Hallo zusammen,
ich bin gerade an einem Wohnzimmer-Beleuchtungsprojekt.
Spannungsversorgung mit 36V, Stromregelung mit einem LM3409 Buck
DC-DC-Wandler als Konstantstromquelle mit 1A.
An dem LM3409 hängen 6 LEDs in Serie, je 2 rote, grüne, blaue. Über die
fallen die üblichen 2 bis 3V ab, je nach Farbe, über die 6 LEDs dann
etwa 17V. Hintergrund der Serienschaltung ist, dass ich so weniger
Bauteile brauche und Platz und Kosten spare, und dass der Wirkungsgrad
des Buck-Wandlers mit steigender Ausgangsspannung steigt.
Ich möchte die LEDs pro Farbe nun vom Mikrocontroller per PWM dimmen
können. Das Datenblatt des LM3409 schlägt eine Schaltung mit einem nFET
parallel zur Last vor. Die habe ich nun etwas adaptiert, in der
Simulation klappt das auch ganz gut. Das Hauptproblem dabei ist, dass
die Source-Potentiale der FETs sich verändern, je nachdem, ob die
anderen LEDs gerade an oder aus sind, und das macht das Treiben der
Gates schwierig.
Die gegenläufigen Zener-Dioden mit 10V Durchbruchspannung (die ich
natürlich als bidirektionale TVS in einem Package verbauen würde) dienen
dazu, die Drain-Source-Spannung der FETs zu limitieren, denn ich habe
auf die Schnelle keinen FET gefunden, der mehr als +/-20V
Gate-Source-Spannung mitmacht und am liebsten in ein SOT-23-Gehäuse
passt.
Mit meiner zusammengebastelten Lösung bin ich allerdings nicht so
richtig zufrieden. Sie krankt außerdem daran, dass das Gate des obersten
Transistors nur bis höchstens 36V/11 ~= 3,3V absinkt. Wenn nun die
beiden unteren FETs durchschalten, ist der oberste FET damit je nach
Schwellspannung irgendwo im Anschaltbereich: Nicht elegant. Ich kann
aber den Widerstand R5 nicht beliebig senken, weil sonst der Strom durch
die Zener-Dioden durch die Decke geht, wenn der obere FET auf hohem
Potential liegt.
Langer Rede kurzer Sinn: Hat jemand eine elegantere Lösung? Also robust
und mit möglichst wenigen Bauteilen aufzubauen?
Ich habe schon mit Optokopplern gespielt, die dafür ja eigentlich
geeignet wären, aber dann stellt sich wieder das Problem, wie ich die
versorge.
Danke und guten Start in die Woche,
Lorenz
Wer hat diesen Schaltplan auf dem Gewissen?
Lorenz schrieb:> Ich möchte die LEDs pro Farbe nun vom Mikrocontroller per PWM dimmen> können. Das Datenblatt des LM3409 schlägt eine Schaltung mit einem nFET> parallel zur Last vor.
Puuhhh....
Lorenz schrieb:> Hintergrund der Serienschaltung ist, dass ich so weniger> Bauteile brauche und Platz und Kosten spare,
Sehr zweifelhaft....
Warum nicht eine einfache PWM pro Strip statt einem Z-Dioden und
MosFet-Grab?
Ist das angewandter Komplizismus?
Mani W. schrieb:
> Wer hat diesen Schaltplan auf dem Gewissen?
Ich. Ich bin selbst eben nicht zufrieden damit, und zwar genau deswegen,
weil ich mir Sorgen über hohen Z-Dioden- und MOSFET-Verschleiß mache.
Deswegen frage ich ja hier :)
Mani W. schrieb:
> Lorenz schrieb:>> Ich möchte die LEDs pro Farbe nun vom Mikrocontroller per PWM dimmen>> können. Das Datenblatt des LM3409 schlägt eine Schaltung mit einem nFET>> parallel zur Last vor.>> Puuhhh....
Kannst du das ausführen?
Mani W. schrieb:
> Lorenz schrieb:>> Hintergrund der Serienschaltung ist, dass ich so weniger>> Bauteile brauche und Platz und Kosten spare,>> Sehr zweifelhaft....> Warum nicht eine einfache PWM pro Strip statt einem Z-Dioden und> MosFet-Grab?
Naja, mit einem DC-DC-Wandler pro Farbe brauche ich:
* 3 statt 1 LM3409
* 3 statt 1 Speicherdrossel, und die ist mit 12,5x12,5mm "riesig"
(http://de.farnell.com/coiltronics/dra125-820-r/induktivit-t-geschirmt-82uh-2/dp/2145188RL)
* 3 statt 1 Shuntwiderstände
* und alles, was der LM3409 noch so an Beschaltung braucht.
Mit einem Wandler für alle drei Farben brauche ich nur ein paar
Transistoren und Z-Dioden pro Kanal. So war mein Gedankengang,
> Ist das angewandter Komplizismus?
Könnte sein, da bin ich anfällig für ;)
Ich bin weiterhin dankbar für Tips, wie ich die LEDs dimmen kann.
Grüße,
Lorenz
Lorenz schrieb:> Ich bin weiterhin dankbar für Tips, wie ich die LEDs dimmen kann.
Verabschiede dich von deinem LM3409. Nimm drei einzelne, dimmbare
Stepdown-Konstantstromquellen (vulgo: LED-Treiber). Im Prinzip geht die
Schaltung aus dem Artikel Konstantstromquelle fuer Power LED. Außer
daß der MC34063 die 1A eher kaum schafft und man generell etwas
schnelleres verwenden wollen würde, damit die Drossel kleiner wird.
Es gibt aber beim freundlichen Chinesen sicher auch fertige Module
dafür. Z.B. auf Basis eines PT4115. Versorgung aus 12V und 2 LED in
Reihe ergibt ganz vernünftigen Wirkungsgrad.
Konstantstromquelle mit Schalter parallel zur Last ist ein eher
akademisches Funktionsprinzip. Das will man in der Praxis nicht haben.
Nimm halt keinen MOSFET, sondern ein Optorelais parallel zu den LEDs.
zB. CPC1020N
http://www.digikey.de/product-detail/de/CPC1020NTR/CLA318CT-ND/2004615
Ich würde das auch so machen wie Du: EINEN Schaltregler und die Schalter
parallel zu den LEDs. Wenn der Hersteller das sogar empfiehlt...
Wenn dann alle LEDs aus sind, kannst Immernoch U_VLO beschalten und den
Regler abschalten. Der LM3409 scheint mir etxra dafür entwickelt worden
zu sein, das GENAU SO zu machen, wie Du es vorhast.
Axelr.
DG1RTO
Axel S. schrieb:> Konstantstromquelle mit Schalter parallel zur Last ist ein eher> akademisches Funktionsprinzip. Das will man in der Praxis nicht haben.
Akademisch = es wurde noch von keinem lebenden Menschen verwendet?
man = ?
Davon mal abgesehen, tendiere ich für RGB-Steuerungen wie die Vorredner
zur Separierung, da die Farbanteile unterschiedlich intensiv
wahrgenommen werden und weniger Grün als Rot oder Blau notwendig ist.
Die Flussspannungen unterscheiden sich auch dramatisch und die spektrale
Aufteilung mit LEDs ist immer knapp bemessen (wenige enge Spitzen statt
kontinuierlicher Verteilung).
Wenn es platzsparender und weniger aufwändig ginge, hätten die vielen
Hersteller schon ein Produkt dafür auf den Markt gebracht. Oder du
findest ein irre einfaches Prinzip, das anderen bisher verborgen blieb.
Guten Abend zusammen,
TelTower (Axelr.) schrieb:> Nimm halt keinen MOSFET, sondern ein Optorelais parallel zu den> LEDs.> zB. CPC1020N> http://www.digikey.de/product-detail/de/CPC1020NTR...
Danke für den Tipp, Optorelais hatte ich gar nicht am Schirm. Die sind
leider in der "kleinen" Leistungsklasse nicht verfügbar und in der
"großen" recht teuer. Außer, du hättest eines an der Hand, was am
liebsten bei Farnell für <1€/Kanal zu haben ist? Ich bin leider durch
Kühlkörper auf der Platinenrückseite auch auf SMD eingeschränkt.
Ich habe die Idee, das mit optischer Potentialtrennung zu lösen,
trotzdem weiter verfolgt und das nun wie im Anhang gelöst. Eine
10V-Zener pro Kanal begrenzt die Spannung am Gate.
Boris O. schrieb:> Davon mal abgesehen, tendiere ich für RGB-Steuerungen wie die Vorredner> zur Separierung, da die Farbanteile unterschiedlich intensiv> wahrgenommen werden und weniger Grün als Rot oder Blau notwendig ist.
Ich habe das mal durchgerechnet und komme für identische Ströme durch
die LEDs (also natürlich unterschiedlichen Leistungen: höher für grün
und blau) auf einen Farbort von x=0,29 und y=0,29; also tatsächlich eher
im rot/blauen Bereich als im grünen. Oder ich habe mich verrechnet, auch
gut möglich.
Axel S. schrieb:> Es gibt aber beim freundlichen Chinesen sicher auch fertige Module> dafür. Z.B. auf Basis eines PT4115. Versorgung aus 12V und 2 LED in> Reihe ergibt ganz vernünftigen Wirkungsgrad.
Ach bitte, wo bliebe denn da der Spaß - es geht doch nicht bloß darum,
ein Zimmer zu beleuchten ;)
Danke für eure Hilfe!
Lorenz schrieb:> Optorelais hatte ich gar nicht am Schirm.
Wahrscheinlich auch besser.
> Ich habe die Idee, das mit optischer Potentialtrennung zu lösen,> trotzdem weiter verfolgt und das nun wie im Anhang gelöst.
Das solltest du nochmal nachrechnen. 47K mal Gate-Source Kapazität bei
auch noch schwankender Spannung über dem 47K Widerstand dürfte ganz
hübsche Zeitkonstanten geben. Je nachdem wie schnell du deine PWM machen
wolltest (aka: wie weit du runterdimmen können woltest) geht das ein
bißchen bis total in die Hose.
Photo-MOS sind übrigens auch schnarchlangsam.
Tag zusammen,
Axel S. schrieb:> Das solltest du nochmal nachrechnen. 47K mal Gate-Source Kapazität bei> auch noch schwankender Spannung über dem 47K Widerstand dürfte ganz> hübsche Zeitkonstanten geben. Je nachdem wie schnell du deine PWM machen> wolltest (aka: wie weit du runterdimmen können woltest) geht das ein> bißchen bis total in die Hose.>> Photo-MOS sind übrigens auch schnarchlangsam.
Ich denke bei PWM-Grundfrequenz in Richtung 200Hz, in 256 Stufen, also
ca 50kHz maximale Schaltfrequenz. Überschlagsmäßig komme ich auf eine
Zeitkonstante von 1,4 µs, das reicht denke ich.
Die Widerstände würde ich dann per Messung näher dimensionieren, wozu
hält man sich Widerstandssortimente ;)
Noch ein Hebel wäre ja dann der Vorwiderstand der LED des Optokopplers,
das ich im aktuellen Stand auch nur mit 11 mA von 50 erlaubten betreibe.
Danke nochmal!
