Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LEDs treiben V_uc>V_LED


von Johannes (ianghi)


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Hi,
ich bin totaler Anfänger, also bitte verzeiht mir wenn die Frage falsch 
gestellt ist. Ich bin für alle Terminologie- und Verständniskorrekturen 
dankbar.

Ich habe diese Platine: 
https://quinled.info/2019/12/19/quinled-quad-hardware-guide-v1r6/
Der Sinn kurz zusammengefasst: man gibt in die Platine die richtige 
Spannung für seine LED(streifen), ein aufgelöteter Buck-Converter 
versorgt den aufgesteckten ESP32, und dieser regelt über MOSFETs (wieder 
auf der Platine) die vier LED-Kanäle per PWM.

So weit so gut. Nun möchte ich aber LEDs ansteuern die nicht wie 
vorgesehen eine höhere Spannung wollen als der µC, sondern eine 
niedrigere. (Einzelne LEDs aus dem Taschenlampenbereich mit V_fmax=2.98 
V, sind dann bei max. ca. 10 W. Ich denke 5 W pro Kanal würden mir aber 
reichen.)

Ich denke es würde kein Problem sein dafür auf der Platine statt eines 
Buck- einen Boost-Converter zu verwenden. Unsicher bin ich mir aber bei 
den MOSFETs. Kommen die damit klar dass die Gate-Spannung kleiner ist 
als die Source-Spannung? Wäre ein anderer MOSFET viel besser oder gar 
notwendig?

Vielen Dank für's lesen bis hierher,
Johannes

edit: falls meine Beschreibung klar genug ist und dass ihr nicht auf den 
Link klicken müsst, die vom Schaltungsersteller vorgeschlagenen MOSFETs 
sind FDD8447L oder LR2905 (TO-252).

: Verschoben durch Moderator
von Michael B. (laberkopp)


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Johannes schrieb:
> Kommen die damit klar dass die Gate-Spannung kleiner ist als die
> Source-Spannung?

Ja, aber:  Die Behauptung des Entwicklers, diese MOSFETs wären für 3.3V 
Ansteuerung geeignet, ist falsch. Der eine will 4.5V, der andere 4V. 
Nimm besser einen NCE2030K oder so mit spezifiziertem RDSon unter 3V.

Dein Problem ist aber die Stromversorgung. Eine Taschenlampe wird kein 
Netzteil haben, sondern Batterien oder Akkus. Deren Spannung sinkt im 
Laufe der Entladung und du bist nicht in der Lage, den LED einen 
konstanten Strom daraus zu erzeugen. Ein Vorwiderstand bringts nicht.

Du brauchst Stromregler, entweder linear wie CN5711 oder als 
Schaltregler wie LTC3454 und die lassen sich abschalten, du brauchst 
dann gar keine MOSFETs mehr.

von Johannes (ianghi)


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Danke Michael.

Der ESP läuft doch mit 5 V, sind da die 4(½) wirklich zu viel? *edit: 
Quin schreibt ja selbst es wäre wichtig. Komisch…*

Ich will das ganze schon vom Netz versorgen. Ich dachte ich könnte eine 
KSQ davorbauen.Ich hab diese¹ Platine gekauft, mit der ich Spannung und 
Strom begrenzen kann.

Aber so richtig optimal klingt es für mein Laienverständnis auch nicht, 
dass der Strom für den µC erst gebuckt und dann wieder geboostet wird.

Ich guck mir diese von Dir erwähnten Regler später gleich an.

¹https://vi.aliexpress.com/item/32580214850.html (die blaue)

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Johannes schrieb:
> Der ESP läuft doch mit 5 V

Er gibt aber nur 3V aus.

Johannes schrieb:
> die blaue

Schöner Schrott, frisst relativ viel selbst.

Johannes schrieb:
> Ich will das ganze schon vom Netz versorgen

Na ja, dann sind Verluste ja kein Problem.

von Rainer W. (rawi)


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Johannes schrieb:
> Der ESP läuft doch mit 5 V

Nein, der ESP läuft mit 3.3V, die über einen Spannungsregler aus den 5V 
erzeugt werden.

von Johannes (ianghi)


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Danke euch beiden.

Michael, welcher Wert im Datenblatt des MOSFETs ist denn die Spannung 
bei der er durschaltet?
https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/fdd8447l-d.pdf
Ist es die "Gate to Source Threshold Voltage"? Dann passt es doch. Aber 
warum ist die Schwankungsbreite so hoch?

Mit dem LTC3454 werde ich mich mal weiter beschäftigen, der CN5711 
scheint mir für diese LEDs zu klein zu sein(?). (Laut 
https://elektro.turanis.de/html/prj464/index.html wo er mit 1 W schon 
sehr heiss wird.)

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Johannes schrieb:
> Der ESP läuft doch mit 5 V
Nein, du speist in das Board 5V ein. Das erste, was dann kommt ist ein 
LDO auf 3,3V. Mein Tipp wie immer: den Schaltplan anschauen von den 
Boards, die man einsetzen will.

Johannes schrieb:
> welcher Wert im Datenblatt des MOSFETs ist denn die Spannung bei der er
> durschaltet?
> Ist es die "Gate to Source Threshold Voltage"?
Nein, das ist die Spannung unter der er ziemlich sicher sperrt, denn 
da fließt grade mal ein Strom von 250 µA und an DS fällt dabei (wie an 
GS) 3V ab. So steht es im Datenblatt bei den "Test Conditions".

: Bearbeitet durch Moderator
von Michael B. (laberkopp)


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Johannes schrieb:
> Ist es die "Gate to Source Threshold Voltage"?

Nein. Die, die bei RDS(on) steht.

> Dann passt es doch

Eben nicht. Keine Ahnung  warum die Leute immer in die falsche Spalte 
gucken. Unterhalb UGS(th) ist er zuverlässig GESPERRT. Dann kommt erst 
mal die lineare Region.

von Johannes (ianghi)


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Und wieso steht da auch was von 10 V (bei RDS(on))?

von Gerald B. (gerald_b)


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https://vi.aliexpress.com/item/4000858902267.html?spm=a2g0o.productlist.main.7.72bd71n471n41w&algo_pvid=3bac2e07-5fd6-4e7b-84f9-bb6e9348f88a&algo_exp_id

Das hier sind getaktete Stromquellen. Suche dir ein Modell aus, wo die 
Betriebsspannung des Modules etwas höher ist als deine 
Versorgungsspannung. Beim Strom isses ebenso. 1A ca 3W, bei ca. 3V Uf.
Wenn du 10W (ca. 1,5A wollst, dann nimm ein 2A Modul und drehe das 
runter.
Die Module haben einen Dim Eingang. Da gehst du mit deinem ESP PWM Pin 
drauf. Wenn min und max vertauscht sind, dafür gibt es unter WLED ein 
Häkchen zu setzen, um die Polarität umzukehren.

von Michael B. (laberkopp)


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Johannes schrieb:
> Und wieso steht da auch was von 10 V (bei RDS(on))?

Weil das auch beim Herstellertest überprüft und garantiert wird, man 
will ja auch mit den dann besseren Daten im Datenblatt glänzen.

von Harald W. (wilhelms)


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Johannes schrieb:

> Und wieso steht da auch was von 10 V (bei RDS(on))?

Da sind meist mehrere Zeilen mit unterschiedlichen Ugs-Angaben.
Bei höheren Werten ist der Rds niedriger.

von Johannes (ianghi)


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So langsam sehe ich da immer mehr durch. Danke euch allen.

Gerald, oh ja so was habe ich schon länger gesucht. Aber Frage: die 
haben ja minimal 6 V. Fällt die Spannung auf der LED-Seite dann 
entsprechend, einfach weil der Strom begrenzt wird? Oder wie kann ich 
mir das vorstellen?

von Gerald B. (gerald_b)


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Johannes schrieb:
> Fällt die Spannung auf der LED-Seite dann
> entsprechend, einfach weil der Strom begrenzt wird?

Genauso isses. In den möglichen Grenzen halt. Bei Stepdown KSQs muß die 
Versorgungsspannung etwas höher sein, das die Summe der Flussspannungen 
der LEDs. Meist sind das ca. 2V.
Eine Untergrenze für die Versorgungsspannung gibt es auch. Dazu ist es 
ganz hilfreich, wenn man sich vom verbauten IC das Datenblatt ergoogelt.

von Johannes (ianghi)


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Sehr verbunden.

Außer dem devboard mit dem ESP, den LEDs, Netzteil und eben diesem Board 
brauche ich dann keine weiteren Bauteile, richtig?

Dann wäre es ja optimal, wenn ich ein Netzteil nehme an dem ich den ESP 
auch gleich ohne nochmalige Regelung mit betreiben könnte, oder?

Wenn ich mit dem Poti den Strom auf das begrenze, was die LED verträgt, 
ist dann der oberste Bereich der PWM wirkungslos oder sind das dann die 
neuen 100%?

> vom verbauten IC das Datenblatt ergoogelt
Das werde ich gleich mal tun.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Johannes schrieb:
> Wenn ich mit dem Poti den Strom auf das begrenze, was die LED verträgt

Vorsicht. Der DC/DC Wandler auf dieser Platine versorgt den ESP32 und 
muss mit dem Poti auf 5V eingestellt werden, bevor der ESP aufs Board 
gesteckt wird, sonst wird er gegrillt.

von Johannes (ianghi)


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Nein, Matthias, wir sind schon bei einer anderen Lösung. Ich werd den µC 
nicht dahinter klemmen, keine Angst.

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