Hallo Liebe µController Gemeinde,
ich habe ein technisches Problem das ich schon seit einigen Tagen
gedanklich zu lösen versuche.
Problemstellung hierbei ist die kurzzeitige Pufferung eines IR LED
Blitzes über eine Zeit von 100ms maximal, bei einem Strom von 4,8A und
5,2V.
Die derzeitige Überlegung lag bei einem 1F Goldcap, jedoch habe ich
herausgefunden das dieser nur einen Entladestrom von max. 100mA zulässt.
Die gesamte Schaltung wird mit einer Li-Ionen Batterie versorgt, nun
möchte ich diese nicht immer wenn auch nur kurzzeitig mit diesem hohen
strom belasten, davon abgesehen das diesen Strom auch der verwendete
Step-Up Wandler abkönnen müsste.
Ich wende mich an euch um eventuelle Lösungsvorschläge zu erfahren bzw.
diese zu diskutieren.
Lg Hunter
Die Frage ist, was für eine Spannugnsdifferenz kannst Du verkraften.
Nehmen wir mal 0.1V, dann hast Du einen Kondensator von 4,8F :-D
Bei Deinem 1F Kondensator fällt dann dementsprechend die Spannung um
0,48V.
Zusätzlich zum Spannungsabfall über die MOSFETs.
Aber grundsätzlich müsste die Schaltung doch funktionieren, ausser das
halt 2 in Reihe müssen. Habs mal mit Multisim simuliert da hats
funktioniert.7
Evtl nur noch en besseren MOSFET.
Hunter schrieb:> Aber grundsätzlich müsste die Schaltung doch funktionieren
K.A...musst Du ausrechnen.
Hunter schrieb:> ausser das halt 2 in Reihe müssen
Du weist dass dadurch zwar Deine maximale Spannung sich verdoppelt,
dadurch aber die Kapazität auf die Hälfte abfällt!?
(also 0,5F)
Meinte nicht den rechnerischen Teil sondern die Bauteilanordnung.
Das mit der Kapazität is klar, meinte ja auch 2 von den 3F
Kondensatoren, aber danke für den Hinweis mit der halben Kapazität,
hatte ich voll verdrängt.
Wo ist Deine Strombegrenzung?
Sehe nirgends nen Widerstand oder Stromquelle.
Du kannst zwar die LEDs kurzzeitig mit Sicherheit höher pulsen (siehe
Datenblatt) aber ohne Strombegrenzung ist dieser extrem von der
Ladespannung des Kondensators abhängig (LED-Kennlinie kennst Du?)
Meine Überlegung war nicht wie in der Schaltung zu sehen 4, sondern 3
LEDS in Reihe zu betreiben, sind bei 5,2V max. 1,73 V pro LED was laut
Datenblatt einen Strom von 300mA verursacht. wieso sollte ich da noch
einen Widerstand bzw. eine Strombegrenzung benötigen?
OK, trotzdem begrenzt die LED doch ihren Strom quasi selbst, wieso
sollte ich sonst 4 in reihe geschaltete leds bei 5,2V und ohne
Widerstand betreiben können?
Die Spannung steigt doch nicht über den eingestellten Wert, leut
Kennlinie bei U=konst. ist ein von der Temperatur abhängiger Strom die
Folge oder nicht?
Hunter schrieb:> gut sie tuns nicht aber wieso funktioniert es dann?
Die Frage ist...wie lange tut es!
Hunter schrieb:> wieso sollte ich da noch einen Widerstand bzw. eine Strombegrenzung> benötigen?
Weil die Werte im Datenblatt nur mittelwerte sind. Jetzt rechne mal bei
jeder LED mit nur 100mV Streuung. Also 400mV. Und jetzt schau mal was im
Betriebspunkt 400mV mehr an Strom bedeuten ;-)
ist ja richtig, aber dann sind es trotzdem nur 100mV pro led, ausserdem
wie in deinem schönen Link "LED" zu lesen, mitteln sich die Kennlinien
bei der Kombination aus Reihen und Parallelschaltung.
Zudem bedeuten 100mV mehr einen LED-Strom von 400mA welcher trotzdem bei
einem einzigen Puls von 100ms ohne weiteres möglich ist und Widerstände,
sodenn du sie unbedingt haben möchtest, sind im MOSFET auch enthalten ;)
Hunter schrieb:> Zudem bedeuten 100mV mehr einen LED-Strom von 400mA welcher trotzdem bei> einem einzigen Puls von 100ms ohne weiteres möglich ist und Widerstände,> sodenn du sie unbedingt haben möchtest, sind im MOSFET auch enthalten ;)
Alles klar...mach nur.
Trotzdem muss man den Strom begrenzen wenn man eine Zeit lang was von
seinen LEDs haben will.
Die 100mV waren ein Beispiel...miss mal Deine LEDs mit einem MM nach was
die sagen...
Ich danke dir für deine Ausführungen, aber ich werde sie dennoch so
betreiben ICH denke ich kann es verkraften wenn ich sie für 100ms in
dieser Schaltung betreibe, Wobei ja selbst bei dem verwendeten Strom und
der passenden Flussspannung die werte nicht bis zum maximum möglichen
ausgereizt werden.
Hunter schrieb:> Ich danke dir für deine Ausführungen, aber ich werde sie dennoch so> betreiben ICH denke ich kann es verkraften wenn ich sie für 100ms in> dieser Schaltung betreibe, Wobei ja selbst bei dem verwendeten Strom und> der passenden Flussspannung die werte nicht bis zum maximum möglichen> ausgereizt werden.
Das weis hier keiner...einen Typ oder ein Datenblatt hast Du nirgends
erwähnt!
Nur mal so: Du willst Dich hier auf "Dreckeffekte" - wie irgendwelche
internen Widerstände - verlassen, die im Bereich von 1 zu 4 (grob
geschätzt) variieren? Viel Spaß dabei. Und 300mA für 100mS durch eine
stinknormale LED zu jagen ist auch "sportlich". In dieser langen Zeit
sind die Teile bestimmt schon über 100°C. Mal sehen, wann die den Deckel
aufmachen und mal ordentlich durchlüften. Lange wirst Du daran nicht
Spaß haben. Und LEDs ohne Widerstände parallelzuschalten ist auch
t(r)oll. Die einen werden fast keinen Strom abbekommen während die
anderen schon abgeraucht sind. BITTE BITTE, UM DAS LEBEN DEINER ARMEN
LEDS WILLEN, NIMM VORWIDERSTÄNDE!!! Ich flehe Dich an! Aber egal, ist
nicht mein umsonst ausgegebenes Geld, wenn's kaputt ist.
Das musste jetzt einfach mal gesagt werden.
Jonathan
Das ist doch auch gut gemeint, ich verstehe das auch, aber ich habe
diesbezüglich keine toleranzen mehr für widerstände. Für mich ist es wie
gesagt vertretbar und technisch in dieser Anwendung vollkommen ok.
Im Datenblatt wird unter Absolut Maximum Ratings der Peak Forward
Current mit 200mA für tp=100us (MIKROSEKUNDEN) angegeben.
Also 1/1000 an Zeit was Du vor hast.
Ach ja, schau mal in das Bild im Anhang was bei nur 0,1V mehr pro LED
für ein Strom fließt...ich glaub das sind mehr als 200mA (man beachte
die logarithmische Skala ;-) )
Hunter schrieb:> Richtig, ist nicht dein geld...
Scheinbar willst Du keine Ratschläge, deshalb steige ich hier jetzt aus.
> diesbezüglich keine toleranzen mehr für widerstände. Für mich ist es wie> gesagt vertretbar und technisch in dieser Anwendung vollkommen ok.
Hoer auf Jonathan und tus nicht.
Du wolltest "eventuelle Lösungsvorschläge" findest aber Deine
"vollkommen ok".
Tus, baus auf und schau ob Du damit gluecklich wirst.
Schau Dir an, welche LED prima hell leuchten, welche nicht.
Schau, ob es genug "Licht" ist.
Wenn ja, prima, wenn nein, lies diesen Thread nochmal durch -> dann hast
Du was gelernt.
Viel Erfolg.
Gruss
Michael
Hunter schrieb:> Und was ist damit,
EBEN!
Das ist haarscharf an der Grenze.....wenn Du logarithmische Diagramme
lesen kannst.
Und da Du ja nicht weisst, wie sich der Strom verteilt..... na
ja....jeder hat mal klein angefangen.... aber ich kann mich nicht
erinnern, frueher alle Vorschlaege in den WInd geschlagen zu haben....
gab ja auch noch kein INternet
Gruss
Michael
4,8 A sind nun noch nicht so viel Strom für einen LiIonen Akku. Wenn das
kein ganz kleiner (<1 Ah) ist, sollte das auch ohne Puffer gehen. Es ist
ja nur eine relativ kurze Zeit. Ein Problem für den Akku wären die hohen
Ströme bei Dauerbetrieb, kurzzeitig hält sich da die Erwärmung in
Grenzen.
Extra Widerstände für die LED, oder alternativ auch ein separater MOSFET
je Kette wären auch gut, dann darf die Spannung auch ein wenig
einbrechen und man braucht keinen so großen Elko.
Hunter schrieb:> gut sie tuns nicht aber wieso funktioniert es dann?
Bis jetzt scheint doch noch garnichts zu funktionieren, ausser -
vielleicht - Dein Simulator (Du hast doch bestimmt auch den
Innenwiderstand des 3F Kondensators simuliert, an dem 0.3V
abfallen.....und das Modell der LED, das Du benutzt spiegelt bestimmt
die Kennlinie richtig wieder!?)
Es wird auch funktionieren, nur eben nicht so wie Du das willst (4 LED
in Serie bei 4.8A / 12 = 400mA -> 4 x 1.8V, + 0.3V am Innenwiderstand
des C = 7.5V.....und DU betreibst das mit 5.2V?????)
Warum baust Du denn das Teil nicht mal auf, haengst es an einen
Pulsgenerator und ein Labornetzgeraet.
Nicht um UNS zu ueberzeugen sondern um selber einen Erkenntnisgewinn zu
haben.
Im Moment weisst Du alles besser und bist damit zufreden.
Spar Dir das Teil auf ´ne PLatine zu bauen und Dich ggf. hinterher zu
aergern.
Dann siehst Du gleich
- ob die Ausleuchtung i.O. ist
- ob die LED ihre Stroeme so prima selbe verteilen wie Du meinst
- wie lange die LEDs bei welchem Strom und wechem Kondensator
weiterleuchten
und kannst die weiteren Schritte in Ruhe selber ueberlegen ohne hier
irgendwelche besserwissserischen Ratschlaege zu bekommen ;-)
Gruss
Michael
Michael Roek schrieb:> Schau Dir an, welche LED prima hell leuchten, welche nicht.
Da es sich ja hier um IR-LEDs handelt, kann man die unterschiedliche
Helligkeit noch nicht mal sehen. :-(
Gruss
Harald
PS an Hunter: Schliesst Du Deine Leuchtstofflampen eigentlich
auch immer ohne Vorschaltgerät an 230V an?
> Da es sich ja hier um IR-LEDs handelt, kann man die unterschiedliche> Helligkeit noch nicht mal sehen. :-(
Das geht mit jeder handelsueblichen Digitalkamera im Rahmen der hier
notwendigen Genauigkeit
Und das mit den Leuchtstoffroehren geht ja moeglicherweise im Simulator
seines Vertrauens auch.
Die Simuliererei hat ja inzwischen um sich gegriffen.
Ich waere frueher froh und dankbar ueber ein solches System gewesen
(gerade Monte Carlo Analysen waren frueher ein Graus), aber heute
glauben viele Jungs, das Simulatoren das non-plus-ultra sind.
Und dann koennen sie noch nicht mal die Modelle lesen und beschweren
sich dass Die Halbleiterhersteller nich modelliert haben, was passiert
wenn der Hund bellt......
werde mich hier jetzt auch ausklinken......
Gruss
Michael
Um dem TO jetzt noch seine ursprüngliche Frage zu beantworten: Schau dir
doch mal Car hi-fi Stützkondensatoren an. Die Dinger gibt's mit 1F / 16V
für schmales Geld und können ziemlich viel Strom ab. Sind aber auch
entsprechend riesig. ABER: Du wirst mit deiner jetzigen Schaltung plus
dem Kondensator deine LEDs sofort töten, da so ein Kondensator
verdammt viel Strom zulässt. Vorsicht, auch LEDs können bei genügend
Strom explodieren. Setz' also eine Schutzbrille auf, nicht dass Dir
LED-Splitter in die Augen fliegen.
Gruß
Jonathan
Und wie sollte ich eurer Meinung nach den Widerstand dimensionieren, hab
kaum einen spielraum bei 5,2 v und 3 leds, maximal 0,2 v die ich über
den Widerstand "lenken" könnte. Wenn die 0,2 V ausreichen kein
problem...
Meine Rechnung wäre, 50mV über den MOSFET, 5,1V über die LEDs, sind 1,7V
pro LED, somit 50mV über den Widerstand sind bei 300mA demzufolge
160mOhm. Wäre das eine Lösung zum Schutz der LEDS???
Die 100ms sind wenn dann nur die maximalzeit, soll für ne kamera und
damit verbundene Nachtfotos sein, mit dauerlicht bei 50mA led strom ist
die bildqualität ganz passabel, nur möchte ich evtl. auch einen Blitz
testen wobei ich die verschlusszeit der kamera verringern könnte aber
auch die akkulaufzeit erhöhen. Welche Zeit die LEDs aktiv sein müssen
wuss ich experimentell bestimmen, deshalb hier die maximalanforderungen.
Bei 3-4s, wie ist es denn nun mit den Vorwiderständen, sind die zu
klein. gibts es da überhaupt einen Richtert in welcher größe die sich
befinden sollten?
So ein bis zwei Ohm sollten die Widerstände schon haben. Kannst Du
vielleicht mit der LED-Spannung noch höher gehen? Du könntest doch den
µC direkt per Akku versorgen und mittels Step-Up den
Car-hifi-Kondensator langsam auf -sagenwirmal- 10V "aufpumpen". Der
Blitz kann dann vollständig mit dem Kondensator versorgt werden, dann
muss der Step-Up nicht so viel Strom schaffen und es bleibt auch noch
genug Luft für die Vorwiderstände. Das Gate deines MOSFETs kannst Du ja
(wegen der verringerten µC-Betriebsspannung) mit einem PNP-Transistor
auf +10V ziehen, bzw. am besten gleich anstatt des MOSFETs einen
Bipolartransistor nehmen. Das wäre dann eine schöne, einfache und
sichere Lösung.
Gruß
Jonathan
Klingt nicht schlecht, da muss dann halt nur ein anderer step-up wandler
her denn der den ich jetzt "drin" hab, macht nur 5,2 V. Oder ich
versorge die leds mit nem zusätzlichen. die von mir verwendeten
kondensatoren, +1 könnten zumindest fast 8 V ab, das wären dann auch
schon 4 LEDs in Reihe und dadurch nurnoch 12 parallel. Ich schau mal
nach nem zusätzlichen step-up wandler
Aber prinzipiell würde doch selbst ein solch kleiner Widerstandn von
160mOhm den Strom soweit begrenzen das er nicht zu weit ansteigt,
vorallem wenn ich die leds bei 100ms bzw. vielleicht auch nur 80/90ms
nur mit rund 65-70% des machbaren betreibe(300mA/430mA wären möglich).
Nächste Idee wäre, nur 2 in reihe zu schalten und das dann 24 mal
parallel, dann einen 2,7Ohm widerstand davor und an 4,2v betrieben,
würde zwar dann ein 5F kondensator rein müssen. der puffert mir die 7,2A
dann schon für die kurze zeit.
Also ich hab auch schon viel mit Led's gemacht und Widerstand hin oder
her:
-> ich kenne keine LED's die 100mV Schwankung haben das ist absurd,
maximal einige mV sind die Regel, also wenn man die parallel ohne
widerstand schaltet dann ergibt das in der Regel nur einen MAGINALEN
unterschied.
(am Besten mit ner Kamera Testen, jedoch auf möglichst idente
zuführungs-Kabel achten)
bei über 2 Ohm wäre dass in diesem Fall ne unsinnige Verlustleistung!!
-> Auch wenn sie kurzzeitig am Limit betrieben werden wäre ein
Vorwiederstand im mOhm Bereich über das Ganze sicher sinnvol aber nicht
Pflicht, am besten mal mit einen Oszy genau ausmessen
Wichtig: je mehr du ans Limit gehst bzw. der Vorwiderstand geringer wird
ist desto schneller kommst du in den Ptot(Bauteilzerstörung) Bereich bei
einer Temperaturerhöhung(!),Spannungsschwankung(erhöhung) am Elko
(beachte auch die Gate Spannung des Mosfets sollte immer gleich sein
wegen dem Rsg widerstand, Konstante uP Spannung)
Also wenn der Innenwiderstand vom Mosfet ausreicht z.b. 100mOhm und du
mit guter Sicherheit z.b. die LED's 70% von Ptot betreibst spricht a nix
gegen das weglassen eines Widerstandes jedoch umbedingt die Werte genau
nachmessen! (Strom/Spannungsrichtige Messchaltung)
Unterm Strich würd ich aber in dem Falle mit einer verkürzung der
Lebenserwartung rechnen!
-> Alternative: Den Elko etwas höher aufladen z.b. 6-7V, und mit dem
Mosfet eine Strombegrenzung/Stromquelle realisieren anhand eines
einfachen Spannungsteilers am Gate also die Gatespannung regeln,
Funktioniert wenn man ein Mosfet Datenblatt hernimmt sehr gut allerdings
muss diese aufgrund von starker Streung genau mit einem Potentiometer
justiert werden was aber im Bereich von ca5A gut zu realisieren sein
sollte.
Und wenn man hier selbst mit +/-10% Veränderung in Abhängigkeit mit der
Temp rechnet gibt es keinen grund zur Sorge der Zerstörung
Sollte übrigens auch zu einem etwas gleichmäßigeren Leuchten in den
100ms verhelfen
Am besten teste ich es einfach... sollte ich dann einen erhöhten
LED-Ausfall nach zu geringer zeit feststellen, kann ich immernoch
reagieren. Beim letzten versuch bei 10ms und 200mA haben, hatte ich das
oszi an ein paar leds dran und die hatten eine schöne symetrische
Flussspannung. Außerdem, verglichen mit handelsüblichen LEDS, haben sie
schon ein großen Betriebsbereich, vorallem ist die kennlinie nicht wie
bei einer normalen led, sie kommt mir linearisierter vor.
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