Hallo Leute,
ich habe schon gesehen, dass es massig Threads über LED-Treiber hier im
Forum gibt. Ich habe schon viel recherchiert, aber keine passende
Antwort auf meine Frage gefunden.
Ich möchte ein paar Geräte für ein Lasertag-Spiel bauen (ich verwende
einen Atmega8 zur Ansteuerung). Erste Prototypen gibt es bereits,
allerdings verwende ich zurzeit zwei Lithium-Ionen-Zellen mit 7,4 V,
einen Festspannungsregler auf 5 V und für die Infrarot-LED einen Mosfet
Treiber und einen Vorwiderstand. Mittlerweile habe ich dazugelernt und
möchte die Schaltung nun etwas eleganter auslegen.
Die ganze Schaltung soll jetzt aus einer Lithium-Ionen-Zelle bestehen
(aus Effizienz- und Platzgründen). Also 3,7 V Nennspannung, 4,2 V max
und ~3,3 V min.
Im Moment hänge ich an dem LED Treiber für die Infrarot-LED (TSAL6100).
Im Datenblatt ist ein TYP. Wert von 1,35 V bei 100 mA angegeben. Ich
möchte diese LED mit 200 mA und einem Duty Cycle von 50 % mit 48 kHz
ansteuern. Zusätzlich werde ich damit ein RC5 Kommunikationsprotokoll
übertragen.
Hitze bereitet mir wenige Sorgen, die LED ist aus spielmechanischen
Gründen 0,1 s an und mindestens 0,9 s aus. Wenn mann ununterbrochen
senden würde. Die Pausen zwischen den Signalen sind in der Regel
deutlich länger.
Leider finde ich keinen LED Treiber bzw. eine Konstantstromquelle mit
minimal 3,3 V Eingangsspannung und 48 kHz Modulationsfrequenz und 200 mA
Betriebsstrom.
Habt ihr einen Tipp für mich?
Liebe Grüße
René
Wie hoch muss denn die Spannung an der LED sein bei 200mA? Reichen dazu
3,3V Betriebsspannung?
Als fertige Lösung kann ich dir nur das bieten
http://ichaus.de/product/iC-WJB
Allerdings auch nur bis 100mA. Vielleicht findest du hier aber noch
etwas passenderes.
Und ja, du kannst da auch LEDs anschließen, es müssen nicht LASER sein
:-)
Kibo schrieb:> Ich> möchte diese LED mit 200 mA und einem Duty Cycle von 50 % mit 48 kHz> ansteuern. Zusätzlich werde ich damit ein RC5 Kommunikationsprotokoll> übertragen.
Daß man eh schon nicht leicht einen Treiber (als geschaltete KSQ) für
eine 160mW-LED an einem Akku fände, kommt Dir nicht grade entgegen. Da
dürften die Anwendungen, und damit auch die Lösungen spärlich gesät
sein.
(Ein Schaltwandler für höhere Ströme aber funktioniert entweder schlecht
oder sogar überhaupt nicht richtig bei zu kleinem Strom, vorsicht.)
Und Du willst auch noch ein Kommunikationsprotokoll damit übertragen?
Dabei müßte die Schaltfrequenz um Größenordnungen höher sein, als die
Modulation. Schließlich sollen dabei längere Pausen auf kürzere Pulse
folgen, und die v. D. g. 48kHz ergäben sich als (puls +
pause)/Sekunde...
Oh, Mann. Ich sehe diverse Probleme, überhaupt einen Treiber mit so
schnellem Enable bzw. PWM Eingang zu finden - die werden ja i. A. mit
Frequenzen nur relativ knapp oberhalb der Flickergrenze (Erkennung/Auge)
betrieben.
Ich sehe als einzige reelle Chance, die LEDs über einen Vorwiderstand an
Konstantspannung (bevorzugt >> als nur lumpige 3,3V, also wenn eine
Zelle, dann mit Boost-Converter) betrieben mit Logic-Level-FET zu
takten, sorry. Ist sicher nicht effizient, aber ein Widerstand hat
wenigstens keine Probleme, der Taktung zu folgen.
Vermutlich wäre eine Neuentwicklung erforderlich, wenn Schaltwandler
aufgrund erwünschter max. Akkulaufzeit nötig.
Vielleicht aber belehrt mich jemand eines besseren?
Übrigens sind Deine 200mA bei Duty 0,5 "Absolute Maximum Rating" - davon
abgesehen, daß es der Aussage mit dem Protokoll widerspricht, wäre das
also zu viel, so macht man das nicht. Daß jeder 0,5 Puls (gefolgt von
0.5 Pause) bei 48kHz kürzer wäre als 100µs, hilft Dir nicht - thermisch
praktisch äquivalent (P(average)), also egal. Natürlich würde es
umgekehrt, bei niedrigen Freq., schon iwann ein Problem mit der therm.
Kapazität geben. Deswegen macht man das ja alles nicht...
Oder verstehe ich da etwas falsch? Bitte um weitere Meinungen.
P.HASER schrieb:> Und Du willst auch noch ein Kommunikationsprotokoll damit übertragen?> Dabei müßte die Schaltfrequenz um Größenordnungen höher sein, als die> Modulation. Schließlich sollen dabei längere Pausen auf kürzere Pulse> folgen, und die v. D. g. 48kHz ergäben sich als (puls +> pause)/Sekunde...
Habe kurz das RC5 Protokoll angeschaut. Das baut auf der
Modulationsfrequenz auf, müsste also funktionieren.
Schau dir mal die Treiber von IC-Haus an, da könnte was dabei sein.
Ich danke euch schonmal für die Antworten!
DanVet schrieb:> Wie hoch muss denn die Spannung an der LED sein bei 200mA? Reichen dazu> 3,3V Betriebsspannung?
Zurzeit verwende ich einen Vorwiderstand von 17,8 Ohm bei 5 V. Ich komme
rechnerisch auf 1,44 V LED Spannung.
DanVet schrieb:> Als fertige Lösung kann ich dir nur das bieten> http://ichaus.de/product/iC-WJB
Hab auch nur den mit 100 mA gefunden für 3,3 V. Gibt auch einen mit 250
mA, aber der ist für 5 V ausgelegt.
P.HASER schrieb:> Und Du willst auch noch ein Kommunikationsprotokoll damit übertragen?> Dabei müßte die Schaltfrequenz um Größenordnungen höher sein, als die> Modulation. Schließlich sollen dabei längere Pausen auf kürzere Pulse> folgen, und die v. D. g. 48kHz ergäben sich als (puls +> pause)/Sekunde...
48 kHz ist das Trägersignal. Für das Kommunikationsprotokoll sendet man
dann 600 us lang ein Signal mit 48 kHz und lässt danach eine Pause von
600 us. Anhand des Verhältnisses von an und aus erhält man dann eine "1"
oder eine "0". 48 kHz sollte daher das Schnellste sein, das geschaltet
werden muss.
P.HASER schrieb:> Oh, Mann. Ich sehe diverse Probleme, überhaupt einen Treiber mit so> schnellem Enable bzw. PWM Eingang zu finden - die werden ja i. A. mit> Frequenzen nur relativ knapp oberhalb der Flickergrenze (Erkennung/Auge)> betrieben.
Ja, ist mir auch aufgefallen. Allerdings scheint es ein paar
Laserdiodentreiber zu geben, die auch sehr hohe Frequenzen können.
Allerdings scheitert es da dann an dem maximalen Strom.
P.HASER schrieb:> Ich sehe als einzige reelle Chance, die LEDs über einen Vorwiderstand an> Konstantspannung (bevorzugt >> als nur lumpige 3,3V, also wenn eine> Zelle, dann mit Boost-Converter) betrieben mit Logic-Level-FET zu> takten, sorry. Ist sicher nicht effizient, aber ein Widerstand hat> wenigstens keine Probleme, der Taktung zu folgen.
Ok, aber wie stelle ich sicher, dass letztendlich die 200 mA fließen?
Ich habe gehört, dass LEDs größere Schwankungen aufweisen, was ihre
Steuerspannung angeht.
P.HASER schrieb:> Übrigens sind Deine 200mA bei Duty 0,5 "Absolute Maximum Rating" - davon> abgesehen, daß es der Aussage mit dem Protokoll widerspricht, wäre das> also zu viel, so macht man das nicht. Daß jeder 0,5 Puls (gefolgt von> 0.5 Pause) bei 48kHz kürzer wäre als 100µs, hilft Dir nicht - thermisch> praktisch äquivalent (P(average)), also egal. Natürlich würde es> umgekehrt, bei niedrigen Freq., schon iwann ein Problem mit der therm.> Kapazität geben. Deswegen macht man das ja alles nicht...
Im Datenblatt steht, dass die TSAL6100 sogar einen Spitzenstrom von 1 A
abkann, allerdings nur für 100 us. Ich denke, dass wenn die
durchschnittliche Leistung bei der Leistung von 100 mA Konstantbetrieb
liegt, die LED das abkönnen sollte. Ist aber nur eine Hypothese.
Wie sollte man das sonst machen?
DanVet schrieb:> Habe kurz das RC5 Protokoll angeschaut. Das baut auf der> Modulationsfrequenz auf, müsste also funktionieren.> Schau dir mal die Treiber von IC-Haus an, da könnte was dabei sein.
Danke, das werde ich tun.
DanVet schrieb:> Ach ja, mit den 200mA habe ich auch so meine Bedenken.
Warum sind viele hier so skeptisch was die 200 mA angeht? Ich bitte um
eine ausführlichere Erläuterung. Meines Erachtens ist die einzige
Gefahr, dass die LED bei zu hohen Strömen überhitzt. P = U * I ist eine
lineare Abhängigkeit der Leistung von der Stromstärke. Wenn ich die die
LED mit der doppelten Leistung aber nur in 50 % der Zeit belaste
(vorausgesetzt, dass die Frequenz schnell genug ist), sollte die LED
doch nichts zu meckern haben, oder habe ich einen Aspekt übersehen? Bei
48 kHz komme ich auf ein t(on) von 20 us.
Kibo schrieb:> DanVet schrieb:>> Als fertige Lösung kann ich dir nur das bieten>> http://ichaus.de/product/iC-WJB>> Hab auch nur den mit 100 mA gefunden für 3,3 V. Gibt auch einen mit 250> mA, aber der ist für 5 V ausgelegt.
Der hier würde aber gehen
http://ichaus.de/product/iC-NZN
Siehe auch Datenblatt Seite 7
Kibo schrieb:> Warum sind viele hier so skeptisch was die 200 mA angeht? Ich bitte um> eine ausführlichere Erläuterung.
Es sind ja nur zwei bisher :-)
Vielleicht sind wir skeptisch, weil im Datenblatt "Peak Current" steht
und du unbedingt verhindern musst, dass der eingestellte Strom (also
200mA)länger als 50µs ansteht.
Mit einem entsprechenden Treiber könnte das funktionieren, z.B. ic-Haus
OK, ich bin schonmal zufrieden, dass es tatsächlich nicht ganz so
einfach ist, einen entsprechenden Treiber zu finden (und ich nicht
einfach zu doof bin). Bisher scheint es ja nur was von iC-Haus zu geben.
Ich danke euch für eure Tipps. Ich werde mir das Teil mal näher
anschauen.
Die "Impulsfolgen" komme aus einem Portpin desiens ATMEGA? Mit vieivel
Volt? 3.3V?
NPN -Bipolartransistor
LED an Plus, Kollektor drunter, Bais an den Portpin, Emitter über einen
(dann strombestimmenden) Widerstand gegen GND.
der Strom durch die LED ist dann nur von der Genauigkeit deiner
Amtel-Betriebsspannung und von der Temperatur der umgebing etwas
abhängig. Aber 200mA sollten bei einer IR-Diode auch bei 3-4V
Akkuspannung locker drinn sein. Als Emitterfolger ist das ganze auch
schnell genug. 1K parallel zur LED nicht vergessen.
I_LED =3,3V(vcc)-0.7(U_be)/R(emitterwiderstand)
R(Emitterw.)= (3,3-0.7)V/0.2A
R=13
also einen 12R und einen 15R zum testen besorgen.
Über dem Widerstand fallen dann jene 2.6Volt (Spannungsfolger-U_BE) bei
ca.0.5Watt ab.
0.2-0.3V "braucht" der Transistor. bleibt bei vollem Akku 3.8V nur noch
knapp ein Volt für die LED. das wird tatsächlich eng...
mögichkeit wäre die (halbwegs konstante) Ausgangsspannung des Portpins
herunterzuteilen, sodass auch am Emitterwiderstand nur die hälte der
Spannung abfällt. Somit bliebe genug Headroom. bei 50Khz aber dann doch
recht nierderohmig, damit die Flanken nicht zu runde werden.
auf eine explizite getaktete KSQ würde ich hier verzichten. evtl mitm
Boost erstmal hoch auf 5V. Gut niederohmig mit x mal 100µ abblocken,
kurze Massewege (separetem Draht(Leiterzug vom Portpin zu Basis und
MAsservbindung einzeln zum Emitterwiderstand, das wirklilch nur der
LED-Strom dort langfliesst), GND und kurze VCC. dann geht das.
(hab gerade nix zum malen hier)
