3W-Leuchtdioden mit PWM.

Nun ist es ja eigentlich generell besser einen Output-Kondensator zu 
verwenden -> weniger ripple-current -> Ich kann näher an den 
maximalstrom 'rangehen ohne die LED zu gefähren. Nun bietet der LM3404 
aber explizit die Möglichkeit KEINEN Kondensator parallel zur Last (LED) 
zu benutzen. Wieso/zu welcher Gelegenheit sollte man Diese Möglichkeit 
wahrnehmen?

In den Design Examples am Ende vom Datenblatt steht was in der Art von 
"in this example, no high frequency PWM dimming is used, so an output 
capacitor will be used zu minimize ripple current, inductor size, 
etc..."

Bedeutet das in Kombination mit PWM Steuerung sollte man lieber keinen 
Kondensator verwenden? Ich habe beides getestet und konnte zumindest 
subjektiv keinen Unterschied im Dim- oder Helligkeitsverhätnis erkennen? 
(0,22 uF Kerko)

Was soll ich also tun, ohne Kondensator mit recht viel ripple current 
(~120mA!) leben, oder diesen mit Kondesator auf ~20mA drücken?

Ich hoffe Ihr könnt mir einen Tip dazu geben bzw. mich aufklären welche 
Nachteile ein Kondensator am Ausgang mit sich bringt.

Danke schonmal und viele Grüße
  Andre

Autor: Andre Z. (Gast)
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Hmm, kann mir keiner weiterhelfen?

Autor: 6638 (Gast)
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Der LED waere es egal, der Umwelt aber nicht. Die paar 100kHz Strahlen 
ab wenn man sie auf ein Kabel gibt. Ein 10uF Keramischen wuerd ich 
mindestend nehmen.

Autor: Andre Z. (Gast)
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Hmm, von dem Blickwinkel aus hab' ich es noch gar nicht betrachtet, 
danke für den Hinweis!

Aber wirkt sich der Kondensator denn nicht irgendwie negativ auf das 
PWM-Dim-Verhalten aus?

Wieso sollte man dann überhaupt jemals auf den Kondensator verzichten?

Autor: Tim (Gast)
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> Wieso sollte man dann überhaupt jemals auf den Kondensator verzichten?

weil alles, auch ein Kondensator, Geld kostet. Und wenn die Firma 
Massenproduktions GmbH& Co KG einen davon einsparen kann, dann freut 
sich die Buchhaltung

Autor: Andre Z. (Gast)
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Hmm, interessant! In der Peripherie eines Schaltreglers ein Bauteil zu 
sparen das preislich im Promillebereich des Reglers liegt... verrückt! 
:)

Und kann es nicht passieren, das der Kondensator das PWM-Signal 
"verwäscht", weil ständig neben den LED's auch ein Kondensator mit Strom 
versorgt/aufgeladen werden muss? (Betrieb mit Konstantstromquelle!)?

Und in "Aus"-Phasen lässt dann der Kondensator die LED "nachglimmen"? 
Oder mittelt sich das optisch 'raus? Oder ist die Lade/Entladezeit des 
Kondensators (220nF) viel kürzer als die Zeitmasstäbe des 
PWM-Signals(kHz)?

Wäre toll wenn mir das jemand sagen könnte!

Viele Grüße
  André

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Der Kondensator "schluckt" die Stromspitzen, die die LED sterben lassen 
könnten. Ich tät den sicher nicht weglassen.

Ist aber kein belegbarer Gedanke. Müsste ich erst ins Datenblatt 
schauen.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Ausm Datenblatt:

USING AN OUTPUT CAPACITOR
This application uses sub-1 kHz frequency PWM dimming,
allowing the use of a small output capacitor to reduce the size
and cost of the output inductor. To select the proper output
capacitor the equation from Buck Regulators with Output Capacitors
is re-arranged to yield the following:
The target tolerance for LED ripple current is 50 mAP-P, and
the typical value for rD is 10Ω with ten LEDs in series. The
required capacitor impedance to reduce the worst-case
steady-state inductor ripple current of 160 mAP-P is therefore:
ZC = [0.05 / (0.16 - 0.05] x 10 = 4.5Ω
A ceramic capacitor will be used and the required capacitance
is selected based on the impedance at 223 kHz:
CO = 1/(2 x π x 4.5 x 2.23 x 105) = 0.16 μF
This calculation assumes that impedance due to the equivalent
series resistance (ESR) and equivalent series inductance
(ESL) of CO is negligible. The closest 10% tolerance capacitor
value is 0.15 μF. The capacitor used should be rated to 50V
or more and have an X7R dielectric. Several manufacturers
produce ceramic capacitors with these specifications in the
0805 case size. ESR values are not typically provided for such
low value capacitors, however is can be assumed to be under
100 mΩ, leaving plenty of margin to meet to LED ripple current
requirement. The low capacitance required allows the use of
a 100V rated, 1206-size capacitor. The rating of 100V ensures
that the capacitance will not decrease significantly
when the DC output voltage is applied across the capacitor.

Autor: Andre Z. (Gast)
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Okay, alles klar!
Habe jetzt einen Output-Kondensator benutzt. Laut Oszi hat das auch 
keine Auswirkungen auf des PWM-Dim-Verhalten.

Danke für die Hinweise!

Autor: G_dal (Gast)
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Je höher dein Kondensator, desto niedriger kann deine Dinnfrewuenz 
maximal werden.
Im Datenblatt ist sogar eine Berechnung der maximalen Dimmfrequenz bei 
bekanntem Kondensator angegeben.

Autor: BMK (Gast)
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Es gibt aber einen Aspekt, der gegen einen (größeren) Kondensator
spricht: Nämlich, wenn im Ausgangskreis ein Schalter liegt.

Hierbei könnte es passieren, dass der aufgeladene Kondensator
im Einschaltmoment die LED killt; je nachdem wie hoch dieser
vorher im Leerlauf aufgeladen ist.

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