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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LED-Treiber Schaltung mit CAT4237


Autor: sash74 (Gast)
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Hi Community,
ich bin der sash74 und neu hier :-) (warte eigentlich nur noch auf die 
Bestätigungsmail um die Registrierung abzuschließen)
Aber mein aktuelles Problem beschäftigt/nervt mich so sehr, dass ich 
jetzt einfach mal als Gast poste.

Ich bastel mir gerade einen LED-Treiber auf Basis des CAT4237.  Der soll 
dann 8 weiße LEDs (U=3,6V I=20mA)
in Reihe geschaltet, treiben!

Da das ganze später in eine tiefe UP-Dose soll, hab ich mich für einen 
kleinen Trafo, einem 3,3V Festspannungsregler und diesen CAT4237 
entschieden.

Mit eagle hab ich dann die angehängte Schaltung, auf Basis der 
Datenblätter des CAT4237 und des LF33CV
entworfen (und ehrlich gesagt auch gleich geroutet, per 
Tonertransfer-Methode auf Platine gebracht! – [ich weiss, war etwas 
voreilig ;-] - und zusammengebaut! )

Folgendes stellt sich jetzt ein, wenn ich Spannung anlege: der LF33CV 
macht mir „schöne“ 3,29V und der CAT4237
macht Blödsinn, der sich so darstellt: die 8 LEDs leuchten schwach ( 
gemessen 6-8mA bei Uges= ~14V )
dann werden die LEDs dunkler und gehen wieder aus ! Wenn ich nun den 
CAT4237 anfasse (wohlbemerkt mit dem Finger) dann leuchten sie wieder 
(kalte Lötstelle kann ich ausschließen, habe alles mehrmals 
druchgemessen und wenn man mit einem Schraubendreher oder ähnlichem 
draufdrückt passiert nichts!)

Hat mir jemand eine Idee, hab ich vielleicht bei der Schaltung schon 
einen groben Fehler gemacht,
oder ist bei den Bauteilen was falsch ( C2 und C3 sind Standart ELKOs 
und die restl. C sind wima-typen, als
spule hab ich so was  ( 
http://www2.schukat.com/schukat/schukat_cms_de.nsf... 
)

verwendet.

Hier noch die Datenblätter vom CAT4237 : 
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/1180...

und vom Spannungsregler : 
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/2281...

Grüsse
Sash74

Autor: Arno H. (arno_h)
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Was verstehst du unter "treiben"; nur An-Aus oder auch Variation der 
Helligkeit?
Dann eine Verständnisfrage: du reduzierst mit einem Linearregler die 12V 
am Eingang auf 3,3V und wandelst sie dann wieder hoch auf mehr als 25V. 
Warum benutzt du keinen Treiber, der 12V am Eingang verträgt?
Der CAT kann bis 5,5V am Eingang, diese Möglichkeit solltest du zur 
Energieeinsparung nutzen, wenn du unbedingt diesen Baustein einsetzten 
willst oder musst.
Ausserdem ist weder bei 3,3 Volt noch bei 5 - 5,5Volt ein LDO 
erforderlich.
Wenn du Standard-Elkos und Wima-Wickel-Cs eingesetzt hast, wird der LDO 
vermutlich vor sich hin schwingen. Bau einfach mal einen 7805 ein. Die 
kleinen Cs sollten/müssen Keramik sein, die Elkos bei LDOs müssen einen 
definierten ESR haben, zu wenig ist ebenso Müll wie zu viel.

Kannst du mal ein scharfes Foto einstellen?

Arno

Autor: sash74 (Gast)
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Hallo Arno,
danke erstmal für deine rasche Antwort!

mit "Treiber" meine ich einfach nur die LED's zu betreiben, also eine 
def. Strom zur Verfügung zu stellen . Dimmen will/brauch ich nicht !

Zu dem CAT4237 bin ich per Zufall gekommen, weil ich etwas gesucht habe, 
was mir die 8 LEDs in Reihenschaltung betreiben kann ( und da fand ich 
keinen der 12V am Eingang verträgt!) Ausserdem habe ich noch eine Hand 
voll 6 und 9 Volt mini-Printtrafos rumliegen die ich dafür verwenden 
will.

Der Tip mit den Keramik Cs ist gut (wusste ich bisher noch nicht) muss 
ich mir mal ein "Sortiment" zulegen.

Ebenso ist mir das mit dem ESR der Elkos noch nicht bekannt gewesen! 
Woher erfahr ich, was für Elkos geeignet sind ?

Jetzt mal eine Gegenfrage, warum sollte ich einen 7805 anstatt des 
LF33CV einsetzen ? Dem CAT4237 sollten doch die 3,3V reichen !?  ( 
gestern hatte ich übrigens versuchsweise mal mittels Labornetzteil und 
5V den Spannungsregler überbrückt, was aber am Resultat nichts geändert 
hat !

>>
Kannst du mal ein scharfes Foto einstellen?
von was hättest denn gerne ein scharfes Foto ?

Grüsse
Sash

Autor: Arno H. (arno_h)
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Mit scharf meinte ich eigentlich die Bildqualität, ein gutes Messer wäre 
zwar auch nicht schlecht, ist jedoch nicht zielführend.
Bei diesen Frequenzen entscheidet der Aufbau über GO-NOGO.

Der CAT hat ca. 80% Wirkungsgrad, bei 160mA LED-Strom also ein 
Eingangsleistungsbedarf von 720mW. Macht bei 3,3V etwa 220mA. 
Verlustleistung am LF33 beträgt somit 1,9Watt.
Bei gleicher Eingangsleistung fließen bei 5V nur noch 144, also ungefähr 
150mA. Verlustleistung des LF33 ist jetzt 1,05W. Noch Fragen?

Den ESR eines Kondensators erfährst du aus dessen Datenblatt, den für 
den Regler zulässigen Bereich aus dessen Datenblatt, hier von 0,1 bis 10 
Ohm.
Standardregler wie der 7805 sind wesentlich bastlerfreundlicher.

Deine Spule halte ich persönlich für 1MHz schon etwas grenzwertig.
Welche Diode hast du eingesetzt?

Arno

Autor: sash74 (Gast)
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Mahlzeit :-)

Mit scharf meinte ich eigentlich die Bildqualität, ein gutes Messer wäre
zwar auch nicht schlecht, ist jedoch nicht zielführend.
Bei diesen Frequenzen entscheidet der Aufbau über GO-NOGO.

> ok, habs verstanden, ein Bild vom Aufbau :-)meinst du !
> hab ich jetzt zwar keins parat, weil ich erst morgen abend
> wieder in meine Bastelstube komme, aber das Eagle Bord Layout
> hab ich mal angehängt !
> dazu gibt es zu sagen, dass ich noch nicht lange mit Eagle
> arbeite, und mir die ganze Frequenzsache nicht so bewusst
> war. Die Anordnung der Bauteile habe ich nur nach dem
> Zielpunkt : so wenig wie möglich Platz verschwenden, gemacht!


Der CAT hat ca. 80% Wirkungsgrad, bei 160mA LED-Strom also ein
Eingangsleistungsbedarf von 720mW. Macht bei 3,3V etwa 220mA.
Verlustleistung am LF33 beträgt somit 1,9Watt.
Bei gleicher Eingangsleistung fließen bei 5V nur noch 144, also ungefähr
150mA. Verlustleistung des LF33 ist jetzt 1,05W. Noch Fragen?

> Fragen... nein, ist klar geworden, werde dann morgen erstmal
> den LF33 rauswerfen und einen 7805 einpflanzen, die Cs gegen
> Kerkos tauschen und nach ein paar low ESR Elkos schauen! (müssten doch bei 
Reichelt zu finden sein !? )

Den ESR eines Kondensators erfährst du aus dessen Datenblatt, den für
den Regler zulässigen Bereich aus dessen Datenblatt, hier von 0,1 bis 10
Ohm.
Standardregler wie der 7805 sind wesentlich bastlerfreundlicher.

Deine Spule halte ich persönlich für 1MHz schon etwas grenzwertig.
> gut dazu hab ich keine Erfahrungen, aber laut datasheet soll ein
> solcher typ verwendet werden!
> was meinst du, was für eine Spule besser wäre ?

Welche Diode hast du eingesetzt?
>also D1 (am CAT4237) ist eine 1N5819 und
>D2 eine 1N4002 ( nicht eine, wie im Schaltplan eingezeichnete, 1N4004)


Grüsse
Sash

Autor: Arno H. (arno_h)
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Sieh dir den Unterschied zu deinem Layout an:
http://catsemi.com/documents/an24.pdf

Arno

Autor: sash74 (Gast)
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>Sieh dir den Unterschied zu deinem Layout an:
>http://catsemi.com/documents/an24.pdf

Hallo Arno,
das hab ich gemacht ! Das Eval-Board ist doch etwas anders aufgebaut,
als die Empfehlung aus dem Datenblatt.

Hab mir deine Tips zu Herzen genommen, und meine Schaltung nochmals 
geändert (und nebenbei auch noch ein paar Kerkos bestellt ;) , die heut 
oder morgen in der Post sein sollten )

Was meinst du ( und natürlich auch alle anderen Profis ) zu meinem 
jetztigen Entwurf ? Könnte / Sollte doch so nun funktionieren !?

Bin wie immer offen für jede Kritik.... auch war ich jetzt mal nicht so 
vorschnell mit dem Ätzen der Platinen, noch ist alles nur auf Papier, 
bzw. im PC.

Grüsse Sash74

Autor: Arno H. (arno_h)
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Hallo,
wenn du den ShutDown-Pin nach Plus legst, sollte der Wandler auch 
anlaufen.

Was für ein Kondensatortyp ist C3?
Das DB empfiehlt da einen Keramik (4,7µF Keramik und "small" beisst sich 
auch irgendwie) nahe an den Betriebsspannungsanschlüssen, könnte bei 
EMV-Problemen wichtig werden.
Wenn zwischen dem Linearregler und dem Eingang des Schaltreglers keine 
längeren Leitungen sind, sollte dort auch ein kleinerer C reichen.

Der Reihenwiderstand zum Poti im Stromzweig sollte auf den Maximalstrom 
dimensioniert sein. So fliessen bei 0Ohm Potiwiderstand ca. 45mA, das 
dürften die LED nicht überleben.

Arno

Autor: sash74 (Gast)
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>Hallo,
>wenn du den ShutDown-Pin nach Plus legst, sollte der Wandler auch
>anlaufen.

ups, hast natürlich recht.... hab ich umgelegt!

>Was für ein Kondensatortyp ist C3?
>Das DB empfiehlt da einen Keramik (4,7µF Keramik und "small" beisst sich
>auch irgendwie) nahe an den Betriebsspannungsanschlüssen, könnte bei
>EMV-Problemen wichtig werden.
stimmt, 4,7µF und Keramik, ist (nicht-SMD) schwer zu finden!
momentan hab ich lt. Schaltplan einen Elko drin, aber
werde den beim Aufbau gegen meinen grössten Keramik austauschen (was 
leider nur ein 100nF ist, womit ich dann 2x 100nF parallel hätte !?)

>Wenn zwischen dem Linearregler und dem Eingang des Schaltreglers keine
>längeren Leitungen sind, sollte dort auch ein kleinerer C reichen.
s.o. .... und ja die Leitungen sind relativ kurz, da ich ja alles so eng 
wie möglich auf eine Platine bekommen möchte!

>Der Reihenwiderstand zum Poti im Stromzweig sollte auf den Maximalstrom
>dimensioniert sein. So fliessen bei 0Ohm Potiwiderstand ca. 45mA, das
>dürften die LED nicht überleben.
da kann ich dir widersprechen, meine Erfahrung hat gezeigt, dass die 
LED's auch mal kurzzeitig 45 und mehr mA vertragen, klar, für die 
Lebensdauer ist das nicht gerade zuträglich, aber es geht ne weile ;-)


Werd dann werd ich wohl heut abend mal wieder Platinen herstellen ... :)

Grüsse
Sash74

Autor: Sash74 (Gast)
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Freud und Leid.... liegt oft sehr nah beieinander....
wie ich jetzt wieder schmerzlich feststellen musste.

ab von vorne:
hab am Wochenende die Platine (V2.1 ) hergestellt und zusammengebaut.
Hab die 4,7µF (welcher ja laut app-note ein Keramik-Typ sein soll) 
einfach mal raus gelassen;
und mangels Verfügbarkeit, wurde C4 nur mit einem 100nF (kerko) 
bestückt!

Und dann kam erstmal die Freude:
hab mittels Labornetzteil 12 DC an die Schaltung gelegt und die 8 LEDs 
haben wunderbar geleuchtet! Mittels Poti konnt ich schön genau 20mA 
einregeln, und an den LEDs sind knapp 27,3V abefallen.

dann habe ich meinen Printtrafo (12V 450mA) rausgekramt  und 
angeschlossen.
es hat nun ca 5s gedauert bis die Freude in Leid überging... denn genau 
so lange haben die LED's noch geleuchtet, dann gingen sie schlagartig 
aus.
Der CAT4237 wurde immer heisser!

hab dann nochmal auf kalte Lötstellen/Brücken kontrolliert und meinen 
letzten CAT4237 draufgelötet !.... selbes Ergebnis !   nix geht mehr, 
und der IC wird heiss!

Kann mir dazu jemand was sagen ? Wo hab ich jetzt schon wieder einen 
(Denk-)Fehler gemacht ?

bin für jede Idee (mal wieder;-) dankbar,

grüsse
Sash74

Autor: Sash74 (Gast)
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so, da ich jetzt erstmal auf die Lieferung der neuen CAT's warten muss, 
und da ich keinen bedratheten 4,7µF Kerko finden konnte, habe ich 
kurzerhand einen SMD-Typen mitbestellt, und deshalb auch nochmal das 
Boardlayout geändert und optimiert.  [ Achtung ich bin noch ein blutiger 
Eagle-Anfänger ]

Es wäre nett, wenn ich zum Board ein paar Kommentare bekommen würde ( 
kontruktiver Natur bitte... die Bauteilformen sind übrigens alle 
absichtlich so gewählt, da ich auf vorhandenes Material zurück gegriffen 
habe!)

Und wenn jemand ne Idee hat, warum es mir die CAT's mit dem Printtrafo 
gehimmelt hat, dann nur raus damit :-)     ... denn noch weiss ich nicht 
woran es lag, und wenn die neuen da sind, möchte ich diese nur ungern 
gleich wieder in die ewigen Jagdgründe schicken (so billig sind nun auch 
wieder nicht )

Grüsse
Sash74

Autor: Sash74 (Gast)
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... ha auch wenns zum Monolog ausartet .... ich glaub ich hab den Fehler 
gefunden !  (ich denke aber das kann man als "Eagle-Anfänger-Fehler" 
durchgehen lassen!)

-> im Anhang der markierte GND !!!

damit schließ ich ja den GND der Schaltung mit der 
Eingangswechselspannung kurz!!!

denke mal das war der Grund für die Aufheizung des CAT4237 und dessen 
anschließenden Tot.....

kann mir das bitte jemand bestätigen und mich vielleicht noch auf 
eventuelle andere Fehler aufmerksam machen ?

Reichen eigentlich die 470µF zum Glätten nachm Gleichrichter ? Man ließt 
ja die unterschiedlichsten Empfehlungen im world-weiten Netz...

grüsse
Sash74

Autor: Arno H. (arno_h)
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Hallo,
in erster Linie hast du den Trafo bei einer Halbwelle über die 
verbleibende Diode kurzgeschlossen. Ist der nicht warm geworden? Hat da 
vielleicht eine Thermosicherung im Trafo dessen Abrauchen verhindert? 
Das würde den Blinkeffekt erklären.

Arno

Autor: sash74 (Gast)
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Hallo Arno,
danke erstmal, dass du aus meinem Monolog wieder einen Dialog gemacht 
hast ;-)

Also der Trafo hat meines Wissens nach keine Thermosicherung, ist ein 
08/15 Printtrafo.  Ob der heiss geworden ist, kann ich nicht mal genau 
sagen, denn nachdem der CAT4237 ausfiel und heiss wurde hab ich sofort 
die Betriebsspannung abgestellt!

Aber das ist ja nun zum Glück auch Vergangenheit, wie bereits erwähnt, 
warte ich nur noch auf die Neulieferung der Treiberbausteine, und dann 
gehts weiter mit neuem Layout ! (die schematics hab ich mal wieder 
angehängt <- Kritik herzlich willkommen;)

Und hoffentlich ist das dann die Finale Version ....

Grüsse
Sash74

Autor: Hans (Gast)
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mich irritiert deine Art wie Du L und N als Vcc und GND benennst!
VCC und GND haben da nichts zu suchen!!
An deinem (-) kannst Du GND einzeichnen!
Warum schaltest Du die Wiklungen vom Travo paralel?

Autor: Hans (Gast)
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mich irritiert deine Art wie Du L und N als Vcc und GND benennst!
VCC und GND haben da nichts zu suchen!!
An deinem (-) kannst Du GND einzeichnen!
Warum schaltest Du die Wicklungen vom Trafo parallel?

Autor: Sash We (sash74)
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Hans wrote:
> mich irritiert deine Art wie Du L und N als Vcc und GND benennst!
> VCC und GND haben da nichts zu suchen!!
> An deinem (-) kannst Du GND einzeichnen!
> Warum schaltest Du die Wicklungen vom Trafo parallel?

Hallo Hans,
du hast natürlich Recht, die Primärseite des Trafos muss anders 
bezeichnet werden!  Ist halt ne Art "Fortpflanzungsfehler" weil ich die 
Schaltung quasi rückwärts , vom CAT4237 ausgehend, aufgebaut habe, und 
dann beim Erweitern durch Spannungsstabilisierung, Gleichrichtung und 
Trafo sind die Pins mit Bezeichnung einfach weiter gewandert!

Was die Parallelschhaltung der Trafowicklungen angeht, ich hatte ja oben 
erwähnt, dass ich vorhandene Bauteile verwenden will, und mein 
vorhandener Trafo hat nunmal 2 sek.-Wicklungen mit jeweils 12V 100mA !

Die Lieferung der Ersatzteile ist gestern angekommen, mal schaun, ob ich 
es noch vorm Wochenende schaffe, das neue Layout auf die Platine zu 
bringen... werde auf jedenfall berichten

Grüsse
Sash74

Autor: Arno H. (arno_h)
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Das ist doch jetzt ein Scherz, oder?

Schalte die Sekundärwicklungen richtig rum in Reihe und pack den 
Brückengleichrichter dahinter. Dann den 470µF zur Siebung und parallel 
dazu alle LED in Reihe mit erstmal 270 Ohm Vorwiderstand. Wenn du dann 
weisst, wie stark der Trafo einbricht, kannst du den Vorwiderstand 
modifizieren.

Arno

Autor: Sash We (sash74)
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natürlich ist das ein Scherz.... ;-)
die Wicklungen sind natürlich richtig parallel geschalten (-> Eagle 
Anfänger !)

Was den Stromverbrauch angeht... den hatte ich bei der (vor-)letzten 
Version, als ich die Schaltung mit Gleichspannung betrieben hatte und 
soweit alle funktioniert hat, gemessen und das war für die 
Gesamtschaltung 164mA !

deshalb will ich die 2 Sekundärwicklungen (vorsichtshalber) parallel 
schalten!

was dein Vorschlag mit der Reihenschaltung und dem Vorwiderstand angeht,
du weisst schon dass 1 LED eine Vorwärtsspannung von 3,4V hat, macht 
also
27,2V ... wie soll das an einem 12V Trafo funktionieren ?  ... selbst 
mit 16,97 gleichgerichteten Volts, glaub ich nicht dass die LEDs 
leuchten werden, allenfalls glimmen!

Korrigiert mich bitte, wenn ich falsch liege... ich kann nämlich mit 
(kontruktiver) Kritik umgehen :-)

Grüsse
Sash74

Autor: Arno H. (arno_h)
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Dein Schaltbild enthält einen Trafo mit ZWEI Wicklungen a´12V oder etwa 
nicht?

Arno

Autor: Sash We (sash74)
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jepp.. hast recht, 2 Wicklungen a 12V .....
Stand wohl gestern etwas aufm Schlauch (ich weiss nämlich dass es neben 
der Parallelschaltung auch eine Reihenschaltung gibt ;)

Jetzt hoff ich nur noch, dass ich am Wochenende etwas Zeit zum Basteln 
bekomme...

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