Hallo,
ich habe eine Schaltung mit Transistorpräzisionsstromquelle (siehe
Anhang), mit dieser Schaltung wird eine LED mit gepulsten Strom
versorgt, indem der OPV-Ausgang über seinen E/S-Pin ein und
ausgeschaltet wird. Das klappt alles soweit ganz gut bis ich über einen
Frequenzbereich von 500 Hz gehe.
Dann sind die Peaks, wie in der Abb. im Anhang, vorhanden (mit größerer
Frequenz werden sie auch höher). Selber kann ich es mit nicht erklären,
wie diese entstehen und wie ich sie beheben könnte.
Wäre deshalb sehr dankbar wenn mir jemand helfen kann.
VG
Monika schrieb:> Hallo,>> ich habe eine Schaltung mit Transistorpräzisionsstromquelle (siehe> Anhang), mit dieser Schaltung wird eine LED mit gepulsten Strom> versorgt, indem der OPV-Ausgang über seinen E/S-Pin ein und> ausgeschaltet wird. Das klappt alles soweit ganz gut bis ich über einen> Frequenzbereich von 500 Hz gehe.> Dann sind die Peaks, wie in der Abb. im Anhang, vorhanden (mit größerer> Frequenz werden sie auch höher). Selber kann ich es mit nicht erklären,> wie diese entstehen und wie ich sie beheben könnte.> Wäre deshalb sehr dankbar wenn mir jemand helfen kann.>> VG
Das treiben von gösseren kapazitiven Lasten (Gatekapazität) durch
einen OPV ist immer etwas schwierig. Versuche doch mal, einen
Gatewiderstand einzubauen.
Gruss
Harald
Das Ausgangsverhalten ist induktiv (differenzierend). Durch das
Beschalten des Ausgangs mit einem kleinen keramischen Kondensator
bekommt man diese Flanken weg. Am besten zum Testen einen Drehko
anschließen und so lange drehen, bis die Leitung angepaßt ist (tolles
Rechteck), danach ausmessen und durch Festkondensator ersetzen.
Vielleicht sollte ich noch dazu sagen, das ich bei der Fehlersuche zu
dem Schluss gekommen bin, das es an dem Transistor liegen muss. Da an
dem OPVausgang das Rechtecksignal noch korrekt übertragen wird ( wenn
man den MOSFET überbückt, also nur die Rückkopplung drin lässt).
VG ( das mit der Kapazität werde ich morgen mal ausprobieren)
>Das klappt alles soweit ganz gut bis ich über einen Frequenzbereich von >500 Hz
gehe.
Das kann einmal eine Eigenart des OPA547 sein. Andererseits sollte man
MOSFETs mit ihren teilweise beachtlichen Gate-Kapazitäten nicht
unbedingt direkt an den Ausgang eines OPamps hängen. Das kann ungesunde
Phasendrehungen ergeben.
Probier doch mal die Beschaltung wie im Anhang gezeigt. Für einen
gepulsten Betrieb mußt du natürlich mit den Bautelewerten ein bißchen
spielen, das betrifft vor allem R3 und C1.
So siehts aus. Sei froh dass die Schaltung nicht schwingt. Die Schaltung
von Elena ist genau richtig. Wichtig ist kleiner Kondensator von Out zum
invertierenden EIngang und der Widerstand vom Shunt zum invertierenden
Eingang.
Bisher konnte ich mit dem Gatewiderstand und dem RC-Glied keine
Verbesserung erzielen,ich werde da weiter die Bauteile variieren, aber
die Signalverzerrung wird bsiher nicht besser. Auch bricht am Ausgang
des OPVs und somit über den LED der Rechteckimpuls mit den verwendeten
Bauteilen aber 3 kHz zusammen.
Dann habe ich jetzt das Problem, das wenn die Frequenz höher gedreht
wird, der Strom für die LED nicht mehr konstant bleibt, sondern absinkt,
bei 100 Hz sind es noch 10mA bei 1kHz nur noch 6,3kHZ. Man könnte
natürlich die Vdc weiter hochregeln, aber das zu beseitigen wäre besser.
VG
Monika schrieb:> Hallo,>> ich habe eine Schaltung mit Transistorpräzisionsstromquelle (siehe> Anhang), mit dieser Schaltung wird eine LED mit gepulsten Strom> versorgt,
Brauchst Du denn überhaupt die PWM? Vielleicht reicht es ja
auch, wenn Du über den Eingang des OPV einfach den Ausgangs
strom linear einstellst.
Gruss
Harald
Willst du damit irgendwelche Highpower LEDs betreiben? Bisher hab ich
nur was von 10mA gelesen. Das ist für einen OPA547 mit max 500mA
Outputcurrent kein Problem und der FET kann entfallen.
Bei höheren Frequenzen ist auch der E/S-Pin nicht der Eingang deiner
Wahl um einen verzerrungsfreien Betrieb zu erreichen, Stichwort
Einschwingzeit der OP-Endstufe. Eher die passende Analogspannung auf den
nichtinvertierenden Eingang geben oder auch mal testen wie gut die
einstellbare Strombegrenzung funktioniert.
Wir haben das ganze mit einem Bipolartransistor gemacht und das Rechteck
bzw. die Signalquelle liegt am positiven Eingang des OpAmps an,
funktioniert wunderbar, ohne Kondensatoren.
Vorher hatten wir auch mal einen Mosfet eingesetzt, dieser hat aber nur
bednigt funktioniert und die Schaltung kam ins Schwingen.
Also ich würde das Signal an den positiven OpAmp Eingang anschließen und
nen bipolar verwenden.
Ja später möchte ich auch LEDs mit 500mA betreiben. Bisher teste ich
aber die Schaltung nur mit einer konventionellen LED, deshalb bisher nur
10/20 mA.
@ mex
Die Sache ist halt ich möchte die Stromstärke regeln können, was ich
bisher mit der spannung am nichtinvertierenden Eingang des OPVs gemacht
habe und weshalb ich den Impuls mittels E/S-Pin realisiert habe.
Es soll im Endeffekt eine gepulste stromregelbare Schaltung für die Led
entstehen.
Wenn du den Ausgang des OPA547 mit E/S abschaltest, geht er nicht auf
0V, sondern wird (relativ) hochohmig. Das Gate des Mosfet wird dann nur
mit dem verbleibenden Leckstrom entladen, was alles andere als optimal
ist.
Wo im Schaltplan hast du das Signal für das Oszibild in deinem
Ursprungsbeitrag abgegriffen?
> Es soll im Endeffekt eine gepulste stromregelbare Schaltung> für die Led entstehen.
Die Schaltung ist dafür prinzipiell nicht geeignet.
1. Jeder Umschaltvorgang am MOSFET führt zum Laden/Entladen des Gates
und addiert damit den nötigen Umladestrom auf die LED. Der Umladestrom
kann durchaus in den Amperebereich gehen, siehe MOSFET-Treiber.
2. OpAmps regeln nicht so schnell, der übliche LM324 ist schon für kHz
nicht zu gebrauchen, und durch einen nachgeschalteten MOSFET wird es
nicht besser.
3. Die Schaltung muss gegen die zusätzliche Verstärkung des MOSFETs
durch Elena's Zusatzbauteile kompensiert sein, was sie noch langsamer
macht.
Nimm also entweder einen OpAmp der gleich den nötigen Strom liefern kann
oder schalte einen Bipolartransistor als Emitterfolger dahinter, da darf
auch die LED zwischen Emitter und Shunt hängen damit du den Basisstrom
mitmisst. Das erspart dir die Peaks und du brauchst viel weniger
Kompensation, du kannst mit einem Basisvorwiderstand gar die Verstärkung
so runterdrehen daß du keine brauchst.
Allerdings: Bei LEDs ist es eigentlich wurscht, Laserdioden macht man
aber mit deiner Schaltung kaputt.
@ MaWin
Könntest du mir sagen an welchen OPV-Parametern du das fest machst, das
er zulangsam ist (Slew Rate, Output disable time oder ähnliches?)? vll
könnte ich dann nach einem schnelleren suchen... und weshalb wird es
durch einen Mosfet nicht besser? Ich würde das gerne auch verstehen.
und bezüglich:
>> Nimm also entweder einen OpAmp der gleich den nötigen Strom liefern kann <<
Der OPV kann ziemlich hohe Ströme liefern, das betreiben einer 500mA Led
sollte kein Problem darstellen, oder wie meinst du das das es nicht
funktionieren wird?
VG
Ein OpAmp hat ein bestimmtes Tempo, unbelastet.
Wenn du nun das kapazitive Gate eines MOSFETs auflädst,
wird i.A. der maximale Strom überschritten und der
OpAmp gebremst. Bei bipolaren Transistoren passiert
das nicht.
Man kann zwar versuchen, durch rasend schnelle OpAmps
das auszugleichen, aber letztlich braucht man
hochstromfähige um schnell umladen zu können. Der
ganze Umladestrom geht aber über das Gate des MOSFETs
über den Shunt und wird mitgemessen, aber nicht durch
die LED geschickt.
Die Auswahl der Bauteile OPA547/TLC279, IRF730/IRF520
ist unglücklich, der OPA547 braucht keinen MOSFET,
zumindest nicht bei 20-500mA, der TLC279 wird durch den
hochkapazitiven MOSFET gebremst.
Aber die Schaltung von Elena ist besser weil der OpAmp
nicht abgeschaltet wird (Ausgang hochohmig) sondern
runtergetastet wird und kompensiert ist.
Wenn man alledings keinen MOSFET nachschaltet sondern
den OPA547 direkt die LED steuern lässt, kann ein
Ausschalten des Ausgangs wieder sinnvoll sein.
Ganz allgemein lässt sic also durch Auswahl besser
geeigneter Bauteile noch einiges rausholen, und dabei
zählt nicht "viel bringt viel", sondern eben geschickt
gewählt: Bipolar statt MOSFET, LED auf dieselbe Seite
wioe den Shunt, ausbalancierte Teile, den OpAmp (und
Transistor) passend zu dem was er leisten muß.
@ MaWin
Für eine LedSteuerung nur über OPV habe ic so eine Schaltung wie im
Anhang, geht das in die Richtung wie du es meinst?
Bei dieser Schaltung habe ich aber nun das Problem, das ebenfalls ein
verzerrter Rechteckimpuls and er LED anliegt, wobei sie vorher schonmal
einwandfrei lief.
VG
Howland vergewaltigt ?
Das bringt's so nicht. Hast du mex nicht gelesen ?
"Wir haben das ganze mit einem Bipolartransistor gemacht und das
Rechteck
bzw. die Signalquelle liegt am positiven Eingang des OpAmps an,
funktioniert wunderbar, ohne Kondensatoren."
So macht man es.
Ja ich habe das von mex schon gelesen, nur wenn ich den Rechteckimpuls
(was bisher eifach von einem Funktionsgenarator kommt) an den
nichtinvert. Eingang lege, dann habe ich doch keine Option mehr den
Strom zu variieren, was ja das Ziel ist.
Kommisch!
Ich habe vorige Woche eine elektronische Last gebaut (Konstantstrom
0..10A)
Habe gleiche Phenomän, egal ob mit Bipolar oder mit MOSFET!
Abhilfe habe ich 2 Wege gefunden:
- ein Siebelko am Eingang (ca 470µF /A)
- Kondensator zwischen invertiertem Eingang und Ausgang des OPV auf 4,7
nF
>Howland vergewaltigt ?
Oh jeh, wieder diese furchbare Howland-Stromquelle! Ich kann nur
dringenst davon abraten, eine Howland-Stromquelle zu verwenden, wenn der
Strom auf eine längere Leitung gehen soll...
>Bei dieser Schaltung habe ich aber nun das Problem, das ebenfalls ein>verzerrter Rechteckimpuls and er LED anliegt, wobei sie vorher schonmal>einwandfrei lief.
Monika, selbst wenn du ein Rechteck zur Ansteuerung verwendest, willst
du nicht wirklich einen reinrassiges Rechteck auf einer Leitung haben,
weil das immense Ströungen verursachen kann. Da ist ein verschliffenes
Rechteck mit abgerundeten Kanten genau das Richtige. Schau dir darauf
hin nochmal meine Simulation genauer an...
>ich habe eine Schaltung mit Transistorpräzisionsstromquelle (siehe>Anhang), mit dieser Schaltung wird eine LED mit gepulsten Strom>versorgt, indem der OPV-Ausgang über seinen E/S-Pin ein und>ausgeschaltet wird. Das klappt alles soweit ganz gut bis ich über einen>Frequenzbereich von 500 Hz gehe.
Warum verwendest du denn überhaupt diesen Enable-Pin? Warum gibst du
denn nicht auf den "+" Eingang des OPamp ein zerhacktes
Gleichspannungssignal? Das läßt sich doch ganz leicht mit einem
Schalttransistor erzeugen. Und du hast dann auch noch die Möglichkeit,
mit einem simplen RC-Filter die Flanken abzurunden. Dann bist du auch
nicht auf diesen exotischen OPamp angewiesen...
>Und die Leds sollten dann bei jeder Frequenz den gleichen Strom>erhalten, damit die Leuchtstärke auch gleich bleibt.
Hhm, warum willst du überhaupt den LED-Strom pulsen?
Erzähle mal mehr über deine Anwendung. Das ergibt so irgendwie alles
keinen Sinn...
Ich möchte LEDs pulsen, und dabei auch noch den Strom an der LED
verstellen können, sodass ich unterschiedliche Leuchstärken erhalten
kann. Weshalb ich an dem nichtinvert. Eingang eine Spannungsquelle habe
die ich beliebig verstelle und über den E/S-Pin ein Rechtecksignal
draufgebe um zu pulsen. Ich hätte auch gerne ein "schönes" Rechteck,
weil je mehr verschmierter es ist umso länger wären dann die An- und
Abschaltzeiten der LED.
Mit der Howland-Current-Source hatte ich bisher die besten Ergebnisse...
Bei der Transistorpräzisionsstromquelle nicht...
Bin euch dankbar für die Meinungen und versuche es weiter, bisher kommmt
aber kein gutes Ergebnis bei raus.
Achja und pulsen deshalb, weil man dann ja höhere Ströme einsetzten kann
und auch bei verschiedenen Materialien weiter eindringen kann. Was dann
später mal der Fall sein soll...
> Ich möchte LEDs pulsen, und dabei auch noch den Strom an der LED> verstellen können, sodass ich unterschiedliche Leuchstärken erhalten> kann.
Den Eindruck des Auges unterschiedlicher Leuchtstärke erhält man doch
auch durch unterschiedliche Pulslängen, also wozu doppelt moppeln ?
> Ich hätte auch gerne ein "schönes" Rechteck, weil je mehr> verschmierter es ist umso länger wären dann die An- und> Abschaltzeiten der LED
Ja und ? Schönheit alleine ist kein wirkliches Entscheidungskriterium in
der Elektronik, und was die LED am Anfang langsamer aufleuchett, das
leuchett sie zum Ende auch länger nach, also was soll's ?
> verschiedenen Materialien weiter eindringen
?!??
Zu viel Raumschiff Entensteiss geguckt ?
Siehe:
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.8
"Es bringt auch nichts, eine LED zur angeblichen Helligkeitssteigerung
mit Impulsen höheren Stroms zu betreiben, und z.B. statt 20mA nur 10%
der Zeit 200mA zu verwenden. Die LED wird NICHT heller, weil der
mittlere Strom und damit die mittlere Helligkeit gleich ist, stattdessen
sind die Verluste minimal höher."
Dennoch kann es Gründe geben, eine Power-LED mit definiertem
Konstantstrom aber zeitlich gepulst zu betreiben. Aber dabei ist der
Konstante Stom normalerweise konstant, also fest eingestellt. Hat man
ein SIgnal z.B. von 0V/5V aus einem uC oder IC, reicht:
+12V
|
LED
|
IC -|< NPN Transistor z.B. BD135
|E
Festwiderstand, z.B. 12 Ohm 2 Watt für 350mA LED
|
Masse
Also es geht hier nicht darum das ich das pulsen mit dem Auge sehen
will, ich weiß das das Auge beim pulsen die mittlere Helligkeitwahrnimmt
und die damit nicht heller sind bei höheren Strömen...
Eine Fotodiode als elektronischer Sensor wird die höhere Lichtstärke
erfassen, und wenn man mit der LED Gewebe (Haut o.ä.) durchstrahlt kommt
man mit 100mA weiter als mit 20mA...
Monika schrieb:> Das Ozibild, war abgegriffen an den LEDs.
Das ist nicht so schlau. Wenn der Mosfet sperrt und die LED aus ist,
sind beide hochohmig, so dass die Spannung an der LED irgendwo zwischen
0V und ein paar Volt (unterhalb der Flussspannung) liegen kann. Beim
Umschalten kann dadurch durchaus ein Peak enstehen, der aber überhaupt
nicht böse sein muss.
Wichtig ist nicht die Spannung, sondern der Strom durch die LED. Den
kannst du mit dem Oszi bspw. über die Spannung am Shunt-Widerstand
messen. Sind dort diese Überschwinger ebenfalls zu sehen? Wenn du die
von Elena vorgeschlagene Lead-Kompensation (mit dem C und den 2 Rs)
machst, sollten da keine Peaks zu sehen sein.
> Kann ich die Entladung verbessern, indem ich ein Gatewiderstand> einbaue?
Du kannst vom Opamp-Ausgang einen Widerstand nach GND schalten.
Du könntest aber auch auf den Shutdown komplett verzichten und stattdes-
sen das Eingangssignal des Stromreglers periodisch mit einem zusätzli-
chen Transistor (kleiner BJT oder Mosfet) auf GND ziehen. Dann hast du
beim Opamp eine viel größere Auswahl.
Ich habe das mal simuliert, einmal für die Freunde von Alt & Billig mit
dem LM324 (0,3V/µs) und einmal mit dem schnelleren LT1215 (50V/µs),
beidesmal mit einem 10kHz-Eingangssignal. So arg schlecht schneidet der
LM324 nicht einmal ab :)
Also ich habe die Schaltung jetzt ohne die Benutzung von dem E/S-Pin und
lege das Signal (variable Spannung und gepulst) auf den nicht invert.
Eingang des OPVs. Ich habe den Gatewiderstand und den R und C wie bei
Elena in der Schaltung eingebaut. Habe auch die Werte variiert von den
Bauteilen. Kann aber die Peaks immer noch nicht beseitigen. Es stellt
sich höchsten bei zu hohem R und C eine "Verschmierung" des Rechtecks
ein, aber die Peaks sind noch genauso vorhanden, sowohl an der LED als
auch am Shuntwiderstand.
