Hallo Forum-Mitglieder,
ich habe mich zwar um geschaut zum diesem Thema aber nicht wirklich was
gefunden. Es wäre wirklich sehr hilfreich, wenn mich jemand zum
folgenden Sachverhalt aufklärt:
Es sollen zwei LEDs mit jeweils 3.5V in Serie betrieben werden und dabei
im Schnitt 700mA durchgeschickt werden. Als Versogung liegt eine
Spannungsquelle die zwischen 10V und 20V schwanken kann. Dabei dachte
ich mir, dass ich die Schaltung mit einer SEPIC bediene.
Bisher war es immer so, dass wenn ich von Schaltregler (Buck, Boost,
Sepic..) gehört habe die Ausgangsspannung mit Hilfe des Duty Cycles
einstellen bzw. regeln konnte. In der Schule wurde aber immer eine
undefinierte Last angenommen. So dass immer die Ausgangsspannung
betrachtet wurde.
Nun, jetzt muss ich LEDs ansteuern und da brauche ich ja eine KQS weil
eine Spannungsquelle ungeeignet wäre (wegen der U-I Kennlinie der
Diode).
Derzeit ist mir es unklar und bin verwirrt. Finde leider die
Zusammenhänge zwischen SEPIC-Wandler, dem KQS und die LEDs die einen
konstanten Strom brauchen,nicht.
Nach der Recherche über die Ansteuerung des Mosfets, bin ich drauf
gekommen dass man als Zustandsgröße die Ausgangsspannung nimm, diesen
mit dem zu erwartenden Ausgangsspannung subtrahiert und über einen
Komporator mit einer Sägezahn die neue PWM erzeugt.
(Voltage-Mode-Controll)
Dann gibt es ja den Current-Mode-Controll. Da dachte ich mir "okay, und
so regelt man den Strom, das Problem wurde gelöst und alles pasta, keine
Verwirrungen mehr". Doch dann habe ich gesehen, dass man hierbei eine
Kaskadenregelung macht und als Zustandsgröße wieder die Ausgangsspannung
betrachtet.
Ich will es verstehen, wie man zum Beispiel eine "Konstantstromregelung
für die Ansteuerung von LEDs" macht. So wie ich es verstanden habe, wird
immer die Ausgangsspannung geregelt aber eigentlich möchte ich ja den
Strom regeln. Kann mich jemand aufklären? Vielen Dank!
Josef schrieb:> dass ich die Schaltung mit einer SEPIC bediene
Eine Sepia? :)
(Bei SEPIC bedeutet das C nämlich "Converter", und das macht die gesamte
Abkürzung "männlich".)
Spaß beiseite:
a.) Wenn die Gesamtspannung an der Last immer weit unter der
Eingangsspannung bleibt (auch, wenn diese variabel ist - und auch, wenn
es um eine KSQ geht), braucht man "lediglich" einen Buck (Step-Down).
b.) Ja, die meisten Beispiele / Schaltungen im Netz beziehen sich auf
Spannungsregelung - weil das die häufigste Anwendung ist. Trotzdem kann
man bei praktisch jedem Schaltregler stattdessen den Strom regeln -
wennman halt statt der Spannung den Strom mißt ...
c.) So einfach dürfte das aber trotzdem nicht werden. Was hast Du schon
gebaut? (Wenn auch vielleicht nur weitgehend "nachgebaut" - was etwas
völlig anderes ist, als etwas selbst zu entwickeln).
Ob dir das hilft weiß ich jetzt nicht, aber:
Der Regler erwartet eine Feedbackspannung, die vorgegeben ist und
normalerweise mit einem Spannungsteiler eingestellt wird.
Wenn du einen Schaltregler als KSQ betreiben willst, muß am Widerstand
in Reihe zur LED die Feedbackspannung abfallen.
Wenn z.B. die FBSpannung 0.8V beträgt, schaltest du einen R von
0.8V/0.7A=1.14 Ohm in Reihe zur LED (Masseseite) und verbindest den
Verbindungspunkt LED-Widerstand mit dem FB-Anschluss. Der
Spannungsteiler entfällt.
Josef schrieb:> Ich will es verstehen, wie man zum Beispiel eine "Konstantstromregelung> für die Ansteuerung von LEDs" macht. So wie ich es verstanden habe, wird> immer die Ausgangsspannung geregelt aber eigentlich möchte ich ja den> Strom regeln.
Nein, beim Schaltregler wird FB (feedback) gemessen, und soll bei den
meisten Modellen bei 1.23V liegen.
Wenn man FB nicht aus einem Spannungsteiler aus der Ausgangsspannung
sondern durch eine shunt aus dem Strom holt, regelt man den Strom und
nicht die Spannung.
Da deine Eingangsspannung immer grösser ist als die benötige
LED-Spannung reicht ein step down. Der ist auch viel einfacher weil der
Strom dauernd fliesst, er pendelt nur hoch und runter. Da du nur 700mA
brauchst, tut es ein MC34063 mit internem Schalttransistor. Der braucht
zwar 1.3V, aber 1.23 + 3.5 + 3.5 sind < 10 - 1.3, reicht also noch.
1
+------+ LED LED
2
+--|8 E|--+--470uH--+--|>|--|>|--+
3
| | | | | |
4
+--|7 FB|--(---------(------------+
5
0R33 | | | 47u |
6
---+--|6 | +---|>|---+-----2R-----+
7
+10V +------+ 1N5819 |
8
MC34063 GND
Der MC34063 hat sogar noch eine extra Strombegrenzung drin, man hätte
sogar die Wahl welche man verwendet, aber die am Eingang ist
Eingangsspannungabhängig. Wie gross die Spule ist, hängt von der
Shcaltfrequenz und der Stromripple ab. Bei step down ist zu gross kein
Problem.
Es gibt natürlich auch modernere LED Schaltregler, z.B.
http://www.micro-bridge.com/data/Feeling-tech/FP7151.pdf
Harry, um das zu verstehen, muß man aber erst einmal auch den genauen
Unterschied zwischen Strom- und Spannungsmessung kennen.
Bei Spannungsmessung wird (zu einem großen Teil) mit Teiler gearbeitet,
weil die zu messende Spannung selbst zu groß wäre. (Und man kann damit
an die Vref anpassen...)
Bei Strommessung wird (häufig), statt zwischen V(out)+ und V(out)- (und
damit parallel zur Last) die Spannung abzugreifen, direkt seriell in die
+/Zuleitung oder aber -/"Ab"leitung ein sog. Shunt -Widerstand
eingefügt.
Der fließende Strom erzeugt "über dem" (zwischen den Anschlüssen des)
Widerstand(es) ... wiederum eine Spannung. Diese wird wiederum gemessen
- ganz wie zuvor beim Teiler an einem der R.
Hallo,
im Prinzip wurde schon alles beschrieben.
> Josef schrieb:> Ich will es verstehen, wie man zum Beispiel eine "Konstantstromregelung> für die Ansteuerung von LEDs" macht. So wie ich es verstanden habe, wird> immer die Ausgangsspannung geregelt aber eigentlich möchte ich ja den> Strom regeln.
Nein, beim Spannungsregler wird eine Spannung zum Feedback-Eingang
zurückgeführt, welche von der Ausgangsspannung per Spannungteiler
abgeleitet wird.
Will man eine Stromregelung, muß man nur die Feedbackspannung vom
Ausgangsstrom ableiten, was man natürlich über einen Meßhunt leicht
machen kann. Um jetzt troztdem einen guten Wirkungsgrad zu erreichen und
nicht zu viel Leistung durch den Spannungsabfall am Meßshunt zu
verlieren, kann man diese Spannung noch mit einem gewissen Faktor
verstärken. So braucht man nicht unbedingt die volle Referenzspannung
(typisch 1,25V-Bandgap-Spannung), sondern nur paar Zehn mV.
In der Schaltung im Link findest du das Prinzip.
Der Spannungsregler U1 regelt den Strom über de Meßshunt R7+R8.
U2 ist ein Instrumentverstärker, der die Feedbackspannung vertärkt und
gleichtaktfrei auf Massebebezug bringt.
http://uwiatwerweisswas.schmusekaters.net/Uwi/ELEKTRONIK/LED/Stromquellen_Varianten.pdf
Diese Schaltung ist allerdings inzwischen uralt und der Regler nicht
mehr gängig (soll deshalb nur das Prinzip verdeutlichen).
Gruß Öletronika
Um es auch noch mal klar zu stellen: voltage- und current-mode haben
beide dasselbe Ziel: Eine konstante AusgangsSPANNUNG, die idealerweise
unabhängig vom Laststrom bleibt.
Michael B. schrieb:> Nein, beim Schaltregler wird FB (feedback) gemessen, und soll bei den> meisten Modellen bei 1.23V liegen.
Man kann genauso gut einen mit niedrigerer FB-Spannung verwenden, z.B.
einen MP1584 (typ. 0.8V), MP3207 (typ. 0.925V) oder ...
Ersteren gibt es als fertiges Modul vom freundlichen Chinesen für unter
60ct.
http://www.ebay.de/itm/182523124266
Hallo,
vielen vielen Dank für die Erklärungen, auch wenn es noch nicht ganz
durch gesickert ist, hab ich jetzt ein wenig mehr Gefühl bekommen zu
diesem Thema. Muss mal eine Nacht drüber schlafen :)
Ist es also richtig, dass ich durch die Regelung von einem Sepic-Wandler
sozusagen eine KQS erschaffe?
Ja, in der Literatur habe ich auch bei der Suche nach Stromregelung
meistens die verkettete Reglerstruktur immer wieder gefunden
(Kaskadenregelung) und das führte zu Verwirrungen. Also auch diese
verschachtelten Reglerstrukturen (siehe Link - Figure 1) regeln die
Spannung, auch wenn es meistens als Stromregelung angeführt.
http://www.analog.com/en/technical-articles/peak-current-mode-and-continuous-current-mode-dc-dc-converters.html
Allerdings wird bei Figure 1, auch wie auch @laberkopp und andere
geschrieben haben wird der Spulenstrom über einen Messshunt gemessen
(Stromregelung). Jedoch wird auch die Ausgangsspannung gemessen und
geregelt.
Wird in dem Fall Strom- und Spannung geregelt? Oder handelt es sich hier
um wieder um eine Spannungsregelung?
Und eine weitere, allgemeinere Verständnisfrage: Wenn sich der Anzahl
der LEDS von 2 auf 6 ändern würde, also Uled von 7V auf 21V ändern würde
und ich habe eine KQS, passt sich dann die Ausgangsspannung automatisch
an, unabhängig von der Last? Weil wie ich zuvor erwähnt habe, haben wir
die Wandler immer als Wandler betrachtet die in der Abhängigkeit vom
Duty Cycle eine gewünschte Ausgangsspannung liefert. Und in dem Fall,
verwende ich ja die PWM um den Ausgangstrom konstant zu halten und habe
somit keinen Einfluss auf die Ausgangspannungeinstellung. Muss ich mir
dabei über die Ausgangsspannung gedanken machen ?
U. M. schrieb:> Will man eine Stromregelung, muß man nur die Feedbackspannung vom> Ausgangsstrom ableiten, was man natürlich über einen Meßhunt leicht> machen kann.
Danke, für die Erklärung. Wie ich es eben auch gepostet hab, um die
Frage nochmals zu wiederholen. Wie ist es denn bei den verschatelten
Reglerstrukturen wo zusätzlich zum Shunt auch die Ausgangsspannung
gemessen, mit einer Referenzspannung verglichen wird und im Anschluss
mit der am Shunt ermittelten Spannung verglichen wird? Handelt es sich
hier um eine Spannungs- oder Stromregelung? An dieser Problemstellung
hackt es leider noch. (Figure 1)
http://www.analog.com/en/technical-articles/peak-current-mode-and-continuous-current-mode-dc-dc-converters.html
Hi
Josef schrieb:> KQS
Meiner Erfahrung nach, nennt sich das Ding Konstant Strom Quelle,
weshalb das Q am Ende steht, bin aber auch für andere (Be)Deutungen
offen.
Wenn der Shunt in der Minus-Leitung sitzt, fällt an Ihm eine positive
Spannung proportional zum Stromfluß ab - Diese stellt das Feedback dar,
somit wird der Strom geregelt.
MfG
Josef schrieb:> Wie ist es denn bei den verschatelten Reglerstrukturen wo zusätzlich> zum Shunt auch die Ausgangsspannung gemessen, mit einer> Referenzspannung verglichen wird und im Anschluss> mit der am Shunt ermittelten Spannung verglichen wird?
Zusätzlich zu was ?
Man hat (normalerweise) genau einen Feedback-Eingang und muss sich
entscheiden (Ausnahmen wie TL494 oder MC34063 mal aussen vor).
Man kann sich nicht nach beiden Herren richten, Strom und Spannung, denn
der Lastwiderstand bestimmt, welcher Strom zu welcher Spannung past. Man
könnte höchstens, ähnlich einem Labornetzteil, eine Maximalspannung und
einen Maximalstrom definieren und bei Überschreitung von einem davon die
Regelung zurücknehmen, wie beim TL494. Mit Kniffen kann man das auch an
einen Feedback-Eingang hängen, z.B. per Z-Diode.
> Handelt es sich hier um eine Spannungs- oder Stromregelung?
Damit kann man entweder am shunt den Strom messen und Strom regeln oder
per Spannungsteiler die Spannung messen und Spannung regeln.
### - Wieso willst Du immer noch einen SEPIC? Ein Buck genügt. Du
schriebst, daß die Eingangsspannung max. 20V, und min. 10V sei. Also
immer größer als (2 x 3,5 =) 7V.
(Es würde also immer "abwärtsgewandelt", auch von einem SEPIC. Und
dessen schlechtere Effizienz im Vergleich zu Buck hättest Du dann ganz
ohne Grund.)
### - Wieso interessieren Dich "kaskadierte" Regelungen, wenn/ solange
Du doch das Prinzip "einfache" Regelung noch nicht einmal verinnerlicht
hast?
(Könnte man kontraproduktiv nennen, weil Dich das zuvor, bzw. bis
dahin, einfach nur durcheinander bringt. Irgendwie klar, oder nicht?)
Kildo schrieb:>>> ### - Wieso interessieren Dich "kaskadierte" Regelungen, wenn/ solange> Du doch das Prinzip "einfache" Regelung noch nicht einmal verinnerlicht> hast?
Guten Morgen,
die Interesse enstand bisher, weil ich unter Stromregelung immer auf die
"kaskadierte" Regelung gestoßen bin. D.h der Messshunt immer mit der
übergelagerten Spannungsregelung.
Josef schrieb:> die Interesse enstand bisher, weil ich unter Stromregelung immer auf die> "kaskadierte" Regelung gestoßen bin.
Du hast falsch gesucht.
> D.h der Messshunt immer mit der übergelagerten Spannungsregelung.
Das hat nichts mit kaskadierter Regelung zu tun. Eine kaskadierte
Stromregelung findest du in Umrichtern, wo "innen" ein Stromregler das
Drehmoment bestimmt und ein überlagerter Drehzahlregler "aussen" das
Drehfeld beeinflusst, der letztlich "ganz aussen" von einem
Positionsregler gesteuert wird.
https://de.wikipedia.org/wiki/Kaskadenregelung
Ein übliches Netzteil mit "Stromregelung" und "Spannungsregelung" ist
kein Kaskadenregler, weil dort einfach nach dem Prinzip "der Stärkere
gewinnt" geregelt wird.
Und so wird bei einer Konstantstromquelle einfach so lange ein
konstanter Strom ausgegeben, bis der Lastwiderstand so groß wird, dass
die maximale Spannung der KSQ nicht mehr ausreicht um den Strom konstant
zu halten.
