Hallo zusammen,
ich möchte gerne 5 oder besser 6 LEDs in Reihe mit 25Mhz modulieren.
Es handelt sich um diese LEDs:
https://www.osram.com/ecat/OSLON%C2%AE%20Black%20SFH%204715/com/en/class_pim_web_catalog_103489/global/prd_pim_device_2219802/
Ich bin auf die LEDs gestoßen, weil sie in einem TOF Kit verwendet
werden, dort aber 4 in Reihe - sie sollten also schnell genug ein.
Mit ca. 1,5-2A werden die betrieben.
Mich wundert, dass sie die 20-25Mhz so klaglos mitmachen. Aber scheint
ja zu gehen...
Vf ist 3,2V und 4 in Reihe an 15V bedeutet 2,2V für den FET und den
Reihenwiderstand im TOF Kit.
RDSon vom FET sind 280mOhm.
Rs wäre dann ca. 1 Ohm, also 4x 3,9Ohm Widerstände Parallel wegen der
Verlustleistung.
Muss ich bei einer solchen Dimensionierung noch etwas beachten?
Oder kann ich einfach 6 solcher LEDs in Reihe an 24V hängen, den
gleichen FET verwenden und dafür dann 1,6Ohm (FET 0,28 + 1,32 Ohm
Widerstand) in Reihe schalten?
Vielen Dank!
Erik
Erik schrieb:> Mich wundert, dass sie die 20-25Mhz so klaglos mitmachen. Aber scheint> ja zu gehen...
im Datenblatt steht rise & fall time 7ns/14ns.
Erik schrieb:> Oder kann ich einfach 6 solcher LEDs in Reihe an 24V hängen, den> gleichen FET verwenden und dafür dann 1,6Ohm (FET 0,28 + 1,32 Ohm> Widerstand) in Reihe schalten?
Ich denke schon, wobei ich in diesem Fall den Widerstand größer machen
und den FET vernachläßigen würde. Oder brauchst du die volle Leistung?
PS: pass auf deine Augen auf, es ist schon verdammt viel uV power, auch
wenn es nicht kollimiert ist.
Erik schrieb:> Hallo zusammen,>> ich möchte gerne 5 oder besser 6 LEDs in Reihe mit 25Mhz modulieren.>> Es handelt sich um diese LEDs:>
Laserdioden lassen sich bis in den GHz Bereich modulieren, müssen aber
im Laserbereich bleiben. Jede Diode aus einem DVD Writer eignet
sich. Mit LEDs habe ich keine Erfahrung.
Erik schrieb:> Hallo zusammen,>> ich möchte gerne 5 oder besser 6 LEDs in Reihe mit 25Mhz modulieren.> Ich bin auf die LEDs gestoßen, weil sie in einem TOF Kit verwendet> werden, dort aber 4 in Reihe - sie sollten also schnell genug ein.>> Mit ca. 1,5-2A werden die betrieben.
Ganz schön viel.
> Vf ist 3,2V und 4 in Reihe an 15V bedeutet 2,2V für den FET und den> Reihenwiderstand im TOF Kit.
Bei so wenig Restspannung nimmt man keinen Vorwiderstand sondern nutzt
gleich den Transistor als modulierte Konstantstromquelle.
> RDSon vom FET sind 280mOhm.
Braucht kein Mensch, denn 2A an 2V sind 1 Ohm.
> Muss ich bei einer solchen Dimensionierung noch etwas beachten?
Ja, denn 1A bei 25 MHz zu modulieren ist schon ne andere Liga als ein
NE555.
> Oder kann ich einfach 6 solcher LEDs in Reihe an 24V hängen, den> gleichen FET verwenden und dafür dann 1,6Ohm (FET 0,28 + 1,32 Ohm> Widerstand) in Reihe schalten?
Ohje, und DU willst das Ding mit 25 MHz betreiben?
A. F. schrieb:> im Datenblatt steht rise & fall time 7ns/14ns.
Es gibt keine Angaben über die Sperrschichtkapazität.
Vielleicht wäre es gut die LED niederohmig push-pull anzusteuern um die
Kapazität zu entladen.
Weswegen willst du die Sperrschichkapazitaet entladen ? Du willst heftig
Strom durchtreiben. Also bring einen Schalter, der in 10ns oder so die
2A ein-/ausschaltet. Ich wuerd's vergessen den Fet auf 25mOhm
auszusteuern. Nimm mal einen vernuenftigen Wert, der auch schnell
erreicht ist.
Hallo und Danke!
> Bei so wenig Restspannung nimmt man keinen Vorwiderstand sondern nutzt> gleich den Transistor als modulierte Konstantstromquelle.
Der "Vorwiderstand" wird direkt als Shunt verwendet um den Strom an
einem ADC zu überwachen.
> Braucht kein Mensch, denn 2A an 2V sind 1 Ohm.
Wieso ist das Rdson des FET bei den Strömen vernachlässigbar?
Das spielt bei der Dimensionierung des/der Shunt keine unerhebliche
Rolle?
> Ja, denn 1A bei 25 MHz zu modulieren ist schon ne andere Liga als ein> NE555.
In dem Ref-Kit ist es aber genauso gemacht.
15V - 4x LED - FET - Widerstand - GND
Sieht ziemlich straight forward aus und ich kann bis auf unbestückte
Beschaltung zur Anpassung der rise/fall Zeiten kein "anderes Liga Know
How" erkennen, oder übersehe ich etwas?
> Mir scheint da einiges an Theorie zu fehlen. Ich denke das wird nichts.> Aber probier's doch einfach einmal. Es ist sicher lehrreich
Folgenschwere Fehler wollte ich eigentlich vermeiden, daher meine
Nachfrage hier bei den Profis :)
Vielen Dank!
Erik
Erik schrieb:> Mich wundert, dass sie die 20-25Mhz so klaglos mitmachen. Aber scheint> ja zu gehen...
Kaum zu glauben, wenn man mit dem Osram-Spice-Model der Diode mal
Spannungs- bzw. Stromsteuerung simuliert.
Schaltfrequenz sind 5MHz, Signalanstiegszeit 1ns, Strom jeweils 1,5A/0A.
>Sieht ziemlich straight forward aus und ich kann bis auf unbestückte
Beschaltung zur Anpassung der rise/fall Zeiten kein "anderes Liga Know
How" erkennen, oder übersehe ich etwas?
Nun. Bring die 25MHz erst mal auf das Board. Mit genuegend Signaltreue,
dass ein FET treiber auch damit schalten kann. Dann lass den Fettreiber
mal den FET treiben. Wie sieht das signal am Gate aus ? Und dann lass
mal den Strom durch die LEDs, und schau dir den Strom an.
Erik schrieb:> Der "Vorwiderstand" wird direkt als Shunt verwendet um den Strom an> einem ADC zu überwachen.
Naja, der kann bestenfalls den Mittelwert messen, wenn da WIRKLICH mit
25 MHz geschaltet wird.
>> Braucht kein Mensch, denn 2A an 2V sind 1 Ohm.>> Wieso ist das Rdson des FET bei den Strömen vernachlässigbar?
Wenn man den FET im Linearbetrieb betreibt. Im Schaltbetrieb so wie in
deiner Schaltung ist das natürlich anders, da sind die 280mOhm schon
nützlich. Trotzdem ist die Schaltung fragwürdig.
>> Ja, denn 1A bei 25 MHz zu modulieren ist schon ne andere Liga als ein>> NE555.>> In dem Ref-Kit ist es aber genauso gemacht.
In welchem denn? Link? Datenblatt?
> 15V - 4x LED - FET - Widerstand - GND> Sieht ziemlich straight forward aus und ich kann bis auf unbestückte> Beschaltung zur Anpassung der rise/fall Zeiten kein "anderes Liga Know> How" erkennen,
Da ist auch keins. Das RC-Glied mit 10R und 470pF ist fragwürdig.
Hallo,
> In welchem denn? Link? Datenblatt?https://www.espros.com/downloads/02_Cameras_and_Modules/Datasheet_DME_660-V1.06.pdf
Hier ist auf Seite 19 die LED Ansteuerung zu finden.
Modulationsfrequenz sind 0.675, 1.25, 2.5, 5, 10, 20MHz
Als ich die Schaltung gesehen habe, war ich auch von Anfang an skeptisch
was die hohen Frequenzen angeht - aber "irgendwie" scheint es ja zu
gehen?!
Erik schrieb:> Hallo,>>> In welchem denn? Link? Datenblatt?>> https://www.espros.com/downloads/02_Cameras_and_Modules/Datasheet_DME_660-V1.06.pdf>> Hier ist auf Seite 19 die LED Ansteuerung zu finden.> Modulationsfrequenz sind 0.675, 1.25, 2.5, 5, 10, 20MHz
Und die läuft WIRKLICH mit 20MHz? Das ist irgendwie schwer zu glauben.
Da würde mich mal eine Messung interessieren. Denn allein die
Treiberleistung ist bei 25 MHz gigantisch, auch wenn das Ding nur kurze
Bursts raushaut.
> Da würde mich mal eine Messung interessieren.
Ich versuche mal an das Kit zu kommen und zu messen.
Idealerweise ja direkt das Licht der LEDs... zur Not dann den Strom oder
die Spannung an den Shunts...
Falk B. schrieb:> Und die läuft WIRKLICH mit 20MHz? Das ist irgendwie schwer zu glauben.> Da würde mich mal eine Messung interessieren. Denn allein die> Treiberleistung ist bei 25 MHz gigantisch
Der BSD316 hat wirklich sehr kleine Kapazitäten bzw. Ladungen, da ist
das schon denkbar. Aber in der Schaltung ist alles auf Kante genäht. Der
Mosfet braucht typisch knapp 4V Ugs für 2A Drainstrom. Am
Sourcewiderstand fallen dabei 2V ab. Ug muss also ~6V sein.
Berücksichtig man noch etwas Spannung am Gatevorwiderstand und etwas
Drop am Treiberausgang während der Schaltflanken, brauch man noch mehr.
Daher die Versorgung des 74ACT04 mit dem absoluten Maximum von 7V.
ArnoR schrieb:> das schon denkbar. Aber in der Schaltung ist alles auf Kante genäht. Der
Eben. Das hätte ich so nicht gebaut. Der klassische Emitterfolger als
Stromquelle mit NPN-Transistor wäre deutlich besser und hätte auch sehr
wenig Eingangskapazität.
Falk B. schrieb:> Das hätte ich so nicht gebaut.
Ich wohl auch nicht, aber mir macht da mehr das Verhalten der IR-LED
Sorgen (siehe Simu oben). Die verwendeten SFH4715S haben jeweils 2
SFH4715 in Reihe drin, also insgesamt 8 LEDs mit seltsamem Verhalten in
Reihe und grenzwertig schnell geschaltet. Die von Osram empfohlene
Korrekturbeschaltung unterstützt nicht sonderlich die Hoffnung auf
kontrollierbares Verhalten.
Erik schrieb:> LED.png
Das wird m.E. mit der dortigen reinen Schalterlösung nichts, weil das
Ausräumen der LED viel zu lange dauert. Und aus dem Grund ist im
Datenblatt die tf mit einem Lastwiderstand angegeben.
Erik schrieb:> In dem Ref-Kit ist es aber genauso gemacht.> 15V - 4x LED - FET - Widerstand - GND
Im Refkit ist ein RL-Glied mit einer Zeitkonstante von 33ns parallel zum
den LEDs für das schnelle Ausräumen zuständig...
ArnoR schrieb:> Aber in der Schaltung ist alles auf Kante genäht.
Ein Blitz für ein Consumergerät. Da ist "auf Kante nähen" das
Designziel. Mich wundert eher, dass da recht viele Bauteile drin sind.
Aber offenbar war da entsprechende Not.
Erik schrieb:> weil sie in einem TOF Kit verwendet werden, dort aber 4 in Reihe - sie> sollten also schnell genug ein.
Da kann man mit dem Layout noch einiges verbocken...
Lothar M. schrieb:> Im Refkit ist ein RL-Glied mit einer Zeitkonstante von 33ns parallel zum> den LEDs für das schnelle Ausräumen zuständig...
Das RL-Glied ist nicht bestückt. Es würde auch dazu führen, dass die
LEDs nur einen kurzen Strompuls an der Einschaltflanke sehen.
ArnoR schrieb:> Das RL-Glied ist nicht bestückt.
Interessant, dass es vorgesehen und hinterher wegoptimiert wurde.
Also reicht es für diese Blitzschaltung auch aus, wenn die LEDs nicht
die schnelle tf haben. Wenn eine Information mit 25MHz aufmoduliert
werden soll, sieht das aber anders aus.
Was soll denn ausgeraeumt werden ? Wenn kein Strom mehr kommt, gibt's
auch keine Photonen mehr. Es ist ja nicht so, dass da noch ein Elko zu
entladen waere.
Megatroll schrieb:> Was soll denn ausgeraeumt werden ? Wenn kein Strom mehr kommt, gibt's> auch keine Photonen mehr. Es ist ja nicht so, dass da noch ein Elko zu> entladen waere.
Doch, die Raumladungszone. LEDs leuchten nach Abschalten des Stromes
noch eine ganze Weile nach.
Wenn es wirklich schnell sein muss, dann ordnet man den Schalttransistor
parallel zur LED an, nicht in Reihe. D.h. die LED wird in den
Dunkelphasen kurzgeschlossen. Das liefert deutlich kürzere Abfallzeiten.
In dieser Raumladungszone ist doch keine Energie mehr, zumindest nicht
im linearen Massstab. Dass da noch etwas nachleuchtet im 10^-6 er
Bereich ist klar.
Von welcher Zeitkonstante reden wir denn ?
Für die TOF Anwendung brauchen die LEDs denke ich keine allzu steilen
Flanken. Es wird ja nur "Licht" an/aus Moduliert und keine Informationen
wie bei FIber usw.
Solange die Lichtmenge erheblich reduziert wird, sollte das für die
"Tiefeninformation" ausreichen. Das Delay durch Buffer und FET wird ja
rauskalibriert.
Moduliert werden muss ja nur, um ausreichend genug Energie in den Pixeln
zu sammeln und dennoch Pulse zu haben die kurz genug sind, um eine
entsprechende Auflösung in der Tiefe zu haben.
Ich werde erst am Montag an dem Kit messen können.
Kann es leider ohne Hilfe nicht in Betrieb nehmen und der passende
Labor-Ingenieur ist schon im WE.
Vielen Dank erstmal allen für den unfangreichen Input.
Ich nehme erstmal mit, dass die Lösung eher schlecht ist und man für
eine Serie besser designen müsste.
Aber für ein proof of concept bei einer Abschlussarbeit tut es das
vielleicht doch erstmal.
Aber ich schaue mal, ob und wie ich die Ansteuerung verbessern kann.
Dachte nur ein bereits funktionierendes Ref-Kit als Vorlage kann nicht
schaden. Nur leider brauche ich eben 10-12 LEDs, also nochmal 1-2 LEDs
pro Strang mehr. Dann kann ich mir den 24V => 15V Converter sicher auch
sparen und kann direkt die 24V nehmen. Dann sollte ich bei 10 LEDs
wieder ausrechend Restspannung zur Verfügung haben.
Viele Grüße,
Erik
Erik schrieb:> schaden. Nur leider brauche ich eben 10-12 LEDs, also nochmal 1-2 LEDs> pro Strang mehr. Dann kann ich mir den 24V => 15V Converter sicher auch> sparen und kann direkt die 24V nehmen.
Richtig.
> Dann sollte ich bei 10 LEDs> wieder ausrechend Restspannung zur Verfügung haben.
Naja, bei 3,2V Flußspannung bei 2A kann man da sinnvollerweise max. 6
Stück in Reihe schalten.
Im Prinzip geht das so.
Beitrag "Re: Emitterschaltung als Laserdiodentreiber"
Wenn gleich ich es hier schon ein wenig anders machen würde. Als Treiber
für die Basis würde ich ein niederohmiges AC-Gatter mit 3,3V nehmen. Da
bleiben dann ca. 2,6V für R1 übrig. Für die 2 A braucht es natürlich
einen anderen Transistor, aber den findet man.
Anbei die Spannung über einer LED bei 24MHz.
Leider war das Oszi zu komisch und die Darstellung sehr schlecht.
Sicher habe ich auch noch viele parasitäre Effekte mitgemessen, weil die
Masseleitung nicht kurz genug zu bekommen war.
Immerhin sieht man eine recht steile Anstiegszeit von ca. 4ns und dann
passieren komische Sachen, die sicher auf die Messung zurückzuführen
sind.
Aber die 24MHz sind über einer LED gemessen zu erkennen, so dass diese
Taktraten zumindest funktionieren.
Woher das zweite Maximum kommt, kann ich mir aber nicht erklären, denn
die LEDs werden mit 24MHz und D=0.5 angesteuert.
Die Vf der LED kann man auch nur erahnen :-/
In Summe keine allzu gute Messung!
Aber das Kit musste wieder weg.
Ich hoffe, dass ich diese Woche nochmal ran darf.
Erik schrieb:> Anbei die Spannung über einer LED bei 24MHz.>> Leider war das Oszi zu komisch und die Darstellung sehr schlecht.
Diese "Darstellung" ist vollkommen sinnlos.
> Aber die 24MHz sind über einer LED gemessen zu erkennen, so dass diese> Taktraten zumindest funktionieren.
Eine vollkommen unsinnige Aussage! Du hast rein gar nichts gemessen,
schon gar nicht die relevanten Dinge, also kann man auch keinen
belastbaren Aussagen treffen.
> In Summe keine allzu gute Messung!
Eben.
Man hätte die Spannung über den Shunts messen können, auch wenn dort
noch der Gatestrom drüber geht. Aber ohne eine gescheite, HF-taugliche
Anbindung wird das nix. Die Flußspannung der LED bzw. U_DS des MOSFETs
sind die unwichtigsten Parameter einer LED-Ansteuerung.
Hier noch eine Messung über den Shunts...
Hat jemand eine Idee, wieso zum Ansteuern des FET so viele Buffer in
Reihe und dann am Ende zwei parallel geschaltet sind?
Die 24mA der Single-Buffer reichen aus, um den FET schnell genug
ansteuern zu können und am Anfang der Kette hätte ein Inverter gereicht,
um den Open Drain Ausgang vom TOF Sensor auf die 7V zu bringen.
Auch der 47R Pull Up am Buffereingang ist merkwürdig.
Oder wird hier der niederophmige Pullup verwendet, weil der Buffer
hochohmig genug am Eingang ist und dadurch das Schaltverhalten
wesentlich verbessert wird?
Also wieso nicht einfach einen Inverter verwenden und gut ist?
Da tut es ja ein weiterer schneller n-channel FET, oder NPN und gut ist?
Erik schrieb:> Hier noch eine Messung über den Shunts...>> Hat jemand eine Idee, wieso zum Ansteuern des FET so viele Buffer in> Reihe und dann am Ende zwei parallel geschaltet sind?
Damit man mehr Treiberleistung hat. Wenn gleich die teilweise durch die
10 Ohm Gatewiderstand ausgebremst werden.
> Die 24mA der Single-Buffer reichen aus, um den FET schnell genug> ansteuern zu können
Wirklich? Schon mal gescheit gemessen?
> Also wieso nicht einfach einen Inverter verwenden und gut ist?
Mein Gott, das Ding kostet NICHTs und hat 6 Inverter in einem Gehäuse!
> Da tut es ja ein weiterer schneller n-channel FET, oder NPN und gut ist?
Nein, denn der ist 1. größer und 2. noch lange nicht so gut und schnell
wie ein integrierter Inverter.
Du verrennst dich gerade in absoluten Nebensächlichkeiten.
> Du verrennst dich gerade in absoluten Nebensächlichkeiten.
Da hast Du Recht.. ich konzentriere mich auf die LEDs!
Ich hatte nur überlegt, ob man den Hex-Inverter wegoptimieren könnte,
sollte der Platz irgendwann eng werden.
Orientiere ich mich an der Schaltung vom Kit:
Möchte ich nun 6 LEDs pro Strang an 24V verwenden bei allerdings ca. 1A,
habe ich
- 19.2V an den LEDs
- 0,23V am FET (RDson 230mOhm bei 1A)
- 4,57V an den Shunts
Da der FET ca. 3,5-4V Ugs braucht für den Id ist also ein Betrieb mit
dem 7V 74AC nicht mehr möglich, da ich eher 8,5-9V benötige.
Ich finde aber keinen Buffer, der >10V VCC hat, aber auch ähnliche dyn.
Parameter wie der 74AC04 aufweisen kann.
Aktuell sieht es doch danach aus, dass ich einen komplett eigenen Weg
gehen muss.
Erik schrieb:> Orientiere ich mich an der Schaltung vom Kit:
Ist NICHT sinvoll!
> Möchte ich nun 6 LEDs pro Strang an 24V verwenden bei allerdings ca. 1A,> habe ich> - 19.2V an den LEDs
Ja.
> - 0,23V am FET (RDson 230mOhm bei 1A)
Hmm.
> - 4,57V an den Shunts
Braucht kein Mensch, wenn gleich es den Strom stabilisiert.
> Da der FET ca. 3,5-4V Ugs braucht für den Id ist also ein Betrieb mit> dem 7V 74AC nicht mehr möglich, da ich eher 8,5-9V benötige.>> Ich finde aber keinen Buffer, der >10V VCC hat, aber auch ähnliche dyn.> Parameter wie der 74AC04 aufweisen kann.
Jeder normale MOSFET-Treiber kann das.
https://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-Übersicht#MOSFET-Treiber
Die gibt es meistens auch im Doppelpack.
> Aktuell sieht es doch danach aus, dass ich einen komplett eigenen Weg> gehen muss.
Ich habe eine Empfehlung ausgesprochen. Du mußt das Rad nicht neu
erfinden.
Beitrag "Re: LED Modulation 25MHz"
Vielen Dank Falk für Deine Hilfe!
> Ich habe eine Empfehlung ausgesprochen. Du mußt das Rad nicht neu> erfinden
Ich dimensioniere gerade eine Schaltung mit der Konstantstromquelle
deiner Empfehlung. Mal sehen wie weit ich komme.
Hallo,
ich habe meine Schaltung nach deiner "Idee" fertig.
Folgender NPN:
http://www.farnell.com/datasheets/2239687.pdf
Habe den TL431 dazugenommen, weil die LEDs ja warm werden und da wären
die Temperaturstabilität nur mit einer Diode zu schlecht.
IB vom Q5 habe ich jetzt auf 8mA ausgelegt, damit ich bei Verstärkung
hFE 400 aus dem Datenblatt /3.3 (Erfahrungswert im Netz?) auf die 1A
komme.
Das Poti soll dazu dienen, den Strom einstellbar zu machen, so dass ich
die Helligkeit der LEDs noch einstellen kann. Da muss ich dann ein Poti
nehmen, was wieder temperaturstabil ist.
Als Buffer habe ich den mit 3.3V betriebenen bekannten 74AC genommen aus
dem Ref-Kit.
Ist das soiwet nachvollziehbar, oder totaler Unsinn?
Vielen Dank!
Erik schrieb:> ich habe meine Schaltung nach deiner "Idee" fertig.
...
> Habe den TL431 dazugenommen
Du bist ja ein Witzbold. Der TL431 soll also bei 25MHz Eingangstakt
immer schön den Strom einregeln? Hast du mal ins DB geschaut was der so
für Reaktionszeiten hat? Der ist um Größenordnungen zu langsam.
In deiner Schaltung steht jetzt wieder SFH4715 und Uf=3,2V (1A). Ich
hatte oben schon mal (vergeblich) darauf hingewiesen, dass in den
TOF-Kit SFH4715s mit je 2 internen LEDs verwendet werden. Deine
LED-Kette hat also nicht 19V Uf, sondern nur 9V. Den Rest zu 21,5V muss
der Transistor verheizen, überaus sportlich im SOT223.
Falk B. (falk)
>> Da der FET ca. 3,5-4V Ugs braucht für den Id ist also ein Betrieb mit>> dem 7V 74AC nicht mehr möglich, da ich eher 8,5-9V benötige.>>>> Ich finde aber keinen Buffer, der >10V VCC hat, aber auch ähnliche dyn.>> Parameter wie der 74AC04 aufweisen kann.>Jeder normale MOSFET-Treiber kann das.
Einen Mosfet-Driver kann man aber auch gleich direkt zum Treiben der
LEDs nehmen. Einen extra-Mosfet braucht man da nicht unbedingt.
Allerdings sind die rel. hochohmig, so daß man die schon fast als
LED-Driver mit integriertem Vorwiderstand betrachten kann ;-).
Z.B. MCP1406, hatte lt. meinem Oszi um die 5ns Schaltflanke mit
100mA-IREDs, was schon besser ist, als das Datenblatt eigentlich erlaubt
(war ohnehin schon nahe an der Grenze des Oszis selbst - kann also nur
besser werden ;-)
Bis reichlich 1A mindestens kann man den jedenfalls mißbrauchen, je nach
Gehäuse.
Könnte man zumindest mal in Betracht ziehen ...
Erik schrieb:> Hallo,>> ich habe meine Schaltung nach deiner "Idee" fertig.
Naja.
> Folgender NPN:> http://www.farnell.com/datasheets/2239687.pdf
Sieht gut aus.
> Habe den TL431 dazugenommen, weil die LEDs ja warm werden und da wären> die Temperaturstabilität nur mit einer Diode zu schlecht.
Totaler Käse. Der ist locker um Faktor 100 zu langsam, wenn du dprt 25
MHz draufgeben willst.
> IB vom Q5 habe ich jetzt auf 8mA ausgelegt, damit ich bei Verstärkung> hFE 400 aus dem Datenblatt /3.3 (Erfahrungswert im Netz?) auf die 1A> komme.
Die Emitterfolgerschaltung (= Kollektorschaltung) braucht keinen
Basiswiderstand, der ist eher hinderlich.
> Das Poti soll dazu dienen, den Strom einstellbar zu machen, so dass ich> die Helligkeit der LEDs noch einstellen kann. Da muss ich dann ein Poti> nehmen, was wieder temperaturstabil ist.
Unsinn. Das macht man, wenn überhaupt, durch ein variable Steuerspannung
an der Basis, hier die Betriebsspannung des Basistreibers U2A.
> Ist das soiwet nachvollziehbar, oder totaler Unsinn?
Beides ;-)
Der TL431 und der Basiswiderstand müssen raus. Dann passt das auch mit
der schnellen Stromquelle.
Vergesst doch diesen AC Gatter Scheiss als Treiber.
Dafuer gibt es Chips mit richtig Rumms. zB
MIC4422, MIC4427, LTC1693-1,
Ich hatte sogar mal welche von IXYS, die brachten 30Apeak, gingen aber
sehr schnell kaputt. Damit konnte man ein Gate in 4ns schalten.
Hmm, dieser High Gain NPN ist vielleicht doch nicht so ganz das Wahre
Turn off time (t_off) 1300ns!!!
Scheint so, als ob duch die hohe Verstärkung eine starkes
Sättgungsverhalten erkauft wurde. Hmmm. Oder man hat "Glück", daß der im
ungesättigten Betrieb wie in dieser Schaltung deutlich schneller ist.
OT
Falk B. schrieb:> Hmm, dieser High Gain NPN ist vielleicht doch nicht so ganz das Wahre>> Turn off time (t_off) 1300ns!!!>> Scheint so, als ob duch die hohe Verstärkung eine starkes> Sättgungsverhalten erkauft wurde.
Ist das nicht ein zu erwartender und (praktisch) unvermeidbarer Effekt
wegen der Miller-kapazität?
2 Cent schrieb:>> Hmm, dieser High Gain NPN ist vielleicht doch nicht so ganz das Wahre>>>> Turn off time (t_off) 1300ns!!!>>>> Scheint so, als ob duch die hohe Verstärkung eine starkes>> Sättgungsverhalten erkauft wurde.> Ist das nicht ein zu erwartender und (praktisch) unvermeidbarer Effekt> wegen der Miller-kapazität?
Nein, das ist in erster Linie ein Effekt der NPN Geometrie.
> Ich hatte oben schon mal (vergeblich) darauf hingewiesen
Ich verwende die 3.2V Version - also die S Variante. Das ist nur eine
ungenaue Bezeichnung. Danke dennoch!
> Du bist ja ein Witzbold. Der TL431 soll also bei 25MHz Eingangstakt> immer schön den Strom einregeln?> Totaler Käse. Der ist locker um Faktor 100 zu langsam, wenn du dprt 25> MHz draufgeben willst.
Ich hatte mich zu sehr auf die Temperatur konzentriert. Das hatte ich
dann wieder übersehen. Ich werfe ihn wieder raus!
> Die Emitterfolgerschaltung (= Kollektorschaltung) braucht keinen> Basiswiderstand, der ist eher hinderlich.
Ich habe bisher alle bipolaren mit einem Basiswiderstand betrieben. Was
begrenzt dann den Strom, wenn ich 3,3V auf die Basis gebe? Geht der NPN
dann nicht erst recht in die volle Sättigung und ich kann die Dynamik
komplett vergessen?
> Noch was. An den 24V fehlen ein paar hundert nF als Keramikkondensator> und ein größerer Elko, sagen wir um die 10-100uF mit möglichst kleinem> ESR.
Kondenstaoren habe ich dann gestern Abend noch hinzugefügt. 100uF Elko
und 100nF.
> Turn off time (t_off) 1300ns!!!
Ich hatte noch diesen hier im Blick:
https://www.diodes.com/assets/Datasheets/ds30809.pdf
ton 35ns
toff 230ns
bei VCC = 10V, IC = 500mA, IB1 = IB2 = 50mA
Basisstrom 50mA klingt schon ziemlich fies...
Ich brauche ja bei hFE 185 bei 1A nur ca. 5-6mA. Aber ohne
Basisvorwiderstand - wie stelle ich das ein?
Ich überlege gerade wegen mangelnder Erfahrung in diesem Bereich das
Ref-Kit Design einfach um einen weiteren Strang zu erweitern. Dann habe
ich 3x 4LEDs und weiß zumindest, dass es "unschön aber eben irgendwie"
funktioniert ^^
Dann muss ich aber die LED Versorgung umbauen auf mehr Strom, oder es
reicht vielleicht sogar, weil ich ja kleineren Peak Strom verwenden
möchte und weitere 74AC04 verwenden. Der Rest sollte "copy & paste"
sein.
Erik schrieb:> Was begrenzt dann den Strom, wenn ich 3,3V auf die Basis gebe?
Der Emitterwiderstand. Würde der Strom größer als 1A werden, dann steigt
die Spannung über ihm entsprechend an und die Ube sinkt ab, weil die
Eingangsspannung ja fest vorgegeben ist (3V3). Der Transistor würde
abgeregelt werden.
> Geht der NPN> dann nicht erst recht in die volle Sättigung und ich kann die Dynamik> komplett vergessen?
Nein, siehe oben, es ist ein Regelvorgang auf einen bestimmten Strom.
Sättigung tritt nicht auf, solange die Versorgungsspannung groß genug
ist.
Erik schrieb:>> Die Emitterfolgerschaltung (= Kollektorschaltung) braucht keinen>> Basiswiderstand, der ist eher hinderlich.>> Ich habe bisher alle bipolaren mit einem Basiswiderstand betrieben.
Mag sein.
> Was> begrenzt dann den Strom, wenn ich 3,3V auf die Basis gebe?
Die Stromgegenkopplung durch den Emitterwiderstand. Denn sobald ein
Basisstrom fließt, fließt der verstärkte Emitterstrom durch den
Emitterwiderstand. Damit steigt die Spannung an diesem und die
BE-Spannung bleibt praktisch konstant.
> Geht der NPN> dann nicht erst recht in die volle Sättigung und ich kann die Dynamik> komplett vergessen?
Nö, das ist ja gerade der Trick des Emitterfolgers. Eine ganze
Logikbaureihe (ECL) basiert darauf und ist SAUSCHNELL.
>>> und ein größerer Elko, sagen wir um die 10-100uF mit möglichst kleinem>> ESR.>> Kondenstaoren habe ich dann gestern Abend noch hinzugefügt. 100uF Elko> und 100nF.
Für den Anfang sollte das reichen, ggf. muss man bei der Inbetriebnahme
was anpassen.
>> Turn off time (t_off) 1300ns!!!>> Ich hatte noch diesen hier im Blick:> https://www.diodes.com/assets/Datasheets/ds30809.pdf>> ton 35ns> toff 230ns>> bei VCC = 10V, IC = 500mA, IB1 = IB2 = 50mA
Naja, das ist meist alles in Emitterschaltung gemessen. Die hast du aber
nicht.
> Basisstrom 50mA klingt schon ziemlich fies...
Nö, das ist normal, um den Transistor sicher und fett in die Sättigung
zu treiben. Das macht ihn aber langsam beim Ausschalten.
> Ich brauche ja bei hFE 185 bei 1A nur ca. 5-6mA. Aber ohne> Basisvorwiderstand - wie stelle ich das ein?
Das stellt sich automatisch über den Emitterwiderstand und die
Stromverstärkung ein. Das ist einer der Vorteile dieser Schaltung, daß
sie ziemlich robust gegen Toleranzen von hfe ist.
> Ich überlege gerade wegen mangelnder Erfahrung in diesem Bereich das> Ref-Kit Design einfach um einen weiteren Strang zu erweitern. Dann habe> ich 3x 4LEDs und weiß zumindest, dass es "unschön aber eben irgendwie"> funktioniert ^^
Würde ich nicht empfehlen.
Ich wiederhole hier zwar nun vieles, das schon gesagt wurde. Vieles
kenne ich aber aus der Masterarbeit, in welchem wir ähnliches gemacht
haben
- Verwende vernünftige MOSFET-Treiber mit richtig Leistung, 1 A Ausgang
Minimum, sollten für n paar zehn MHz reichen
- Verwende vernünftige MOSFETs
- Wenns richtig gut sein soll, musst du die LEDs aktiv entladen, z.B.
mit ner negativen Spannung. Bei 25 MHz gehts aber auch noch ohne
- Verwende möglichst keine Widerstände, schon gar nicht am Gate oder dem
Signalpfad
- Verwende eine richtig richtig gute Spannungsversorgung und Pufferung
und auch das dafür benötigte Layout, Stecker, Kabel etc. Jeden Einbruch
in der Spannungsversorgung siehst du als modulierte Amplitude deiner LED
Ich kann mal gucken, ob ich noch die Infos zu meinem Testschaltplan
finde. Ein Kollege hat damals einen Peak-Generator gebaut, der einen 10
ns Impuls (optisch!) erzeugen konnte, waren dann etwa 8 A durch eine 700
mA LED ;)
> Der Emitterwiderstand. Würde der Strom größer als 1A werden, dann steigt> die Spannung über ihm entsprechend an und die Ube sinkt ab, weil die> Eingangsspannung ja fest vorgegeben ist (3V3). Der Transistor würde> abgeregelt werden.
Ah ok... ich habe bisher immer nur die Emitterschaltung verwendet. Ich
muss meine Synapsen wohl neu trainieren :-/
Danke!
> Würde ich nicht empfehlen.
Bei der sensationellen Hilfe hier - Einverstanden!
Ich werde jetzt diesen NPN verwenden, da wir an der Hochschule einfacher
bei Farnell bestellen können:
http://www.farnell.com/datasheets/2239713.pdf
Beim FET hatte ich ja ein festes RDson, nun muss ich ja hier mit der
sich einstellenden VCE rechnen bei meinen 1A.
Wie dimensioniere ich dann die Shunts?
24V - 19.2V LEDs - VCE - Vshunt
Hier sehe ich bei 1A ca. 0.1V VCE, also bleiben 4.7V für das Shunt Pack.
Also 4 || 18 Ohm sollten so um die 1.04A ergeben.
Eigentlich wollte ich noch einen Step Down DC/DC bauen, um von 24V auf
5V zu kommen und dann nehme ich einen mit Poti einstellbaren LDO, um aus
den 5V 2-4V zu machen, um die VCC des Buffers und damit den Strom
einstellen zu können.
Aber bei dem Emitterfolger geht das ja nun nicht mehr, weil der
Transistor dann automatisch selber gegenregeln würde?
Außer dem Wechseln der Shunts habe ich keine Chance, den Strom
einzustellen, oder?
Danke!
> Ich kann mal gucken, ob ich noch die Infos zu meinem Testschaltplan> finde. Ein Kollege hat damals einen Peak-Generator gebaut, der einen 10> ns Impuls (optisch!) erzeugen konnte, waren dann etwa 8 A durch eine 700> mA LED ;)
Das würde sehr helfen!
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Den LDO hinter dem DC/DC kann man auch weglassen, wenn ich einen
einigermaßen sauberen und einstellbaren Step-Down hinbekomme.
Erik schrieb:> Beim FET hatte ich ja ein festes RDson, nun muss ich ja hier mit der> sich einstellenden VCE rechnen bei meinen 1A.> Wie dimensioniere ich dann die Shunts?> 24V - 19.2V LEDs - VCE - Vshunt>> Hier sehe ich bei 1A ca. 0.1V VCE, also bleiben 4.7V für das Shunt Pack.
Nein, du hast die Sache noch nicht verstanden. Der Strom wird durch den
Emitterwiderstand und die Steuerspannung (3V3) festgelegt (geregelt),
nicht durch einen zusätzlichen Shunt. Der Transistor darf auf keinen
Fall bis Uce~0,1V durchgesteuert (gesättigt) werden. Die Rechnung wäre
eher so:
24V(Ucc)-19,2V(LED)-2,5V(Re)=2,3V(Uce)
Erik schrieb:> http://www.farnell.com/datasheets/2239713.pdf
Naja, er ist einen Versuch wert.
>> Beim FET hatte ich ja ein festes RDson, nun muss ich ja hier mit der> sich einstellenden VCE rechnen bei meinen 1A.> Wie dimensioniere ich dann die Shunts?> 24V - 19.2V LEDs - VCE - Vshunt>> Hier sehe ich bei 1A ca. 0.1V VCE, also bleiben 4.7V für das Shunt Pack.
NEIN! Der Transistor soll ungesättigt arbeiten, da kann man schon mal
1-2V MINDESTENS als V_CE ansetzen. Warum in aller Welt meinst du, 4,7V
am Shunt zu brauchen?
> Also 4 || 18 Ohm sollten so um die 1.04A ergeben.
Menschenskinder, du hattest doch schon ein brauchbare Dimensionierung.
Warum jetzt wieder alles anders?
> Eigentlich wollte ich noch einen Step Down DC/DC bauen, um von 24V auf> 5V zu kommen und dann nehme ich einen mit Poti einstellbaren LDO, um aus> den 5V 2-4V zu machen, um die VCC des Buffers und damit den Strom> einstellen zu können.
Unsinn. Für die paar mA reicht ein LM317.
> Aber bei dem Emitterfolger geht das ja nun nicht mehr, weil der> Transistor dann automatisch selber gegenregeln würde?
Was redest du hier? Klar kann man den Strom durch eine veränderliche
Treiberspannung einstellen!
Bissel weniger Red Bull saufen und einfach mal locker bleiben . . .
Erik schrieb:> Den LDO hinter dem DC/DC kann man auch weglassen, wenn ich einen> einigermaßen sauberen und einstellbaren Step-Down hinbekomme.
Du beschäftigst dich schon wieder mit Nebensächlichkeiten! Selbst der
Selberbau dieser LEDs ist wahrscheinlich NICHT deine Kernaufgabe.
Man konzentriert sich so weit wie möglich auf die WIRKLICH WICHTIGEN
Dinge, von denen man Ahnung hat und kauft den Rest so weit wie möglich
fertig. Jeden Scheiß selber zu basteln ist einfach nur Unsinn und
hochgradiger Bastlermurks. Basteln um des bastelns Willen. Und gerade
für bei einem Prototypen sind die Bauteilkosten voll nebensächlich, der
Zeitaufwand und dessen Kosten dominieren in den allermeisten Fällen.
> NEIN! Der Transistor soll ungesättigt arbeiten, da kann man schon mal> 1-2V MINDESTENS als V_CE ansetzen. Warum in aller Welt meinst du, 4,7V> am Shunt zu brauchen?
Ich denke mir ist die Kausalitätskette der Schaltung noch nicht ganz
klar. Welcher Strom wo zu fließen beginnt und dann welchen
Spannungsabfall bewirkt.
Die UCE mit 0.1V in der Sättigung anzunehmen, war zugegeben Blödsinn
(das sollte nur im direkten Einschaltmoment passieren?).
UBE sinkt ja mit steigendem Strom, da UShunt größer wird.
Durch sinkendes UBE stellt sich dann die ungesättigte Situation mit weit
größerem UCE ein.
Die Spannung am Emitterwiderstand (Shunt) und damit der Strom ergibt
sich also aus der UCE und nicht anders herum.
Ich hoffe ich habe das nun richtig wiedergegeben.
Im LTSpice kann ich das Verhalten nicht nachvollziehen, daher stehe ich
auf dem Schlauch.
Im LTSpice habe ich nämlich einen negativen Strom. Aber kann auch daran
liegen, dass die Komponenten nicht direkt identisch zu meiner Schaltung
sind und ich nur Symbole gesucht habe, die vorhanden waren. Mal sehen,
wie ich Symbole an meine Settings anpassen kann.
LTSpice war/ist auch der Meinung, dass 0.6A-1A als Basisstrom fließen.
Daher konnte ich "paar mA" nicht nachvollziehen, die am Ende der Buffer
und damit dessen VCC zur Verfügung stellen muss.
Die Modellierung ist unrealistisch! Mach mal einen Quellenwiderstand für
den Generator rein! Typisch sind das 50 Ohm Messungen in den
Datenblättern.
Die Sperrschichtkapazität der LED ist immer höher als man denkt. Daher
würde ich auch die richtigen Werte DEINER LED einsetzen und nicht die
einer weißen irgendwas LED.
Erik schrieb:> Im LTSpice kann ich das Verhalten nicht nachvollziehen, daher stehe ich> auf dem Schlauch.> Im LTSpice habe ich nämlich einen negativen Strom.
Du zeigst nicht Ic (Iled), sondern den Strom durch R1, dem ist noch der
Basisstrom überlagert.
Außerdem passt das was mit den Strömen/Spannungen nicht. Wenn bei
Ue=3,3V nur 640mA durch R1 fließen, bedeutet das eine Ube von 1,7V, da
stimmt was nicht. Wie sieht die Kollektorspannung des Transistors aus?
Ist die Flußspannung der LEDs vielleicht zu hoch?
Durch die Nullohm seines Generators pumpt er den Strom bidirektional vom
Generator quer durch die Transe. So kann die Schaltung nicht
funktionieren. Daher auch der negative Strom zeitweise.
"startup" rausmachen oder die Rampe der Spannungsversorgung mit
aufzeichnen lassen. Du befindest dich mit startup eben in dieser
Startup-Phase, was falsch ist.
Wenn ich ohne 25MHz simuliere, also statisch 3,3V anlege erreicht die
Schaltung nach ca. 20us einen stabilen Zustand mit
Ic = 1A
U(R1) = 2.4V
U(CE) = 1,9V
I(B) = 6mA
U(BE) = 760mV
U(LEDs) = 19.4V
Mit einem Serienwiderstand an den 3.3V ergibt sich am Ende etwas weniger
Strom und etwas andere Verhältnisse, aber ansonsten sieht es ähnlich
aus.
Statisch klappt es also, aber dynamisch passiert Mist... hoffentlich
doffe Effekte durch falsche Modelle.
> "startup" rausmachen
Das war es! Danke!
Nun kann ich auch sinnvoll alles nachvollziehen und messen... das hat
bisher gefehlt!
Die 24V waren in der Zeit der Pulse noch nicht da und dadurch gab es
fiese Effekte.
startup ist raus, die 24V liegen stable an und es sieht nun gut aus, wie
von Euch hier beschrieben!
Wieder eine Nebensache:
Nun habe ich einen I Basis Peak von 80-100mA... das bei zwei Strängen...
sind bei einem LDO von 24V => 3.3V aber immer noch 4W statisch und bei
einem Duty Cycle von 0.25 ca. 1W... vielleicht kann ich das mit dem LDO
wirklich riskieren. Die LEDs werden genug heizen, da macht der LDO auch
nix mehr aus.
Na ich weiß nicht. Die Ausgangsimpedanz eines 74ACx ist bei 5V Vcc so
irgendwas 12 Ohm. Die solltest du auf jeden Fall mitsimulieren. Bei 3,3V
sind es natürlich mehr (Hab ich bei 3,3V nie gemessen).
Parallelschalten mehrer Gatter ist in dieser Logikfamilie auch mit
Vorsicht zu genießen, da sie eigentlich für ihre Gehäuseform zu schnell
sind. Auf einem sehr schnellen Scope wird da vielleicht aus einer Flanke
auf einmal eine Treppenkurve...
