Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik High-Power LED µs Schalten


von R.Amza (Gast)


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Hallo allerseits,

wie dem Titel zu entnehmen ist möchte ich gerne eine High-Power LED
(3,5V bei 700mA, Cp=1200pF) mit Pulsbreiten (Einzelpulse) von 1µs
oder besser sogar 0,5µs blitzen lassen.

Ich hatte an eine Schaltung mit MOS-Treiber und MOS-FET gedacht,
wobei die Diode in Reihe (über/an Drain) zum MOS-FET geschalten
werden soll.
(parallel wäre schlecht, da weder die LED die ganze Zeit leuchten soll,
noch bei einem depletion-mode FET die ganze Zeit geheizt werden soll)

Die Pulse (5V) werden extern erzeugt und dem EIngang des Treiber ICs 
zugeführt (und haben auch wirklich 1µs Pulsbreite).

- Habe hier TC4452 und einen IRLZ14 zur Verfügung.

Irgendwas mache ich aber an der Beschaltung bzw. Dimensionierung
falsch, ich komme auf minimale Pulszeiten von 1,2ms...

Ich wäre sehr dankbar wenn mir jemand helfen könnte.
- Bin langsam wirklich am Verzweifeln.

Die aktuelle Schaltung kann ich bei Gelegenheit nachsteuern.
Ich habe leider noch nebenbei sehr viel zu tun.

Sollte aber auch so recht gut vorstellbar sein.


Großes Danke schon mal im Voraus!


Gruß

R.Amza

: Verschoben durch Admin
von Helfender (Gast)


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Hallo,

> Die aktuelle Schaltung kann ich bei Gelegenheit nachsteuern.

Das wird nötig sein, da das Timing stark von der Beschaltung der 
Bauteile abhängt.

> ich komme auf minimale Pulszeiten von 1,2ms

Dann umso eher den Schaltplan posten; da scheint bei der aktuellen 
Schaltung doch einiges im Argen zu sein  ...

von Falk B. (falk)


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@  R.Amza (Gast)

>(3,5V bei 700mA, Cp=1200pF) mit Pulsbreiten (Einzelpulse) von 1µs
>oder besser sogar 0,5µs blitzen lassen.

Warum auch immer. Wobei ich nicht sicher bin, ob solche Monster-LEDs 
solche kurzen Schaltzeiten schaffen. Das ist nicht nur eine Frage der 
Ansteuerung, sondern auch der LED selbser.

>Ich hatte an eine Schaltung mit MOS-Treiber und MOS-FET gedacht,
>wobei die Diode in Reihe (über/an Drain) zum MOS-FET geschalten
>werden soll.

Wozu? Ein Mosfet-Treiber allein reicht. GGf. sogar ein kleiner MOSFET 
allein, soo viel sind 700mA nun auch wieder nicht.

>Die Pulse (5V) werden extern erzeugt und dem EIngang des Treiber ICs
>zugeführt (und haben auch wirklich 1µs Pulsbreite).

Gut.

>- Habe hier TC4452 und einen IRLZ14 zur Verfügung.

KDF? Ein 12A(!) Mosfet-Treiber, dahinter noch mal ein 30A MOSFET? Fährst 
du mit dem Tieflader zum Bäcker?

>Irgendwas mache ich aber an der Beschaltung bzw. Dimensionierung
>falsch, ich komme auf minimale Pulszeiten von 1,2ms...

Schaltplan?

>Die aktuelle Schaltung kann ich bei Gelegenheit nachsteuern.

Die Gelegenheit wäre JETZT!

>Ich habe leider noch nebenbei sehr viel zu tun.

Wir auch.

>Sollte aber auch so recht gut vorstellbar sein.

Dann sollte sie laufen, da kann man recht wenig falsch machen. Naja, 
McMurphy ist überall.

Es reicht, mit einem kleinen 2A MOSFET ala IRF7103 das Ding ganz einfach 
per Vorwiderstand zu pulsen. Den MOSFET kann man mit einem halbwegs 
kräftigen CMOS-Ausgang eine 74HC ICs oder AVRs ansteuern, das reicht. 
Oder man klemmt die LED mit Vorwiderstand direkt an den MOSFET-Treiber, 
der hat genug Dampf, man muss nur dessen minimale Betriebsspannung 
beachten. %V sind hier OK. Hast du einen 100nF KEramikkondensator NAH am 
Treiber? Und parallel dazu vielleicht 10uF Tantal?

MFG
Falk

von Stone (Gast)


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>Wobei ich nicht sicher bin, ob solche Monster-LEDs
>solche kurzen Schaltzeiten schaffen. Das ist nicht nur eine Frage der
>Ansteuerung, sondern auch der LED selbser.

Ja geht Zitat aus "XLampPulsedCurrent.pdf" von Cree

"The typical turn-on time for an XLamp device is on the order of 100
nanoseconds or less, which limits the maximum switching frequency to 
approximately 10 MHz."

>Die Pulse (5V) werden extern erzeugt und dem Eingang des Treiber ICs
>zugeführt (und haben auch wirklich 1µs Pulsbreite).

Na dann weist du ja wo du suchen musst.Entweder der Treiber ist zu lahm 
oder der Fet wird zu schwach angesteuert.


Gruß Matthias

von R.Amza (Gast)


Angehängte Dateien:

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Schaltung wie auf dem Bild.
Habe EL7104 und TC4452 da, wobei der TC zwei pos. Ausgänge hat,
der EL pos. und neg. ...

Angestrebt wird die LED mit ca. 1-1,2A zu Pulsen, später werden es dann
20-30 (da reicht der Vorwiderstand dann nicht mehr zur 
Stromregulierung).
Deswegen (und aus Sortimentsgründen) etwas überdimensioniert. ;)

Gedanke war der, dass I=C*dU/dT, bei dem IRLZ14 bedeutet das
400pF*5V/1*10^-6s = 0,002A (zum Umladen).
5V/0,004A = 1250Ohm

Erscheint mir etwas groß, da für schnellere Schaltzeiten doch eigentlich
mehr Ampere benötigt werden,oder?
Allerdings hat es mit 2Ohm anstelle von 1,2k auch nicht werden wollen.
Gut möglich, dass es am 1M gegen Masse liegt.
Allerdings ohne diesen Widerstand (oder wenn zu klein) schließt der 
MOS-FET
nicht mehr nach dem (Ein-)Schalten. (Evtl. besser einen C?)

Ich steh da wohl gerade auf einem riesigen Schlauch und seh' den Wald 
vor lauter Bäumen nicht.


Danke für jede Hilfe!

R.

von R.Amza (Gast)


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Noch etwas:
... Induktive Betrachtung erstmal außen vorgelassen und ja der MOSFET 
reicht dann nicht mehr für 20 oder 30 LEDs in Reihe. Aber evtl. 2 x 10 
parlell.

von R.Amza (Gast)


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Noch etwas:
... Induktive Betrachtung erstmal außen vorgelassen und ja der MOSFET 
reicht dann nicht mehr für 20 oder 30 LEDs in Reihe. Aber evtl. 2 x 10 
parllel.

von Purzel H. (hacky)


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Naja. Mit 1.2kOhm am Gate wird da nie was. Da sollten vielleicht 10 Ohm, 
oder gar nichts sein.

von R.Amza (Gast)


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Hatte 2 Ohm dran, wie beschrieben. - Allerdings ohne Erfolg.

von Steffen I. (echo)


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Wird die Schaltung von dir überhaupt mit nem Oszi vermessen oder woher 
kommt die Angabe "ich schaff max 1,2ms Pulszeit"?
 R3 auf 10R oder so verringern oder ganz weglassen, C2 weglassen (wozu 
meinste soll der da sein?), gute Pufferkondis 100nF folie/keramik und 
dazu 10µF parallel dicht an den Treiber wie Falk schon sagte. Signal 
vorm Treiber messen und direkt am FET-Gate, Spannung über Drain-Source 
messen, dann wieder hier melden.

MfG Steffen

von Michael R. (mexman) Benutzerseite


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> Allerdings ohne diesen Widerstand (oder wenn zu klein) schließt der
> MOS-FET
> nicht mehr nach dem (Ein-)Schalten. (Evtl. besser einen C?)

Dann ist der Treiber faul!


gruss

Michael

von Dietrich L. (dietrichl)


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Steffen I. schrieb:
> R3 auf 10R oder so verringern oder ganz weglassen, C2 weglassen (wozu
> meinste soll der da sein?), ...

... und OUT+ und OUT- (Pin 7 und 6) verbinden: Du musst doch zum 
Abschalten das Gate auch entladen! Dann brauchst Du auch R2 nicht 
mehr.

Gruß Dietrich

von Falk B. (falk)


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@  Dietrich L. (dietrichl)

>... und OUT+ und OUT- (Pin 7 und 6) verbinden:

In der Tat. Das kommt davon, wenn man mit mordsmäßigen Treibern 
hantiert, ohne zu wissen was man tut.

von Kai K. (klaas)


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C1 ist viel zu klein, C2 ist aus dem Datenblatt fehlinterpretiert und 
gehört weg, R2 ist überflüssig, R3 ist zu groß (der IRLZ14 hat immerhin 
rund 400pF Eingangskapazität) und Pin 6 und 7 gehören natürlich 
miteinander verbunden, sonst bekommst du ja keinen schnellen 
Push-Pull-Treiber.

von j. c. (jesuschristus)


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Miss das alles auf jeden Fall mal mit einer Photodiode nach! Wenn es 
weiße LEDs sind, gehen die zwar schnell an, leuchten aber eventuell 
nach! Dann sind so schnelle Schaltzeiten unmöglich.

von Dieter_G (Gast)


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Ja, ich kann j. c. nur beipflichten.
Auch muszt du bei solch geringen Pulsdauern die Zuleitungsinduktivitaet 
zur LED gring halten: Wenn diese mit auf der Platine, nahe beim 
Transistor sitzt ist das kein Problem, aber wenn du gedenkst sie per 
Kabel in einiger Entfernung zu haben schon.
Gleiches gilt fuer deine 12V-Versorgung, du muszt sie auf der Platine 
mit einem schnellen Elko puffern.
Ansonsten ist dein Vorhaben, vor allem wenn du mal in die 20-30A-Region 
vordringen moechtest unmoeglich. Der Transistor wird zwar aufmachen, 
aber innerhalb deiner 1µs erreicht der Strom nicht auf den gewuenschten 
Wert.

Das ganze Vorhaben ist jedenfalls nicht trivial, verifiziere die 
Funktion der Schaltung auf jeden Fall.

Ich habe schon eine schnelle Stromquelle fuer [20 blaue Power-LEDs in 
Reihe] gebaut, allerdings geregelt (auf einen einstellbaren Wert zw. 0 
und 5 Ampere).
Ich habe zwar ein-/ und aus-schaltzeiten bzw. "Einregelzeiten" von 1µs 
erreicht, aber das war schon eine kleine Herausforderung. u.a. Muszte 
ich die ca. 15cm langen Zuleitungen zu den LEDs verdrillen wenn ich den 
Regler so schnell haben wollte, sonst hat er angefangen zu oszillieren 
wie wild. Auch das ganze Layout habe ich sehr induktionsarm ausgelegt 
(Hin- und Rueckleitungen deckungsgleich auf der Ober- und Unterseite 
verlegt.

Auch die Kondesatoren zum puffern der Versorgungsspannung hatten groszen 
einflusz. Ich konnte nicht einfach irgend einen Standard-Typ nehmen (wg. 
zu groszer parasitaerer Induktivitaet) sondern muszte auf induktionsarme 
Typen (ausgelobt als "for SMPS") zurueckgreifen (sonst -> Regler 
schwingt).

Das ist zwar kein Hexenwerk, also schon machbar, aber mal kurz nebenbei 
geht das nicht (20-30A)

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