Gibt es keine vernünftigen LED-Treiber mehr?

https://www.mouser.de/Optoelectronics/Drivers/_/N-7zi3j

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Meine Empfehlung:
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Dany schrieb:
> es ist mir völlig unverständlich, warum es für mein wirklich nicht
> gerade spezielles Problem keinen LED-Treiber gibt.

Weil das mit einen SenseFet oder Stromspiegel realisiert wird, wenn 
keine simple PWM verwendet werden sollte.

Nimm ne LED, die mehr Spannung braucht und eine StepUp-KSQ.

Dany schrieb:
> Vin: 3V-3.5V (LiFePo Akku)
> Iout: Sollte via Widerstand einstellbar sein. Im Idealfall 500mA oder
> mehr.
> Vf der LED: 2.6V-2.8V
>
> Gibt es da wirklich nichts??? Kann doch nicht wahr sein??

Doch: MIC4802.
Bei 500mA LED-Strom beträgt die Dropout-Spannung ca. 180 mV.

Hier beschrieben: 
http://www.led-treiber.de/html/ldo-treiber.html#MIC4802

Und hier undokumentierte Eigenschaften: 
http://www.led-treiber.de/html/ldo-treiber.html#MIC4802extra

Dany schrieb:

> Ich sagte ja. Gibt nix. Verstehe nicht warum. Technisch gar kein
> Problem.

Doch, eine Ausgangsspannung, die sowohl höher als auch niedriger
als die Eingangsspannung sein kann, ist ein technisches Problem,
welches jeder gute Entwickler zu vermeiden weiss.

Dany schrieb:
> MIC4802 habe ich mir vor meinem Posting auch schon angeschaut. Wenn man
> da allerdings sich mal genauer die Graphen anschaut, sieht man, dass da
> unter 3.5V nichts brauchbares mehr bei rauskommt. Headroom halt auch
> leider massiv.

Habe bei einem Exemplar MIC4802YME und einer weißen Seoul-LED 
nachgemessen:

U_led 2,99V @ I_led = 506 mA (R_set = 10 kOhm)
U_bat_min = 3,22V (I_led gerade noch 506 mA)
U_drop = U_bat_min - U_led = 230 mV [1]

Angenommen, die angegebenen U_led = 2,8V sind @ 500 mA, dann könnte der 
MIC4802 eine solche LED noch bei 3,03V versorgen, und falls U_led = 2,6V 
@ 500 mA, sogar sicher bei den spezifizierten 3,0V.

[1] Die oben genannten ca. 180 mV @ 500 mA sind laut Datenblatt bei 
U_bat = 5V.

Es reicht dafür eine Transistor mit einem hohen hfe, wie der 2SD1582 und 
einem Basisstrom von 10mA. Da fallen 0,15...0,2V zwischen Kollektor und 
Emitter ab. Der Verstärkungsfaktor begrenzt den Strom. Das reicht 
vollkommen aus. Statt einem Stromverhältnis von 1:5 mit Vorwiderstand 
(Voller Akku zu entladenem Akku) hast Du dann 1:1,3 und das sollte für 
den Zweck reichen.

Hallo Dany,

ja, so ist es. Die Chinesen haben alle Treiber heimlich für den 
Eigenbedarf aufgekauft. Was will man da machen?
Ich finde die Situation auch ganz schlimm.

Dany schrieb:
> Ich weiss ja nicht, warum die Welt mittlerweile keine LED-Treiber mehr
> zu benötigen scheint oder ob Effizienz heutzutage völlig out ist, aber

Dany schrieb:
> Achso es sollte ein Linearregler sein, da bei der winzigen

Soso, ein effizienter Linearregler also. Worin unterscheidet sich denn 
für Dich ein effizienter von einem ineffizienten Linearregler?

Ansonsten, PAM2808: 0.1V FB + 0.1V Drop Out + 2.8V Led = 3V

Das ginge etwas vereinfacht beim TO auch:
Beitrag "Einfaches Bleiakku Ladegerät"

Andreas M. schrieb:
> Soso, ein effizienter Linearregler also. Worin unterscheidet sich denn
> für Dich ein effizienter von einem ineffizienten Linearregler?

Durch die Eigenstromaufnahme I_bias, I_q, etc. beim jeweiligen 
Laststrom:

MIC4802: typ. 3 mA @ 500 mA
PAM2808: nicht spezifiziert.

Andreas M. schrieb:
> Ansonsten, PAM2808: 0.1V FB + 0.1V Drop Out + 2.8V Led = 3V

Das liest sich so einfach aus dem Datenblatt.

Obwohl der PAM2808 bis herunter auf 2,5V spezifiziert ist, werden seine 
Specs unterhalb ca. 3,7V...3,5V (je nach LED-Strom) schon nicht mehr 
eingehalten, siehe Anhang.

Das ist aber genau der interessierende Bereich des TO von 3,0V bis 3,5V.
Die Toleranz von U_fb bzw. Vref ist erst gar nicht spezifiziert.

Dieter D. schrieb:
> Der Verstärkungsfaktor begrenzt den Strom. Das reicht
> vollkommen aus.

Das passt aber nicht zu dir als "Hobbytheoretiker". Das würde ich eher 
"Hobbymurkser" nennen, denn der resultierende Strom ist weit entfernt 
von einen kalkulierbaren Wert. Oder du willst jede Treiberstufe 
individuell mit dem Basiswiderstand einstellen, aber auch das heißt bei 
mir "Murks".

Eberhard H. schrieb:
> Das liest sich so einfach aus dem Datenblatt.
>
> Obwohl der PAM2808 bis herunter auf 2,5V spezifiziert ist, werden seine
> Specs unterhalb ca. 3,7V...3,5V (je nach LED-Strom) schon nicht mehr
> eingehalten, siehe Anhang.

Das kann man aus den Diagrammen ohne die Vf der Led nicht so einfach 
ableiten. Der TO hatte als Vf Bereich ganz klar 2.6 bis 2.8V angegeben.

In dem Diagram, nehmen wir mal die 1W Line, könnte man auf einen Strom 
von irgendwas zwischen 300 und 350mA schließen. Aus den anderen 
Diagrammen und der Tabelle oben, könnte man vermuten das es 333mA sein 
könnten. Bei 1W bedeutet das aber eine VF nahe der 3V Grenze. D.h. bist 
zur Led des TO ist noch Luft.

Ich würde es auf einen Versuch ankommen lassen, zumal die Diagramme auch 
mit der Minimalbeschaltung geamcht wurden, im DaBla aber steht das man 
bei niedriger Betriebsspannung der Co vergrößern sollte.

Allerdings ist es schon komisch, das dort als Minimalbetriebsspannung 
2.5V steht, die Diagramme aber erst bei gut 3.5V anfangen.

Hier gäbe es eventuell noch ein besseres Dokument zum PAM2808. Ich denke 
er wird für den TO passen: 
https://www.diodes.com/assets/Evaluation-Boards/PAM2808-User-Guide.pdf

Edit: Vertipper

Dietrich L. schrieb:
> Oder du willst jede Treiberstufe
> individuell mit dem Basiswiderstand einstellen,

Das kommt ganz darauf an, wie genau es sein muss und ob es sich dabei um 
ein zu bastelndes Einzelstueck handeln soll oder nicht. Je nach dem ist 
das eine praktische einfache Lösung mit Standardbauteilen, oder nicht 
geeignet.
Das laesst sich aus den Angaben des TO nicht eindeutig deuten.

Wenn es reproduzierbar sein soll für mehrere Geräte und über einen 
Spannungsregler mit modifizierter Rückkopplung um eine Stromregelung zu 
realisieren oder die interne Stromsicherung zweckzuentfremde, dann wäre 
meine Empfehlung einen Blick auf diese Übersicht zu werfen:
https://www.st.com/en/power-management/ultra-low-dropout-ldo-regulators.html
Da sind einige von 50mV bis 300mV Spannungsabfall aufgelistet.
Zum Beispiel:
https://www.st.com/en/power-management/ld57100.html
https://www.st.com/content/st_com/en/products/power-management/linear-voltage-regulators/low-dropout-ldo-linear-regulators/st1l08.html
Letzterer ist von 1 bis 5V spezifiziert, 70mV Spannungsabfall.


Diskret kann man es so lösen:
https://www.electronics-lab.com/led-current-regulator-low-dropout/
Und dimensioniert die Schaltung für eine LED und einen MOSFET ein 
bischen um.

Andreas M. schrieb:
> Hier gäbe es eventuell noch ein besseres Dokument zum PAM2808.

Die Beschreibung des PAM2808-Evalboards bringt folgende neue 
Erkenntnisse:

Statt wie in der Überschrift "Functional Performance (1 LED @350mA)" hat 
man eine CREE-XLamp (Vf = 2,9V @350mA) mit nur 260 mA vermessen (demnach 
Rs = 0,383 Ohm), also rund mit dem halben vom TO gewünschten LED-Strom.

Und mit getesteten 0,72 W LED-Leistung liegt man auch deutlich unter der 
"Best-Case"-Leistung von 1W im Datenblatt. Beim TO ist es ca. die 
doppelte Leistung.

In der Tabelle gilt V_out offensichtlich nur für die erste Zeile mit 
V_in = 2,8 V.
Hier ist V_fb = 0,11A * 0,383 Ohm = 42 mV (statt 100mV), d. h. der 
LED-Strom kann nicht mehr geregelt werden.

Bei einem höheren LED-Strom beginnt dieses Problem bereits bei einem 
höheren V_in, womit wir wieder bei den oben gezeigten Diagrammen des 
Datenblatts wären.

Ab der zweiten Zeile muss es in der Tabelle wohl eher V_led statt V_out 
heißen, denn sonst wäre der Wirkungsgrad nicht richtig berechnet.

Aus dem Eingangs- und Ausgangsstrom kann man I_bias bzw. I_q bei einem 
Laststrom von 260 mA bestimmen, nämlich 6 mA bei V_in = 2,8V, 3 mA bei 
3V...4,5V, 2 mA bei 5V...5,5V und 10 mA bei 6V.

Bei größeren Lastströmen sind I_bias bzw. I_q entsprechend höher.

Mein Fazit:
PAM2808 ist wegen den schlechten Regeleigenschaften bei V_in ≤ 3,5V und 
500 mA LED-Strom für den TO nicht geeignet, auch nicht CAT4101 und 
MBI1801 (zu hohe Dropout-Spannungen).

Bei den von Dieter D. vorgeschlagenen LDOs von ST kommen zur niedrigen 
Dropout-Spannung von ca. 75 mV noch stolze 500 mV Stromfühlerspannung 
dazu (um den LED-Strom damit sauber zu regeln). Diese sind somit für den 
TO noch weniger geeignet.

Außer dem MIC4802 im kleinen SOP-8 fällt mir noch der deutlich teuerere 
(und ggf. größere) LT3083 ein, der eine Dropout-Spannung von ca. 70mV @ 
500 mA hat (kein Wunder bei einem 3A-LDO).

Dazu kommt die einstellbare Stromfühlerspannung von z. B. 50 mV, die man 
per 1 kOhm an SET vorgeben kann. Der Stromfühlerwiderstand an OUT wäre 
dann 0,1 Ohm für 500 mA LED-Strom und die Gesamt-Dopout-Spannung beträgt 
bei dieser Dimensionierung ca. 120 mV @ 500 mA.

Die sehr einfache Schaltung dazu gibt es hier: 
http://www.led-treiber.de/html/ldo-treiber.html#LT3083

Eberhard H. schrieb:
> Bei den von Dieter D. vorgeschlagenen LDOs von ST kommen zur niedrigen
> Dropout-Spannung von ca. 75 mV noch stolze 500 mV Stromfühlerspannung
> dazu

Wer es intelligent löst, bekommt nur zwischen 50...100mV dazu. Der 
Spannungsteiler wird so ausgelegt, das die Sollspannung theoretisch bei 
3V liegen würde. Der untere Widerstand des Spannungsteilers wird nicht 
auf Masse gelegt, sondern auf einen niederohmigen Shunt-Widerstand 
zwischen LED und Masse von 0,1...0,2 Ohm. I=0 wäre dann 3,0V und I=0,5A 
wäre dann 2,5V. Wer Lust hat, kann die Formel aufstellen, ansonsten läßt 
sich er Arbeitspunkt am einfachsten graphisch bestimmen.

Stimmt.
Einen solchen Vorschlag habe ich bereits 2004 veröffentlicht, bei dem 
die Formel lautete:

Iled = Ufb/R1 - Uled * R2/(R1*(R2+R3))

Wo welche Widerstände sind, kann man leicht erraten.

Nachteil: I_led ist bei dieser Methode von der Flußspannung der LED und 
deren Temperatur abhängig.

Warum solche Klimmzüge, wenn es (tatsächlich) einfachere und bessere 
Lösungen gibt?

Eberhard H. schrieb:
> Warum solche Klimmzüge, wenn es (tatsächlich) einfachere und bessere
> Lösungen gibt?

Weil vielleicht die anderen Teile zufälligerweise im Sortiment liegen 
oder leichter zu beschaffen sind, da diese bei anderen Bestellungen 
einfach nur mitlaufen.

Die Eingangsfrage des TO, das es keine solchen Regler gäbe, kann Euren 
Beispielen sicherlich verneint werden.

Alternativen als Kompromisslösungen gäbe es allerdings.

Wenn die weniger gute Einstellgenauigkeit der Power-Switches ausreicht, 
gibt es tatsächlich ein größeres Angebot an ICs unterschiedlicher 
Hersteller, allerdings mit unterschiedlichem Verhalten beim Übergang in 
die Strombegrenzung und zurück.

Diesbezüglich hier zwei Beispiele recht gutem Verhalten: 
http://www.led-treiber.de/html/ldo-treiber.html#MIC2042

Eberhard H. schrieb:
> Wenn die weniger gute Einstellgenauigkeit ... ausreicht,

Ginge noch diskret mit 6 Bauteilen (jedes unter 10ct, auch als 
Hühnerfutter bezeichnet) so etwas aufzubauen. Das wäre aber auch nicht 
kostengünstiger als die Power Switches.