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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MC34063 als Konstantstromquelle


Autor: Christoph S. (mixer) Benutzerseite
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Hallo,

ich möchte wie im Artikel Konstantstromquelle fuer Power LED 
beschrieben die Konstantstromquelle aufbauen. Allerdings habe ich dazu 
noch 2 Fragen:

1. Wie rechne ich den Strom aus? In dem Bild wo das beschrieben ist 
steht zwar R=0,2V/I, allerdings ist das eine geringfügige andere 
Schaltung als die im Eagle-Format weiter unten.

2. Wie viel Spannung selbst braucht der MC selber? 
(Eingangsspannung-Ausgangsspannung).
Die LED-Kette von mir wird so an die 7,2V kommen. Reichen da 8,4 als 
Eingang?

Gruss
Mixer

: Verschoben durch Admin
Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Mixer S. (mixer) Benutzerseite

>1. Wie rechne ich den Strom aus? In dem Bild wo das beschrieben ist
>steht zwar R=0,2V/I, allerdings ist das eine geringfügige andere
>Schaltung als die im Eagle-Format weiter unten.

Laut Datenblatt liegt die Schaltschwelle für den Strom bei 250-350mV, 
300mV typisch. Damit kann man den Spitzenstrom ausrechnen, welcher durch 
die LED fließt. Der mittlere Strom ist geringer und von der Größe der 
Spule abhängig, darum hat der Autor sih wohl für 0,2V/R entschieden.

>2. Wie viel Spannung selbst braucht der MC selber?

1-1,5V.

>Die LED-Kette von mir wird so an die 7,2V kommen. Reichen da 8,4 als
>Eingang?

Nein.

MfG
Falk

Autor: MaWin (Gast)
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Oh Falk, so falsch, so falsch.

Nicht der Strom durch Rsc fliesst durch die LEDs, denn es ist ein 
Schaltregler. Wenn man aus dem MC34064 einen Stromschaltregler bauen 
will
muss man den sekundären Strom messen, mit einem Shunt (Widerstand) an 
dem die Feedbackspannung von ca. 1.2V abfällt.

 12V -----+-R1-+-+-+  +--+-09P-+---+
         6|   1|7|8| 2|  |     |A  |
         +-------------+ |    LED  |
         | 3 MC34063  5|-)-----+  47uF/16V
         +-------------+ |K   R2   |
          1nF      4|  1N5818  |   |
 GND ------+--------+----+-----+---+

R1 kann durchaus 0.3 Ohm betragen, er schützt nur den Schalttransistor 
im MC34064 (1.5A) und man muß ihn passend für die Spule auslegen (wenn 
die nur 0.5A schafft, dann R1  nicht unter 0.6 Ohm), nicht für die LED.

Entscheidend ist R2, für 20mA halt 63 Ohm.

Der MC34063 braucht ca. 3.2V mehr als die LEDs, wenn man also so viele 
LEDs in Reihe schaltet daß an denen 7.2V abfallen (2 weisse in Reihe), 
dann muß man mit mindestens 10.4V (und maximal 40V) ankommen, denn der 
Schalttransistor des MC34063 wird in diesen einfachen Buck-Reglern als 
Darlington-Emitterfolger nach einem Ausgang betrieben und kostet 
zumindest 2V, die Feedbackspannung von 1.2V am Shunt kommt hinzu.

Dafür braucht er weniger als die 20mA Strom

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  MaWin (Gast)

>Oh Falk, so falsch, so falsch.

Wirklich?

>Nicht der Strom durch Rsc fliesst durch die LEDs, denn es ist ein
>Schaltregler.

Wenn das mal kein Irrtum ist.

> Wenn man aus dem MC34064 einen Stromschaltregler bauen
>will
>muss man den sekundären Strom messen, mit einem Shunt (Widerstand) an
>dem die Feedbackspannung von ca. 1.2V abfällt.

Wer sagt das? Wenn du die Güte besitzen würdest und mal den Artikel 
Konstantstromquelle fuer Power LED nebst Schaltung in Augenschein 
nehmen würdest, dann könnte dir auffallen, das diese Schaltung etwas 
anders als die Standardschaltung funktioniert. Und das deutlich besser. 
:-0

>Der MC34063 braucht ca. 3.2V mehr als die LEDs,

Nö, man muss eigentlich nur die Sättigungsspannung vom Darlington 
(1-1,3V) + die 300mV an Rsc addieren.

>zumindest 2V, die Feedbackspannung von 1.2V am Shunt kommt hinzu.

Und gerade bei Leisungs-LEDs will man sicher nicht 1,2V am Shunt, macht 
schlappe 360mW bei 300mA für typ. 1W LEDs.

MfG
Falk

P S Und die Schaltung funktioniert sehr schön in der Praxis. Liegt bei 
mir in der Schublade.

Autor: MaWin (Gast)
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> Wenn du die Güte besitzen würdest und mal den Artikel
> Konstantstromquelle fuer Power LED nebst Schaltung in Augenschein
> nehmen würdest,

Oh, ok, andere Schaltung.

Autor: A. K. (prx)
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Sollte sich der Wirkungsgrad dieser Schaltung nicht deutlich verbessern 
lassen, indem man DRC über R an Vcc legt, weil dann Ube des 
Schalttransistors nicht mehr in der Rechnung auftaucht? Allerdings 
sollte man dann bei der Frequenz wohl von 100KHz runtergehen, da der 
Schalttransistor nun abhängig von R im Grenzbereich zur Sättigung 
operiert.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  A. K. (prx)

>Sollte sich der Wirkungsgrad dieser Schaltung nicht deutlich verbessern
>lassen, indem man DRC über R an Vcc legt, weil dann Ube des
>Treibertransistors nicht mehr in der Rechnung auftaucht?

Ich denke nicht, denn dann fließt ein recht hoher Strom an der Last 
vorbei und wird sinnlos verbraten. Ausserdem spart man da nicht so viel 
Sättigungsspannung, man kommt vom 1-1,3 auch ca. 0,5-0,7, macht 
bestenfalls 0,8V weniger. Die Schaltung hat an 12V 78% Wirkungsgrad, was 
will man bei dem einfachen IC mehr?

MfG
Falk

Autor: A. K. (prx)
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Falk Brunner schrieb:

> Ich denke nicht, denn dann fließt ein recht hoher Strom an der Last
> vorbei und wird sinnlos verbraten.

Es entspricht allerdings der offiziell empfohlenen Schaltung für einen 
Step-Up, wobei die Dimensionierung von R dem im Datasheet beschriebenen 
"forced beta" entsprechen sollte, also beispielsweise beta=20. Dann 
fliessen zwar 5% des Stroms nebendran vorbei, aber nur einen Teil der 
Zeit.

Das sollte bei eher kleinem Vcc durchaus etwas bringen. Bei grossem Vcc 
lohnt das wohl nicht.

> will man bei dem einfachen IC mehr?

Noch mehr ;-)

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  A. K. (prx)

>"forced beta" entsprechen sollte, also beispielsweise beta=20. Dann
>fliessen zwar 5% des Stroms nebendran vorbei, aber nur einen Teil der
>Zeit.

Ja.

>Das sollte bei eher kleinem Vcc durchaus etwas bringen. Bei grossem Vcc
>lohnt das wohl nicht.

Genau anders herum ;-) Bei hohen Eingangsspannungen ist das effektive 
Tastverhältnis niedrig, sodas nur relativ wenig Zeit der Strom vorbei 
fliesst. In der Anwendung des OP ist das aber genau nicht der Fall.

>> will man bei dem einfachen IC mehr?

>Noch mehr ;-)

Jaja, Das Sättigungsgefühl ist der übersättigten Gesellschaft schon 
lange abhanden gekommen. Hmmm.

Ok, mal rechnen.

http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/M/C...

Seite 4, Diagramm Mitte links.

Nehmen wir an eine klassiche 1W LED mit 3,2V/350mA an 12V. Effektives 
Tastverhältnis ist 3,2/12~27%. Rechnen wir mal mit 100kHz 
Schaltfrequenz.

Die aktuelle Version mit Darlington verbrät also während der 2,7us 
Einschaltdauer ~ 0,75V*350mA = 262mW, macht effektiv 71mW.

Mit Forces Beta=20 fließt 1/20*350mA an der Last vorbei, aber bei voller 
Betriebsspannung. Macht 350mA/20*12V=210mW, dazu kommen noch die 
Verluste des großen Transistors mit ~0,15V*350mA=52mW. Macht zusammen 
ebenso exakt 262mW, was hier aber Zufall ist ;-)

Ergo. Die Schaltung passt schon und hat den Vorteil, keine Anpassung an 
die Betriebsspannung zu brauchen. Bei doppeltem Strom von 700mA für eine 
2W LED wäre sogar der Darlington im Vorteil, weil dessen 
Sättigungsspannung langsamer steigt als der ungesättigten mit forced 
Beta.

MfG
Falk

Autor: A. K. (prx)
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Falk Brunner schrieb:

> Mit Forces Beta=20 fließt 1/20*350mA an der Last vorbei, aber bei voller
> Betriebsspannung. Macht 350mA/20*12V=210mW,

Wobei dieser Verlust proportional zu Vcc ist, mit sinkender Vcc also 
sinkt. Der Verlust des Darlingtons ist (bezogen auf die Einschaltphase) 
jedoch konstant.

> ebenso exakt 262mW, was hier aber Zufall ist ;-)

Womit du offenbar ebenso zufällig den break even point erwischt hast 
;-). Bei höherer Vcc ist also die Darlington-Version besser, bei 
niedrigerer Vcc meine Version.

Das Tastverhältnis spielt dabei zunächst keine Rolle, denn der Verlust 
ist in beiden Versionen in der gleichen Phase.

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