Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Effizienter Step Down converter gesucht


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von David P. (devryd)


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Hallo zusammen,
ich baue gerade eine Akkuleuchte, die durch Akkus von meinem 
Akkuschrauber (24V) betrieben wird. Ich habe als LED eine Luxeon V, 
welche ich mit ca 3V bei 1-3A betreiben möchte. Jetzt suche ich einen 
effizienten Step down converter dafür. Ich habe einen LM2596 hier 
welcher sehr günstig von Amazon kam. Der funktioniert zwar halbwegs, 
wird aber sehr warm und ist alles andere als effizient. Auf der 24V 
Seite braucht er ca 0,5A um auf der 3V Seite 2A zu erzeugen. Das sind ca 
50% effizient, wenn ich das richtig sehe, was ich jetzt nicht so gut 
finde, besonders weil er damit aktiv gekühlt werden muss.
Hat jemand eine Empfehlung für einen Step-Down Converter mit besserer 
Effizienz?

von H. H. (hhinz)


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Du hast ein fertiges Modul mit dem LM2596? Welches ist es denn?


Ansonsten bietet sich wegen der geringen Ausgangsspannung ein Regler mit 
Synchrongleichrichtung an, dann fallen schon mal die nicht unerheblichen 
Verluste an der Diode weg.

Ein fertiges Modul in passender Leistungsklasse ist mir da aber nicht 
bekannt.

von David P. (devryd)


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Ich habe dieses Modul:
https://www.amazon.de/-/en/AZDelivery-LM2596S-DC-DC-Power-Supply/dp/B089QJM8KQ/ref=sr_1_3?keywords=lm2596&qid=1652101628&sprefix=lm2%2Caps%2C73&sr=8-3&th=1

Es muss nicht unbedingt ein fertiges Modul sein. Falls jemand einen 
Schlatplan hat, der nicht allzu kompliziert ist, traue ich mir auch zu 
diesen nachzubauen. Allerdings kenne ich mich nicht gut genug aus, um 
einen solchen Schaltplan zu entwerfen.

von H. H. (hhinz)


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David P. schrieb:
> Ich habe dieses Modul:
> 
https://www.amazon.de/-/en/AZDelivery-LM2596S-DC-DC-Power-Supply/dp/B089QJM8KQ/ref=sr_1_3?keywords=lm2596&qid=1652101628&sprefix=lm2%2Caps%2C73&sr=8-3&th=1

Das ist eh Mist, kann keine Stromeinstellung. Dann braucht man unbedingt 
noch einen Vorwiderstand für die LED, und der kostet natürlich weiteren 
Wirkungsgrad.

Und die Drossel ist für 24V-->3V viel zu klein.



Bessere Regler kommen halt gleich in recht kleinen SMD-Gehäusen daher. 
Kommst du mit sowas zurecht?

von David P. (devryd)


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Ich habe schon mit dem ein oder anderen SMD Baustein gearbeitet, aber 
ich habe noch keine Platine entworfen sondern eher auf 
Lochrasterplatinen gearbeitet. Bis jetzt waren das nur Mosfets mit 3 
Beinen, das ging noch auf Lochrasterplatine. Aber ich habe kein 
grundsätzliches Problem mit SMD Bausteinen.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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von MaWin (Gast)


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David P. schrieb:
> Hat jemand eine Empfehlung für einen Step-Down Converter mit besserer
> Effizienz?

Na ja, hohe Spannung mit mehr als 1.5A ist für IC recht viel.

MP1584

schafft deine Anforderungen (es sei denn du hast bei den 24V 
Alkuspannung gelogen und das ist nur die Nennspannung) aber 0.8V 
Feedback für den shunt erzeugt schon Verlust von 2.4W, dazu den Verlust 
in der Diode bei 3A von ca. 1.5W.

Der PT4121 könnte einen externen MOSFET steuern, am shunt nur 0.6W 
verbraten.

aber der MP2480 passt wohl am Besten. Bei Mouser verfügbar nächstes 
Jahr.

von H. H. (hhinz)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Der sieht vielversprechend aus:
> 
https://www.amazon.de/-/en/TECNOIOT-Step-Down-Lithium-Battery-Converter/dp/B084BVKGDK

Da kann man wenigstens den Strom einstellen, aber Synchrongleichrichtung 
ist da nicht dabei.

von David P. (devryd)


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Aber wenn ich das im Datenblatt richtig sehe, ist es zumindest schonmal 
deutlich effizienter als das, was ich gerade verwende.

von H. H. (hhinz)


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David P. schrieb:
> Aber wenn ich das im Datenblatt richtig sehe, ist es zumindest
> schonmal
> deutlich effizienter als das, was ich gerade verwende.

Naja, das kommt eben auch sehr auf die Drossel an.

Besorg dir halt so ein Modul, das gibts ja auch einzeln und von vielen 
Händlern.

von evtl. so (Gast)


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H. H. schrieb:
> Ansonsten bietet sich wegen der geringen Ausgangsspannung ein Regler mit
> Synchrongleichrichtung an, dann fallen schon mal die nicht unerheblichen
> Verluste an der Diode weg.

ACK.

Da Du von "kleinstmögliche Lösung" nichts sagtest, nur Effizienz
allein im Vordergrund zu stehen scheint, und Du zugleich relativ
wenig Erfahrung mit sowas zu haben scheinst:

David P. schrieb:
> Es muss nicht unbedingt ein fertiges Modul sein. Falls jemand einen
> Schlatplan hat, der nicht allzu kompliziert ist, traue ich mir auch zu
> diesen nachzubauen. Allerdings kenne ich mich nicht gut genug aus, um
> einen solchen Schaltplan zu entwerfen.

Problem ist da weniger der Schaltplan als Layout/Aufbau. Einfacher
als ohne etwas Erfahrung sowas selbst zu bauen wäre eines zu nutzen
das deutlich (5-10A I_aus) mehr max. Strom - oder sogar Spannung -
(evtl. bis 60VDC U_ein) könnte - aber z.B. CV + CC (KSQ-Funktion)
mitbrächte... oder statt Voltage Mode "Current Mode" macht.

(Es ginge zwar auch, die Power LED einfach statt des oberen R_FB
hinzusetzen bei einem Spannungsregler - dadurch würde der untere
R_FB zum Strommeßshunt (Wert an U_FB(IC) anzupassen für gewünschten
Strom) und das (zuvor) Spannungsregler-Modul zum Stromregler.

Nur habe ich auf die Schnelle eh nicht mal ein "simples" gefunden.
Ist aber nicht unbedingt schlecht oder schlimm, weil:

So eines erforderte auch mehr Mods/Umbauten am Modul, als wenn CC
Funktionalität oder wenigstens Strommodus-Betrieb (Current Mode,
Strommeßshunt notwendig für das Regelprinzip, trotzdem Spannungs-
Ausgang) schon enthalten. Folgende Bspe. sind möglichst einfach.)

Beispiel incl. CC (Constant Current)/KSQ:

https://de.aliexpress.com/item/4001133292086.html?gatewayAdapt=glo2deu

Kann zwar (hier unnötigerweise) auch Boost, aber egal. Das Modul
wäre problemlos auf ca. 3A einstellbar (evtl. Trimmer durch festen
Widerstand ersetzen - halt nach Einstellung auf 3A den Trimmerwert
messen, nächsthöheren Normwert/Widerstand).

Oder "Spannungsregler mit Current Mode Regelprinzip":

https://www.amazon.de/Akozon-Converter-Spannungsregler-Einstellbares-Wandlermodul/dp/B07H5MC6V3

Hier könnte man sowohl R_FB (unten) als Shunt nutzen als auch die
eingestellte Spannung etwas höher lassen und den vorh. Shunt, der
bisher "nur" für die Regelung und den Schutz der Mosfets zuständig,
auf z.B. 3Apeak (abgeschaltet wird bei Spitzenwert) abändern.


Ich persönlich würde das erste von beiden kaufen - und den Trimmer
ersetzen für 3A fest.

Du kannst aber gerne selbst was suchen und hier vorstellen, ob und
wie es damit gehen könnte. Vielleicht findest Du passende(re)s und
günstige(re)s.

von David P. (devryd)


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Ich habe dieses Video gefunden und überlege, das so ähnlich nachzubauen

https://www.youtube.com/watch?v=W4i2FRZ8gXc

Wäre das sinnvoll?
Natürlich bräuchte ich noch eine möglichkeit den Strom zu überwachen und 
einzustellen.

von evtl. so (Gast)


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David P. schrieb:
> https://www.youtube.com/watch?v=W4i2FRZ8gXc

Sorry, ich gebe mir keine 11 Minuten mit Infos die ich definitiv
besser weiß als "Great Scott", zumindest nicht in vollem Umfang.

> Wäre das sinnvoll?

Ähhh...

a.) Ein Teensy (µC) zur Pulserzeugung? Wozu? Sowas macht man nur
wenn es nötig ist (z.B. Vorgabe diverser Sollwerte oder was).
Das Analoge Controller-IC ist zumeist klar im Vorteil. Echt.

b.)

David P. schrieb:
> Jetzt suche ich einen effizienten Step down converter dafür.

Jetzt scheinst Du aber in die Thematik Schaltwandler einsteigen
zu wollen. Warnungen nicht verstanden? Das macht man eher nicht
so nebenbei, nur um eine Lampe zu bauen. Das ist etwas Arbeit.

Was willst Du? Wie bist Du ausgerüstet? Vorbildung? Geplanter
Zeiteinsatz (insgesamt ca./täglich/wöchentlich/monatlich/wie
auch immer - irgendwelche Angaben zu Deiner Vorstellung)?

Man könnte Dir ein Konzept basteln, das funktioniert. Aber daß
Du dann diesem präzise folgend einen funktionalen Konverter
zusammenbauen könntest, bedeutet nicht, was davon zu verstehen.

Ich glaube Du unterschätzt den Aufwand gewaltig, und/oder hast
falsche Vorstellungen der Definition "von mir selbst gebaut -
und völlig begriffen" oder sowas in die Richtung.

(Was Du stumpf nach Vorlage baust, ist ... nicht besser als ein
Modul zu kaufen, bis auf die Lötübung.)

Falls ich mich da täuschen sollte:

Ich helfe Dir gern (und nicht nur ich) - aber erwarte AUFWAND.
An Arbeit und Zeit.

von H. H. (hhinz)


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David P. schrieb:
> Ich habe dieses Video gefunden und überlege, das so ähnlich
> nachzubauen
>
> https://www.youtube.com/watch?v=W4i2FRZ8gXc
>
> Wäre das sinnvoll?

Nein.

von David P. (devryd)


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Ich habe halt keinen synchronen Buck Converter als Modul gefunden, 
weshalb ich an das Video gedacht habe.

von evtl. so (Gast)


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evtl. so schrieb:
> Beispiel incl. CC (Constant Current)/KSQ:
>
> https://de.aliexpress.com/item/4001133292086.html?gatewayAdapt=glo2deu
>
> Kann zwar (hier unnötigerweise) auch Boost, aber egal. Das Modul
> wäre problemlos auf ca. 3A einstellbar (evtl. Trimmer durch festen
> Widerstand ersetzen - halt nach Einstellung auf 3A den Trimmerwert
> messen, nächsthöheren Normwert/Widerstand).

Das IST ein synchroner Buck.

Zwar kann der auch Boost, aber im reinen Buck Modus (und genau
den hätte es bei Dir) ist einzig und allein ein dauerhaft auf
ON geschalteter, extrem niederohmiger Mosfet "zu viel im
Strompfad" - merkt man nicht, weshalb ich "EGAL" schrieb.

Das Ding würde bestens passen.

von H. H. (hhinz)


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David P. schrieb:
> Ich habe halt keinen synchronen Buck Converter als Modul gefunden,

Die können eben gleich einige Ampere mehr ab.

von David P. (devryd)


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evtl. so schrieb:
> Das IST ein synchroner Buck.

Ah, das habe ich auf der Seite wohl überlesen...
Leider braucht der Kram aus China relativ lange, bis er hier ist, aber 
wenn es nichts anderes gibt, werde ich den wohl bestellen.

von evtl. so (Gast)


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Du kannst Dich immer noch am Modul austoben: Hat es ein per
Spannungsteiler präzise genug justierbares UVLO (Unterspannungs-
abschaltung, Tiefentladeschutz Akku) - oder muß noch eine kleine
Zusatzplatine mit Komparator etc. her hierzu? Etc.

von evtl. so (Gast)


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David P. schrieb:
> Leider braucht der Kram aus China relativ lange, bis er hier ist

Das/sowas gibt es vermutlich (exakt gleich oder sehr ähnlich)
schon auch in der €-bucht. Such halt mal nach "synchronous Buck"
und in zweitem tab "synchronous step-down" mit 5-10A Angabe und
rund 30VDC U_ein. Und eben vielleicht auch NICHT Versand aus CN.

von Harald W. (wilhelms)


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David P. schrieb:

> effizienten Step down converter dafür. Ich habe einen LM2596 hier
> welcher sehr günstig von Amazon kam. Der funktioniert zwar halbwegs,
> wird aber sehr warm und ist alles andere als effizient.

Grundsätzlich ist der LM25965 und seine "Verwandten" gut geeignet
zum Einstieg in die Schaltreglertechnik, da er noch verhältnismäßig
langsam schaltet und im Datenblatt sehr gründlich beschrieben ist,
wie man ihn beschalten muss und welchen Aufbau man machen muss.
Allerdings eignet er sich nicht für Deine Spezialaufgabe kleine
Spannung, grosser Strom, hohe Effizienz und Möglichkeit der Strom-
regelung. Da sind "modernere" ICs besser geeignet. Vielleicht sol-
test Du dieses anscheinend schon gekaufte IC benutzen, um damit
etwas mehr Erfahrung für den Aufbau von Schaltreglern zu bekommen.

von Wolfgang (Gast)


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David P. schrieb:
> Falls jemand einen Schlatplan hat, der nicht allzu kompliziert ist,
> traue ich mir auch zu diesen nachzubauen.

Der Schaltplan ist bei einem Schaltregler das kleinste Problem.

von H. H. (hhinz)


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Der hier könnte was für dich sein:

https://de.aliexpress.com/item/1005001297746777.html

von Patrick L. (Firma: S-C-I DATA GbR) (pali64)


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Was ganz sicher viel ausmacht um eine hohe Effizienz zu haben ist ein 
Synchrongleichrichter, den grad bei sehr kleinen Spannungen und hoher 
Leistung fällt der Verlust der Gleichrchtung extrem ins Gewicht.

Für solche Fälle verwende ich Kontroller die direkt ein 
Syncrongleichrihter ansteuern können.

Alternative ist natürlich ein geeigneter µC zu nehmen, da wird wohl am 
Meisten rauszuhohlen sein.

H. H. schrieb:
> Der hier könnte was für dich sein:
>
> https://de.aliexpress.com/item/1005001297746777.html

Na, mit Max 97% ist das nicht schlecht, nur schau dir mal die Kurve an 
wo dass sein Effizienz Maximum liegt.

...was war jetzt grad noch deine angestrebte Ausgangsspannung?...

3V und 1~3A? ...na da verliert er sicher etwas mehr ;-)

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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H. H. schrieb:
> Der hier könnte was für dich sein:

10A ohne Strombegrenzung?

Du meinst, er stellt 3V ein und schliesst seine Power-LED an ?

von evtl. so (Gast)


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MaWin schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Der hier könnte was für dich sein:
>
> 10A ohne Strombegrenzung?
>
> Du meinst, er stellt 3V ein und schliesst seine Power-LED an ?

Er meint wohl, den original Shunt des (wie meins oben nur vieeel
billiger) LT3800 Moduls mit Current Mode auf ca. 50mR zu modden,
vermute ich. Für 3A peakstrom.

von H. H. (hhinz)


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evtl. so schrieb:
> MaWin schrieb:
>> H. H. schrieb:
>>> Der hier könnte was für dich sein:
>>
>> 10A ohne Strombegrenzung?
>>
>> Du meinst, er stellt 3V ein und schliesst seine Power-LED an ?
>
> Er meint wohl, den original Shunt des (wie meins oben nur vieeel
> billiger) LT3800 Moduls mit Current Mode auf ca. 50mR zu modden,
> vermute ich. Für 3A peakstrom.

Natürlich muss man das Modul anpassen, aber das geht eben so einfach.

von H. H. (hhinz)


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MaWin schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Der hier könnte was für dich sein:
>
> 10A ohne Strombegrenzung?
>
> Du meinst, er stellt 3V ein und schliesst seine Power-LED an ?

Nein, das meine ich nicht, bin ja kein Depp.

von Patrick L. (Firma: S-C-I DATA GbR) (pali64)


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Ja ein Laderegler ist natürlich nicht Ideal ;-)

MaWin schrieb:
> 10A ohne Strombegrenzung?
>
> Du meinst, er stellt 3V ein und schliesst seine Power-LED an ?

Ist natürlich der sichere Tot für die LED ;-) und er ist auch nicht 
ideal bei 3V ;-)

Für eine LED brauchst du ein Down Converter mit Strombegrenzung, die 
Spannung ist da eher Sekundär ;-)

Denke das ist auch ein Grund weshalb du dich für den  LM2596 entschieden 
hast, wobei zu sagen ist das er für den Zweck auch nicht Ideal ist.

: Bearbeitet durch User
von evtl. so (Gast)


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atrick L. schrieb:
> Denke das ist auch ein Grund weshalb du dich für den  LM2596 entschieden
> hast, wobei zu sagen ist das er für den Zweck auch nicht Ideal ist.

LM2596 ist hierfür längst gegessen. (Und das womit? Mit RECHT.)
Lies doch mal richtig.

Patrick L. schrieb:
> Alternative ist natürlich ein geeigneter µC zu nehmen, da wird wohl am
> Meisten rauszuhohlen sein.

Weswegen sollte das so sein, bitte?

Patrick L. schrieb:
> Na, mit Max 97% ist das nicht schlecht, nur schau dir mal die Kurve an
> wo dass sein Effizienz Maximum liegt.

Du willst ihn zum Selbstbau (und mit µC...) anregen? Weil dieses
Modul vielleicht "nur" 85% Wirkungsgrad schafft bei ca. 3VDC / 3A?
Und Du willst mit einer µC Steuerung bedeutend mehr rausholen?

(Nicht etwa mit niederohmigen Bauteilen oder so Späßen wie einer
Spule mit Anzapfung (Stromverdopplung)?)

Na dann, ... leg mal los.

von Patrick L. (Firma: S-C-I DATA GbR) (pali64)


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evtl. so schrieb:
> Na dann, ... leg mal los.

Habe ich doch schon Zig fach ;-)

Jeder LED Flascher den wir gebaut haben, hat ein µC (MSP430er Reihe) zur 
Regelung (Bei 1000W Lichtleistung pro m2 auch dringend Nötig)
Ebenfalls die Lampen die wir Herstellen (Obere Preisklasse) verwenden 
ein µC

Günstigere haben fertige Regler IC's drin... aber in d Regel mit 
Synchrongleichrichter-Kontroller-(Onboard oder-Ausgang) je nach 
Leistungsklasse. ;-)

Aber grad bei Beleuchtungen, wo man das Tatsächlich abgegebene Licht und 
nicht die Watt zum LED regeln möchte, bietet sich ein µC an.

: Bearbeitet durch User
von H. H. (hhinz)


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Patrick L. schrieb:
> evtl. so schrieb:
>> Na dann, ... leg mal los.
>
> Habe ich doch schon Zig fach ;-)

Und auch den Warp-Antrieb...

von Patrick L. (Firma: S-C-I DATA GbR) (pali64)


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H. H. schrieb:
> Und auch den Warp-Antrieb...

Nö, das ist Fiktion ;-)

Aber die µC als Controller Realität.

Beispiel Borgna-Konverter, nur mit µC Lösbar.....

Zumindest bis eine Firma spezielle Kontroller dafür Herstellt...

Effizienter als 99,7% (Gemessen Uni BE) geht wohl kaum .

von evtl. so (Gast)


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Widerstandna istna zwecklosna.

¯\_(ツ)_/¯

von H. H. (hhinz)


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Patrick L. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Und auch den Warp-Antrieb...
>
> Nö, das ist Fiktion ;-)
>
> Aber die µC als Controller Realität.
>
> Beispiel Borgna-Konverter, nur mit µC Lösbar.....
>
> Zumindest bis eine Firma spezielle Kontroller dafür Herstellt...
>
> Effizienter als 99,7% (Gemessen Uni BE) geht wohl kaum .

Bist du schon lange so krank?

von Patrick L. (Firma: S-C-I DATA GbR) (pali64)


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Auszug aus der ersten Prototypen Dokumentation, und ja solche 
Effizienzen kann man schon fast als Krank bezeichnen :-D
1
... A prototype of 2kW with a peak efficiency of 99.4%
2
has been realised....
Höchst gemessene Werte waren 99,7%....

H. H. schrieb:
> Bist du schon lange so krank?

Schade nur das dir dazu nichts besseres einfällt, sieht so aus als 
hättest du den Vorschritt wohl verschlafen.
Geh mal in die Uni nach BE, Sehr schöne Gegend,
 würde dir mal gut tun etwas andere Luft zu schnuppern .... und 
Unterhalte dich mal mit Luciano Borgna , kannst ihm dann ja einen Gruß 
von mir sagen, er ist ein sehr lieber und Ruhiger Mensch. :-)

Er zeigt dir dann sicher den Konverter, denn er ist mit Recht sehr 
stolz darauf....

Sorry für das OT...

OK ich bin dann (wie üblich wenn man mich anpöbelt) aus dem Thread raus.
73 55

von H. H. (hhinz)


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Sehr krank...

von Dieter (Gast)


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Nach dem das Auge logarithmisch die Helligkeit wahrnimmt, bring das mit 
den letzten 20% an Wirkungsgrad eigentlich nichts mehr. Nimm zwei solche 
Wandler und symmetrier die über eigene Vorwiderstände vor den LED oder 
baue etwas die Platine um. Bessere Induktivität einbauen (gleiche 
Grundfläche, doppelt so hoch mit etwas mehr Induktivität) und schalte 
eine gute Schottky Diode noch parallel.

von Jobst Q. (joquis)


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Dieter schrieb:
> Nach dem das Auge logarithmisch die Helligkeit wahrnimmt, bring das mit
> den letzten 20% an Wirkungsgrad eigentlich nichts mehr.

Bei Akkubetrieb ist der Wirkungsgrad nicht für die Helligkeit 
entscheidend, sondern für die Betriebsdauer. 20% mehr Zeit mit Licht ist 
oft nicht unwesentlich.

> Nimm zwei solche
> Wandler und symmetrier die über eigene Vorwiderstände vor den LED oder
> baue etwas die Platine um.

Zwei Wandler mit Verlusten erhöhen nicht gerade den Wirkungsgrad.

Aber der Grundfehler liegt schon in der Konzeption. Warum einen 24V-Akku 
und eine LED mit ca 3V ? Es gibt preiswerte COB-LEDs zB für 8-12V, die 
über hocheffiziente Stepup-Wandler mit einfachen Li-Ion Zellen betrieben 
werden können. Braucht man mehr Kapazität, kann man beliebig viele 
parallel schalten.

von David P. (devryd)


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Jobst Q. schrieb:
> Warum einen 24V-Akku und eine LED mit ca 3V ?

Der 24V Akku, weil ich den schon so habe. Ich kann also einfach den Akku 
wechseln, sollte er leer sein.
Die 3V LED, auch wie ich sie habe. Man kann bei beiden was anderes 
benutzen, aber das war halt da.

von Dieter (Gast)


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Die LED und den Akku hat er schon bei sich liegen.

Oder diskret mit zwei Transistoren einen Abwärtswandler bauen, wäre auch 
noch eine Option:
https://docplayer.org/46260636-Einfacher-dc-dc-abwaertswandler.html

von Jobst Q. (joquis)


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David P. schrieb:
> Der 24V Akku, weil ich den schon so habe. Ich kann also einfach den Akku
> wechseln, sollte er leer sein.

Wenn du den Akku verwenden willst, dann versuch es doch mal mit einer 
oder mehreren COB-LED mit zB 16V Maximalspannung.

https://www.pollin.de/p/cob-led-5-w-450-550-lm-warmweiss-121437

Die Effizienz von Wandlern steigt, wenn die Spannungen nicht zu weit 
auseinander liegen. Außerdem wird bei gleicher Leistung der benötigte 
Strom weniger.

von David P. (devryd)


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Jobst Q. schrieb:
> Wenn du den Akku verwenden willst, dann versuch es doch mal mit einer
> oder mehreren COB-LED mit zB 16V Maximalspannung.

Habe ich auch schon drüber nachgedacht, allerdings hält sich die 
lichtleistung solcher cob LEDs meist in Grenzen. Das sind 5W auf 450-550 
lm also ca 100lm/W
Die luxeon V, die ich verwenden wollte liegt bei ca 150lm/W.
Das Optimum wäre natürliche eine gute cob LED, die hab ich allerdings 
noch nicht gefunden.

von David P. (devryd)


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Eine Alternative wäre clt etwas aus der cree xhp Reihe. Die gibt es für 
12V

von Peter D. (peda)


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David P. schrieb:
> Auf der 24V
> Seite braucht er ca 0,5A um auf der 3V Seite 2A zu erzeugen. Das sind ca
> 50% effizient

Prüf mal, welche Bauteile warm werden.
Die Diode frißt bei nur 3V einiges, da sind Regler mit MOSFET statt 
Diode deutlich besser.
Ob die kleinen Elkos für 3A Ripplestrom spezifiziert sind, wage ich zu 
bezweifeln. Ich nehmen da immer mehrere MLCCs 22..47µF.
Die Drossel sieht auch knapp aus. Die Drossel sollte man reichlich 
dimensionieren, also für 3A mindestens eine 5A-Drossel.

von David P. (devryd)


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Peter D. schrieb:
> Prüf mal, welche Bauteile warm werden.

Am wärmsten wird der lm2596 selbst.
Bei 2A wird der so warm, dass ich ihn nach ner halben Minute nicht mehr 
anfassen kann.

von Gugscht (Gast)


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David P. schrieb:
> Der 24V Akku, weil ich den schon so habe. Ich kann also einfach den Akku
> wechseln, sollte er leer sein.
> Die 3V LED, auch wie ich sie habe. Man kann bei beiden was anderes
> benutzen, aber das war halt da.

Das ist eine schlechte Kombination, Gründe wurden schon genannt.
Ich würde da auf eine 4-fach LED setzen die eine Durchlass-spannung dann 
von ca. 12V ergibt. Etwa eine LXR9-SW von Lumileds.
Vorteile:
- für die gleiche LED-Leistung sind nur 1/4 Strom nötig.
- dafür findet man viel leichter einen passenden Treiber.
- der Schaltregler arbeitet von 24V auf die ca. 12V viel effizienter.
- die oben genannte LED hat auch gleich einen CRI von 90.

von David P. (devryd)


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Gugscht schrieb:
> eine LXR9-SW von Lumileds.

Das wäre ja vergleichbar mit einer xhp70 von cree oder?

von Gugscht (Gast)


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David P. schrieb:
> Das wäre ja vergleichbar mit einer xhp70 von cree oder?

Beide haben 4chips drin und sind Breite/Länge 7mm*7mm.
Abstrahlwinkel sind leicht unterschiedlich. Auch die Cree gibts mit 
unterschiedlichen Versionen (CRI 70 - CRI 80 - CRI 90).
Am besten die Datenblätter selbst vergleichen was man genau bevorzugt 
und will. Bei der Cree kann man selbst festlegen ob 4s oder 2s/2p 
verdrahtet wird, da die Anschlüße nach aussen gehen.

Frage aber überhaupt ist  willst du das selbst auf eine Platine löten?
Besser wäre es sicher sich sowas auf einer Star-Platine zu besorgen mit 
Alukern. Denn sowas gut zu kühlen mit eigener Platine ist nicht so 
einfach.
Dazu kommt noch die Wärmeübertragung von der Platine dann zum Gehäuse.

Zur Optik wurde ja auch noch nichts gesagt.
Die muss natürlich auch passen, wenn man einen brauchbaren Lichtkegel 
haben will.

von evtl. so (Gast)


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Patrick L. schrieb:
> ich bin dann (wie üblich wenn man mich anpöbelt) aus dem Thread raus.

Du wurdest doch gar nicht wirklich (oder genug) "angepöbelt".
Deine Ausführungen waren allesamt themen- und/oder praxisfremd.

Dieter schrieb:
> Oder diskret mit zwei Transistoren einen Abwärtswandler bauen, wäre auch
> noch eine Option:
> https://docplayer.org/46260636-Einfacher-dc-dc-abwaertswandler.html

Das sehe ich NICHT als brauchbare Option. Viel zu ineffizient
und trotzdem Selbstbau (samt Einarbeitung) erforderlich.

Dieter schrieb:
> Nimm zwei solche Wandler und symmetrier die über eigene Vorwiderstände vor
> den LED oder baue etwas die Platine um.

Nein.

> Bessere Induktivität einbauen (gleiche
> Grundfläche, doppelt so hoch mit etwas mehr Induktivität) und schalte
> eine gute Schottky Diode noch parallel.

Die "bessere" Induktivität bringt nur marginal was*, dafür aber
würden die Symmetrierwiderstände recht viel Effizienz fressen.

* nicht mal der geringere Stromripple ist viel wert, weil das den
I_avg bei der gemoddeten Current Mode Platine zwar marginal höher
brächte, aber das merkt man kaum. Ein noch vor die LED gesetztes
LC Filter anstelle der dicken Ausgangskapazität (die sowieso weg
müßte) wäre da einfacher, um den selben Effekt zu erzielen.


Leider ist bei so hohem ÜV nicht mal mit einem sehr effizienten
Synchronwandler besonders hoher Wirkungsgrad drin, da müßte man
noch viel extremer überdimensionieren - oder noch besser einen
Active Clamped Forward mit 4:1...6:1 Trafo nutzen. Aber so einen
(erst recht passenden) findet man eher nicht als Fertigmodul.


Gugscht schrieb:
> Ich würde da auf eine 4-fach LED setzen die eine Durchlass-spannung dann
> von ca. 12V ergibt. Etwa eine LXR9-SW von Lumileds.
> Vorteile:
> - für die gleiche LED-Leistung sind nur 1/4 Strom nötig.
> - dafür findet man viel leichter einen passenden Treiber.
> - der Schaltregler arbeitet von 24V auf die ca. 12V viel effizienter.
> - die oben genannte LED hat auch gleich einen CRI von 90.

DAS wäre eine gute Idee für maximale Akkulaufzeit, und ganz ohne
irgendwelche Schaltwandler-Probleme. Dafür ginge sogar der selbe
Schaltwandler, nur halt mit einem ca. 200mR (0,2R) Shunt. Hierbei
würde der über 90% (vermutlich fast 95%) Wirkungsgrad schaffen.

Finde ich gut, den Ansatz.

von David P. (devryd)


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Ich habe noch eine Taschenlampe mit xhp70, allerdings auf einer 6V Star 
platine. Das wäre ein Schritt in die richtige Richtung. Die Frage ist, 
ob das ein ausreichend großer Schritt ist.

von David P. (devryd)


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Ich habe eben noch eine 2. Xhp70 gefunden
Wenn ich die in Serie schalte komme ich auf knapp 12V.
Ich werde mal versuchen die bei 400mA oder so zu betreiben und schaue, 
welche lichtleistung mir das gibt.

von Gerald B. (gerald_b)


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Ein LM2596 hat an Adj eine Referenzspannung von 1,23V rum. Bei einer LED 
beträgt die Ausgangsspannung rund 3V, die besagten 1,23V kommen on Top 
am Shunt dazu damit verheizt du allein am Widerstand rund 25%. Die 
restlichen Verluste summieren sich noch dazu.
Nimm ein IC für Step Down LED Schaltregler, z.B. den XL3005.
Das ist ebenfalls ein 5 Beiner, kann bis zu 5A Ausgangsstrom, kommt auch 
mit 24V am Eingang klar und hat lediglich eine Referenzspannung von 0,22 
Volt. Du sparst an dieser Stelle schon ordentlich Verluste.
86% sind aus dem Stand heraus möglich.
Hier ist mein Aufbau damit: 
https://www.ledstyles.de/index.php?thread/27264-ksq-mit-bis-zu-5a-xl3005/

von David P. (devryd)


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Danke, schaue ich mir mal an

von Manfred (Gast)


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Gerald B. schrieb:
> Ein LM2596 hat an Adj eine Referenzspannung von 1,23V rum.

Wie auch viele andere Regler. Den Stromshunt dran, verbläst man bei 3 
Ampere also 3,7 Watt am Meßwiderstand.

Das kann man mit einen OP lösen:
Beitrag "Step-Down SEC-0500"

von evtl. so (Gast)


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Oder man wartet auf das verblüffend günstige LT3800 Modul, dessen
Spannungsfall über dem extrem niederohmigen Shunt nichts ausmacht,
und hat eine hocheffiziente Lösung mit maximaler Akkulaufzeit.

von evtl. so (Gast)


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evtl. so schrieb:
> dessen
> Spannungsfall über dem extrem niederohmigen Shunt nichts ausmacht

Größenordnung 100mW im Worst Case 750mA/0,2R. Oder halt weniger.
Bei aller Selbstbau-Liebe würde ich persönlich eher warten.

Der v. m. zuerst genannte Buck-Boost wäre übrigens tauglich, die 3A
LED mit 1S...2S LiIon/LiPo (oder mit 5...12VDC versorgt) zu nutzen,
bei vergleichbar niedrigen Verlusten, da Du vermutlich irgendeine
Verwendung dieser LED anstrebst.

David P. schrieb:
> versuchen die bei 400mA oder so zu betreiben

Klingt auch gut. Nutze nicht mehr Strom als Du brauchst.

Weniger Strom = etwas mehr Output/Strom (Wirkungsgrad/LED besser)
              = je kälter betrieben, um so langlebiger

von David P. (devryd)


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Ich habe den Strahler jetzt fertig gestellt mit einem synchronen 
Wandler.
Akkulaufzeit sollten ca 4 Stunden sein (Test läuft gerade) bei ca 
1000-1200lm (laut Datenblatt).
Vielen Dank für eure Hilfe.

von H. H. (hhinz)


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David P. schrieb:
> mit einem synchronen
> Wandler.

Welcher wurde es?

von Gugscht (Gast)


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Mit der Lichtausbeute und Lichtkegel bist du zufrieden?
Ein Bild davon würde mich auch interessieren.

von David P. (devryd)


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H. H. schrieb:
> Welcher wurde es?
Dieser hier
https://www.amazon.de/gp/aw/d/B07H5MC6V3?psc=1&ref=ppx_pop_mob_b_asin_title
Der ist ähnlich einem oben vorgeschlagenen, aber von Amazon, weil ich 
den Strahler dieses Wochenende brauche.

Gugscht schrieb:
> Mit der Lichtausbeute und Lichtkegel bist du zufrieden?
> Ein Bild davon würde mich auch interessieren.

Bis jetzt ja, habe ihn allerdings nur kurz gestern Abend getestet und 
auch nur im Haus

Bild kann ich heute Abend wenn es dunkel wird nachliefern.

von H. H. (hhinz)


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David P. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Welcher wurde es?
> Dieser hier
> https://www.amazon.de/gp/aw/d/B07H5MC6V3?psc=1&ref=ppx_pop_mob_b_asin_title
> Der ist ähnlich einem oben vorgeschlagenen, aber von Amazon, weil ich
> den Strahler dieses Wochenende brauche.

Du hast aber schon den Shunt angepasst?

von David P. (devryd)


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Nein, habe ich nicht. Was genau hätte ich denn ändern sollen und warum?

von H. H. (hhinz)


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David P. schrieb:
> Nein, habe ich nicht.

Ganz schlechte Idee.


> Was genau hätte ich denn ändern sollen und
> warum?

Den Shunt passend zum gewünschten Strom auswählen. Der vorhandene 10mOhm 
begrenzt auf 15A!

von David P. (devryd)


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Wie genau berechnet sich denn der Widerstand in Relation zum Strom?

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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David P. schrieb:
> Wie genau berechnet sich denn der Widerstand in Relation zum Strom?

Dreisatz!

10mΩ -> 15A

Also brauchst du z.B. 100mΩ für 1,5A

von David P. (devryd)


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Aber wo genau kommen denn die 15A her?

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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David P. schrieb:
> Aber wo genau kommen denn die 15A her?

Der Chip regelt ab, wenn am Widerstand mehr als 150 mV abfallen.

15 A · 10 mΩ = 150 mV

: Bearbeitet durch User
von David P. (devryd)


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Ah danke
also bräuchte ich für 0,8A einen Widerstand von 0,1875 Ohm?

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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David P. schrieb:
> also bräuchte ich für 0,8A einen Widerstand von 0,1875 Ohm?

Ja. Kann aber auch etwas mehr oder weniger werden, wegen Toleranzen.

von H. H. (hhinz)


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Da der Shunt vor dem Siebelko sitzt muss man beachten, dass er den 
Spitzenstrom erfasst. Der ist natürlich höher als der mittlere Strom, 
und deshalb muss der Widerstand etwas kleiner ausfallen als der 
einfachen Rechnung nach.

Für genaueres müsste man mehr über Spule und tatsächliche Ein- und 
Ausgangsspannung wissen.

von Dieter (Gast)


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Im Prinzip gibt es zwei Möglichkeiten die LED mit einem 
Step-Down-Converter zu betreiben:

a) Einstellung einer festen Spannung

Damit Dir die LED nicht thermisch wegläuft, benötigst Du eine 
Vorwiderstand, an dem 10-15% als Spannung abfallen bei Nennstrom. Wenn 
Du also eine LED mit 3V 350mA so betreibst, dann sollte an dem 
Widerstand bei Nennstrom mindestens 0,3V abfallen. D.h. Du würdest einen 
Widerstand von rund 0,9 Ohm vorschalten und die Spannung am Einstellpoit 
so einstellen bis 350mA durch die LED fließen.

b) Verwendung als Konstantstromquelle

Hierbei kann Dir die LED nicht thermisch weglaufen. Aus dem Grunde wird 
Dir oben geraten über den Austausch des Widerstandes eine passende 
Strombegrenzung zu erreichen. Der Vorteil gegenüber a) ist, dass die 
10-15% Verluste entfallen, da auf Vorwiderstände gänzlich verzichtet 
werden kann.

von David P. (devryd)


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Eben bin ich fertig geworden mit einem Test der Akkulaufzeit
knapp 5 Stunden, also ca das was ich erwartet habe. Allerdings gibt es 
ein Problem: Das BMS des Akkus schaltet diesen nicht einfach ab, wenn er 
entladen ist, da scheint etwas komplizierteres zu laufen. Ich könnte 
also mit der Lampe den Akku beschädigen. Da ich das nicht will, muss ich 
noch eine Spannungsüberwachung einbauen. Mein Plan wäre es, das mit 
einem Atmega328p, Spannungsteiler und Mosfet zu machen. Oder gibt es da 
eine leichtere /bessere Lösung?

von David P. (devryd)


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Dieter schrieb:
> Im Prinzip gibt es zwei Möglichkeiten die LED mit einem
> Step-Down-Converter zu betreiben:

Mir ist bewusst, dass es nicht "richtig" ist, wie ich die LED betreibe. 
Allerdings habe ich das ganze gerade getestet. Der Kühlkörper wird nicht 
wärmer als 40°C und der LED Strom steigt nicht so stark an, dass ich mir 
um die LED Gedanken mache. Ich habe die Spannung begrenzt auf 11,15V. 
Hier fließen laut Datenblatt maximal 1A (und das bei 85°C, was die LED 
nicht erreicht).

von H. H. (hhinz)


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David P. schrieb:
> Das BMS des Akkus schaltet diesen nicht einfach ab, wenn er
> entladen ist,

Nennspannung des Akkus? Und Spannung bei der du erwartest, dass er 
abschaltet?

von H. H. (hhinz)


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David P. schrieb:
> Ich habe die Spannung begrenzt auf 11,15V.
> Hier fließen laut Datenblatt maximal 1A (und das bei 85°C, was die LED
> nicht erreicht).

Nein, so steht das sicher nicht im Datenblatt. Und so wie du sie 
betreibst ist es einfach nur Murks.

von David P. (devryd)


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6Zellen LI Ion, 21,6V. Abschalten sollte er denke ich bei 18V. Hier hört 
zumindest der Akkuschrauber auf zu funktionieren.

von Jobst Q. (joquis)


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David P. schrieb:
> Mein Plan wäre es, das mit
> einem Atmega328p, Spannungsteiler und Mosfet zu machen.

TL431,Spannungsteiler und Mosfet wäre die einfachere Lösung.

von David P. (devryd)


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H. H. schrieb:
> Nein, so steht das sicher nicht im Datenblatt. Und so wie du sie
> betreibst ist es einfach nur Murks.

https://cree-led.com/media/documents/ds-XHP70.pdf
In diesem Datenblatt steht auf Seite 10 im Diagramm der zu erwartende 
Strom bei einer Spannung. Ich habe das Obere Diagramm genommen, da ich 2 
LEDs in Serie betreibe.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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David P. schrieb:
> In diesem Datenblatt steht auf Seite 10 im Diagramm der zu erwartende
> Strom bei einer Spannung. Ich habe das Obere Diagramm genommen,

Bei fester Spannung hängt die Stromstärke sehr stark von 
Materialstreuungen und der Temperatur ab. Das Diagramm zeigt nur den 
typischen (idealen) Fall.

Teste deine Lampe längere Zeit bei allen Temperaturen, in denen sie 
später funktionieren soll. Sonst wird sie dir genau dann kaputt gehen, 
wenn es am ärgerlichsten ist.

von H. H. (hhinz)


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David P. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Nein, so steht das sicher nicht im Datenblatt. Und so wie du sie
>> betreibst ist es einfach nur Murks.
>
> https://cree-led.com/media/documents/ds-XHP70.pdf
> In diesem Datenblatt steht auf Seite 10 im Diagramm der zu erwartende
> Strom bei einer Spannung. Ich habe das Obere Diagramm genommen, da ich 2
> LEDs in Serie betreibe.

Der Ersteller des Datenblatts gehört mit faulen Eiern beworfen!

von H. H. (hhinz)


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Jobst Q. schrieb:
> David P. schrieb:
>> Mein Plan wäre es, das mit
>> einem Atmega328p, Spannungsteiler und Mosfet zu machen.
>
> TL431,Spannungsteiler und Mosfet wäre die einfachere Lösung.

Ja, sozusagen eine Selbsthalteschaltung.

von H. H. (hhinz)


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David P. schrieb:
> 6Zellen LI Ion, 21,6V. Abschalten sollte er denke ich bei 18V.
> Hier hört
> zumindest der Akkuschrauber auf zu funktionieren.

Die Schutzschaltung im Akku wird erst bei 2,5V abschalten, wenn die 
erste der sechs Zellen diese Spannung erreicht. Wenn die Zellen noch 
gleichmäßig sind, hat der Akku da 15V.

von Dieter (Gast)


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David P. schrieb:
> Mir ist bewusst, dass es nicht "richtig" ist, wie ich die LED betreibe.

In dem Falle würde ich einen 0,5 Ohm 1W Widerstand holen und 
überbrückbar vorschalten. Du kannst auf diese einfache Art und Weise 
zwischen zwei Helligkeiten umschalten, wenn Du weniger Licht mit 
längerer Betriebszeit brauchst. Die Stellung ist notwendig, wenn Du die 
Lampe bei Außentemperaturen von über 27...30 Grad betreibst.

Wenn mich nicht alles täuscht benötigt der Akku das zugehörige Gerät für 
einen fünktionierenden Über- & Unterspannungsschutz. Daher bleibt Dir 
nur eine diskrete Lösung, die aber Murks ist weil ein Akku, der zu 
frühzeitig einknickt, nicht zur Abschaltung führt. Eine Lösung wäre alle 
Zellen anzuzapfen um einen aktiven Balancer anzubringen.

von David P. (devryd)


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Dieter schrieb:
> Eine Lösung wäre alle
> Zellen anzuzapfen um einen aktiven Balancer anzubringen.

Das stimmt, allerdings möchte ich den Akku nicht verändern, da ich ihn 
auch weiterhin in meinem Akkuschrauber betreiben möchte.

von Jobst Q. (joquis)


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H. H. schrieb:
> Jobst Q. schrieb:
>> David P. schrieb:
>>> Mein Plan wäre es, das mit
>>> einem Atmega328p, Spannungsteiler und Mosfet zu machen.
>>
>> TL431,Spannungsteiler und Mosfet wäre die einfachere Lösung.
>
> Ja, sozusagen eine Selbsthalteschaltung.

Man kann es aber auch mit Hysterese machen durch eine positive 
Rückkopplung auf den Spannungsteiler.

von David P. (devryd)


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Jetzt verstehe ich wieder nur Bahnhof...

von H. H. (hhinz)


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So könnte man das machen.

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