Hallo,
ich habe mir für eine High-Power LED den LED-Treiber TS19371 gekauft und
teste diesen gerade (Schaltung sentsprechend Dateblatt). Funktionieren
tut alles im Prinzip gut, dimmen funktioniert ebenfalls gut, allerdings
bin ich mit der Temperatur von dem IC nicht so glücklich :-(
Ich kann ihn im Betrieb nicht mehr so wirklich anfassen, also gehe ich
mal davon aus, dass er sicherlich 60°C hat. Mein erster Verdacht war
eine falsch dimensionierte Induktivität, daher wollte ich mal fragen, ob
jemand hierzu einen Tipp hat.
Eingangsspannung ist 5V
Uout ca. 12V
Iout = 240mA
Momentan verwende ich 47µH
Im Datenblatt finde ich leider keine Berechnugn für die optimale
Dimensionierung, es gibt nur eine Tabelle, die meinen Anwenfngsfall aber
nicht enthält.
Ich verwende 3 weiße LEDs in Reihe bei einem Strom von 240mA.
Oder ist die Temperatur von dem IC so einfach normal?
Vielen Dank schon mal für Tipps...
Bis dann,
Jens
P.S.:
C1 sollte bei dem nächsten Aufbau sicherlich näher zum IC hin gesetzt
werden!
Ja, da ist auch noch eine Tabelle drin mit verschiedenen Konfigurationen
und Induktivitäten bis 68µH. Mir gefällt nur die Temperatur nicht so
ganz. Das Ganze soll an Einbaustrahler angeschlossen werden und da
möchte ich keine Überraschungen erleben, zumal ich den Strom noch um
~50% auf 350mA erhöhen wollte.
Mittlerweile gehe ich fast davon aus, dass die Temperatur normal ist...
:-(
Jens
Das Layout ist Murks... Habe einen ZXLD1350 in Betrieb und da wird nix
warm. Ich hätte den IC so platziert, dass der Schaltausgang möglichst
direkt mit der Spule verbunden ist. Eine Massefläche würde auch nicht
schaden, den Bereich unter der Spule aber frei stellen. Die Leitung zur
Spule sollte über C1 geführt werden. Der C1 sollte eine
Parallelschaltung aus 100n und 10u sein (Pi mal Daumen). Hast du eine
Schaltung mit Werten?
Welche Diode verwendest du?
Induktivität sollte okay sein. Aber welche hast du genau verbaut?
Hi
Ja, das Board habe ich nur schnell zum Test aufgebaut um zu gucken, ob
es überhaupt so läuft, wie ich es haben möchte.
Eine Massefläche habe ich drin, aber irgendwie wird die bei eagle nicht
mitgespeicher...
Der Schaltplan entspricht dem aus dem Layout. Dort sind C1 und C2 4n7
und R1 ist 0.39Ohm.
Ich denke, dass man den ZXLD1350 nicht mit dem TS19731 (Boost-Regler)
vergleichen kann.
Diode ist SS14 (40V,1A).
Jens L. schrieb:> Eine Massefläche habe ich drin, aber irgendwie wird die bei eagle nicht> mitgespeicher...
Natürlich speichert EAGLE die. Ruf mal die Rattennest-Funktion auf.
Hast du die Fläche auch als Kühlfläche für den Regler verwendet?
Zeig doch einfach mal die Platine (incl. Massefläche), so wie du sie vor
dir liegen hast und dazu den Schaltplan mit Werten.
Jens L. schrieb:> Dort sind C1 und C2 4n7 und R1 ist 0.39Ohm.> Ich denke, dass man den ZXLD1350 nicht mit dem TS19731 (Boost-Regler)> vergleichen kann.> Diode ist SS14 (40V,1A).
Ich nehme an du meinst 4u7 und nicht 4n7. Ansonsten würde das deine
Probleme vielleicht erklären :)
Die Diode sollte passen.
Die beiden Schaltregler kann man schon ein wenig miteinander
vergleichen... Sind beides Schaltregler, der TS19731 arbeitet aber mit
einer festen, höheren Frequenz von daher muss man dort noch mehr auf das
Layout achten.
Den Kondensator am Eingang würde ich auf jeden Fall größer machen und
noch einen kleinen zusätzlich spendieren der die Schaltspitzen abfängt.
Vor allem um den Spannungsfall auf der Zuleitung ausgleichen zu können.
Die Schaltung aus dem Datenblatt gibt nur Minimalwerte an welche bei
optimaler Versorgung der Schaltung ausreichen mögen. Ist ja auch ein
wenig Marketing mit drin :-)
Die Massefläche sehe ich jetzt auch. Den Bereich unter der Spule
solltest du aber frei stellen.
Ich würde die Spule 90° gegen den Uhrezeigersinn drehen, die Diode 90°
im Uhrzeigersinn. Dann kannst du den SW-Ausgang kürzer zur Spule über
die Diode führen. Den C1 direkt am Stecker platzieren, so dass die
Leitung zur Spule erst über C1 läuft und dann zur Spule. Zusätzlich noch
einen 100nF so legen, dass er in der Zuleitung zum Schaltregler liegt.
Wo es geht kannst du anstatt von Leitungen Polygone verwenden, dass
erhöht nochmal den Querschnitt.
Hi..
ja.. war spät.. hab 4.7µF drin :-)
Eine Kühlfläche gibt es nicht, weil der IC keine Fläche zur Abführung
dafür bietet. daher konnte ich die eine Bahn drunter verlegen.
Hier das Bild, so wie die Platine vor mir liegt.
Marius, vielen Dank für die Tipps!!
Die werde ich umsetzen, sobald ich sicher bin, dass ich wirklich diesen
Regler verwenden möchte. Aber das kann ich sicher auch für andere Regler
verwenden!
Ich denke, dass das Wäremeproblem aber nicht hauptsächlich an dem Layout
liegt, oder?
Wäre hatl gut zu wissen, ob der Regler immer so heiß wird, oder ob es
einfach am DEsign liegt.
Viele Grüße
Jens
Jens L. schrieb:> ine Kühlfläche gibt es nicht, weil der IC keine Fläche zur Abführung> dafür bietet. daher konnte ich die eine Bahn drunter verlegen.
Meist ist mindestens ein der Beine der IS thermisch gut an den Chip
angekoppelt und geeignet, um Wärme abzuführen. Aber erstmal sollte man
gucken, warum der Kerl überhaupt so viel Wärme produziert. Erst wenn man
das als "in Ordnung" erachtet, sollte man über Kühlung nachdenken.
Für mich wäre es halt wichtig zu wissen, ob die Temperatur normal ist.
Ich fürchte es fast schon. Dann muss ich mich nach einem anderen Regler
umschauen.
Nach einer Stunde Dauerbetrieb hat sich die Teperatur schon gut auf die
Platine verteilt und der IC ist so warm, dass man den Finger keine 2
Sekunden draufhalten mag.
Ich habe festgestellte, dass bei höherer Versorgungsspannug der IC
weniger heiß wird.. Senke ich die Versorgungsspannung auf 4,5V, so kann
der eingestellt Strom nicht am Ausgang geliefert werden.. Ob da die
interne Überstromabschaltung aktiv ist? Ich fürchte irgendwie, dass der
LED Treiber eninfach am Limit läuft :-(
Jens L. schrieb:> Momentan verwende ich 47µH
Im Datenblat steht unter Inductor Selection (S.4):
"A 10uH inductor is recommended for most TS19371 applications" und auf
S.5 unter Reference Design Information steht für 5V Vin ebenfalls ein
deutlich kleinerer Wert als deine 47µH.
Eine zu große Induktivität sollte doch eigentlich nichts ausmachen oder?
Ein Versuch ist es natürlich wert...
Um eine Idee für den Induktivitätswert zu bekommen kann man die Daten
hier auch eingeben:
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/smps.html
Ich komme bei der Berechnung auch so auf ca. 10uH.
Man kann allerdings nur 1MHz maximal eingeben. Ich würde mal 10uH und
22uH ausprobieren.
Ich würde mal die Effizienz der Schaltung ermitteln (Pout / Pin), wenn
diese weit unter 80% liegt stimmt was nicht und ich würde mir die
Signale mal mit 'nem Scope anschauen. Vor allem den Verlauf am
SW-Ausgang und den Verlauf über den 0,39 Ohm Shunt.
Ich habe bereits 10uH, 22uH, 33uH und 100uH getestet und ursprünglich
auch nur 10uH drin. Aber ich hatte den Eindruck, dass an 10uH der IC
heißer wird. Ich schau nachher mal auf die Effizienz.
Jens L. schrieb:> Nach einer Stunde Dauerbetrieb hat sich die Teperatur schon gut auf die> Platine verteilt und der IC ist so warm, dass man den Finger keine 2> Sekunden draufhalten mag.
Das sollte schneller gehen. Daher würde ich die Wärmeabfuhr über die
Pins nochmals betonen. Leiterbahnen am IC so breit wie möglich. Platinen
mit doppelter Kupferauflage könnten auch noch etwas Linderung
verschaffen. Aber das ist nicht der Grund warum es so warm wird. Du hast
die Schaltung grenzwertig ausgelegt!
Jens L. schrieb:> Eingangsspannung ist 5V> Uout ca. 12V> Iout = 240mA
Der kann mit 2.5 bis 18 Volt betrieben werden. Der kann auch den Strom.
Aber kann nicht beliebige Kombinationen davon!
Überschlägig betrachtet und Feinheiten auslassend kann man ganz grob
sagen daß er, um aus 5 Volt ca 12 Volt zu machen, die Spule 2,4 mal
solange Laden muß wie die Entladung erfolgt. Im Mittel sind so für 240
mA Ausgangsseitig ca. 576 mA Eingangsseitig nötig. Da der Strom weder
Eingangsseitig noch Ausgangsseitig kontinuierlich fließt, sind die Lade-
und Entladeimpulse höher und liegen hier im Mittel jenseits der 800 mA.
Dazu kommt noch der Ripple. Je niedriger die Eingangsspannung ist, um so
schlimmer wird es.
Die 47 µH sind von Dir vermutlich passend zum Verhältnis gewählt, da im
Datenblatt diese Größe bei 12V in und 30V out steht. Das ist dem
Verhältnis 5 zu 12 recht ähnlich. Die Induktivität dürfte auch kleiner
sein, 22 µH passend zu 5 Volt Eingang bei ähnlichem Spannungsverhältnis.
Der Stromripple ist hier dadurch deutlich flacher, da die Spannungen
niedriger sind. Für gewöhnlich ist das eher ein Vorteil.
Ob es konkret bei diesem IC auch von Nachteil sein könnte, habe ich so
schnell noch nicht am Datenblatt nachvollzogen, da mich das RC-Glied
hinter dem Comparator A1 ein wenig irritiert. Das erscheint mir auf die
schnelle etwas merkwürdig, es sei denn der Comparator ist Strombegrenzt
oder in Wirklichkeit ein Fehlerverstärker der einen Strom ausgibt. Durch
diese Unklarheit habe ich das Verhalten des Chips noch nicht ganz
nachvollziehen können.
Wie auch immer, bei der Induktivität könnte es noch Diskussionsspielraum
geben, trotzdem wird nach obiger Rechnung kaum mehr Strom herauszuholen
sein bei diesem Spannungsverhältnis. Er ist strombezogen schon nahe am
Limit und daher auch thermisch nahe der Maximalleistung.
Ok.. danke für Deine Abschätzung! Befürchtet hatte ich es, aber ich habe
eben gehofft, dass es möglich wäre. Deine Abschätzung passt auch dazu,
dass der IC an 4.5 V nicht mehr den geforderten Strom einregelt und
dabei schneller heiß wird und dass an 7V die Temperatur merklich
niedriger ist.
Ich werde dann auf einen anderen Regler wechseln und diesen hier für
andere Zwecke nutzen. Das Layout änder ich dann noch nach den gegebenen
Tipps hier.
Vielen Dank an alle!!
Jens
LED-treiber.png
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