WS2811 Highpower LED Schaltung Verständnisfrage

[Patrick L. (patrickloibl94)]

Hallo!

ich versuche verzweifelt zu verstehen wie eine einfache Schaltung zur 
Ansteuerung von 3 Watt RGB LEDs mit einem WS2811 Chip funktioniert. Ich 
habe als Basis eine Platine von Ulrich Radig hier, welche ich analysiert 
habe, um zu sehen wie es dort gemacht wurde. Leider kann ich diese 
Platine nicht verwenden, weil ich statt RGB LEDs nämlich Tunable-White 
LEDs verwenden will (nutze dann nur 2 Kanäle des WS2811). Daher würde 
ich gerne etwas ähnliches mit nur zwei Kanälen und ggf. mehr Strom pro 
LED aufbauen. So wie ich es sehe gibt es je Kanal zwei SOT23 Bauteile 
also vermutlich Transistoren (??) und vermutlich einen Shunt-Widerstand? 
Unter den Bezeichnungen 3BW(08) und H8OHS finde ich leider nur wage 
Ergebnisse. Der 3BW könnte ein PNP Transistor sein und der H8... könnte 
ein NPN Transistor sein. Die LEDs sind mit Common Ground verschaltet. 
Der WS2811 dimmt aber PWM ja nach GND? Mir ist klar das die LED einen 
Konstantstrom benötigt, wie wurde dies hier realisiert bzw. um welche 
Art von Konstantstromquelle handelt es sich?

Meine Elektrotechnikkenntnisse sind etwas eingerostet, kann mir jemand 
auf die Sprünge helfen? Ich habe die Platine als Foto mitangehängt, auch 
meinen ersten Versuch irgendwie einen Schaltplan zu zeichnen (bitte 
nicht lünchen!).

Grüße!!

[Max D. (max_d)]

https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_bipolaren_Transistoren 
Dein Schaltbild erinnert doch sehr daran. Wenn beides PNPs sind dann 
käme das hin....

[Patrick L. (patrickloibl94)]

Ja, das macht Sinn... gibt es eine Möglichkeit rauszufinden welche 
Transitoren bei der obrigen Schaltung verwendet wurden? Oder besser 
gefragt, welche Transitoren könnte ich dafür verwenden?

Da ja als Shunt-Widerstand in diesem Fall ein 2,7Ohm Widerstand 
verwendet wurde, komme ich aber nur auf einen Strom von rund 260 mA .. 
das wären dann aber nur rund 0,7Watt bei 3 Volt Betriebsspannung der 
LEDs wenn ich das richtig überschlage. Solche Schaltungen sind nach 
meinen Recherchen etwas temperaturkritisch, kann es sein das der Strom 
deshalb so niedrig gewählt wurde?

[Steffen E. (steffene)]

Bauteile nur geraten - hab mir die Schaltung nicht angeschaut, ob es 
Sinn machen würde

Patrick L. schrieb:
> 3BW(08)

"BC856B [1] 3B%"
https://assets.nexperia.com/documents/data-sheet/BC856_BC857_BC858.pdf

Bild zum Beispiel NXP BC856B
https://www.ebay.de/itm/252845883262

Patrick L. schrieb:
> H8OHS

IRLML5203, Strichcodes über/unter dem Marking sind 
Materialeigenschaften(bleifrei ect) und der vierte ist evtl "Factory ID" 
laut infineon

https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IRLML5203-DataSheet-v01_01-EN.pdf?fileId=5546d462533600a40153566868da261d

Bild
https://prom.ua/p700732035-tranzistori-irlml5203-irlml5203trpbf.html

[Patrick L. (patrickloibl94)]

Klasse danke dir! Ich denke der BC856B macht auf jeden Fall Sinn, den 
hatte ich auch schon unter dem Code gefunden. Aber das zweite Bauteil 
müsste doch eigentlich auch ein Transitor (PNP) sein, damit die 
Schaltung einen Sinn ergibt? Eins meiner Hauptverständnisprobleme ist, 
warum wurden nicht zwei gleiche Transitoren verwendet? Möhlicherweise 
weil der andere mehr Leistung handeln muss? Kann ich einfach einen PNP 
Transitor verwenden der zB mehr als die 350mA, die benötigt werden 
abkann (zB 500mA)?

Oder gibt es gemischte transistorgesteuerte Konstantstromquellen aus 
einem PNP Transitor und einem Mosfet? Ich finde dazu nichts, ich finde 
nur reine Mosfet Stromspiegel…

[Gerald B. (gerald_b)]

Wenn es etwas mehr Leistung sein soll, dann würde ich hinter dem WS2811 
zu einer getakteten Konstanstromquelle greifen, z.B. sowas hier:
https://www.tme.eu/Document/3b8aa6b621c13e39cae4c940f5582ce7/SCT2932.pdf
Ist auch nicht viel größer, als die lineare Lösung, dafür brauchst du 
nicht soviel Wärme abführen. Ich habe mit den verlinkten KSQs auch schon 
gearbeitet.

[Steffen E. (steffene)]

Hier hat noch jemand ein sot23 mit Marking "H8z1k" als IRLML5203 
identifiziert, ich tendiere immer noch zu IRLML5203

https://www.eevblog.com/forum/chat/what_s-this-please-(component-advice)/msg3359118/?PHPSESSID=hgd95j2s02a79bpdadqs758622#msg3359118

Patrick L. schrieb:
> Ich denke der BC856B macht auf jeden Fall Sinn, den
> hatte ich auch schon unter dem Code gefunden

Seh ich jetzt, ist ja handschriftlich am Rand in Deinen Bild

[Steffen E. (steffene)]

Patrick L. schrieb:
> Oder gibt es gemischte transistorgesteuerte Konstantstromquellen aus
> einem PNP Transitor und einem Mosfet?

Ich hab das jetzt mal extra durchsimuliert, und das geht doch scheinbar 
mit pnp BC856B und pmos IRLML5203.

Die Shunt-Spannung bei höher werdendem Strom erhöht den Basisstrom des 
PNP, der würgt dann den Gate des P-Mosfet ab/entgegen.

Weiss nicht, unter welchen jeglichen Bedingungen das funktioniert, aber 
ich würde in Erwägung ziehen, dass Deine Schaltung tatsächlich so 
aufgebaut ist

Hier ist das Prinzip dargestellt (aber LED an Plus, bei Dir ja nicht), 
aber mit N-mosft und NPN, und der hat wohl den nmos Pfeil falsch 
eingezeichnet, denn er hat geschrieben: "Q2: large N-channel FET"

https://www.gezenbilir.com/attachments/simplest-power-led-light-with-constant-current-pdf.224782/

[Rainer W. (rawi)]

Patrick L. schrieb:
> ... weil ich statt RGB LEDs nämlich Tunable-White LEDs verwenden will

Patrick L. schrieb:
> ... 3 Volt Betriebsspannung

Das passt irgendwie nicht zusammen. Egal ob kaltweiß oder warmweiß - für 
eine in ihrem tiefen Inneren blaue LED, die auch noch stromgeregelt 
werden soll, reichen 3V nicht aus.

Oder wie meinst du das mit den 3V Betriebsspannung?

[Patrick L. (patrickloibl94)]

Das war nur als Beispiel gedacht weil es einfacher zu rechnen ist. In 
Wirklichkeit liegen die weißen wohl eher bei 3,5V ... die Rote LED auf 
dem originalen Board aber dafür nur bei etwas über 2 Volt...

[Falk B. (falk)]

Patrick L. schrieb:

>schaltplan.jpg
>2,5 MB

Siehe Bildformate!

> ein NPN Transistor sein. Die LEDs sind mit Common Ground verschaltet.

Hmm.

> Der WS2811 dimmt aber PWM ja nach GND?

Ja, es sind open collector Ausgänge, welches Konstantstrom und PWM 
bieten.

> Mir ist klar das die LED einen
> Konstantstrom benötigt, wie wurde dies hier realisiert bzw. um welche
> Art von Konstantstromquelle handelt es sich?

Deine Skizze stimmt so nicht, außerdem sollte man GND immer unten 
zeichnen.
Wenn das halbwges stimmt, wird über einen kleinen Hilfstransistor eine 
größerer Transistor als lineare Konstantstromquelle betrieben.

So ähnlich wie hier, nur mit PNP

https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_bipolaren_Transistoren

[Martin S. (led_martin)]

Gerald B. schrieb:
> Wenn es etwas mehr Leistung sein soll, dann würde ich hinter dem WS2811
> zu einer getakteten Konstanstromquelle greifen, z.B. sowas hier:
> https://www.tme.eu/Document/3b8aa6b621c13e39cae4c940f5582ce7/SCT2932.pdf
> Ist auch nicht viel größer, als die lineare Lösung, dafür brauchst du
> nicht soviel Wärme abführen. Ich habe mit den verlinkten KSQs auch schon
> gearbeitet.

Da sollte man bei der Kombination mit dem WS2811 vorsichtig sein, da er 
ja selbst per PWM dimmt. Eine PWM als Sollwert für eine 
Schaltregler-Konstantstromquelle kann Probleme machen. Das kann ganz gut 
funktionieren, wenn die Schaltregler-Konstantstromquelle bei deutlich 
höherer Frequenz taktet, als die Frequenz der Sollwert-PWM, aber selbst 
dann kann es zu einer unsauberen Umsetzung des Sollwertes kommen.

Mit freundlichen Grüßen - Martin

[Michi S. (mista_s)]

Martin S. schrieb:
> Da sollte man bei der Kombination mit dem WS2811 vorsichtig
> sein, da er ja selbst per PWM dimmt.

Aus dem verlinkten DB, gleich erste Seite, zweiter Absatz:
>> The Dim-Pin will accept a PWM-Waveform.

[Patrick L. (patrickloibl94)]

Gerald B. schrieb:
> Wenn es etwas mehr Leistung sein soll, dann würde ich hinter dem
> WS2811
> zu einer getakteten Konstanstromquelle greifen, z.B. sowas hier:
> https://www.tme.eu/Document/3b8aa6b621c13e39cae4c940f5582ce7/SCT2932.pdf
> Ist auch nicht viel größer, als die lineare Lösung, dafür brauchst du
> nicht soviel Wärme abführen. Ich habe mit den verlinkten KSQs auch schon
> gearbeitet.

ja das wäre natürlich auch eine nette Lösung, aber da der WS2811 doch 
open collector Ausgänge hat würde das doch nicht funktionieren den SCT 
dort einfach dran zu hängen oder?

[Falk B. (falk)]

Patrick L. schrieb:
> ja das wäre natürlich auch eine nette Lösung, aber da der WS2811 doch
> open collector Ausgänge hat würde das doch nicht funktionieren den SCT
> dort einfach dran zu hängen oder?

DOCH. Man kann die Ausgänge des WS2811 direkt und ohne zusätzlichen Pull 
Up Widerstand an den DIM Eingang hängen. Siehe Datenblatt, Seite 19, 
Dimming. Allerdings muss man den WS2811 per Software invertiert 
ansteuern, denn 0x00 für RGB bedeutet am WS2811 alle Ausgänge dauerhaft 
HIGH bzw. hochohmig, was aber am SCT2932 volle Leistung bedeutet.

[Patrick L. (patrickloibl94)]

Falk B. schrieb:
> Patrick L. schrieb:
>> ja das wäre natürlich auch eine nette Lösung, aber da der WS2811 doch
>> open collector Ausgänge hat würde das doch nicht funktionieren den SCT
>> dort einfach dran zu hängen oder?
>
> DOCH. Man kann die Ausgänge des WS2811 direkt und ohne zusätzlichen Pull
> Up Widerstand an den DIM Eingang hängen. Siehe Datenblatt, Seite 19,
> Dimming. Allerdings muss man den WS2811 per Software invertiert
> ansteuern, denn 0x00 für RGB bedeutet am WS2811 alle Ausgänge dauerhaft
> HIGH bzw. hochohmig, was aber am SCT2932 volle Leistung bedeutet.

Hmm das Thema gab es schonmal in einem anderen Thread warum das glaube 
ich nicht geht das einfach softwaremaßig zu invertieren: Wenn die LED 
voll ausgesteuert ist, ist der Duty Cycle trotzdem nicht 100% an, das 
bedeutet wenn man es invertiert geht die LED wohl nie ganz aus.... Kann 
das jemand bestätigen? Hab grade kein Oszi zur Hand..

Übrigens hat der nette Ulrich Radig heute den Schaltplan freigeben. Das 
lüftet das Geheimnis: Es wurde ein IRLML5203 und ein BC857 verbaut.

[Steffen E. (steffene)]

Patrick L. schrieb:
> Das
> lüftet das Geheimnis: Es wurde ein IRLML5203 und ein BC857 verbaut.

Naja, "Geheimnis" war es ja nicht wirklich, wenn hier nach 1,5 Std die 
Bauteile identifiziert wurden, der Wunsch danach schien ja implizit in 
der Anfrage enthalten zu sein . Natürlich ist ja dann auch eine Skepsis 
vorhanden, aber eine zielgerichtete  Analyse, ob die ermittelten Teile 
passen könnten, kann ein Stück weit die Skepsis entkräften, insofern in 
geringerem Maße ein "Geheimnis"

Und "verbaut" wurden in diesem Fall weder die besagten BC857 aus dem 
Schaltplan noch  die 1,8 Ohm Widerstände, sondern BC856B (3B*). Aber 
Anerkennung meinerseits für das Posten des Plans, trotz der leichten 
Echauffierung über die Formulierung bzgl "Geheimnis"