Hallo allerseits,
Ich habe eine Frage zu der Schaltung im Anhang. Es handelt sich dabei um
einen diskreten Aufbau eines Step-Down-Wandler, den ich gerne nachbauen
will (zum Betreiben von LEDs). Nur weiß ich nicht genau, was die
einzelnen Leitungen zu der Schaltung hin tun. Die Leitungen links gehen
zu einem uC. Die obere (über den MOSFET-Treiber an dem Gate) ist zum
DImmen, aber was tut die untere? Mein Kollege meinte, damit könne man
den Strom einstellen, aber wie soll das gehen, wenn diese Leitung direkt
zum uC geht? Rechts oben (am C) werden die LEDs angeschlossen.
Bin gespannt auf eure Antworten... Vielen Dank!
Andy
Ich habe aber an der Original-Schaltung mit dem Oszi gemessen, und da
war ein Signal drauf. Sah genauso aus wie das am Dimm-Pin, aber die
Amplitude war kleiner. Was könnte das sein??
OK, dann könnte das wirklich zum AD-Pin gehen, und dort wird der Strom
gemessen? Aber wie geht dass, wenn dort das Signal drauf ist?? Kann man
das mit dem AD-Pin mitteln? Dann müsste man ja mit einer viel höheren
Frequenz einlesen, als das PWM-Signal am Dimm-Pin selber ist, oder?
Der µController "weiß" doch, wann ein und wann ausgeschaltet ist und das
Tastverhältnis ist auch bekannt => nur während der Einschaltphase wird
gemessen. Über die Einschaltdauer bzw. das Tastverhältnis kommt man so
sogar zum Effektivwert.
\0
Du musst dass einfach richtig Timen:
die ADC-Messung nur während der "ON"-Zeit der Dimm-PWM durchführen.
Oder den Shunt-Spannungsabfall vor dem ADC-Eingang mittels RC
glattbügeln, dann kannst du immer messen.
Εrnst B✶ schrieb:> Du musst dass einfach richtig Timen:> die ADC-Messung nur während der "ON"-Zeit der Dimm-PWM durchführen.
Wobei das in den kleinen PWM Stufen zum Problem werden kann, wenn der
PWM Puls einfach nicht lang genug auf 1 ist
> Oder den Shunt-Spannungsabfall vor dem ADC-Eingang mittels RC> glattbügeln, dann kannst du immer messen.
So würd ich das machen.
Also ich glaube ja an die Lösung mit Comparator Eingang. Das mit dem
AD-Wandler braucht man nur dann wenn man den Lampenstrom per Software
einstellen möchte. Wenn man den Strom über den Widerstand im
Source-Zweig ein stellt genügt der Comparator Eingang eines PIC oder
Atmel.
Siehe auch;
http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1824&appnote=en532853
EIne Frage drängt sich mir noch auf: Mit dem AD-Wandler an den
Widerständen messe ich ja den Strom (über die Spannung). D.h. ich kann
dann mit dem PWM-Signal an Gate den Strom exakt einstellen. Damit
verliere ich aber an Auflösung, oder?? Stimmt das so??
Hallo Andy,
ich glaube das geht gerade ein wenig durcheinander.
Über den Widerstand stellst Du den Strom ein der durch die LED fließt.
Den Strom kannst Du immer gleich lassen, also Betriebsstrom der laut
Datenblatt für die LED gilt. Diesen Strom kannst Du über einen
Komparator Eingang "messen", da brauchst Du keinen A/D Wandler.
http://focus.ti.com/lit/an/slyt084/slyt084.pdf
Die Helligkeit kannst Du dann über PWM einstellen. PWM bedeutet das Du
das Puls/Pausen Verhältnis (bei gleichem Strom) änderst. Damit änderst
du, über einen festen Zeitraum gesehen, das Verhältnis von leichtend zu
dunkel. Für da Auge ergibt sich dann der Eindruck einer geänderten
Helligkeit.
Du kannst die Helligkeit auch über den Strom ein stellen. In dem Fall
würde ich einen A/D-Wandler benutzen und die Spannung am Eingang des
A/D-Wandlers mit einem Kondensator glätten. Ich halte diese Variante
aber für aufwändiger in der Software als die Komparator Methode.
OK, verstanden. Was mir noch Sorgen macht, ist, dass die Leitung direkt
vom FET zum uC geht? Kann der da nicht beschädigt werden? Kann es nicht
vorkommen, dass da mal zu viel Spannung anliegt (z.B. wenn die unteren
Widerstände aus irgendwelchen Gründen hochohmig werden...)
Zu meiner Frage oben (die mit der direkten Verbindung zum uC) habe ich
noch eine: Wie kann ich jetzt den Strom einstellen, der bei 100% PWM
fließen soll? Nur über die beiden Widerstande an Source? Aber die
verbraten dann ja auch viel Leistung, je näher ich zu 100% PWM komme,
oder?
Ganz schlüssig ist die Schaltung noch nicht...
@Läubi: Sorry - werde ich nächstes Mal berücksichtigen...
Hallo Andy,
die Schaltung macht aus meiner Sicht schon Sinn. Wenn Du in die PDFs
guckst, auf die ich verwiesen haben kannst Du auch die gesamte Theorie
nachvollziehen.
Der Strom wird über die Widerstände im Source-Zweig und die
Regelschleife über den Prozessor begrenzt. Es sind keine
Schutzmechanismen vorgesehen. Wenn also ein Bauteil kaputt geht kann es
sein das noch mehr Bauteile seinem Beispiel folgen und Du anschließend
ein Siliziumgrab vor Dir hast.
Das muss aber nicht schlimm sein, es ist halt die Frage wie
Wahrscheinlich es ist das ein Bauteil kaputt geht. Während der
Entwicklungsphase würde ich den Stromverbrauch über ein Labornetzteil
begrenzen. Wenn Du einen Fehler in der Programmierung der Regelschleife
machst kann das Bauteile zerstören, falls Du den Strom nicht begrenzt.
Den FET kannst Du einfach so anschließen wie beschrieben. Auch da kannst
Du noch Bauteile zum Schutz des FETs einbauen, es kann aber auch sein
das Du die nicht brauchst. Ich würde am Anfang einfach mal ohne
Schutzschaltung experimentieren. Schau einfach in den Datenblättern nach
was die Bauteile maximal vertragen und überschlage dann was an maximalen
Spannungen und Strömen auftreten kann.
Die Widerstände im Source Zweig müssen nicht zwangsläufig viel Leistung
verbraten. Das kommt im wesentlichen darauf an wie viel Strom Deine LEDs
brauchen und wie groß die Spannung ist die Du vergleichen möchtest.
Da gelten die einfachensten Formeln de E-Technik; U=R*I und P=U*I
Ich gehe jetzt mal von einer Standard Leuchtdiode aus die 20mA
Betriebsstrom hat und von einer Komparatorspannung von 1,2V. In dem Fall
müsstest Du einen Widerstand im Source Zweig einbauen der;
R=U/I = 1,2V / 20mA = 60 Ohm hat
Wenn Du einen Widerstand aus der Normreihe von 56 Ohm wählst erhälst Du;
I=U/R = 1,2V / 56 Ohm = 21,43mA
Das sollte die Diode noch dauerhaft aushalten.
Die Leistung für den Widerstand berechnest Du mit;
P=U*I = 1,2V * 21,43mA = 0,026 Watt.
Ein normaler 1/4 Watt Widerstand wird da sicherlich nicht heiß. Und wie
Du siehst brauchst Du auch keinen Messwiderstand.
@Wolfgang: Danke für deine ausführliche Erklärung, hat mir echt
geholfen. Nur: Ich will diese Schaltung für HighPower-LEDs verwenden
(I=min. 350mA) - deshalb werden die Widerstände doch klein gehalten
werden müssen.
Ich habe mir die PDFs durchgelesen - auch diese sind sehr interessant
und verständlich. Nur hab ich noch Fragen:
1. Microchip verwendet in seiner Schaltung keinen MOSFET-Treiber,
sondern hängt den Pin vom uC direkt ans Gate. Was bringt mir dann dieser
MOSFET-Treiber?
2. Wenn ich jetzt den Widerstand im Source-Zweig noch kleiner mache (wie
Microchip 0.56 Ohm), was ist dann meine strombegrenzende Komponente?
Anders formuliert: Wenn ich den DutyCycle der Schaltfrequenz am Gate auf
100% stelle, wo fließt dann welcher Strom? Das habe ich noch nicht ganz
verstanden.
3. Mein Problem zur Zeit ist, dass wenn ich den Strom einstellen will,
dann passiert das sehr grob. D.h. wenn ich ein PWM drauflege, dann kann
ich den Strom nur in den unteren 10% sinnvoll einstellen, da bei Werten
über 10% der Strom schon viel zu hoch wird, und mir die Schaltung
abschwirrt bzw. das Netzteil in die Knie geht...
Danke für eure Hilfe.
Andy
Dies ist ein Schaltwandler. (Am rechten Rand des Schaltplans fehlen zwei
Verbindungen, es könnte Buck-Boost sein.) Die LED am abgeschnittenen
oberen Ende des Plans scheint nach oben zu zeigen.
Während der FET durchgesteuert ist, muss die Software den
Spannungsabfall über den beiden Widerständen überwachen. Das ist die
Zeit, in der die Drossel aufgeladen wird. Ist der maximal gewünschte
Strom erreicht, muss die Software den FET abschalten! Dann eine Pause
machen, während sich die Energie aus der Drossel in die LED entlädt und
diese leuchtet.
Anschließend von vorn anfangen. Dimmen kann man dann, indem man Zyklen
auslässt.
Die Zeiten müssen so abgestimmt werden, dass sich in der LED ein
mittlerer Strom ergibt, der dem maximal zulässigen LED-Strom entspricht.
Das sind aber nicht 100% Einschaltdauer vom FET, das wäre viel zu viel!
Umgekehrt ist es aber richtig, dass der Strom während des Ladens der
Drossel viel höher wird als der LED-Strom.
Siehe auch hier - ist der Grundaufbau so wie in Deiner Schaltung?
http://www.dipunctata.de/technik/taschenlampe/#Technik
(Leider bin ich noch nicht dazu gekommen, die Dimensionierung
ausführlich zu beschreiben.)
Hallo,
Danke für die Antwort, aber du hast meine Schaltung falsch interpretiert
(sorry für die schlechte Qualität). Am oberen abgeschnittenen Ende ist
ein Vcc-Zeichen und es steht "24V" dort. Am rechten Ende (am C) werden
die LEDs angeschlossen.
@ Andy (Gast)
>Danke für die Antwort, aber du hast meine Schaltung falsch interpretiert>(sorry für die schlechte Qualität).
Dann lies mal was über Bildformate.
> Am oberen abgeschnittenen Ende ist>ein Vcc-Zeichen und es steht "24V" dort. Am rechten Ende (am C) werden>die LEDs angeschlossen.
Nimm lieber was solides, z.B. das hier
Konstantstromquelle fuer Power LED
MfG
Falk
Andy schrieb:> Danke für die Antwort, aber du hast meine Schaltung falsch interpretiert
Okay, tschuldigung. - Hm. Es wird dann aber bei 100% Einschaltzeit der
Strom tatsächlich nur durch die Widerstände begrenzt. Bleibst Du unter
100%, wird während der Ein-Zeit Energie in der Drossel gespeichert und
während der Aus-Zeit über die Diode (nicht Leuchtdiode) in den
Ausgangskondensator und die LED übertragen.
Also ist es doch ein Schaltwandler, nicht einfach ein Filter für die
PWM?
Oder ist das dasselbe?
Falk Brunner schrieb:> Nimm lieber was solides
Also ich finde das Konzept mit dem µC schon ganz interessant, weil man
dann mit einem Baustein auch Gags wie Blinken und Dimmen realisieren
kann.
Meine Rede, Daniel. Ich will unbedingt das Konzept (ja, es ist ein
Schaltwandler) weiterverfolgen, weil es 1. den Strom einstellbar mach
und 2. es einfach und billig zu realisieren ist. Außerdem ist es eine
Herausforderung es durchzuziehen - es soll einem ja nicht immer alles
vorgekaut werden... :)
Ich habe mit der Lösung halt noch ein paar Probleme und noch einige
Fragen dazu.
Z.B. brauche ich unbedingt eine Auflösung von 16Bit fürs Dimmen. Das
ergibt eine Frequenz von 500Hz (beim XMega32A4). Nur, wenn ich diese
haben will, dann brauch ich ja ein vielfaches der 500Hz als
Schaltfrequenz am FET - oder ich ändere in Abhängigkeit der
Dimm-Einstellung die Pulsbreite der Schaltfrequenz für den FET.
Zweitens: Wie schaffe ich es, dass ich den Strom genau einstellen kann??
Wenn ich eine hohe Frequenz für die Schaltfrequenz wähle, dann
verringert sich die Auflösung. Jetzt bin ich so weit, dass ich nur eine
Auflösung von 20 habe. Somit ändert sich der Strom pro Schritt (in
meinem gewünschten Bereich) um ca. 100mA. Das ist natürlich viel zu
grob.
Fragen über Fragen... =)
@ Andy (Gast)
>Meine Rede, Daniel. Ich will unbedingt das Konzept (ja, es ist ein>Schaltwandler) weiterverfolgen, weil es 1. den Strom einstellbar mach>und 2. es einfach und billig zu realisieren ist.
Der Schaltregler im genannten Artikel kann das auch, über PWM. Und
er funktioniert ohne Zutun von aussen sicher. Wenn dein uC mal anstürzt,
grillt es auch die LED bei deiner Variante.
>Z.B. brauche ich unbedingt eine Auflösung von 16Bit fürs Dimmen.
;-)
Jaja, ganz bestimmt. Bist du photophil?
MFG
Falk
schaltplan.jpg
(5,7 KB)
