Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Rechteck 60Vss 150Hz 170W erzeugen aus 24VAC


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von Martin S. (martins)


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Hallo!

Ich muss eine Spannungsversorgung für etwa 30 LED-Lichterketten bauen. 
Es gibt 2 Typen: 240 LEDs bzw. 400LEDs beide haben laut Typenschild 31V 
AC und 3,6W bzw. 6W Leistungsaufnahme.

Die LED´s jeder einzelnen Kette sind immer in Gruppen abwechselnd 
antiparallel gepolt. Lege ich 31V Gleichspannung an, leuchtet die 
Hälfte, pole ich die Versorgung um, leuchtet die andere Hälfte. Lege ich 
31V AC über einen Stelltrafo an, dann leuchten zwar alle, aber flackern 
mit 50Hz, was nicht so toll aussieht.

Aktuell wird jede einzelne Kette von einem eigenen „intelligenten“ 
Netzteil mit 31V AC (3,6W bzw. 6W)  versorgt. Dieses Netzteil gibt 31V 
als Rechteckspannung mit 150Hz raus. Per Knopfdruck kann man hier 
verschiedene Leuchtmuster einstellen, was aber später NICHT mehr nötig 
ist.

Ziel ist EIN zentrales Netzteil, welches die ca 30V als Rechteck oder 
Sinus mit 150Hz ausgibt (Us=30V,  Uss=60V).  Das ganze muss mit ca. 5x4W 
+ 25x6W = 170W dauerhaft belastbar sein, eher etwas mehr...

Vorhanden ist ein Ringkerntrafo (24V 500W) aus Zeiten, wo noch 
klassische Glühlampenketten verwendet wurden. Die Leerlaufspannung liegt 
bei ca. 25,5V. Ich würde diese gleichrichten und glätten auf ca. 30V.

Danach würde ich eine H-Brücke aus 4 Fets aufbauen und diese mit einem 
NE555 im ca. 150Hz-Takt umpolen.

Welche Typen der Fets muss ich hier verwenden, so dass ich im Moment des 
Umpolens keinen Kurzschluss erzeuge?
Hat hier jemand ein Schaltungsbeispiel welches auf diese Leistung 
ausgelegt ist und dem ich die Bauteiltypen entnehmen könnte?
Falls jemand eine einfachere Lösung hat, gerne her damit.

Wo und wie sollte man eine passende Schutzbeschaltung einbauen, so dass 
bei einem versehentlichen Kurzschluss am Ausgang nicht gleich alles 
abraucht? (kann gerne auch per Hand rückstellbar sein)

Vielen Dank für ein wenig Unterstützung

von m.n. (Gast)


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Martin S. schrieb:
> Falls jemand eine einfachere Lösung hat, gerne her damit.

Wenn es nicht unbedingt ein einziger Ausgang sein muß, würden sich L6203 
anbieten. Andererseits wird man diese (>= 2) auch parallel schalten 
können.
Die Überstromsicherung müßte vor der H-Brücke liegen.

von MaWin (Gast)


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Martin S. schrieb:
> Dieses Netzteil gibt 31V als Rechteckspannung mit 150Hz raus

Na ja, oder strombegrenzt gleich als Stromquelle und passt sich an 
unterschiedliche Flussspannungen der LED an ?

Martin S. schrieb:
> Welche Typen der Fets muss ich hier verwenden, so dass ich im Moment des
> Umpolens keinen Kurzschluss erzeuge

Irrelevant sondern ein Problem der Ansteuerung.

Martin S. schrieb:
> Wo und wie sollte man eine passende Schutzbeschaltung einbauen, so dass
> bei einem versehentlichen Kurzschluss am Ausgang nicht gleich alles
> abraucht?

Ja, sinnvoll, gemessen wird per shunt, abgeschaltet am Treiber, siehe 
LT1158, oder gleich so was wie TLE5205.

von Martin S. (martins)


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m.n. schrieb:
> würden sich L6203 anbieten.

Das sieht ziemlich einfach aus:

30V auf Vs und Enable

SENSE mit GND verbinden

150Hz auf IN1

150Hz invertiert auf IN2

je ca. 10nF an CBOOT

Dann sollte zwischen OUT1 und OUT2 die gewünschte Wechselspannung 
anliegen.
Laut Datenblatt kann ich dann permanent 1A ziehen.

Stimmt das so alles? (Habe mich noch nie mit solchen Motor-Treibern 
beschäftigt..)

Gibt es diesen Baustein auch in einer etwas leistungsfähigeren Variante, 
so mit etwas mehr als 6-7A Dauerleistung?

> Andererseits wird man diese (>= 2) auch parallel schalten können.
Muss ich da noch einen Shunt in jeden Kreis einbauen um die korrekte 
Stromverteilung sicherzustellen oder regelt sich das alleine?

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Wäre da nicht ein simpler Spannungswandler mit Trafo besser, wie man sie 
früher für batteriebetriebene Leuchtstoffröhren verwendet hat?

Etwa so: 
https://www.bastelnmitelektronik.de/basteleien-ger%C3%A4te-und-schaltungen/weitere-schaltungen-ger%C3%A4te-und-basteleien/leuchtstofflampen-an-12v-betreiben/

Aber mit anständiger Strombegrenzung.

von Martin S. (martins)


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Martin S. schrieb:
> 30V auf Vs und Enable

... natürlich max 7V auf Enable..

von m.n. (Gast)


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Martin S. schrieb:
> Dann sollte zwischen OUT1 und OUT2 die gewünschte Wechselspannung
> anliegen.
> Laut Datenblatt kann ich dann permanent 1A ziehen.

Beim Multiwatt11-Gehäuse können es auch 3 A sein. Daher meinte ich,
daß es >= 2 Stück sein sollten.

> ... natürlich max 7V auf Enable..

Hiermit ließe sich auch eine Abschaltung bei Überlast oder eine 
Helligkeitssteuerung ergänzen.

von Andrew T. (marsufant)


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Martin S. schrieb:
> Welche Typen der Fets muss ich hier verwenden, so dass ich im Moment des
> Umpolens keinen Kurzschluss erzeuge?

Du mußt die Ansteuerung der FETs derart auslegen, das Du eine PAUSE 
zwischen den Umschaltungen hast.

Im Anhang mal ein Skizze wie das Steuersignal sein könnte.

von Axel R. (axlr)


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Wie wäre es mit 'ner ollen Car-Hifi Endstufe?
Die Idee ist doof, oder? Laufen auch an 12V, nicht an 24V...

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Axel R. schrieb:
> Wie wäre es mit 'ner ollen Car-Hifi Endstufe?
Oder mit irgendeiner anderen Endstufe. Dann könnte man mit dem 
Lautstärkeregler in Grenzen die Helligkeit einstellen. So eine Billig-PA 
von Omnitronic oder Ibiza oder Skytec dürfte von der Signalqualität her 
schon reichen. Allerdings sollte die schon ein wenig überdimensioniert 
sein, weil die dort angegebenen Watt nichts mit den Watt vom 
Wasserkocher zu tun haben. Und als Abfallprodukt könnte man sogar sowas 
wie eine Lichtorgel draus machen...  ;-)

von Martin S. (martins)


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Danke für die Rückmeldungen.
Ich werde wohl 2 Stück von dem L6203 im Multiwatt-Gehäuse einsetzen.
Die sind noch recht günstig und sollten die Leistung gut vertragen.

Eine Hifi-Endstufe ist schon wieder zu kompliziert. Das muss einfach nur 
funktionieren, ohne irgendwelchen Schnickschnack.
Vor den Regler packe ich dann eine träge Sicherung mit 6-8A, womit der 
Trafo dann auch vor Überlast bei einem internen Fehler geschützt ist. 
Primärseitig gibt es natürlich auch eine passende Sicherung.

>Und als Abfallprodukt könnte man sogar sowas wie eine Lichtorgel draus machen... 
;-)

Es muss klassisches warmweißes Licht sein, welches einfach nur 
leuchtet.. das ist meinem Bekannten für den ich das mache seeeehr 
wichtig!
Er stellt gerade auf stromsparende LEDs um, nachdem er knapp 5000W an 
normalen Lichterketten rausgeschmissen hat. (ca. 10x Netzteile mit je 
500W )
und ja, er fängt jetzt gerade wieder an mit dem Dekorieren. Es ist ja 
bald schon wieder Weihnachten. (andere Leute, andere Hobbies)

von m.n. (Gast)


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Martin S. schrieb:
> Vor den Regler packe ich dann eine träge Sicherung mit 6-8A,

Die würde ich mindestens superflink auslegen oder noch besser 
elektronisch per Strommessung. Damit könnte dann ein rückstellbares 
RS-FF ausgelöst werden.
Das FF kann aus 2 x NAND-Gattern bestehen. Der Taktgeber und Inverter 
jeweils je 1 x NAND-Gatter. 74HC132 wäre ein passendes IC dafür.

von temp (Gast)


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eventuell geht ja auch sowas:

https://www.pololu.com/product/2992/

Dazu müsste der PWM Eingang auf High gelegt werden und deine 150Hz an 
den DIR-Eingang. Der PWM Eingang würde sich zusätzlich noch zum Dimmen 
verwenden lassen.

von I-fed (Gast)


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MaWin schrieb:
> Martin S. schrieb:
>> Dieses Netzteil gibt 31V als Rechteckspannung mit 150Hz raus
>
> Na ja, oder strombegrenzt gleich als Stromquelle und passt sich an
> unterschiedliche Flussspannungen der LED an ?

Durchaus denk- (und dank-) bare Lösung, aber eine Stromquelle vor
dem AC-Generator erforderte rückwärtssperrfähige Brücken-Schalter
(z.B. Mosfets je mit Diode darunter), fürchte ich.

Lothar M. schrieb:
> Axel R. schrieb:
>> Wie wäre es mit 'ner ollen Car-Hifi Endstufe?
> Oder mit irgendeiner anderen Endstufe.

Linearendstufe im Schaltbetrieb - ok, warum nicht. Man braucht
halt auch hier eine "Brücke", um gut 30VDC in ein 30VAC Rechteck
verwandeln zu können - oder man nutzt eine Halbbrücke und Delon?


Was mir grade durch den Kopf ginge, wäre (so denn Stromregelung
erforderlich*) eine H-Brücke als bidirektionalen Buck zu nutzen.

Etwa so wie bei NF-Rechteck-HID-EVGs, nur ohne Anlaufphase und
mit deutlich niedrigerer Spannung halt.

Wenn die Entwickler des Originals raffiniert sind, haben sie es
vielleicht sogar so gemacht (wie gesagt, sofern Stromquelle).

[* Ist besagtes Original nun "nur" eine Spannungs- oder sogar eine 
Stromquelle? Statt das nachzumessen käme auch in Frage, die LED-
Ketten auf Vorwiderstände zu checken (auch deren Anzahl / Zuordnung,
sowie den Wert / die Werte).]

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