Hallo zusammen,
Ich bin relativ neu im Elektronik Bereich. Ich möchte zurzeit folgende
einstellbare Konstantstromquelle für eine LED testen:
http://www.instructables.com/id/DIY-WiFi-RGB-LED-Lamp/.
Ich habe die Schaltung auf einem Steckbrett nachgebaut. Da ich den
vorgeschlagenen MOSFET-Treiber (TC4420) nicht finden konnte, habe ich
ihn durch ein MCP1407 ersetzt. Dieser sollte laut Datenblatt
Pin-kompatibel sein. Die Referenzspannung am Pin 5 des OpAmp habe ich
zurzeit durch ein Potentiometer ersetzt, mit dem ich von 0-5V stellen
kann. Außerdem verwende ich eine andere LED. Die Last an sich, sollte
aber ja generell egal für die Konstantstromquelle sein.?
In dem Video auf Instructables wird vorgerechnet, dass wenn die
Referenzspannung auf 1V eingestellt wird und der Verstärkungsfaktor des
OpAmp 11 ist, 91mA über den 1Ω Widerstand abfließen sollte. (Minute 7)
Bei mir haben sich jedoch zwei Problemstellen ergeben.
1. Wie beschrieben habe ich den TC4420 nicht direkt kaufen können. Ich
verwende stattdessen einen MCP1407. Im Datenblatt des MCP1407 steht:“
These devices are pin-compatible and are improved versions of the
TC4420/TC4429 MOSFET drivers.”. Daher dachte ich, dass die Beschaltung
für die MOSFET gleich sein sollten und habe das MOSFET an Pin 7
angeschlossen. Nachdem ich jedoch die Schaltung getestet habe, merkte
ich, dass das Gate vom MOSFET nie entladen wird. Im „Functional Block
Diagram“ http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/20002019C.pdf
(Seite 3)
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21419D.pdf (Seite 2)
habe ich gesehen, dass der Output in meinen MCP1407 aufgeteilt ist.
Außerdem steht auf Seite 2, “Duplicate pins must both be connected for
proper operation.” Also habe ich Pin 7 und 6 Verbunden. Dies scheint
auch so zu funktionieren. Habe ich das Datenblatt hier richtig
verstanden, oder mache ich an der Stelle etwas grob falsch?
2. Der Verstärkungsfaktor des Operationsverstärkers.
Ich habe die Schaltung wie gesagt mit einem Poti als Referenzspannung
nachgebaut. Leider ist mein Labornetzteil sofort, nachdem ich minimal an
dem Poti gedreht habe, in den C.C. betrieb gewechselt (400mA). Ich habe
sehr lange überlegt, warum das so passiert.
Letztendlich habe ich eine Verstärkung von 151 eingebaut ( R1:150KΩ
R2:1KΩ).
Wenn ich die Schaltung so aufbaue, kann ich die LED mit dem Poti auf
passende Werte einstellen. Bei einer Referenzspannung (Pin 5 vom OpAmp)
von 1.51V bekomme ich eine Spannung von 122mV an R2 (1Ω). Also 122mA. Da
mir die Erklärung im Video (Ab Minute 7) mit einer Verstärkung von 11
aber plausibel erscheint, frage ich mich, was genau bei mir falsch
läuft, bzw. was ich nicht richtig verstanden habe. Vor allem verstehe
ich nicht, wie ich es so falsch machen kann, dass ich einen Faktor von
13 brauche um in einen Ähnlichen Bereich zu kommen.
Außerdem habe ich mir noch einiges zu dem 10Ω Widerstand zwischen
MOSFET-Treiber und Gate-Pin des MOSFETs durchgelesen. Vor allem das
Topic Beitrag "Gatewiderstände bei MOSFET Treibern?" war für mich da sehr
Hilfreich. Wenn ich das ganze richtig verstanden habe, kann ich diesen
Widerstand weglassen, wenn der MOSFET und Treiber sehr nahe zueinander
platziere und die beiden Komponenten gut aufeinander abgestimmt sind.
Woran genau sieht man aber, ob MOSFET und Treiber richtig zusammen
passen? An dem Peak-Strom des Treibers?
Viele Grüße und einen schönen Sonntag
Marc
Hallo,
D2 muß mit der Kathode an die +12V.
Die Schaltung stellt eine selbst schwingende Konstantstromquelle als
Zweipunktregler dar. Am Eingang des rechten OPVs sollte eine Spannung
anliegen, die Du später am Sense-Widerstand von 1 Ohm wieder finden
möchtest. Also im Bereich 0...150mV in etwa. Es fehlt noch eine sinnvoll
eingestellte Hysterese.
Den linken OPV bräuchte man gar nicht, wenn da mehr als 5 mV am Shunt
abfallen.
Der MCP dürfte hier vollkommen überdimensioniert sein. Es müßten ein NPN
und PNP-Transistor vollkommen ausreichen. Dann allerdings an mehr als
5V, um das Gate voll aufsteuern zu können.
Sind am MCP geeignete keramische Abblock-Kondensatoren dran? Kurze
Verbindungen?
Hier wurde die selbe Aufgabe mit anderen Standardbauteilen gelöst.
http://www.led-treiber.de/html/getaktete_treiber.html#Treiber-555-MOSFET
MfG
Hallo Christian,
Danke für dein Feedback.
> D2 muß mit der Kathode an die +12V.
Ich weiß nicht warum, aber ich drehe die Diode in der Zeichnung
normalerweise immer falsch rum. Hier müsste sie Jedoch richtig
eingetragen sein oder? Kathode liegt an der 12V (nach der LED).
> Sind am MCP geeignete keramische Abblock-Kondensatoren dran? Kurze> Verbindungen?
Wie bei Instructables vorgeschlagen, habe ich zurzeit einen 470µF Elko
direkt vor dem MCP. Einen kermaischen Kondensator habe ich momentan
nicht im Steckbrett. Du Sprichst von dem 0.1µF Kondensator, der im
Abschnitt 4.3 (Seite 12) des Datenblatts des MCP1407 erwähnt wird
richtig? Werde ich gleich Einbauen.
> Der MCP dürfte hier vollkommen überdimensioniert sein. Es müßten ein NPN> und PNP-Transistor vollkommen ausreichen. Dann allerdings an mehr als> 5V, um das Gate voll aufsteuern zu können.
Spricht denn irgendetwas gegen einen richtig dimensionierten
MOSFET-Treiber? Eine 5V Spannungsquelle Brauche ich irgendwann sowieso
(Wenn alles läuft möchte ich noch einen Mikrocontroller versorgen).
Einen zweiten Spannungswandler würde ich gerne Vermeiden. Oder ist das
aus deiner Sicht auf jeden Fall die sinnvollste Wahl? Obwohl, denn
könnte ich ja sonst an der 12V leitung anschließen.
> Die Schaltung stellt eine selbst schwingende Konstantstromquelle als> Zweipunktregler dar. Am Eingang des rechten OPVs sollte eine Spannung> anliegen, die Du später am Sense-Widerstand von 1 Ohm wieder finden> möchtest. Also im Bereich 0...150mV in etwa. Es fehlt noch eine sinnvoll> eingestellte Hysterese.> Den linken OPV bräuchte man gar nicht, wenn da mehr als 5 mV am Shunt> abfallen.
Letztendlich würde ich gerne ein PWM-Signal von einem Mikrocontroller
verwenden. Der Zielbereich war also 0V - 3.3V. Hierfür dachte ich, wäre
die Verstärkung des linken OpAmp notwendig, um am Sense-Widerstand nur
einen Teil, der von mir vorgegebenen Spannung zu bekommen. Hab ich das
falsch verstanden? An eine Hysterese habe ich gar nicht gedacht. Mit
Hysterese würde ich letztlich die Schaltfrequenz des MOSFET verringern
richtig? Ich muss mir mal ansehen, wie ich das implementiere.
> Hier wurde die selbe Aufgabe mit anderen Standardbauteilen gelöst.> http://www.led-treiber.de/html/getaktete_treiber.html#Treiber-555-MOSFET
Danke für das Beispiel. Sieht sehr interessant aus! Findest du diese
Schalung besser? Wenn Ja warum? Ich werde mal schauen, ob ich irgendwo
diese Doppel-Transistoren finden kann, und sie auch mal nachbauen. Mein
Ziel ist dennoch auch diese Schaltung richtig zum laufen zu bekommen, um
zu verstehen was ich falsch mache.
Viele Grüße
Marc
Die gezeigte Schaltung lässt nur während der ON-Dauer einen Strom durch
die LED fliessen. In der Spule gespeicherte Energie wird verschwendet.
Für eine optimale Funktion sollten der Messwiderstand und die LED
innerhalb des Loops L1 und D2 eingebaut werden. Wie es in den von Marc
verlinkten Beispielen gelöst wurde.
http://www.led-treiber.de/html/getaktete_treiber.html#Treiber-555-MOSFET
Marc schrieb:> Mein> Ziel ist dennoch auch diese Schaltung richtig zum laufen zu bekommen, um> zu verstehen was ich falsch mache.
Ich denke nicht, dass du was falsch machst, die Schaltung ist einfach
Mist.
Nehmen wir mal an, der Mosfet wurde gerade eingeschaltet. Der Strom
durch Q1 und die LED steigt an und ebenso die Spannung an R4 und die
Ausgangsspannung von U2.1. Sobald die die Referenzspannung übersteigt,
schaltet der Komparator U2.2 den Treiber U5 und Q1 wieder ab. Der Strom
durch Q1 wird null und der Treiber U5 müsste sofort wieder eingeschaltet
werden usw..
Die Schaltfrequenz und das Tastverhältnis sind so nicht gut definiert
und ergeben sich nur durch Laufzeiteffekte und Erholzeiten. Wenn du z.B.
die Verstärkung des U2.1 erhöhst, übersteuert der Komparator stärker und
braucht länger zum Umschalten, außerdem nimmt der Hub am Ausgang von
U2.1 zu, beides führt zum absinken der Schaltfrequenz bzw. zur
Verschiebung des Tastverhältnisses.
Hallo,
Harlekin schrieb:> Die gezeigte Schaltung lässt nur während der ON-Dauer einen Strom durch> die LED fliessen. In der Spule gespeicherte Energie wird verschwendet.> Für eine optimale Funktion sollten der Messwiderstand und die LED> innerhalb des Loops L1 und D2 eingebaut werden. Wie es in den von Marc> verlinkten Beispielen gelöst wurde.
Wenn ich deine Aussage richtig verstehe, meinst Du, dass der
Messwiderstand und die LED in eine Loop müssen, so wie Christian dass in
seinem Beispiel zeigt oder (Also nicht ich(Marc))? Nur um ganz sicher zu
gehen =)
ArnoR schrieb:> Nehmen wir mal an, der Mosfet wurde gerade eingeschaltet. Der Strom> durch Q1 und die LED steigt an und ebenso die Spannung an R4 und die> Ausgangsspannung von U2.1. Sobald die die Referenzspannung übersteigt,> schaltet der Komparator U2.2 den Treiber U5 und Q1 wieder ab. Der Strom> durch Q1 wird null und der Treiber U5 müsste sofort wieder eingeschaltet> werden usw..
Danke für die Aufklärung. Macht natürlich sinn. Sobald das MOSFET
ausschaltet, sollte an dem 1Ω keine Spannung abließen und der OpAmp
müsste sofort wieder schalten.
ArnoR schrieb:> Die Schaltfrequenz und das Tastverhältnis sind so nicht gut definiert> und ergeben sich nur durch Laufzeiteffekte und Erholzeiten. Wenn du z.B.> die Verstärkung des U2.1 erhöhst, übersteuert der Komparator stärker und> braucht länger zum Umschalten, außerdem nimmt der Hub am Ausgang von> U2.1 zu, beides führt zum absinken der Schaltfrequenz bzw. zur> Verschiebung des Tastverhältnisses.
Das bedeutet, dadurch dass ich an der Verstärkung rum gepfuscht habe,
habe ich Die Schaltfrequenz in dem Maße verringert, dass ich einen
passenden Bereich gelangt bin. Richtig?
Dies könnte ich also lösen, in dem ich den 1Ω Widerstand in die LED-Loop
mit hinein ziehe (So wie es Harlekin und Christian empfehlen) und dann
noch die Beschaltung am OpAmp anpasse. Das werde ich gleich mal Testen!
Vielen Dank für Eure Antworten.
Marc
Marc schrieb:> so wie Christian dass in> seinem Beispiel zeigt oder (Also nicht ich(Marc))? Nur um ganz sicher zu> gehen =)
Sorry, für die Namensverwechslung.
Immer wieder erstaunlich dass die Leute die schrottigsten Schaltungen
aus dem Internet raussuchen, wie ArnoR schon geschrieben hat.
Aber das willst du (Marc) nicht hören...
Also viel Erfolg.
Marc schrieb:> Bei mir haben sich jedoch zwei Problemstellen ergeben.
Die Schaltung ist grober Unsinn.
Auch der TC4420 hat 2 Ausgänge die verbunden werden müssten (oder mit
unterschiedlichen Widerständen zum MOSFET-Gate gehen um unterschiedliche
ein und aus-Schaltzeiten zu bekommen, dafür ist er eigentlich gedacht,
hier also fehl am Platze).
Und, da der Ausschaltstrom nicht über den shunt R4 fliesst sondern mit
der viel zu langsamen 1N4007 Diode sogar um die LED drumrum geleitet
wird, schaltet das Ding nicht mal seriös aus.
So sieht ein Hystereseregler aus: Schottky-Diode, kleiner (SOT23)
MOSFET, kein Treiber nötig.
Hallo Harlekin,
Harlekin schrieb:> Sorry, für die Namensverwechslung.
Das ist wirklich kein Problem, ich wollte nur sicher gehen, dass ich
alles richtig verstanden habe. =)
Alexxx schrieb:> Immer wieder erstaunlich dass die Leute die schrottigsten> Schaltungen> aus dem Internet raussuchen, wie ArnoR schon geschrieben hat.> Aber das willst du (Marc) nicht hören...> Also viel Erfolg.
Hi Alexxx, Danke für deine Hilfestellung :).
Ich möchte sehr gerne jetwede Kritik hören, um zu lernen, was ich wie
und wo falsch mache. Ich habe auch schon geschaut (wie bereits
geschrieben) wo ich diesen DoppelTransistor her bekomme. Mir ist klar,
dass alle die hier Antworten, ihre private Zeit inevestieren und dafür
bin ich wirklich dankbar.
Ich suche mir schrottige Schaltungen raus, weil ich es einfach nicht
besser weiß. Aus diesem Grund fragte ich hier nach Ratschlägen und habe
wirklich sehr viele nützliche gelesen.
Außer von Dir (Alexxx)
MaWin schrieb:> Die Schaltung ist grober Unsinn.>> Auch der TC4420 hat 2 Ausgänge die verbunden werden müssten (oder mit> unterschiedlichen Widerständen zum MOSFET-Gate gehen um unterschiedliche> ein und aus-Schaltzeiten zu bekommen, dafür ist er eigentlich gedacht,> hier also fehl am Platze).
Hallo MaWin, vielen Dank für Dein Feedback.
Bedeutet das, dass der Treiber wirklich nur genutzt werden soll, damit
man diese Verschieden Schaltzeit-punkte genau einstellen kann? Warum
auch immer hatte ich gedacht, dass er nur genutzt wird um das Gate
möglichst schnell zu laden.
MaWin schrieb:> Und, da der Ausschaltstrom nicht über den shunt R4 fliesst sondern mit> der viel zu langsamen 1N4007 Diode sogar um die LED drumrum geleitet> wird, schaltet das Ding nicht mal seriös aus.
Mir war nicht bewusst, dass Dioden eine Geschwindigkeit haben. Ich werde
mir dazu noch etwas durchlesen.
Verstehe ich Dich richtig, dass Du auch den Widerstand R4 auch in die
Spulen/Diodenschaltung mit hinein ziehen würdest, damit der richtige
Strom geregelt wird? So, wie das in der von Christian gezeigten Lösung
funktioniert?
Danke für den Schaltplan mit Hysterese. Ich hatte bisher nur Zeichnungen
gefunden, wo das mit positivem Feedback am OpAmp gezeigt wurde. Hier
wurde es ja an am negativen Eingang des Comparators gelöst. (Wenn ich
den Schaltplan richtig verstehe). Ich muss den Plan mal Nachvollziehen.
Ich versuche zurzeit all eure Kritik in die Schaltung einfließen zu
lassen, und eine passable Schaltung zu verwirklichen. Den MOSFET-Treiber
habe ich rausgeschmissen, den 1 Ohm Widerstand und die Diode so
angeordnet, wie das in Christians Vorschlag umgesetzt wurde.
Viele Grüße
Marc
Marc schrieb:> Danke für den Schaltplan mit Hysterese. Ich hatte bisher nur Zeichnungen> gefunden, wo das mit positivem Feedback am OpAmp gezeigt wurde. Hier> wurde es ja an am negativen Eingang des Comparators gelöst.
Jetzt wo ich mir den Plan nochmals in Ruhe angeschaut habe, sehe ich,
dass die "(" wohl dazu dient die Leitung zu überspringen. Interessant
finde ich dann vor allem den 1k Widerstand vor dem .27 Ohm Widerstand
und die Anordnung der Diode. Muss ich auch unbedingt mal Testen. Besten
Dank!
Marc schrieb:> Verstehe ich Dich richtig, dass Du auch den Widerstand R4 auch in die> Spulen/Diodenschaltung mit hinein ziehen würdest, damit der richtige> Strom geregelt wird?
Natürlich, man muss den Strom auch im Ausschaltmoment über R4 fliessen
lassen, damit man entscheiden kann wann er wieder gering genug zum
Einschalten ist. Die einzig andere Variante wäre ein Regler mit einer
konstanten toff Ausschaltzeit, aber dazu bräucht man ein zweites
zeitbestimmendes Bauteil, einen Kondensator, nicht nur die Spule.
> So, wie das in der von Christian gezeigten Lösung> funktioniert?
Die mit dem TLC555 ?
Na ja, die "Lösung" ist halt superaufwändig.
