LED Treiber instabil

[Mike (Gast)]

Ich möchte eine von den vergangenen Feiertagen übriggebliebene 
Lichterkette an ein 12V-Solarsystem anschliessen. Bisher wurde die aus 
100 parallelgeschalteten LEDs bestehende Kette aus einer 4.5V-Batterie 
versorgt. Der Strom betrug etwa 100mA, die Spannung knapp 3V. Ich habe 
dazu einen billigen China-LED-Treiber modifiziert, ähnlich diesem hier:
http://www.ebay.de/itm/AC-DC-12V-1-3W-LED-Driver-Power-Supply-LED-Light-Constant-Current-Driver-Hot/152335329751?_trksid=p2045573.c100642.m3226&_trkparms=aid%3D555014%26algo%3DPL.DEFAULT%26ao%3D1%26asc%3D38052%26meid%3D2990a6a4075d4fb39735e5346cae6a75%26pid%3D100642%26rk%3D1%26rkt%3D1%26

Die Schaltung beruht auf einem IC SC34063, das anscheinend mit dem 
bekannten MC34063 identisch ist. Ich habe den simplen Schaltplan 
analysiert, s. Anhang. Den bei DC überflüssigen Brückengleichrichter am 
Eingang habe ich entfernt, um unnötigen Spannungsverlust zu vermeiden. 
Vom SC34063 wird nur die Strombegrenzung über R benutzt, der 
Spannungsfühlereingang liegt auf Masse.

Da der LED-Strom des Originaltreibers mit 600mA zu hoch war, habe ich R 
durch 2.7Ohm ersetzt. Laut Datenblatt sollte dann ein mittlerer 
LED-Strom von 110 mA fliessen.

Nun funktioniert die Schaltung bis zu Betriebsspannungen von ca. 10V 
recht gut, die Stromaufnahme beträgt 33mA, der LED-Strom ca. 100mA bei 
einer Flussspannung von 2.9V. Immerhin ein Wirkungsgrad von knapp 90 %, 
was besser ist, als ich erwartet habe.

Leider wird die Regelung bei Spannungen über 10V instabil und der Regler 
schaltet permanent auf Durchgang. Der Strom steigt dann auf über 300mA 
an, so dass  die Strombegrenzung des Netzgeräts zuschlägt.

Woran könnte das liegen? Mein erster Verdacht ist, dass die Spule in die 
Sättigung geht, was andererseits eigentlich kaum möglich ist. 
Schliesslich ist der Strom ca. 5 mal niedriger als in der 
Originalschaltung.
Es scheint daran zu liegen, dass der Oszillator des SC34063 plötzlich 
aussetzt, aber warum tut er das?

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Hallo,

R wird auch vom "Sekundärstrom" für die LEDs durchflossen. Steigt dieser 
an, schaltet der Oszillator ab 0,3 V Spannungsabfall an R ab. Die 
einzige Regelung, die greift, ist die Überstromabschaltung. Der 
Spulenstrom muß dann erst mal abklingen.

Wie groß ist C an Pin3?

Mit freundlichem Gruß

[Mike J. (linuxmint_user)]

Weshalb hast du Pin 8 (DC) mit Pin 1 (SWC) verbunden?
(DC wird auf Masse gezogen wenn der Schaltregler den internen Transistor 
aktiviert)

Ich würde Pin 8 über 180 Ohm mit Pin 7 verbinden.

Du kannst parallel zu den LEDs einen >100µF Kondensator schalten, dann 
ist der Strom durch die LEDs gleichmäßiger.

[Joachim B. (jar)]

und warum liegt FB (feedback) auf GND?

Damit würde ich den LED Strom einstellen

[Mike (Gast)]

Ich habe den Fehler gefunden. Die Spuleninduktivität L war viel zu 
klein! 47µH sind für die Step-Down-Konfiguration schon recht niedrig; 
die Chinesen sind eben sparsam.  Mit dem Vergrößern von R wurde das 
Problem verschärft. Dadurch stieg der Strom und damit auch der 
Spannungsabfall an R schneller an, als das IC verarbeiten konnte.  Der 
Ausschaltimpuls scheint dann nicht mehr registriert zu werden und der 
Oszillator wird blockiert.

Ich habe die Spule mit dünnerem Draht und der doppelten Windungszahl neu 
bewickelt. Jetzt hat sie 180µH und die Schaltung läuft bis zu Uin = 15V 
stabil.

[Mike J. (linuxmint_user)]

Mike J. schrieb:
> Du kannst parallel zu den LEDs einen >100µF Kondensator schalten, dann
> ist der Strom durch die LEDs gleichmäßiger.

@ Mike
Hast du das mal probiert?

[Mike (Gast)]

Mike J. schrieb:
> Du kannst parallel zu den LEDs einen >100µF Kondensator schalten, dann
> ist der Strom durch die LEDs gleichmäßiger.

Der parallele Kondensator bringt bei einem LED Treiber wenig. LEDs haben 
eine sehr geringen differentiellen Widerstand, d.h. die Spannung ändert 
sich nicht wesentlich mit dem Strom. Dadurch bleibt die Ladung des 
Kondensators weitgehend konstant und er kann kaum zur Glättung des 
Stroms beitragen. Hier hilft nur eine größere Induktivität. Ich war 
zunächst auf dem falschen Dampfer und meinte, bei einer Verkleinerung 
des Laststroms auch die Induktivität verkleinern zu können. Das 
Gegenteil ist natürlich der Fall, denn es gilt d/dt I = U/L. Da die 
Spannung an der Spule weitgehend konstant bleibt (sie beträgt Uin-ULED = 
9V), muss bei kleineren Lastströmen die Induktivität vergrößert werden.

Mit der Erhöhung von 47µH auf 180µH funktioniert jetzt auch alles 
bestens.

> Weshalb hast du Pin 8 (DC) mit Pin 1 (SWC) verbunden?(DC wird auf Masse
> gezogen wenn der Schaltregler den internen Transistor aktiviert)

Ich habe die Schaltung nicht entworfen sondern ein fertiges Modul 
gekauft. Die Verbindung von DC und SWC macht aber Sinn, da dann der 
Kollektorstrom des Treibertransistors ebenfalls durch die LEDs läuft und 
genutzt werden kann. Die beiden Ausgangstransistoren sind dann als 
Darlington geschaltet.