Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik DM163 24-bit Konstantstrom LED-Treiber


von Daniel H. (danyag)


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Hallo zusammen,

der benannte Chip (DM163) hat 3x8 Stromsenken. Der Maximalstrom jeder 
der 3 Kanäle pro Ausgang kann mit einem Widerstand zwischen 5 - 60 mA 
eingestellt werden. Für 3 Kanäle gibt es folglich 3 Anschlüsse (R_EXT).

Die 24 Ausgänge des Chips (I_OUT 0 - 23) sind wie folgt ausgeführt:
PIN 3: I_OUT(0) --> Kanal R
PIN 4: I_OUT(1) --> Kanal G
PIN 5: I_OUT(2) --> Kanal B

.. und so weiter. Die 8 Ausgänge eines Kanals sind also nicht 
hintereinander ausgeführt sondern alternierend im Schema R, G und B.

Um das Routing für meinen Anwendungsfall zu erleichtern, würde ich gerne 
8 aufeinanderfolgende Pins für eine Farbe nutzen. In meinem Fall würden 
also 8 rote LEDs an den Ausgängen für R, G, B, R, G, B, R, G liegen. 
Darauf folgend kämen 8 grüne LEDs an B, R, G, B, R, G, B, R und so 
weiter.

Ich würde für alle Kanäle - das heißt alle LEDs - den Maximalstrom von 
60 mA einstellen.


Nun zu meiner Frage:
Könnte es zu Problemen kommen, wenn an den verschiedenen Kanälen 
gleichzeitig LEDs mit verschiedener Flussspannung betrieben werden?

Ich finde leider keine Hinweise, die mir hier weiterhelfen könnten.

Vielen Dank und freundliche Grüße
Daniel

von Georg (Gast)


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Daniel H. schrieb:
> Könnte es zu Problemen kommen, wenn an den verschiedenen Kanälen
> gleichzeitig LEDs mit verschiedener Flussspannung betrieben werden?

Das kann nicht sein, weil rote, grüne und blaue LEDs NIEMALS die gleiche 
Flussspannung aufweisen.

Georg

von Daniel H. (danyag)


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Georg schrieb:
> Das kann nicht sein, weil rote, grüne und blaue LEDs NIEMALS die gleiche
> Flussspannung aufweisen.

Dass die verschiedenen LEDs unterschiedliche Flussspannungen aufweisen 
ist mir vollkommen bewusst und ist natürlich Hintergrund meiner Frage - 
die leider unbeantwortet bleibt.

Ich bin mir semantisch nicht ganz sicher was genau "nicht sein kann", 
aber ein Kanal kann und wird immer als Stromsenke LEDs verschiedender 
Flusspannung dienen. Auch 2 baugleiche blaue LED werden kaum immer die 
gleiche Flussspannung aufweisen.
Im Falle der von mir beschriebenen Beschaltung würde ein Kanal 
gleichzeitig als Stromsenke für bspw. rote und blaue LEDs (natürlich an 
verschiedenen Pins) dienen.

Das einzige Diagramm im Datenblatt das Rückschlüsse zu meiner Frage 
erlaubt, deutet darauf hin, dass es kein Problem für den Chip wäre.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Daniel H. schrieb:
> Dass die verschiedenen LEDs unterschiedliche Flussspannungen aufweisen
> ist mir vollkommen bewusst und ist natürlich Hintergrund meiner Frage -
> die leider unbeantwortet bleibt.

Vielleicht war der Wink mit dem Zaunpfahl ja nicht ausreiched, deshalb 
laß mit mit dem ganzen Zaun winken:

Das sind Konstantstromsenken in diesem Treiber. Die dürfen 
definitionsgemäß keine Abhängigkeit von der Flußspannung der 
angeschlossenen LED aufweisen. Die farbweise Zusammenfassung der Treiber 
mit unabhängiger Einstellung des Stroms hat den Zweck, eine eventuell 
gewünschte  Farbtonkorrektur vornehmen zu können. Aber wenn du fest 60mA 
willst, dann brauchst du das ja nicht.

von Daniel H. (danyag)


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Axel S. schrieb:
> Das sind Konstantstromsenken in diesem Treiber. Die dürfen
> definitionsgemäß keine Abhängigkeit von der Flußspannung der
> angeschlossenen LED aufweisen.

Gut, danke! :)
Davon bin ich ausgegangen, aber fand es nicht sonderlich verwerflich 
nochmal nachzufragen ob das zu Problemen führen könnte. Wenn dem doch so 
ist, möchte ich um Entschuldigung bitten.

Der Chip weist für jeden der 3 Kanäle einen "VDDH(R, G und B)" auf, 
welcher mit der Versorgungsspannung der LEDs verbunden werden soll. Was 
impliziert, dass diese verschieden sein können. Für den Fall dass dann 
gleichzeitig verschiedene LEDs auf einem Kanal gemischt werden, wollte 
ich sicherstellen, dass der Chip in der Lage ist 100 % korrekt zu 
arbeiten. Sodass es nicht dazu kommt, dass zu viel oder zu wenig Strom 
fließt oder LEDs versehentlich "aufglimmen".

Das mir vorliegende Datenblatt ist leider wenig umfänglich und ein 
Anwendungsfall wie von mir beabsichtigt nirgendwo beschrieben.


Axel S. schrieb:
> Die farbweise Zusammenfassung der Treiber
> mit unabhängiger Einstellung des Stroms hat den Zweck, eine eventuell
> gewünschte  Farbtonkorrektur vornehmen zu können. Aber wenn du fest 60mA
> willst, dann brauchst du das ja nicht.

Das ginge ggf. sogar nochmal über das 6-bit Register zur "Dot 
Correction" oder?


Axel S. schrieb:
> Vielleicht war der Wink mit dem Zaunpfahl

Welchen "Wink mit dem Zaunpfahl" meinst du denn eigentlich?

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Daniel H. schrieb:

> Der Chip weist für jeden der 3 Kanäle einen "VDDH(R, G und B)" auf,
> welcher mit der Versorgungsspannung der LEDs verbunden werden soll.

Schau an, dieses Detail war mir entgangen.

> Was impliziert, dass diese verschieden sein können.

Richtig. Vermutlich müssen die Versorgungsspannungen für die drei 
Farben sogar unterschiedlich eingestellt werden, wenn man nicht das 
Verlustleistungslimit des IC reißen will. Der Treiber muß ja die 
Differenz aus Flußspannung und Versorgungsspannung vernichten. Wenn du 
für alle LED(-Farben) die gleiche Versorgungsspannung verwendest, werden 
die Treiber für die LED mit der geringsten Flußspannung (normalerweise: 
rot) am stärksten belastet. Bei 24 Kanälen zu je 60mA kommt da schon was 
zusammen. Das Datenblatt lesen darfst du aber selber.


> Axel S. schrieb:
>> Vielleicht war der Wink mit dem Zaunpfahl
>
> Welchen "Wink mit dem Zaunpfahl" meinst du denn eigentlich?

Den Post von Georg, den du offensichtlich nicht verstanden hast.

von Daniel H. (danyag)


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Axel S. schrieb:
>> Axel S. schrieb:
>>> Vielleicht war der Wink mit dem Zaunpfahl
>>
>> Welchen "Wink mit dem Zaunpfahl" meinst du denn eigentlich?
>
> Den Post von Georg, den du offensichtlich nicht verstanden hast.

Offensichtlich. Dort steht als Antwort auf eine von mir höflich 
gestellte und aufrichtig gemeinte Frage nur:

Georg schrieb:
> Daniel H. schrieb:
>> Könnte es zu Problemen kommen, wenn an den verschiedenen Kanälen
>> gleichzeitig LEDs mit verschiedener Flussspannung betrieben werden?
>
> Das kann nicht sein, weil rote, grüne und blaue LEDs NIEMALS die gleiche
> Flussspannung aufweisen.

Mir erschließt sich nicht was genau nicht sein kann.
Dass es zu Problemen kommen kann?
Dass verschiedene Kanäle LEDs mit verschiedener Flussspannung betreiben?

- Dass rote, grüne und blaue LEDs in der Regel verschiedene 
FLussspannungen aufweisen war und ist mir bewusst. Dies ergibt sich 
weiterhin eindeutig aus meinem Eröffnungspost.

Wenn meine Frage unter der Würde eines anderen Nutzers liegt, dann 
genügt es mMn keine Antwort zu verfassen.

Axel S. schrieb:
> Das Datenblatt lesen darfst du aber selber.

Das habe ich getan. Daher der Hinweis auf die Möglichkeit verschiedener 
Spannungsversorgungen.

Axel S. schrieb:
> Vermutlich müssen die Versorgungsspannungen für die drei
> Farben sogar unterschiedlich eingestellt werden, wenn man nicht das
> Verlustleistungslimit des IC reißen will.

Die Verlustleistung sollte mit Bezug aufs Datenblatt kein Problem sein.
"Maximum Ratings" sind dort wie folgt angegeben:
Power Dissipation: QFP44 (Ta=25 °C): 1,36 W
Thermal Resistance: QFP44: 84,42 °C/W
Operating Temperature: -40 - 85 °C

Die Kombination dieser Angaben finde ich verwirrend, aber diese 
widersprechen weder einzeln noch kombiniert angewandt meinem 
Anwendungsfall.

Ich würde jetzt bei einer Versorgungsspannung von 4 V grob von folgenden 
Werten unter Volllast ausgehen:
Verlustleistung: 8 * (2 V * 0,06 A + 1 V * 0,06 A + 1 V * 0,06 A) = 0,24 
W
Unter Annahme dass der thermische Widerstand dem des Datenblatts 
entspricht, eribgt sich damit einer Temperaturerhöhung um etwa: 0,24 W * 
84,42 °C/W = 20,26 K

Bei normaler Nutzung erscheint mir das nicht kritisch zu sein.


Spricht ein technischer Grund gegen mein Vorhaben die Belegung der 
Kanäle mit verschiedenfarbigen LEDs zu mischen, wenn alle die gleiche 
Versorgungsspannung nutzen?

Ich würde davon ausgehen, dass dies problemlos funktionieren sollte.

von Georg (Gast)


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Daniel H. schrieb:
> Mir erschließt sich nicht was genau nicht sein kann.

Ein IC, das gleiche Flussspannungen verlangt wäre unbrauchbar.

Daniel H. schrieb:
> dann
> genügt es mMn keine Antwort zu verfassen.

Tut mir leid, ich habe deine intellektuellen Fähigkeiten halt weit 
überschätzt. Kommt nicht wieder vor.

Georg

von Daniel H. (danyag)


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Georg schrieb:
> Ein IC, das gleiche Flussspannungen verlangt wäre unbrauchbar.

Da ich das IC anders beschalten möchte als vom Hersteller vorgesehen, 
ist deine Aussage nutzlos. Der IC kann natürlich rote, grüne und blaue 
(oder andere) LEDs an seinen 3 im Strom einstellbaren Kanälen betreiben. 
Ich möchte aber an jedem Kanal jeden LED-Typ gemischt einsetzen. Dieser 
Fall ist nirgends beschrieben und daher habe ich dazu diesen Post 
eröffnet.

Ich habe diesen Post eröffnet, weil ich selbst unsicher war und um die 
Hilfe anderer, fachlich versierterer Menschen bitten wollte.


Georg schrieb:
> Tut mir leid, ich habe deine intellektuellen Fähigkeiten halt weit
> überschätzt. Kommt nicht wieder vor.

Daher bin ich arg irritiert warum du so unhöflich antwortest. Einen 
konstruktiven Dialog stelle ich mir anders vor.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Daniel H. schrieb:
> Ich würde jetzt bei einer Versorgungsspannung von 4 V grob von folgenden
> Werten unter Volllast ausgehen:
> Verlustleistung: 8 * (2 V * 0,06 A + 1 V * 0,06 A + 1 V * 0,06 A) = 0,24
> W

Das mit dem Rechnen mußt du noch üben. Der Faktor 8 fe lt.

> Power Dissipation: QFP44 (Ta=25 °C): 1,36 W

Der häßliche Teil hier ist das "Ta=25 °C". Schon wenn du das Teil ohne 
Gehäuse betreibst, kannst du 25°C Umgebungstemperatur im Sommer leicht 
knacken. Die 1.36W sind der Höchstwert, den du unter idealen (lies: 
unrealistischen) Bedingungen erreichen kannst.

> Thermal Resistance: QFP44: 84,42 °C/W

Mit diesem Wert mußt du rechnen. Dazu noch die reale Umgebungstemperatur 
im Betrieb und mit der Chiptemperatur solltest du auch ein paar Grad vom 
Maximum (typisch 125°C) weg bleiben. Aber schon mit 40°C Umgebung und 
125° auf dem Chip bleibt bloß noch 1W erlaubte Verlustleistung.

von Daniel H. (danyag)


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Axel S. schrieb:
> Das mit dem Rechnen mußt du noch üben. Der Faktor 8 fe lt.

Au backe, mein Fehler. Hingeschrieben habe ich den Faktor immerhin. :)
Danke für den Hinweis!

Da müsste ich, um für den Volllast-Fall zu kalkulieen, wohl doch 
verschiedene Versorgungsspannungen wählen.

Wie viel Spielraum sollte ich denn für blaue und grüne LEDs einplanen?
Laut Datenblatt für (If = 20 mA) liegen die Flussspannungen der LEDs 
bei:
Rot: Min: 1,8 V Typ: 2,2 V
Grün: Min: 3,0 V Typ: 3,3 V
Blau: Min: 3,0 V Typ: 3,3 V

If_max_cont = 50 mA, If_max_peak = 70 mA

Würden wohl 3,5 V genügen oder riskierte ich da, dass es zu 
ungleichmäßiger Helligkeit käme?

Ansonsten suche ich mir vielleicht ein anderes Bauteil aus oder 
verringere den Strom etwas.

von Falk B. (falk)


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Axel S. schrieb:
> Der Treiber muß ja die
> Differenz aus Flußspannung und Versorgungsspannung vernichten.

Das ist so eine dämliche Formulierung, die leider weit verbreitet ist. 
8-(
Spannung wird nicht vernichtet, genauso wenig wie Energie. Spannung 
fällt ab und erzeugt zusammen mit Strom eine thermische Verlustleistung.

Ergo.

"über dem Treiber muß ja die Differenz aus Flußspannung und 
Versorgungsspannung abfallen, welche zusammen mit dem LED-Strom 
entsprechend Verlustleistung erzeugt."

von Falk B. (falk)


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Daniel H. schrieb:
> Würden wohl 3,5 V genügen

Sollte reichen. Aber denk dran, daß der Treiber für die korrekte 
Funktion auch noch eine Mindestspannung braucht, so um die 0,5-1V.

> oder riskierte ich da, dass es zu
> ungleichmäßiger Helligkeit käme?

Eher nicht.

> Ansonsten suche ich mir vielleicht ein anderes Bauteil aus oder
> verringere den Strom etwas.

Es gibt LED-Treiber im HTTSSOP-Gehäuse, die bis zu 4W vertragen, wenn 
sie denn gescheit gekühlt werden. Allerdings sind die nicht ganz einfach 
zu löten.

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