ich betreibe eine LED mit einer PWM und dem LM3409.
Nachdem ich mit dem Oszi die Spannung über der LED gemessen habe, fiel eine Ausschaltzeit auf. Das Bild im Anhang verdeutlicht, dass die grüne LED-Spannung der gelben PWM-Spannung nicht exakt folgt beim Ausschalten.
Ich habe daher den MOSFET am Ausgang des LM3409 ausgetauscht, in der Hoffnung eine kleinere Gate-Ladung (Qg) verbessert das Verhalten. Das Ergebnis war jedoch unverändert. In meiner Simulation hat dies jedoch funktioniert.
Vielleicht sollte ich auch im PWM-Takt meine LED kurzschließen?
Hat jemand noch eine Idee, woran die Ausschaltzeit liegen könnte?
Das Bild im Anhang verdeutlicht, dass die grüne LED-Spannung der gelben
PWM-Spannung nicht exakt folgt beim Ausschalten.
Wie sieht denn deine Schaltung aus, dass du dieses Verhalten erwarten würdest?
Dir ist schon klar, dass der LM3409 ein Schaltregler ist, der im Idealfall für konstanten Stom durch die LED zu sorgen hat. Und wenn du den über seinen Enable-Pin abschaltest, dann fließt der Strom durch die Induktivität erst mal weiter, bis die Energie aus der Spule raus ist.
BTW: Schaltpläne sind die Sprache der Elektronik. Sie sind Prosa weit überlegen. Könntest du einen Schaltplan mit Bauteilwerten und -namen posten.
Vielleicht sollte ich auch im PWM-Takt meine LED kurzschließen
Wie wäre es, den LED Strom zu messen statt der Spannung, denn der gibt die Helligkeit vor, und nicht davon aus zu gehen, dass Schaltregler unendlich schnell reagieren, schliesslich muss Strom in Spulen langsam ansteigen und wird langsam abfallen ....
Das Problem ist, dass das Ausschalten der LED sichtbar ist und das soll eigentlich vermeidet werden. Eine vorgegebene Zeit gibt es nicht, sollte einfach minimiert werden.
Deine PWM Frequenz ist für Dimming via EN Pin viel zu hoch. Bei der niedrigst gewünschten Helligkeitsstufe sollten wenigsten 5-10 Schaltzyklen des Buck drinnen sein. Das steht auch so im Datenblatt, es hat schon seinen Grund warum die Diagramme für diesen Fall schon bei 200Hz PWM Frequenz beginnen. Lt deiner Messung läuft der Buck gerade mal mit 300kHz. D.h. für die 10000:1 Diming Ratio aus dem DB dürfte deine PWM nicht schneller als 30Hz sein und selbst das ist eigentlich noch außerhalb des Linearen Bereichs.
Allerdings ist der lineare Abfall der Spannung schon etwas merkwürdig. Kann es sein, das die LED ein Vorwiderstand hat? Anhand der Schwingungen scheint mir die Led erst bei 2V auszugehen. Und/Oder ist da etwa der Kondensator bestückt? Der hat am Ausgang nichts verloren, das ist kein Spannungsregler sonder ein Stromregler.
Eidt: Im Datenblatt steht auch ganz klar, das bei High-Frequency PWM ein Ausgangskondensator suboptimal ist.
Im Datenblatt sind 20kHz angegeben:
Figure 17. 20 kHz 50% EN Pin PWM Dimming
Lies mal das Datenblatt richtig! Da steht das die PWM Frequenz höchstens 10% der Schaltfrequenz betragen sollte und das man für gute Linearität der Regelung noch viel weiter runter muss. 50% Duty bei PWM ist der Optimalfall. Ab 1% Duty und darunter wird es interessant. Die Empfindlichkeit des Auges ist nicht linear, das wirkt sich gerade bei geringer Helligkeit aus, da sieht man kleinste Nuancen. Hat der OP ja selbst schon festgestellt.
Dann stimmt was mit Deiner Messung nicht. diese LED haben eine Flusspannung von höchstens 3,5V bei 3A Strom. Lt. Deiner Messung nach liegen ca 5,5V am Ausgang des Wandlers an.
Dann stimmt was mit Deiner Messung nicht. diese LED haben eine
Flusspannung von höchstens 3,5V bei 3A Strom. Lt. Deiner Messung nach
liegen ca 5,5V am Ausgang des Wandlers an.
Das ist richtig.
Ich habe noch eine neue Messung im Anhang.
Da steht das die PWM Frequenz höchstens
10% der Schaltfrequenz betragen sollte und das man für gute Linearität
der Regelung noch viel weiter runter muss. 50% Duty bei PWM ist der
Optimalfall.
Ich habe jetzt nochmal eine Messung nach Datenblatt durchgeführt.
f=20kHz bei Duty 50%
Da fällt die Spannung (grün) wieder mit der Kurve ab. Auch der Strom (orange) sieht nicht so aus, wie es im Datenblatt sein sollte. (Stromzange: 100mV/A)
Hat jemand eine Idee, woran das liegen könnte?
Eas für eine 15uH Spule hast du denn verwendet, sieht eher wie 150uH
aus.
Es ist tatsächlich eine 150uH Spule bestückt. Ich muss dem erstmal nachgehen und die richtige besorgen und austesten.
Hast Du das an dem Schwingverhalten und der großen Zeitkonstante erkannt?
Eas für eine 15uH Spule hast du denn verwendet, sieht eher wie 150uH
aus.
Ja, so ist es. Ich denke auch das die Spule zu groß ist und daher zu viel Energie speichert. Die Stromzange scheint mir das Signal allerdings ordentlich zu verschleifen und zu verzögern. Ich denke ein 0.1 Ohmm Widerstand zwischen Led und GND wäre für Messungen besser. Vermutlich ist der Chip nicht unbedingt für eine einzelne Led gedacht, im Datenblatt sind da immer viele Leds und damit hohe Spannungen und damit schnelleres Strom Abklingen der Spule.
Vermutlich
ist der Chip nicht unbedingt für eine einzelne Led gedacht, im
Datenblatt sind da immer viele Leds und damit hohe Spannungen und damit
schnelleres Strom Abklingen der Spule.
Das könnte evtl sein. Sollte aber eigentlich im Datenblatt stehen, irgendwie merkwürdig.
Meine Simulationen in PSpice verdeutlichen eigentlich, dass das abklingende Verhalten durch den MOSFET am Ausgang zustande kommt. Im Anhang ist oberhalb ein MOSFET von TI dargestellt und unterhalb der ideale PMOS von PSpice.
Meine Simulationen in PSpice verdeutlichen eigentlich, dass das
abklingende Verhalten durch den MOSFET am Ausgang zustande kommt. Im
Anhang ist oberhalb ein MOSFET von TI dargestellt und unterhalb der
ideale PMOS von PSpice.
Ja, der lt. Datenblatt kann der LM3409 nur 50mA Push-Pull am Mosfetausgang. Das ist recht wenig, typische Gate-Treiber kommen auf 500mA und mehr. D.h. man muss einen Mosfet mit möglichst niedriger Qg suchen. Deiner ist eigentlich viel zu groß/kräftig. Das geht mit großer Qg einher. lt. Datenblatt hat der SUD50P04 Qg=60nC bei Ugs=4.5V darüber noch mehr. Im Datenblatt steht, Qg sollte kleiner 30nC sein... Also z.B. so einer hier: FDS4685 mit Qgs ~ 6nC. Der wäre hier 10x schneller beim Abschalten.
Daher habe ich schon eine Alternative getestet.
Ich habe den PJD45P04 genommen: Qg=19nC
Da war kein Unterschied ersichtlich komischerweise.
Ich könnte noch einen anderen MOSFET austesten, aber ob das dann einen Unterschied macht bleibt fraglich...
Möglicherweise deaktiviert der LM3409 seinen Mosfet Treiber einfach wenn man Enable weg nimmt statt das Gate abzuschalten? Schaut man sich aber das Oszi-Bild an, dann nimmt nach Abschalten der Spulenstrom aber mit der gleichen Steigung ab wie im Betrieb. Sicher das es nicht doch an der zu großen Spule liegt? Wie hast Du denn den LM3409 simuliert? Vielleicht ist auch der High-Side Treiber im LM3409 kaputt. Miss doch mal die Gate Spannung mit dem Oszi.
Die Spule ist nicht zu groß. Habe nochmal neu berechnet und auch mal ohne Drossel simuliert...ähnliches Ergebnis.
Ich habe mehrere Platinen getestet, die das gleiche Verhalten aufweisen, also wäre komisch wenn da was kaputt ist.
Ich habe mit PSpice von TI simuliert. Da gibt es den LM3409 direkt als Modell.
Wie ohne Drossel simuliert? Das ist nur begrenzt Aussagefähig. Sobald der Mosfet anfängt zuzumachen, sorgt die Stromänderung in der Spule dafür das die Spannung am Drain einbricht. Man muss bei Schaltreglern immer das Gesamtsystem betrachten, die Spannung am Drain sagt jetzt auch nicht direkt was über das Abklingverhalten der Spule aus. Ein weiteres Problem was man berücksichtigen muss ist, das die Drain/Gate Kapazität Änderungen der Drainspannung auf das Gate zurückkoppelt, auch das zögert die Abschaltung hinaus. Deswegen wundert es mich ein bischen, das ein 3A Buck Controller gerade mal 50mA Treiberstrom liefern kann, der muss nämlich dafür sorgen, dass der Rückopplungsstrom durch die Drain/Gate Kapazität abgeführt wird ohne das die Gatespannung zu sehr ansteigt. (Wenn der Gate-Treiber zu schwach ist kann man einen Mosfet "anschalten" indem man auf das Drain einen Puls gibt weil dieser über die parasitären Kapazitäten das Gate auflädt. Nennt sich "Self-Turn-On". Kannst ja mal danach googlen.
Ich entnehme Deinen Aussagen, dass du 150µH Spule schon durch 15µH ersetzt hast?
Ich entnehme Deinen Aussagen, dass du 150µH Spule schon durch 15µH
ersetzt hast?
Die Spule war mit 15uH bestückt. Ich hatte voreilig eine 150 gelesen, dann jedoch über den inductance code nachgedacht.
Ich hatte einfach mal die Drossel hinter dem MOSFET weggelassen beim Simulieren.
Das könnte natürlich sein, bloß wundert es mich, dass im Datenblatt auch ca. 2,5A Strom gemessen werden und ein fast ideales Abklingverhalten zu sehen ist.
Eventuell habe ich wirklich eine ungünstige LED.
Messung.png
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