Hallo, zusammen!
Ich habe folgende Messaufgabe:
Eine High-Power-LED wird mit 350mA betrieben. Ich möchte nun mittels
einer Low-Side-Messung, mit einem 0,3-Ohm-Widerstand, indirekt den Strom
überwachen.
Es fallen beim Nennstrom ca. 0,1V am Messwiderstand ab. Diese 0,1V
möchte ich gerne mittels Komparator auswerten.
Nun habe ich das Problem, dass ich eine Referenzspannung benötige, um
den Komparator im Bereich von 0,1V schalten zu lassen. Die interne
Referenz ist zwar zu hoch, aber könnte ich sie nach außen schalten, und
mittels Spannungsteiler 1:10 am VREF-Pin einspeisen?
Die Betriebsspannung bewegt sich zwischen 1,8V und 4,2V. Prinzipiell
gäbe es die Möglichkeit, eine Referenz-Spannungsquelle zu verwenden.
Aber ich wollte versuchen, die Angelegenheit mit "Boardmitteln" zu
lösen.
Ich habe den ATtiny44A und den ATtiny441 zur Verfügung.
Vielen Dank!
Ingo.
Ingo Hütlein schrieb:> Ich habe folgende Messaufgabe:
Messaufgabe oder Hausaufgabe?
Ingo Hütlein schrieb:> Die Betriebsspannung bewegt sich zwischen 1,8V und 4,2V.
Weshalb schwankt die Betriebsspannung so stark? Wäre sie stabil würde
ein einfacher Spannungteiler aus 2 Widerständen reichen. Eine
einigermaßen stabile Spannung kann man auch mit einer Led erzeugen.
Ingo Hütlein schrieb:> Eine High-Power-LED wird mit 350mA betrieben. Ich möchte nun mittels> einer Low-Side-Messung, mit einem 0,3-Ohm-Widerstand, indirekt den Strom> überwachen.
Warum muss der Strom überwacht werden? Die Led wird doch wohl über eine
KSQ versorgt - oder?
Du hast nicht besonders viel geschrieben - das wenige aber recht
unverständlich bzw. wenig aussagekräftig.
Was für ein Komparator?
Was für einen Referenzspannung kommt wo raus?
Ansonsten hat der Tiny44A interne 1,1 V (+/-0,1 V) als
Referenzspannung für den internen Analog Comparator. Damit
sollten sich 0,1 V schon auf +/- 10% detektieren lassen...
Beim 441 ist die interne 1,1 V Referenzspannung 3 mal genauer.
Hallo, zusammen, und Danke für Eure Rückmeldungen!
Nein, es ist keine Hausaufgabe. Aus dem Alter bin ich schon deutlich
heraus.
Der uC selbst soll die KSQ machen. Hängt an Batterie/Solarzelle, darum
schwankt die Eingangsspannung recht stark.
Der Komparator ist der im ATtiny integrierte. Ich möchte versuchen, so
viele Bauteile wie möglich zu sparen.
Die Referenz-Spannung wird intern erzeugt, aber leider 1,1V. Ich möchte
0,1 bis 0,2V überwachen, sehe aber im Moment keine Möglichkeit dazu.
Muss ich wohl auf den ADC wechseln.
Ich habe noch einige neuere ATtiny-Bausteine gefunden: ATtiny417 /
ATtiny814 ATtiny816 ATtiny817. Mit integriertem 8-Bit-DAC, welcher
an den Komparator angeschlossen werden kann.
Im Moment überlege ich, die benötigte Referenzspannung mit PWM und
Tiefpass selbst zu erzeugen. Das ginge auch mit günstigeren uCs.
Wäre natürlich toll, wenn jemand noch die eine oder andere Anregung für
mich hätte. Bin für jeden Vorschlag dankbar.
Danke!
Ingo.
Ingo Hütlein schrieb:> Der uC selbst soll die KSQ machen.
Angesichts der Fragen die du stellst, solltest du das nicht machen. Nimm
einen separaten IC dafür.
Ingo Hütlein schrieb:> Die Betriebsspannung bewegt sich zwischen 1,8V und 4,2V.
...
> Hängt an Batterie/Solarzelle, darum> schwankt die Eingangsspannung recht stark.
Dann wäre die nächste Frage, ob die Solarzelle denn überhaupt die
benötigte Leistung liefern kann. Wenn das eine weiße LED mit ~3.5V @
350mA ist, dann sind das immerhin 1.2W. Zuzüglich Wandlerverluste gut
1.5W.
Der Spannungsbereich 1.8 .. 4.2V ist auch denkbar ungeeignet, wenn man
feste 3.5V erzeugen will. Scalte lieber mehr Solarmodule in Reihe, daß
die minimale Spannung bei >4.5V liegt. Dann reicht ein Abwärtswandler
für die LED und die Auswahl wird viel größer.
...ich möchte eigentlich nicht über meine Schaltung, den Zweck, Sinn
oder Unsinn diskutieren...
Mich interessiert im Moment nur der Komparator, und ob und wie ich
dieses Teil dazu bringen kann, bei einer Vergleichsspannung von ca. 0,1V
zu schalten. Das ist alles.
Was ich bisher habe:
a) Referenzspannungs-Erzeugung mittels konkreten Bauteils und
Spannungsteiler. LM431 beispielsweise. Oder Diode oder LED.
b) Dann noch wie AppNote 400 und 401. Ist aber eine AD-Wandlung und
keine echte Komparator-Lösung.
c) Oder mit einem externen OpAmp die Spannung über dem Messwiderstand
verzehnfachen, so dass eine Auswertung mit integrierter Referenzspannung
möglich wird.
d) Weiters habe ich dann noch die Option, mit Fast-PWM und
nachgeschaltetem Low-Pass-Filter eine eigene Referenzspannung zu
erzeugen.
e) Die neuen ATTiny mit integriertem 8-Bit-DAC (ATtiny814).
Im Grunde läuft es darauf hinaus: Entweder die Referenzspannung
verkleinern (scheint nicht möglich zu sein, da man die Referenzspannung
wohl nicht an einem Pin nach außen bringen kann) oder die Messspannung
vergrößern (integrierter ADC mit optionalem Gain).
Da ich gerne beim SO8 als Gehäuse bleiben möchte, würde ich die Fast-PWM
mit nachgeschaltetem Low-Pass-Filter verwenden. Füttere ich dem
Komparator ein, und am anderen Eingang die Messspannung vom
Messwiderstand.
Als zweite Lösung probiere ich den ADC aus, mit und ohne Gain.
Mein Wunsch wäre es, einen möglichst kostengünstigen ATTiny im
SO8-Gehäuse verwenden zu können. So denke ich, dass ich am Ende bei der
ADC-Lösung landen werde.
Besten Dank für Euer Zuhören :-)
Ingo.
Hallo Ingo,
wie ist denn Deine Power-LED verschaltet? Vermutlich Kathode am Shunt,
und Anode an irgendeiner KSQ/Buck/Boost Schaltung?
Dann nimm doch einfach die Spannung an der Anode der Power-LED als
Referenz ab (natürlich über einen Spannungsteiler) - ungenauer, als die
interne Referenz des Tinys (+/- 10%) ist das sicher auch nicht. Evtl.
sogar ein positiver Effekt: Wenn die LED wärmer wird, sinkt die
Flussspannung und damit die Referenz sowie der entsprechende Strom durch
den Shunt - gibt also eine automatische Verringerung des LED-Stroms bei
hohen Temperaturen! Musst natürlich für einen gewissen Mindeststrom
durch die LED sorgen, damit nicht der Komparator bei 0-0 schon Überstrom
detektiert. Ein paar mA sollten dafür schon reichen.
Hallo, Thomas,
besten Dank für Deine schöne Idee!
Im Datenblatt von der Cree XP-E steht drin, sie hat 3,05V nominal. Aber
bis 3,9V sind auch möglich. Nach BINs sortiert scheint man die LEDs
nicht mehr kaufen zu können.
Ich habe das jetzt mal nachgeschaut. Im Datenblatt steht bei 350mA und
25°C Umgebungstemperatur eine Flussspannung von tatsächlich 3,05V drin.
Ich werde das auf jeden Fall weiter verfolgen, und auch schauen, wie es
sich mit den maximalen 3,9V verhält, wann man die erwarten kann.
Da scheint ein Fehler im Datenblatt zu sein, für die weiße LED sind es
wohl nicht 3,9V maximal bei 1.000mA, sondern 3,5V müssen es sein. Wenn
ich mich nicht irre. Die 3,9V sind für die anderen Farben.
Die 3,05V werden sich wohl etwas ändern, wenn die LED heiß wird. Habe im
Datenblatt das hier gefunden: "Temperature coefficient of voltage ‑
white mV/°C ‑3.0". Wenn die Temperatur von 25°C auf 85°C hoch geht
(meine angepeilte maximale Betriebstemperatur), dann ändert sich die
Vorwärtsspannung zu 2,87V. Aber das glaube ich kann ich in den Griff
kriegen, habe ja einen Temperaturfühler im Controller drin. Mache ich
dann noch ein bisschen Kennlinien-Gedönse.
Vielen Dank!
Ingo
Zur Klarstellung:
Diese Methode steht und fällt natürlich mit Deinen Erfordernissen an die
Präzision. Wenn Du ein Serienprodukt bauen willst, daß ohne irgendwelche
Abgleich-Arbeiten oder spezielle Bauteile-Sortierung aus der Box heraus
die LED genau mit 350mA +/- 2% betreiben soll, kannst Du das so nicht
machen!
Wenn Du den Strom auch unabhängig von der Temperatur absolut konstant
halten willst, würde ich es so nicht machen.
Wenn das aber z.B. eine private Bastelei für die Gartenhaus-Beleuchtung
sein soll, kann man es machen, weil es da auf 10% Genauigkeit nicht
ankommt (sofern man ausreichend Abstand zu Maximum Ratings hält), Du
Deine dafür gekauften LEDs ja auch vermessen und den Spanungsteiler auf
den passenden Wert dimensionieren kannst.
Da Du keinerlei Angaben zu geforderter Genauigkeit etc. gemacht hast,
kann es natürlich auch sein, daß hier von mir auch völlig ungeeignete
Lösungen vorgeschlagen werden!
Keine Sorge, ist tatsächlich nur für mein Gartenhaus!
Ich habe jetzt recht viele Optionen, von recht genau bis geht so lala,
ich probiere einfach ein bisschen herum. NASA-Elektronik ist es nicht.
Vielen Dank!
Ingo.
Ingo Hütlein schrieb:> Keine Sorge, ist tatsächlich nur für mein Gartenhaus!
Dann ist ja gut - hatte mir ein paar Gedanken gemacht, nachdem Du
angefangen hattest, über die Korrektur der temperaturbedingten
Abweichungen durch Auswertung des µC-Temperaturfühlers zu spekulieren.
Wie schon angedeutet, würde ich die Charakteristik der LED gar nicht zu
korrigieren versuchen, sondern den Effekt so mitnehmen, wie er ist. Der
LED wird es bestimmt nicht schaden, wenn ein automatisches
Strom-Derating bei Erhöhung der Temperatur stattfindet. Noch besser wäre
es freilich, die LED sich erst gar nicht so stark erwärmen zu lassen. 85
Grad scheint mir spontan schon recht heftig zu sein - Lebensdauer und
Wirkungsgrad könnten da schon leiden.
