Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Problem bei LEDKSQ


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von Vincent H. (vincenthaude)


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Hallo liebes Forum,
Ich habe die angefügte Schaltung (10W RGB LED Treiber) mal irgendwann 
aus einem YoutubeVideo gehabt und auf Lochraster aufgebaut. Das lief 
auch alles. Dann das ganze nochmal neu gelayoutet in TH und als 
"professionelle" Platine bestellt. Das funktionierte soweit auch noch.

Jetzt habe ich ein neues Design gemacht. Es gibt zwei Unterschiede:
1. Die Versorgungsspannung der TC4420 liegt nun auf +5V statt auf VCC, 
damit auch 30W LED betrieben werden können. (TC4420 verträgt bis zu 
18V/20V, 30W LED hat um die 30-36V)

2. Die 5V Versorgung findet nun über eine standardmäßige und erprobte 
LM2596 Stepdown Schaltung statt, um auch einen Batteriebetrieb 
möglich/sinnvoll zu machen.

Nun hat sich folgendes Problem gezeigt: die LEDs flackern nur, bei HIGH 
Pegel vom NodeMCU und das auch nicht mit voller Leistung (300mA/Farbe) 
sondern mit etwa 50mA.
Daraufhin dachte ich mir, dass die TC4420 vielleicht nicht genug 
Spannung haben weil 5V ja nun doch nahe an den minimalen 4.5V liegen. 
Also LM2596 auf 8V gedreht. Plötzlich kein flackern mehr und auch die 
volle Leistung der LEDs ist da.
Nun kann es natürlich sein, dass ich mir damit die OpAmps gegrillt habe. 
Deren Umax ist nämlich 5.5V...
Nichtsdestotrotz verstehe ich nicht, warum die Schaltung mit 8V statt 5V 
funktioniert.
Ich hoffe jemand kann mir dabei auf die Sprünge helfen, denn mich macht 
das echt ratlos.

Viele Grüße,
Vincent

: Verschoben durch Moderator
von foobar (Gast)


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> die angefügte Schaltung

... fehlt.  Meine Glaskugel sagt: die Gatespannung für deine MOSFETs ist 
zu gering.  Logic-Level-Typen nehmen oder eine Treiberstufe 
dazwischensetzen.

von Vincent H. (vincenthaude)


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foobar schrieb:
>> die angefügte Schaltung
>
> ... fehlt.  Meine Glaskugel sagt: die Gatespannung für deine MOSFETs ist
> zu gering.  Logic-Level-Typen nehmen oder eine Treiberstufe
> dazwischensetzen.

Huch sorry :D
Das sind Logic Level MOSFETs. Im TH Design sind es IRLZ44N, im SMD 
Design sind es IRLR120NPBF
Als Treiber sind eigentlich die TC4420 dran..

von Vincent H. (vincenthaude)


Angehängte Dateien:

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Hier nun der Schaltplan.

von ArnoR (Gast)


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Schließ doch erstmal die Freilaufdioden richtig an und berichte dann 
nochmal.

von MaWin (Gast)


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Vincent H. schrieb:
> Hier nun der Schaltplan.

Ach du Scheisse, wie kommt man auf so einen Schwachsinn ?

Eine 1N4001 ist als 50Hz Diode viel zu langsam für PWM.
Dein 'Regler' ist eigentlich ein Linearregler, durch den MOSFET-Treiber 
mit Input-Hysterese zum hysteretic step down umerzogen. Die Bauteile 
sind dafür aber falsch angeordnet, der Strom durch den shunt ist weg 
wenn der MOSFET abschaltet.

Tonne auf-> Müllschaltung rein -> Tonne zu -> Grundlagenbuch Elektronik 
kaufen

Hysteretic step down arbeitet so:

http://www.starchips.com.tw/pdf/sct2932/

Nicht ohne Grund nutzen die eine schnelle Schottky-Diode, messen high 
side und schalten den Messwiderstand um.

Du willst auch noch dimmen, macht der Chip digital, wenn du analog 
willst kann das der AL8861 (und hunderte weitere).

http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.8

von Vincent H. (vincenthaude)


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ArnoR schrieb:
> Schließ doch erstmal die Freilaufdioden richtig an und berichte dann
> nochmal.

Inwiefern sind die denn falsch? Müssen die bis zu VCC hoch?

von Vincent H. (vincenthaude)


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MaWin schrieb:
> Vincent H. schrieb:
>> Hier nun der Schaltplan.
>
> Ach du Scheisse, wie kommt man auf so einen Schwachsinn ?
>
> Eine 1N4001 ist als 50Hz Diode viel zu langsam für PWM.
> Dein 'Regler' ist eigentlich ein Linearregler, durch den MOSFET-Treiber
> mit Input-Hysterese zum hysteretic step down umerzogen. Die Bauteile
> sind dafür aber falsch angeordnet, der Strom durch den shunt ist weg
> wenn der MOSFET abschaltet.
>
> Tonne auf-> Müllschaltung rein -> Tonne zu -> Grundlagenbuch Elektronik
> kaufen
>
> Hysteretic step down arbeitet so:
>
> http://www.starchips.com.tw/pdf/sct2932/
>
> Nicht ohne Grund nutzen die eine schnelle Schottky-Diode, messen high
> side und schalten den Messwiderstand um.
>
> Du willst auch noch dimmen, macht der Chip digital, wenn du analog
> willst kann das der AL8861 (und hunderte weitere).
>
> http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.8

Danke für das ausführliche Feedback.
Als Freilaufdiode habe ich sogar eine 1N5819 genommen, weil ich die 4001 
nicht da habe und im SMD Design eine SS54.

Ich schaue mir mal die Links von dir an, danke!
Was ich wiederum nicht verstehe; warum funktioniert es dann, wenn es 
eigentlich nur Mist ist?

Habe das Video gefunden, aus der die Schaltung stammt: 
https://youtu.be/DkJ1f5UIuak

EDIT:
Die Induktivitäten sind nur zur Glättung des Stromes da, nicht um aus 
dem Linearregler einen Hysteretic Step Down zu machen.
Der SCT2932 scheint ja nicht viel anders als der PT4115 zu sein. Den 
verwende ich auch für 1W/3W LED.

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Vincent H. schrieb:
> Was ich wiederum nicht verstehe; warum funktioniert es dann, wenn es
> eigentlich nur Mist ist?

Einerseits weil eine unbestimmte Hysterese vom Eingang des TC4420 kommt, 
andererseits weil das Abschalten zwar keinen Strom mehr misst, also 
sofort wieder einschaltet, aber die ganze Elektronik langsam genug ist.

Es entsteht eine hohe Frequenz mit viel zu hohen Schaltverlusten, die 
zudem den völlig falschen Strom durch die LED schickt weil die 
Freilaufiode falsch angeordnet ist.

von Vincent H. (vincenthaude)


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Danke für die Erklärung. Dein zweiter Link oben hat mir ein paar gute 
Anregungen mit Step-Down Reglern gegeben, das werde ich mir nochmal 
genauer anschauen ;)

Die Freilaufdiode müsste bis hoch zu VCC gehen, richtig?

von ArnoR (Gast)


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Vincent H. schrieb:
> Die Freilaufdiode müsste bis hoch zu VCC gehen, richtig?

Ja.

von Vincent H. (vincenthaude)



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Hallo,
ich nochmal.
Habe jetzt mal eine neue Schaltung mit dem PT4115 gemacht(Datenblatt 
angefügt).

Eine Frage bleibt noch; die PT4115 haben keinen Chipselect. Kann ich die 
alle samt in der Helligkeit dimmen, indem ich wie im Schaltplan einfach 
das VCC mit einem MOSFET schalte? Oder haut das nicht hin? Falls nicht, 
gäbe es eine Möglichkeit das zu bewerkstelligen?

Viele Grüße,
Vincent

EDIT: Zwischen den Ausgang des ESP-12E und den Eingang des TC4420 gehört 
noch ein Tiefpass.

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Vincent H. schrieb:
> Kann ich die
> alle samt in der Helligkeit dimmen, indem ich wie im Schaltplan einfach
> das VCC mit einem MOSFET schalte?

Wie wäre es, den DIM Eingang zu verwneden ?

Zu offensichtlich ?

Lieber rückwärts durch die Brust ins Auge ?

Machst du das immer so ?

von Vincent H. (vincenthaude)


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MaWin schrieb:
> Vincent H. schrieb:
>> Kann ich die
>> alle samt in der Helligkeit dimmen, indem ich wie im Schaltplan einfach
>> das VCC mit einem MOSFET schalte?
>
> Wie wäre es, den DIM Eingang zu verwneden ?
>
> Zu offensichtlich ?
>
> Lieber rückwärts durch die Brust ins Auge ?
>
> Machst du das immer so ?

Den dim nehme ich für jeden Farbkanal, um beispielsweise Mischfarben wie 
türkis oder ähnliche zu erzeugen. Will ich jetzt aber die Helligkeit der 
ganzen RGB LED dimmen, und nicht jede einzelne Farbe, müssen ja alle 
LEDs zusammen gedimmt werden, damit sich keine anderen Farben 
einstellen.

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Vincent H. schrieb:
> Den dim nehme ich für jeden Farbkanal, um beispielsweise Mischfarben wie
> türkis oder ähnliche zu erzeugen. Will ich jetzt aber die Helligkeit der
> ganzen RGB LED dimmen, und nicht jede einzelne Farbe, müssen ja alle
> LEDs zusammen gedimmt werden, damit sich keine anderen Farben
> einstellen.

Wie wäre es damit:

a) programmieren lernen

b) einem UND Gatter (pro Kanal, 74HC08)

c) analog und digital Verhalten des DIM Ascnhlusses gleichzeitig nutzen 
(Rechteck mit definierter geringerer Spannungshöhe)

von Vincent H. (vincenthaude)


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MaWin schrieb:
> Vincent H. schrieb:
>> Den dim nehme ich für jeden Farbkanal, um beispielsweise Mischfarben wie
>> türkis oder ähnliche zu erzeugen. Will ich jetzt aber die Helligkeit der
>> ganzen RGB LED dimmen, und nicht jede einzelne Farbe, müssen ja alle
>> LEDs zusammen gedimmt werden, damit sich keine anderen Farben
>> einstellen.
>
> Wie wäre es damit:
>
> a) programmieren lernen
>
> b) einem UND Gatter (pro Kanal, 74HC08)
>
> c) analog und digital Verhalten des DIM Ascnhlusses gleichzeitig nutzen
> (Rechteck mit definierter geringerer Spannungshöhe)

zu b) meinst du, das PWM der jeweiligen Farbe mit der PWM der 
Helligkeitsdimmung auf den Eingang und dann den DIM des PT4115 an den 
Ausgang des Gatters?

c) laut Datenblatt ist alles unter einer bestimmten Schwelle (ich glaube 
0,7V)  "AUS"/0 und alles über einer bestimmten Schwelle (ich glaube 
2,7V) "EIN"/1 . Dementsprechend hat der DIM Eingang doch nur ein 
digitales Verhalten oder irre ich mich da jetzt?

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Vincent H. schrieb:
> oder irre ich mich da jetzt?

Einfach im Datenblatt weiter lesen.

Vincent H. schrieb:
> zu b) meinst du

Sicher.

Und unterschiedliche PWM Frequnzen nutzen.

von Vincent H. (vincenthaude)


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MaWin schrieb:
> Vincent H. schrieb:
>> oder irre ich mich da jetzt?
>
> Einfach im Datenblatt weiter lesen.
>
> Vincent H. schrieb:
>> zu b) meinst du
>
> Sicher.
>
> Und unterschiedliche PWM Frequnzen nutzen.

Okey Tatsache, analog dimmen klappt auch.
Aber warum sollte ich verschiedene PWM Frequenzen nehmen?

von MaWin (Gast)


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Vincent H. schrieb:
> Aber warum sollte ich verschiedene PWM Frequenzen nehmen

Bei (nahezu) gleicher, und dann per UND Gatter gemischt, entstehen 
Schwebungseffekte.

von Vincent H. (vincenthaude)


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MaWin schrieb:
> Vincent H. schrieb:
>> Aber warum sollte ich verschiedene PWM Frequenzen nehmen
>
> Bei (nahezu) gleicher, und dann per UND Gatter gemischt, entstehen
> Schwebungseffekte.

Wie weit sollten die Frequenzen denn auseinander sein? Angenommen ich 
nehme 10kHz für die Farbkanäle, wieviel +-kHz sollte ich dann für den 
Helligkeitskanal nehmen?

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