Hallo! Zum Betreiben einer High Power LED (3,6V @ 6A) möchte ich gerne eine regelbare Stromquelle bauen, die 0-6A kann. Das Prizip-Schaltbild habe ich angehängt. Über die Steuerspannung und R1 stelle ich den Strom ein. Mir geht es hauptsächlich um die Auswahl des Power MOSFET´s und der Betriebsspannung im Leistungsteil. Da ich mich nicht gut mit MOSFET´s auskenne, sind ein paar Fragen aufgetaucht, die ich gerne klären würde. Als Beispiel nehme ich einen IRLZ14, der mir bei der Recherche über den Weg gelaufen ist. http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/irf/irlz14.pdf Wenn ich das richtig verstanden habe, steuere ich den Strom durch den Transistor Id durch die Gate-to-Source-Voltage Vgs. Aus dem Datenblatt (Typical Transfer Characteristics) entnehme ich einen Wert von Vgs=4-5V @ Id=6A. Was mir nun zu schaffen macht ist die Drain-to-Source-Voltage Vds. Dem Diagramm "Typical Output Characteristics" entnehme ich nun, je nach Temperatur, eine sich ergebende Vds=1-3V. Was passiert mit der restlichen Spannung im Leistungszweig? Abzüglich LED und R bei 6A bleiben ja ca. 7,2V übrig, die der Transistor verbrennen sollte. Tut er das auch? Wo ist mein Denkfehler? Oder ist das nur die minimale Spannung die der Transistor bei diesem Strom "braucht"? Über Tips und Anregungen würde ich mich sehr freuen, vielen Dank im Voraus. MfG
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Toby Leo schrieb: > Was passiert mit der > restlichen Spannung im Leistungszweig? Abzüglich LED und R bei 6A > bleiben ja ca. 7,2V übrig, die der Transistor verbrennen sollte. Tut er > das auch? Ihm bleibt nichts anderes übrig. Der Transistor muss immer die Differenz aus Betriebsspannun und LED-Spannung "verbrennen". Dabei ist es völlig egal, was für einen Transistor Du nimmst. Und es bedeuteT auch, das er einen grossen Kühlkörper braucht. Gruss Harald
Bei diesem Strom schon überlegt das ganze getaktet, also im Prinzip eines Buck-Konverters zu realisieren? Den so wird der Systemwirkungsgrad niemals 30% Übersteigen. Den Fet könnte man gleich für getakteten Betrieb nehmen. Denn gerade ein Mehrzelliger Fet in HEXFET Bausweise (welcher auf schnelles schalten gezüchtet ist) ist nicht für Linearbetrien geeignet. Es funktioniert jedoch nicht mit den spezifiezerten Strömen, bei 6A vl ja.
Ja, dein Transistor verbrät die restliche Spannung (7,2V * 6A = 43,2W). Das ist nicht sehr toll (bzw.: absolut Sch****)... Eine niedrigere Spannung wäre ganz gut. So ca. 4V. Dann werden noch ca. 2,8W verbraten. Gruß Jonathan
Alles was nicht an der Led oder dem R1 liegt verheizt der Fet (ca.48W!!!). Die Vds ist die Spannung, die infolge des On-Widerstands bei dem jeweiligen Strom mindestens an der D-S-Strecke abfällt. Der IRLZ14 kann nicht 6A und 7V gleichzeitig (Diag.8, dort fehlt die DC-Linie, sie ist parallel zur 10ms-Linie mit etwa dem selben Abstand wie die anderen), er wird schnell kaputtgehen. Außerdem wird die Schaltung wegen der Phasendrehung durch den Mosfet schwingen.
ohne mir jetzt deine schaltung + text groß angesehen zu haben werfe ich das mal hier herein: http://www.ti.com/lit/sg/slyt349a/slyt349a.pdf und so nebenbei: Warum einen LL-MOSFET? du hast doch 12 V zur verfügung... nimm nen normalen MOSFET. die haben afaik einen besseren RDSon dadurch geringere Verluste => weniger zu kühlen.
>die haben afaik einen besseren RDSon dadurch geringere >Verluste => weniger zu kühlen. Was in der jetzigen Anwedung total egal ist. Das schwingen kann durch einen großen Gatewiderstand, 330 - 1k verhindert werden. So eine LED an einer linearen Stromquelle zu betrieben ist bescheuert. Der Kühlkörper wird teurer, größer, schwere sein, als die Drossel, Schottkydiode, Controller welche für einen Buck-Konverter erforderlich wären...
Fralla schrieb: > Das schwingen kann durch einen großen Gatewiderstand, 330 - 1k > verhindert werden. Kann es so nicht, dadurch wird es nur noch viel schlimmer. Das Schwingen kann nur durch eine Hochfrequenz-Umgehung des Mosfet mit einem kleinen Kondensator direkt vom Ausgang zum I-Eingang verhindert werden.
Danke für die schnellen Antworten. Ich habe mir schon gedacht, dass mein Design für diesen hohen Strom nicht so gut geeignet ist. Als Zusatzinfo: Da es um eine präzise messtechnische Anwendung geht, bei der eine sehr konstanter Lichtstrom vorausgesetzt wird, kann die LED leider nicht getaktet betrieben werden. Ist es möglich mit einem Buck-Konverter einen stabilen Ausgangsstrom zu erzeugen? Wenn es fertige LED-Treiber ohne PWM in diesem Leistungsbereich gibt, gerne her damit, das erspart mir einige Arbeit. @whatthe: ohne mir deinen Link genauer anzusehen, kann das kein Treiber da... Also, nochmal von ganz vorne: Was wäre die beste Möglichkeit eine solche Stromquelle zu realisieren?
>Kann es so nicht, dadurch wird es nur noch viel schlimmer. Das >Schwingen kann nur durch eine Hochfrequenz-Umgehung des Mosfet mit einem >kleinen Kondensator direkt vom Ausgang zum I-Eingang verhindert werden. Nein wird es nicht. Aber eine neg .Rückkopplung über Kondensator sollte schon her. Ohne Gatewirdstand gibts starke Stromschwinger wenn sich die Last (Was sie hier wohl nicht tut) oder aber die Betriebspannung schnell ändert.
>der eine sehr konstanter Lichtstrom vorausgesetzt wird, kann die LED >leider nicht getaktet betrieben werden. Mit getaktet habe ich Buck Konverter gemeint. >Ist es möglich mit einem Buck-Konverter einen stabilen Ausgangsstrom zu >erzeugen? Ja. Der Strom hängt vom Ripple der Ausgangsspannung am. Dieser kann durch eine große Induktivität und einem großen Kondensator mit wenig ESR sehr klein gehalten werden. Und wenn notwendig noch ein Filter Nachschalten um den letzten Ripple zu dämpfen.
> Also, nochmal von ganz vorne: Was wäre die beste Möglichkeit > eine solche Stromquelle zu realisieren? > Was passiert mit der restlichen Spannung im Leistungszweig? > Abzüglich LED und R bei 6A bleiben ja ca. 7,2V übrig, Ja WARUM denn ? Das passiert noch nur, wenn du eine zu hohe Betriebsspannung hast. Wie wäre es mit 5V statt 12V ? (der OpAmp muß natürlich wenn der MOSFET 10VUgs braucht trotzdem noch mit 12V versorgt werden, oder du brauchst einen LogicLevel MOSFET wie IRLZ34 und einen Rail-To-Rail OpAmp wie TS912) Du kannst natürlich auch einen Widerstand von 1 Ohm (macht bei 6A 6V und 36 Watt) vor die LED schalten. Die Schaltung regelt dann doch noch den Strom auf genau 6A, und der MOSFET verbrät nur noch 8 Watt, was er auf einem kleinen Kühlblach auch kann.
MaWin schrieb: > Wie wäre es mit 5V statt 12V ? > (der OpAmp muß natürlich wenn der MOSFET 10VUgs braucht trotzdem > noch mit 12V versorgt werden, oder du brauchst einen LogicLevel > MOSFET wie IRLZ34 und einen Rail-To-Rail OpAmp wie TS912) Das klingt doch schonmal besser. Wenn ich aber die Betriebsspannung auf 5V absenke und den IRLZ34 verwende fallen über dem Transistor "nur" noch 0,2V ab. Reicht ihm das aus um die 6A noch zu gewährleisten? Ich meine im Hinterkopf zu haben dass daraus Probleme resultieren können, wenn beim Transistor nicht genug Spannung über Drain-Source liegen. Zum Problem mit dem Schwingen: Wo müssten Widerstand/Kondensator hin, um dies zu vermeiden? Und welche Größenordnung sollten diese haben? Entschuldigt bitte meine vllt amateurmäßig anmutenden Fragen, aber ich habe leider keine Erfahrung im Entwerfen von elektronischen Schaltungen. Grüße :)
Fralla schrieb: >>Kann es so nicht, dadurch wird es nur noch viel schlimmer. Das >>Schwingen kann nur durch eine Hochfrequenz-Umgehung des Mosfet mit einem >>kleinen Kondensator direkt vom Ausgang zum I-Eingang verhindert werden. > > Nein wird es nicht. Aber eine neg .Rückkopplung über Kondensator sollte > schon her. Ohne Gatewirdstand gibts starke Stromschwinger wenn sich die > Last (Was sie hier wohl nicht tut) oder aber die Betriebspannung schnell > ändert. Mit Gatewiderstand wirds doch nur noch langsamer und die Phase wird noch mehr gedreht. Es sei denn du machst den Gatewiderstand so groß das dementsprechend bei hohen Frequenzen keine Ansteuerung mehr effektiv auf den MOSFET geht.
> Wenn ich aber die Betriebsspannung auf 5V absenke und den > IRLZ34 verwende fallen über dem Transistor "nur" noch 0,2V > ab. Reicht hm das aus um die 6A noch zu gewährleisten Da hilft doch ein Blick ins Datenblatt. Fig 1. Typical Output Characteristics Bei 4V Ugs und 6A liegt der Schnittpunkt bei ca. 0.4V, bei 10V Ugs bei 0.2V. Reicht also knapp nicht, ein IRF3708 liegt aber locker über 10A bei 4.5V, der würde also reichen. > Zum Problem mit dem Schwingen: Wo müssten Widerstand/Kondensator hin, > um dies zu vermeiden? | LED ----|+\ | | >-+-1k-|I NMOSFET oder NPN-Transistor +-|-/ | | S E | 470p | | | | +------+-10k-+ | Shunt | ---------------+--o GND > Und welche Größenordnung sollten diese haben? Für gute Ergebisse misst man mit einem Oszilloskop die Reaktion der Schaltung auf Störgrössen und wählt die Bauteile für schnellste Ausregelreaktion bei niedrigsten Überschwingern. Es gibt keine passende Bauteilwertvorgaben, weil es von Nebenwerten der Bauteile abhängt und vom Aufbau.
@ MaWin der 1k Widerstand in Serie zum MOSFET ist doch kontraproduktiv. Siehe meinen Beitrag über dir. Und den OpAmp brauchst du ja auch nicht schützen die haben ja eine Strombegrenzung drinnen. Falls ich Unrecht habe bitte klär mich auf :-)
Wie soll das gehen mit 50m Widerstand? Wähle den Widerstand so, das der Fet weit vom minimalen Kanawirdstand entfernt ist. Zum Ansteuern kann man auch einen TL-431 nehmen...
@ Fralla Falls du dich damit auf meinen Beitrag beziehst weiß ich jetzt nicht wirklich was du sagen willst.
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@WT: war auf 50m und 0.2V Spannungabfall bezogen, von der temp anhängigkeit des Rds,on mal abgesehen. JA Gatewiderstand machts langsamer aber auch stabiler. Ohne Widerstand gibts Schwinger wenn Spannung oder Last schwingt. Einfach mit dem Scope messen, dann sieht man ja welcher Widerstand mindensatens notwendig ist. Im Anhang eine funktionierende TL-431 realisierung. MFG
> der 1k Widerstand in Serie zum MOSFET ist doch kontraproduktiv. Siehe > meinen Beitrag über dir. Und den OpAmp brauchst du ja auch nicht > schützen die haben ja eine Strombegrenzung drinnen. > Falls ich Unrecht habe bitte klär mich auf :-) Tja, das ist der berühmte Gate-Widerstand bei MOSFETs im Analogbetrieb. Siehe Beitrag "Re: MOSFET oszilliert bei Ansteuerung mit Thresholdspannung" und http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.13.1 und aus derselben FAQ: "Winfield Hill: High-voltage power MOSFETs love to RF oscillate at from 10 to 30MHz when used in the linear mode at even modest currents, like 5mA, and with more than say 25V across their drain-source. The easiest way to prevent this is to use two ferrite beads and slip one over both the gate and source leads of a TO-220 part. Sometimes a gate resistor alone can spoil the oscillation (they're always recommended anyway, and especially if you use a gate-source zener, isolate the gate with a resistor), but I have better results and am more comfortable with two ferrite beads." Über die Dimensionierung kann man reden, es gibt wohl kein richtig und falsch, nur passend und unpassend.
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