Chinesen-Step-Up-Modul modifizieren für Konstantstrom?

Third E. schrieb:
> ich habe momentan eine Anwendung, wo die Reihenschaltung von einigen
> LEDs ca. 25 V benötigt bei 20 mA. Versorgt werden soll das ganze mit 5 V
> oder 12 V.

> Mein anderer Ansatz wäre, ein Chinesen-Step-Up-Modul (mit XL6009) zu
> modifizieren, sodass der Feedbackpin die Spannung von einem Shunt
> bekommt. 1,25V Spannungsabfall wären zu verschmerzen bei dem geringen
> Strom.
> Was haltet ihr von der Idee?

machbar

> Man sollte wohl noch eine wie auch immer geartete Spannungsbegrenzung
> vorsehen, sodass bei Lastunterbrechung die Spannung nicht hochläuft und
> Halbleiter tötet oder den Elko sprengt.

wo ist das Problem, dein Shunt 1,25V an 20mA = 62 Ohm
Dein höchster Strom 20mA, deine höchste Spannung 25V, also eine 27-33V 
Z-Diode am Ende <1W verbraten soll, aber erst oberhalb von 25V tätig 
wird.

Third E. schrieb:
> Was haltet ihr von der Idee?

Warum nicht? Wenn du den Typ des verbauten Step-Up kennst, könnte dir 
auch das Datenblatt helfen. Ich würde vermutlich die originale Schaltung 
so lassen und nur an einem Highside-Shunt mit PNP Transistor und evtl. 
Diode was auf den Feedback Pin geben, um den Chip abzuregeln.

Third E. schrieb:

> ich habe momentan eine Anwendung, wo die Reihenschaltung von einigen
> LEDs ca. 25 V benötigt bei 20 mA. Versorgt werden soll das ganze mit 5 V
> oder 12 V.

> Mein ... Ansatz wäre, ein Chinesen-Step-Up-Modul (mit XL6009) zu
> modifizieren, sodass der Feedbackpin die Spannung von einem Shunt
> bekommt. 1,25V Spannungsabfall wären zu verschmerzen bei dem geringen
> Strom.

> Was haltet ihr von der Idee?

Das ist die Standardmethode. Wenn man kann, sucht man sich dann noch 
einen Schaltregler-IC mit kleinerer Referenzspannung, damit die Verluste 
am Shunt geringer werden. Aber bei deiner Konstellation mit 25V an den 
LED und 1.25V am Shunt sind es ja ohnehin nur 5% Verlust. Da macht der 
Stepup selber sicher mehr.

> Man sollte wohl noch eine wie auch immer geartete Spannungsbegrenzung
> vorsehen, sodass bei Lastunterbrechung die Spannung nicht hochläuft und
> Halbleiter tötet oder den Elko sprengt.

Z-Diode. Oder TVS. Oder als Z-Diode beschalteter Transistor oder FET.

Axel S. schrieb:
> Z-Diode.

<1W reicht doch dicke eine 1W Z-Diode

> Oder TVS. Oder als Z-Diode beschalteter Transistor oder FET.
wozu so viel Aufwand?

25V x 0,02A = 0,5W, auch mit Reserve 33V Z-Diode ist das nur 0,66W.
Man bekommt ja kleine 1,3W Z-Dioden
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A300/RECCD-02.pdf

Mit einem SX1308 hab ich das schon gebaut. Ufb=0.6V ... R=0.6/0.02=30 
Ohm
Eingangsspannung >2V

brulw schrieb:
> Das klingt einfach-|-interessant. Wie genau kann das aussehen?

1

+Source        Shunt

2

O-----------+-|===|-----+------> +Sink

3

            |           |

4

           E \|B  1k    |

5

       PNP    |--|===|--+

6

           C /|

7

Feedback    |     10k

8

<---|<|-----+----|===|---GND

Der PNP fängt an zu leiten, wenn an der Basis etwa 0,7V weniger als am 
Emitter sind. Am Kollektor kommt dann Plus raus, um den Feedback Pin 
abzuregeln.

> Wie dimensioniert man das Ganze, damit es auch funktioniert?
Shunt auf 0,7V bei Sollstrom berechnen. Der Rest ist unkritisch.

Matthias S. schrieb:
> Shunt auf 0,7V bei Sollstrom berechnen

So weit, so einfach.

> Der Rest ist unkritisch.

Oder auch nicht. Der Transistor bringt zusätzliche Verstärkung in die 
Regelschleife. Intern kompensierte Schaltregler können dann instabil 
werden. Bei extern kompensierten kann man zumindest im Prinzip 
gegensteuern. Wenn man es denn kann :)

Axel S. schrieb:
> Wenn man kann, sucht man sich dann noch
> einen Schaltregler-IC mit kleinerer Referenzspannung, damit die Verluste
> am Shunt geringer werden.

Stepups mit MT3608 (häufig und preiswert) brauchen nur 0,6V 
Feedbackspannung.

Diese LT3465 sehen echt gut aus. Danke für den Tipp.
Da müsste ich nur unwesentlich mehr löten, als wenn ich mein 
XL6009-Modul umbaue.

Manfred schrieb:
> Kindergarten und Leute mit mangelndem Textverständnis:
>
> Third E. schrieb:
>> bei 20 mA.
>
> Viele Regler haben um 1,2V Referenz / Feedback, das ergibt irrwitzig
> unbeherrschbare 25 Miliwatt - merkt ihr noch was?

Merkst du nicht, dass vielleicht noch andere an dem Thema interessiert 
sind, die mehr als 20mA brauchen?

Third E. schrieb:
> Diese LT3465 sehen echt gut aus. Danke für den Tipp.

Aus der Beschreibung bei Reichelt:
"The LT3465/LT3465A are step-up DC/DC converters designed to drive up to 
six LEDs in series from a Li-Ion cell."

Third E. schrieb:
> ich habe momentan eine Anwendung, wo die Reihenschaltung von einigen
> LEDs ca. 25 V benötigt bei 20 mA.

25 Volt erscheint mir ein bischen viel für 6 LEDs. Wieviele LEDs sind es 
denn nun und welcher Typ?

Bei Step-Up aller Art (BOOST) sollte man nicht vergessen, dass sie im 
allgemeinen nicht kurzschlussfest sind, weil es ja kein Schaltelement 
zur Trennung von der Eingangsquelle gibt. Nicht zuletzt deswegen sind 
spezialisierte LED-Treiber-Booster anders ausgelegt: Diese haben auch 
noch einen Schalttransistor im Lastzweig.

Normalerweise ist es keine gute Idee, "irgendeinen" Step-Up für Led zu 
verwenden. Zuerst muss man herumspinnen mit der linearen Strombegrenzung 
und dann sind sie in Betrieb eine andauernde Gefahr für Wohnungsbrände.

Willi S. schrieb:
> dann sind sie in Betrieb eine andauernde Gefahr für Wohnungsbrände

Ja, genau, bei 20mA LED Strom kann das natürlich zur grossen Gefahr 
werden. Deswegen stellt so eine KSQ sicher, das die Feuerwehr gut zu tun 
hat.

Sag mal, hast du irgendwas hier im Thread überlesen? Wir diskutieren 
eigentlich nur, ob man highside oder lowside messen sollten, um den 
Step-Up abzuregeln. Und es geht nicht um 200A, sondern um 20mA.
Und wenn man so eine Stromregelung einbaut, sind sie kurzschlssfest, 
darum gehts doch hier.

Manfred schrieb:
> Jobst Q. schrieb:
>> Axel S. schrieb:
>>> Wenn man kann, sucht man sich dann noch
>>> einen Schaltregler-IC mit kleinerer Referenzspannung, damit die Verluste
>>> am Shunt geringer werden.
>>
>> Stepups mit MT3608 (häufig und preiswert) brauchen nur 0,6V
>> Feedbackspannung.
>
> Kindergarten und Leute mit mangelndem Textverständnis:
>
> Third E. schrieb:
>> bei 20 mA.
>
> Viele Regler haben um 1,2V Referenz / Feedback, das ergibt irrwitzig
> unbeherrschbare 25 Miliwatt - merkt ihr noch was?

Wer lesen kann ...

Es geht nicht um Absolutwerte, sondern um den Wirkungsgrad. Wenn man 
weniger LED als der TE hat, sagen wir mal 4 weiße mit nominal 3V 
Flußspannung, dann fallen an den LED zusammen 12V ab, am Shunt 1.2V. 
Fast 10% der Ausgangsleistung des Stepup gehen dann in den Shunt. Wenn 
der Stepup für sich 90% Wirkungsgrad hätte, würde der Gesamtwirkungsgrad 
durch den Shunt schon auf 81% absinken.

@Mathias,
du hast es nicht kapiert, wie das mit Boostern funktioniert.

Der einzige Kurzschluss-Schutz ist der Shunt-Widerstand.

Willi S. schrieb:
> Der einzige Kurzschluss-Schutz ist der Shunt-Widerstand.

So isses. Und wenn das der Fall ist, wo siehst du dann die Gefahr? Wenn 
wir mal den XL6009 nehmen, den der TE ins Auge fasst, dann ergibt sich 
am Shunt mit etwa 1,25V FB Spannung und 20mA Strom ein Widerstand von 62 
Ohm.
An ihm fällt eine Leistung von ca. 25mW an.
(Übrigens halbiert sich das etwa mit meiner Highside Schaltung, weil 
dort nur 0,7V am Shunt abfallen)

Sagen wir mal, der XL6009 geht kaputt mit einem Schluss des MOSFet. Dann 
fliesst nach dem Boost gar kein Strom mehr, weil die Schwellspannung der 
LED Kette gar nicht erreicht wird. Die Absicherung des Eingangskreises 
erledigt den Rest (Sicherung brennt durch). Der Fall tritt aber 
unabhängig davon auf, ob man aus dem XL6009 eine KSQ macht oder nicht.

Widerstände schliessen bei Überlast auch nicht kurz, sondern öffnen, 
damit fliesst ebenso überhaupt kein Strom mehr. Wer möchte, kann 
natürlich auch eine Feinsicherung in den Kreis setzen.

@Mathias S.
Hast Recht!
Mein Resthirn kann mit Shuntwiderständen größer Milliohms nicht 
umgehen...

Jetzt habe ich mir die obigen Beiträge nochmal angeschaut und ich werde 
einfach nicht schlau, was die Höhe der Vref (FB) mit der mehr oder 
weniger guten Stromregelung oder mit dem Wirkungsgrad zu tun hat.

Wäre sehr freundlich, wenn es mir jemand kurz erklärt.

Willi S. schrieb:
> Jetzt habe ich mir die obigen Beiträge nochmal angeschaut und ich werde
> einfach nicht schlau, was die Höhe der Vref (FB) mit der mehr oder
> weniger guten Stromregelung oder mit dem Wirkungsgrad zu tun hat.
>
> Wäre sehr freundlich, wenn es mir jemand kurz erklärt.

Axel S. schrieb:
> Wer lesen kann ...
>
> Es geht nicht um Absolutwerte, sondern um den Wirkungsgrad. Wenn man
> weniger LED als der TE hat, sagen wir mal 4 weiße mit nominal 3V
> Flußspannung, dann fallen an den LED zusammen 12V ab, am Shunt 1.2V.
> Fast 10% der Ausgangsleistung des Stepup gehen dann in den Shunt. Wenn
> der Stepup für sich 90% Wirkungsgrad hätte, würde der Gesamtwirkungsgrad
> durch den Shunt schon auf 81% absinken.

Willi S. schrieb:
> Jetzt habe ich mir die obigen Beiträge nochmal angeschaut und ich werde
> einfach nicht schlau, was die Höhe der Vref (FB) mit der mehr oder
> weniger guten Stromregelung oder mit dem Wirkungsgrad zu tun hat.

Mit der Güte der Stromregelung: nichts.

Mit dem Wirkungsgrad: ist doch einfach. Der Schaltregler erzeugt an 
seinem Ausgang eine bestimmte Ausgangsspannung bei einem bestimmten 
Strom. Im Fall des stromgeregelten Typs ist der Strom konstant und die 
Spannung hängt von der Last ab. Ausgangsstrom mal Ausgangsspannung gibt 
die Ausgangsleistung. Ausgangsleistung und Eingangsleistung hängen über 
den Datenblatt-Wirkungsgrad des Schaltreglers zusammen (zwischen 80 und 
95% typisch).

Nun fällt aber nicht die gesamte Ausgangsspannung an der Last ab, 
sondern ein Teil davon verbleibt am Shunt. Und dieser Teil ist sogar 
konstant, nämlich gleich der Referenzspannung des Reglers. Dieser Teil 
der Ausgangsspannung erzeugt auch nur Wärme (im Shunt) und muß folglich 
zu den Verlusten gerechnet werden. Der Gesamtwirkungsgrad sinkt unter 
den Datenblattwert.

Je größer die Ausgangsspannung, desto größer ist der Teil, der an der 
Last verbleibt. Bei 12V an der Last und 1.2V am Shunt tragen 10/11 der 
Asugangsspannung zur effektiven Ausgangsleistung bei und 1/11 am Shunt 
macht Wärme. Gibt 90.9% Wirkungsgrad im Ausgangskreis.

Bei 24V und 1.2V wären es 20/21 und 1/21 und folglich 95.2%

Würde man eine IR-LED mit 1.2V Flußspannung anschließen, wäre der 
Wirkungsgrad im Ausgangskreis sogar nur 50%.

Wirkungsgrade in einer Kette multiplizieren sich. Mit den obigen 90.9% 
und angenommenen 90% für den Schaltregler alleine ergibt sich dann ein 
Gesamtwirkungsgrad von 81.8%

Beitrag "Re: Welcher Schaltregler für Power LED am besten?"

Mal ne Skizze.

Mich hat es weiter oben schon gewundert, warum am Shunt 1.2V abfallen 
sollen und dass es gleich der Vref/FB sein soll.

Vielleicht ist die besprochene Schaltung eine andere als die skizzierte 
?

Willi S. schrieb:
> Vielleicht ist die besprochene Schaltung eine andere als die skizzierte

Deine Skizze ist eine Highside-Stromregelung. Eine niedrige FB-Spannung 
ist bedeutsam für die wesentlich einfachere Lowside-Regelung, die außer 
dem StepUp-Modul und dem Shunt keine weiteren Bauelemente braucht.

Willi S. schrieb:
> Vielleicht ist die besprochene Schaltung eine andere als die skizzierte
> ?

Das habe ich doch schon lang und breit erklärt. Erstens ist deine 
Schaltung die gleiche, die ich oben schon gezeichnet hatte:
Beitrag "Re: Chinesen-Step-Up-Modul modifizieren für Konstantstrom?"
und zweitens hatte ich danach noch mal bei der Shuntberechnung das 
erwähnt:

> dann ergibt sich
> am Shunt mit etwa 1,25V FB Spannung und 20mA Strom ein Widerstand von 62
> Ohm.
> An ihm fällt eine Leistung von ca. 25mW an.
> (Übrigens halbiert sich das etwa mit meiner Highside Schaltung, weil
> dort nur 0,7V am Shunt abfallen)

Also lies doch bitte die Beiträge, dann fällt alles an seinen Platz.

Jobst Q. schrieb:
> Willi S. schrieb:
>> Vielleicht ist die besprochene Schaltung eine andere als die skizzierte
>
> Deine Skizze ist eine Highside-Stromregelung. Eine niedrige FB-Spannung
> ist bedeutsam für die wesentlich einfachere Lowside-Regelung, die außer
> dem StepUp-Modul und dem Shunt keine weiteren Bauelemente braucht.

Danke!
Jetzt hab ichs kapiert.
Die obigen Beiträge beziehen sich mal auf dies und das, da wird man ja 
verrückt...

batman schrieb:
> Auf die Gefahr, daß der TE jetzt vor lauter Verwirrung in die Klapse
> muß, würde mich mal interessieren, ob die o.g. Strombegrenzung per FB
> nebenbei einen Kurzschlußschutz realisiert?

Der TO verwendet sehr wahrscheinlich den LT3465 und das war wirklich ein 
guter Tipp, eine ernst zu nehmende Alternative wurde hier noch nicht 
gezeigt.

Ein Booster kann prinzipbedingt nicht kurzschlussfest sein, ausser es 
gibt irgendwo einen zusätzlichen Transistor in Serie zur Last.

Bei "obig genannt" muss man unterscheiden zwischen Low und High Side, 
viel Spass beim Lesen...

Wie der selbst gemachte Low Side Umbau eines Chinaböllers wirklich 
aussieht, ist momentan noch ein streng gehütetes Mysterium.

Manfred schrieb:
> Wer mehr Strom will, sollte ein eigenes Thema aufmachen

Das Thema heißt "Chinesen-Step-Up-Modul modifizieren für Konstantstrom?" 
und nicht "Chinesen-Step-Up-Modul modifizieren für 20mA Konstantstrom?". 
Wobei das "Chinesen-" darin technisch gesehen überflüssig ist

batman schrieb:
> ob die o.g. Strombegrenzung per FB
> nebenbei einen Kurzschlußschutz realisiert?

Ja, sicher. Denn bei einer Begrenzung auf 20mA fliessen eben nur 20mA, 
das ist doch der Sinn der Sache.

Willi S. schrieb:
> Wie der selbst gemachte Low Side Umbau eines Chinaböllers wirklich
> aussieht, ist momentan noch ein streng gehütetes Mysterium.

Ich mal dir das mal auf:

1

+    LED

2

o--|>|--|>|--|>|--|>|--+

3

                       |

4

       1k              |

5

FB <--|==|---+         |

6

GND          |         |

7

o-----|==|---+---------+

8

      Shunt

Steigt der Strom, steigt auch FB. Der 1k ist verhandelbar.

@Mathias S.

Low Side Schaltung:

Soweit ist es klar, aber was macht der Booster wohl ohne Last oder zu 
hochohmiger Last ?

Antwort:
Rauchzeichen der Bauteile mit begrenzter Spannungsfestigkeit.

Allerdings staune ich diesbezüglich auch beim LT3465:
Kann es wirklich sein, dass die den Ausgang mit einer Art Zenerdiode 
absichern ?? Das kann doch nicht sein, dass der Booster voll pumpt und 
die Energie in die Zenerdiode geht.

Nein, also ich würde auch den Spannungs-FB vorsehen. Aber wegen der 
Hochohmigkeit geht es so einfach nicht, auch nicht mit einer Diode.

Also irgendwie ist das alles nicht das Wahre. Einen OPV wird es schon 
brauchen. Genau so machen es auch alle cc cv Chinaböller, braucht man 
nur auf den Fotos nach einem LM358 und 78L05 schauen.

Willi S. schrieb:
> Soweit ist es klar, aber was macht der Booster wohl ohne Last oder zu
> hochohmiger Last ?

Ich bin ja kein Freund dieser Lösung und wollte dir nur die Schaltung 
zeigen.

Wenn ich ein Step-Up Modul ohne Last betreibe und ohne FB, dann wird es 
immer hochlaufen. Die gezeichnete Lösung ist das, was die Herrschaften 
hier als 'Minimallösung' bezeichnen und ich würde die originale 
Spannungsregelung auf dem Board so lassen und mein FB Signal, wie in der 
Highside Schaltung gezeigt, über eine Diode zum Abregeln benutzen.
Der Aufwand bleibt immer noch klein, denn ein PNP, 2 Widerstände und 
eine Diode ist nun wahrlich kein Beinbruch.
Will man hingegen die Lowside Schaltung vor Amoklauf retten, muss man 
eben doch die originale Beschaltung am FB übernehmen und eine Diode 
einfügen. Damit wird die Nummer aber unwirtschaftlicher, weil man dann 
noch die Flussspannung der Diode überwinden muss und der Shunt 
dementsprechend grösser wird. Sollte also 'ne Schottky-Di sein und man 
muss mit zusätzlichen 0,2V leben.

@Mathias S.

Dann sind wir beide uns ja einig.

Also wenn überhaupt was rumfummeln für diese Anwendung, dann nur 
Highside und Ufb ist dafür auch völlig wurscht. Jetzt hab ichs 
kapiert...

Allgemein:
Ich hasse Lowside Shunts. Es ist nur eine Frage der Gelegenheit, dass 
man sich beim Nachmessen oder Anschluss in komplexeren Systemen vertut 
und alles abraucht.

Sogar speziellere Bauteile (statt PNP) sind es wert. Das Zeug kostet 
doch nix mehr. Anders als in den 80/90ern, R2RIO und Zerodrift OPV waren 
ja damals für Bastler viel zu teuer. Heute ein ACS712 für 1,50 und gut 
ist es.

Willi S. schrieb:
> Soweit ist es klar, aber was macht der Booster wohl ohne Last oder zu
> hochohmiger Last ?

Auch diese Frage wurde bereits gestellt. Und beantwortet. Im zweiten 
Post dieses Threads (aka der ersten Antwort).

Ich spar dir mal das hochscrollen und gebe dir gleich auch eine 
Erklärung (da steht nur ein Stichwort und du brauchst ja immer auch 
Erklärungen).

Mit einer Z-Diode parallel zur Last. Die Spannung der Z-Diode ist so zu 
wählen, daß sie größer ist als die größte anzunehmende Spannung an der 
Last, aber kleiner als die höchste Spannung, die der Stepup verträgt.

Third E. schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> Mein anderer Ansatz wäre, ein Chinesen-Step-Up-Modul (mit XL6009) zu
> modifizieren, sodass der Feedbackpin die Spannung von einem Shunt
> bekommt. 1,25V Spannungsabfall wären zu verschmerzen bei dem geringen
> Strom.
>
> Grüße
> Third Eye

Hallo,
ich denke, am einfachsten wäre es, Step-Up-Modul so lassen wie es ist, 
und LED mit einem einfachen Stromtreiber schalten. So wie AL5802 oder 
ähnlich. Spannungsverlust auf so einem Treiber wird vergleichbar mit 
1,25 V an dem Shunt, dafür aber keine Einmischung in fertige Modul. 
Ausgangsspannung von Modul sollte unter allen Umständen mindestens um 1 
V höher bleiben als von LED. Ich würde zusätzlich pro LED 0,2 V 
empfehlen, wegen Temperaturdifferenzen.

hinz schrieb:
> Den 10k kann man weglassen, das Feedbacknetzwerk ist recht niederohmig.

Evtl. kann man sich sogar die Diode sparen, denn der PNP hat ja auch 
eine.

Nach einem erholsamen Mittagspäuschen hatte ich noch diese Idee :-P

Libary schrieb:
> nur wird der Ladestrom des Cout auch begrenzt.

Man kann das auch umdrehen, also den Cout vor den Shunt machen. Das 
spielt hier aber so gut wie keine Rolle. Entscheidend ist, das der Shunt 
Teil des FB Teilers ist und FB hochdreht, wenn mehr Strom fliesst.
Ist zumindest bisher die Lösung mit den geringsten Eingriffen in die 
Orginalschaltung und recht narrensicher.