Spannungsgesteuerte Stromquelle als LED-Dimmer

Im Prinzip kann man das so bauen, obwohl der LM317 natürlich keine gute 
Wahl für eine Referenzspannungsquelle ist(man würde wohl lieber eine 
LM385-1.2 nehmen) un der Audioverstärker unnötigerweise auch Strom gegen 
Masse ableiten könnte, was gar nicht gebraucht wird, auch würde man 
R5..R7 nicht als Poti sondern als Festwiderstand ausführen für den 
benötigten Widerstandswert von R1.

Aber das Hauptproblem ist die Verlustleistung im IC2, die einen 
Kühlkörper bebnötigt

Willst du wirklich linear regeln ? Nicht doch besser ein Schaltregler ?
Wie wäre es mit einem TS19371 von Reichelt ?

@Mark

Und vergiss nicht, den Minuspol vom Gleichrichter/Glättungselko mit dem 
Minuspol der Schaltung zu verbinden ;-)

Vielen Dank erstmal für die ganzen Antworten!

Als Leistungs-OPV dachte ich TDA2050.

Zum Thema Schaltregler: Ich hab mir mal auf nem Steckbrett was 
zusammengebaut mit Konstantspannungsquelle 5V, PWM mit 555 und ner 
1Watt-LED (Mann is die hell!) mit Vorwiderstand zusammengefrickelt, das 
müsste bei höheren Spannungen und Reihenschaltung mehrerer LEDs auch 
recht effizient sein, außerdem wird der Großteil der Verlustleistung 
über den Vorwiderstand abgegeben, der MOSFET (verwendet wurde IRFZ34) 
wird kein Stück warm (bei gut 300mA Strom, also ähnlich viel wie in der 
gewünschten Applikation).
Aber ich weiß nicht, ob die Einstreuungen so gesund sind für was auch 
immer in der Umgebung. Die Schaltfrequenz liegt hier übrigens bei ca. 
60kHz, man hört also nichts, aber wie gesagt, ob das so gut is mit dem 
HF-Müll, ich weiß ja nicht.

Konstantstromquellen mit PWM hab ich mir ehrlich gesagt noch nicht 
angesehen, hatte ich aber wegen des HF-Mülls nicht ernsthaft vor, gerade 
bei Schaltfrequenzen kleiner 20kHz.

Zum Thema Effizienz/Verlustleistung über IC2: Wenn ich das Ganze an 
gleichgerichteten 24 Volt Wechselspannung betreibe, kann ich ja recht 
viele LEDs in Reihe schalten, über dem TDA liegen dann etwa 8 Volt 
(worst-case, Pi-mal-Daumen) an, macht bei etwa 300mA Maximalstrom und 
sagen wir 50mA Ruhestrom etwa 4 Watt Verlustleistung (alles 
Worst-case-Szenarien bei voller Helligkeit). Mit nem 10K/W Kühlkörper 
halte ich das Ding dann einigermaßen in der SOA. Ist eventuell nicht der 
Königsweg, aber recht billig und einfach machbar und v. a. ohne 
Einstreuungen in Netz/Umgebung/Was-auch-immer. Vielleicht mach ich mir 
auch zu viele Gedanken darum, aber ein Schaltregler muss auch erst 
einmal 70% Effizienz schaffen (ungefähre Angabe). Das tun die meisten 
zwar, sind aber vermutlich nicht so einfach zu handeln wie das Teil 
hier.

Ich stelle gleich noch einmal einen überarbeiteten Schaltplan rein mit 
Z-Diode usw.


MfG

Mark





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Rettet des Genitivs!

Da war wohl einer schneller als ich. :-)

Ich lese mir die Artikel mal durch und stöbere ein paar Datenblätter. 
Ich hab übrigens 12 oder 14 Reihen, je nachdem ob 6 oder 7 LEDs in Reihe 
verschaltet werden.

Beim Dimmen über den Strom kann sich die Lichtfarbe ändern, das könnte 
bei der indirekten Beleuchtung schon auffallen.
Wenn doch PWM: habe beim Stöbern in eBay diese hier gesehen:
http://www.ebay.de/itm/350mA-Konstantstromquelle-CCS2-350-fur-LEDs-KSQ-0-35A-/160970313546?pt=Bauteile&hash=item257a940f4a
Für 4€ kriegt man nichtmal die Bauteile selber gekauft.

Aufgrund der ausführlichen Beschreibungen Falk Brunners (Danke an dieser 
Stelle!), werde ich das Ganze jetzt doch etwas anders ausführen. Und 
zwar mit einigen LM324-Operationsverstärkern und irgendwelchen 
Wald-und-Wiesen-Transistoren (vermutlich sogar BC337). Der 24V-Trafo 
wird dennoch zum Einsatz kommen. Um die Zerstörung der OPVs zu vermeiden 
habe ich vor, einen LM7812 bis LM7818 zur Speisung der OPVs und zur 
Bereitstellung der Referenzspannung zu nutzen. Da es auf Genauigkeit ja 
nicht so drauf ankommt, reicht mir das auch.
Da ja jetzt nur noch Diodenflussspannung und Kollektor-Emitterstrecke 
sowie Verluste im Netzteil (Brummspannung und Spannungsabfall an den 
Dioden) und der Spannungsabfall am Messwiderstand die Anzahl der in 
Reihe geschalteten LEDs limitiert, werde ich 8 LEDs pro Reihe schalten, 
damit schone ich dann auch die Transistoren. Einen Schaltplan stelle ich 
alsbald möglich ein.

Hier der überarbeitete Schaltplan:
Je LED-Strang werden 8 LEDs mit einer Stromquelle aus einem BC337, einem 
OPV (mit PNP oder FET-Eingangsstufe, damit ich bis an -Ub herankommen 
kann)
und einem 47-Ohm Stromfühlwiderstand betrieben.
Ein LM7812 dient zur Versorgung der OPVs und als Referenzspannung. Die 
Steuerspannung wird mit einem 1kOhm-Poti in Reihe zu einem 
10kOhm-Widerstand abgenommen. Die Maximalspannung beträgt dann 
(zuzüglich Bauteiltoleranzen) 1,09 Volt. Für einen Strom von 20mA ergibt 
sich damit ein Fühlwiderstand von 54,5 Ohm. Gewählt wurden 47 Ohm.
Jede Leitung an die Eingänge der OPVs sind mit einem 1k-Ohm-Widerstand 
versehen, ist dies notwendig? (Es erschien mir irgendwie "schöner")

Falls es tatsächlich zu einer Farbänderung kommen sollte, kann ich auch 
immer noch eine PWM nachrüsten, statt der Poti-Spannung muss dann 
lediglich eine 1,09Volt PWM angelegt werden.


Nun die (hoffentlich abschließenden) Fragen:

Stimmen meine Überlegungen?
Brauche ich Fühlwiderstände?
Kann das stabil klappen?
Reichen 2000µF in der Hauptversorgung?





Nochmal vielen Dank an Falk und natürlich auch an den Rest des Forums 
für die Tolle Hilfe!

Mir fällt gerade auf: Der LM324 frisst ja satte 50mA! Bei 3 Stück plus 
ein paar Verlusten in der Schaltung kommt man da ja schon auf ca. 
160mA... das heißt über 3 Watt Verlustleistung am LM7812... Oder täusche 
ich mich?

Oke, doch nicht. Nur wenn der Input negativ wird, aber das kann ja nicht 
passieren.

> Es ist wichtig. Es fehlt aber noch der Rückkopplungskondensator, der ist
> noch wichtiger. Siehe Artikel oben.

Nein. Diese Art der "Kompensation" macht so eine Schaltung nur 
instabiler, auch wenn x-mal das Gegenteil behauptet wird.

Hier, in diesem Fall ist gar keine Korrektur nötig, weil der Transistor 
mit ft>100MHz als Emitterfolger (für den OPV mit ft=1MHz) arbeitet und 
die Schleifenverstärkung leicht herabsetzt.

Ihr seid echt gut, Leute! :-)

Dann nehme ich die Schaltung wie hochgeladen (warum ich dauernd Masse 
vergesse, ist mir schleierhaft - Gott sei Dank können sich den hier alle 
dazudenken).

Bleibt eine Frage: Wie soll der Rückkopplungskondensator vom Ausgang zum 
invertierenden Eingang der OPVs (so soll's ja sein, wäre ja sonst 
Mitkopplung, wenn ich mich nicht irre) dimensioniert sein? Ich hätte an 
dieser Stelle einfach einen 100nF Folien- oder Keramikkondensator 
eingebaut (oder sowas in der Größenordnung) und fertig.
Mit Ausgang meine ich den Ausgang der gesamten Verstärkerstufe, also den 
Emitter des BC337.
Ansonsten muss nur noch eine Bestellung beim kleinen R raus und der 
Lötkolben temperiert werden. ;-)





Mit freundlichem Gruß und der großen Erkenntnis, dass man in diesem 
Forum mit ordentlich gestellten Fragen sehr ordentliche Antworten 
bekommen kann


Mark

> Bitte? Wir reden vpn einer kapazitiven Rückkopplung vom Ausgang zum -
> Eingang! Das macht so ziemlich jede OPV-Shaltung stabil, wenn gleich
> auch langsamer.

Naja. Im angehängten Bild ist etwa die Schaltung des TE mal mit 
Korrektur und mal ohne zu sehen. Die Simulation ist mehrfach 
parametrisch, wobei der 100R von 22R...220R, der 100p von 33p...330p und 
der 5k von 1k bis 10k läuft. Das obere Kurvenbündel zeigt die obere 
Schaltung, das untere entsprechend die untere.
Es ist keinerlei Verbesserung gegenüber der nicht korrigierten Schaltung 
erkennbar, im Gegenteil. Bei großen Kapazitäten dauert das Einschwingen 
auf den Endwert "ewig".

> Ein verbreiteter Irrtum. Nur weil der Emitterfolger eine
> SPANNUNGSVerstärkung <1 hat, bedeutet das NICHT, dass er ein nicht
> schwingen kann. Denn die STROMverstärkung ist deutlich größer 1, das
> reicht.

Es geht hier um die resultierende Schleifenverstärkung und die 
resultierende Phasendrehung in der Rückkoppelschleife des OPV. Da spielt 
der Betrag der Stromverstärkung näherungsweise keine Rolle. Da die 
Transitfrequenz des Transistors um 2 Dekaden über der des OPV liegt, 
entsteht aus der Sicht des OPV keine zusätzliche Phasendrehung solange 
die Schleifenverstärkung >1 ist. Außerdem wird durch den Transistor die 
Schleifenverstärkung minimal verringert, was die Stabilität ebenfalls 
nicht beeinträchtigt.

Hier das Bild.

Ich bestell mir einfach erst mal das Zeug, mach es dann erst einmal 
ohne, und wenn das nicht klappt, mit dem 100R und dem kleinen Kerko

Jippie! Die Teile sind da!

Erst einmal grob zusammengesteckt das Ganze. Ich habe weder 
Fühlwiderstände noch Gegenkopplung verwendet, damit konnte ich aber 
leider keine absolute Dunkelheit der LEDs erreichen.
Einbringen von Fühlwiderständen brachte nichts.
Kondensator in der Gegenkopplung auch nicht.
Widerstand in der Gegenkopplung: Heureka! Es ist dunkel!

Kann mir einer erklären, warum das so ist und ob das so ganz ohne 
Fühlwiderstände und mit 1k in der Gegenkopplung halbwegs sicher ist?

Vielen Dank übrigens für die tolle Simulation des Einschwingvorgangs! 
Die Schaltung schwingt aber nur einmal ein (und dann jedes Mal wieder 
erst nach einem Stromausfall) und sonst gar nicht. Ich regle ja 
lediglich linear ohne PWM oder dergleichen, da sollte das keine große 
Rolle spielen mit dem Einschwingen.

Um meine Fragen zu präzisieren:
1.: Sind Fühlwiderstände wichtig, wenn ja, wofür?
2.: Warum klappt es nur mit Widerstand in der Gegenkopplung?
3.: Funktioniert das auch in 10 Jahren noch ohne Fühlwiderstände, aber 
mit Gegenkopplungswiderstand?

Mit den Fühlwiderständen meine ich die 1k, die (wenn eingebaut) vor den 
Eingängen der OPVs sitzen. Aktuell hab ich in der Testschaltung einfach 
Drahtbrücken von der Steuerspannung (die vom Poti) zum 
nicht-invertierenden Eingang und vom Shunt zum invertierenden Eingang 
gelegt, damit funktioniert es.
Der Einbau dieser "Fühlwiderstände" (oder wie auch immer man die 
wirklich nennt) bringt aber keinen Vorteil, das heißt auch mit Ihnen 
erreiche ich nicht absolute Dunkelheit. Das klappt nur mit 
GegenkopplungsWIDERSTAND, nicht mit kapazitiver Gegenkopplung.
Es ist im Moment etwas zu spät, als dass ich mir eine Erklärung dafür 
geben könnte, vielleicht bin ich auch zu dumm, aber so geht's 
merkwürdigerweise.
Eine andere Sache hab ich noch: Ich hab 11 Stromquellen, aber 12 OPVs (3 
mal LM324), da dachte ich mir, dass es sicher Sinn ergibt, wenn ich den 
übrig gebliebenen einfach als Impedanzwandler für die Steuerspannung vom 
Poti schalte, oder nicht?

Wenn ich alles richtig von dir interpretiert habe, Falk, soll ich also 
den Mehraufwand wegen der gut 20 zusätzlichen Widerlinge vernachlässigen 
und die (ich will es fast schon nicht mehr schreiben) Fühlwiderstände 
einbauen. Zum Gegenkopplungswiderstand wirst du mir wohl noch was sagen 
und den Impedanzwandler kann ich wahrscheinlich übernehmen.


Bis dahin:

Mark Ende

Jetzt ist es zusammengelötet!

Ein opv wurde als spannungsfolger (--Eingang an ausgang und +eingang an 
die spannung vom poti) geschaltet, der ausgang bildet dann die 
tatsächliche steuerspannung.

Dann der Test. Erst mal nur eine led pro stromquelle, den rest an 
leistung verheizen halt die transis, das war der plan. Poti erstmal auf 
anschlag links gedreht, ich erwartete totale dunkelheit. Aber: es war 
hell wie nichts! Na klar, falsch rum angeschlossen, dachte ich. Also 
ausgemacht, poti auf anschlag rechts - das gleiche Bild. Volle 
helligkeit. Jetzt hab ich ihn etwas laufen lassen, bis es anfing zu 
rauchen. Ein 47-ohm-Shunt hatte sich verabschiedet. Ich habs sofort 
ausgemacht und jetzt steht er hier.


Woran kann das liegen???