LED-Streifen fiepen bei PWM <=100%

[Sirko S. (sirko)]

Hallo,

in einem Reisemobil sind mehrere LED-Streifen in 2 Kreisen verbaut.
Kreis 1 ist dimmbar und Kreis 2 (ca. 1A) wird per 12V 
ein-/ausgeschaltet.

Den ungedimmten Kreis 2 hab ich mit dem Dimmer Dalcnet Mini-1cv 
nachgerüstet:
https://www.dalcnet.com/en/NO-BUS/15748-MINI-1CV

In alle einstellbaren PWM-Frequenzen (300 – 660 – 1300 – 2000 – 4000 Hz) 
fiepen die LED-Streifen im Bereich 1-99%. Es fiept nicht das Netzteil 
und auch nicht der Dimmer selbst. Es sind die LED-Streifen. Bei 100% 
fiept nichts, genauso wie es bei angelegten 12V per Schalter nichts 
fiept.

Beim gedimmten Kreis 1 ist ein Schaudt LIS101 verbaut. Hier fiept 
nichts. Schließe ich den Dalcnet Dimmer an den Kreis 1 an, fiept es auch 
hier.

Offensichtliche Lösung: Schaudt LIS101 für Kreis 2 kaufen. Aber gibt es 
eine einfache Möglichkeit mit dem vorhandenen Dalcnet-Dimmer, die ich 
probieren kann?

Danke!

[H. H. (hhinz)]

Sirko S. schrieb:
> https://www.dalcnet.com/en/NO-BUS/15748-MINI-1CV

Dimming method Pulse Width Modulation “PWM”
PWM frequency 300 – 660 – 1300 – 2000 – 4000 Hz

Da wird wohl nur eine gut vergossene Speicherdrossel helfen, und eine 
schnelle Freilaufdiode, sicherheitshalber.

[Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)]

Lass mal logisch analysieren ...

"Fiepen" bedeutet, dass etwas schwingt (sich bewegt) und diese 
Schwingungen an die umgebene Luft oder auf die Unterkonstruktion 
übertragen werden. Eigentlich kann nur der Strom durch die LEDs mit 
seinem Magnetfeld um die Leiterbahnen der LED-Streifen daran schuld 
sein, denn für elektrostatische Kräfte reichen die 12V wohl kaum.

Grund ist wohl, dass du PWM im hörbaren Frequenzbereich verwendest, um 
die Energie bzw. Helligkeit zu steuern ...

Wenn du weder die LED-Streifen austauschen, noch diese analog ansteuern 
kannst oder willst, bleibt nur der Dimmer. Der muss verändert oder gegen 
einen mit höherer Frequenz (deutlich oberhalb 20...25kHz) getauscht 
werden.

[Sirko S. (sirko)]

Danke für die Antworten. Jetzt ist mir wenigsten klar, woran es liegt. 
Dachte 4kHz sind ganz nett (kein Flackern), aber ich war mir dem Schall 
nicht bewusst.

Die LED-Streifen kann ich nicht einfach tauschen, sind in den Möbeln 
verbaut (und die sind ja auch ein super Klangkörper).

Ich wollte es eigentlich so einfach wie möglich halten. Dann muss ich 
wohl den Original-Dimmer kaufen. Oder ich probier's mit einem Arduino 
selbst.

[Jens M. (schuchkleisser)]

Sicher, das nicht zusätzlich zu den LEDs irgendwo in den Möbeln noch was 
elektronisches versteckt ist?
Ich hab schon die billigsten Streifen und Lampen verbaut und gedimmt, 
und wenn störte das Flackern, aber irgendwie akustisch hat sich noch 
kein Streifen und keine Lampe gemeldet, wenn da nicht zufällig noch ein 
Spannungs/Stromregler drin war.

[Gerald B. (gerald_b)]

Sind das nur "dumme, einfache" LED Stripes, oder haben die gleich noch 
eine getaktete Konstantstromquelle mit an Board (erkennbar an der keinen 
runden schwarzen Speicherdrossel)?
Erklärbar wäre das Verhalten nur in letzterem Fall.
Es ist ein Elend, was da für abartig teures Geld auf den Markt geworfen 
wird und es dann der Kunde ausbaden muß.

Da kann ich dann ebensogut gleich auf ein ESP Modul WLED flashen und 
habe keine "Blackbox", sondern weiß was drin ist.

[Harald K. (kirnbichler)]

Wenn auf den Streifen aus irgendwelchen Gründen Keramikkondensatoren 
verbaut sind, können auch diese akustisches Eigenleben entwickeln.

[N. M. (mani)]

Ich hätte an deiner Stelle noch andersrum getauscht.
Also den Schaudt LIS101 an Kreis 2.
Ansonsten sehe ich es schon kommen dass du das Teil kaufst und es fiept 
wieder.

Hier spricht einer vom gleichen Problem mit einem Schaudt LIS101:

https://www.campingwagner.de/product_info.php/info/p34575_Schaudt-Dimmermodul-LIS-101--12V.html

P.S. Schaudt heißt scheinbar nun Lippert

[Gerald B. (gerald_b)]

N. M. schrieb:
> P.S. Schaudt heißt scheinbar nun Lippert

Und der Kunde "schaudt" in die Röhre duck und weg

[Sirko S. (sirko)]

Hallo,

also der LIS101 vom Kreis1 funktioniert an Kreis2 ohne LED-Fiepen. Nur 
das Gerät selbst fiept minimal, hinter der Abdeckung nicht hörbar.

LED-Streifen sind simpel (ich hab keine Bauteile zwischen LED-Strip und 
Zuleitung ertasten können) und Made in Europe. Bilder häng ich an.

An WLED hab ich auch noch nicht gedacht, da sollte das Dimmen mit Taster 
OOTB gehen. Warum ich das nicht gleich gemacht habe ...

[Sirko S. (sirko)]

Hallo,

kurze Rückmeldung.
Ich hab an einen ESP32-C3-Pin den IRLZ44 Mosfet via 1kOhm-Widerstand 
angeschlossen.
Alles funktioniert soweit gut, die LEDs werden gedimmt (ich hab 50kHz 
PWM-Frequenz eingstellt) und ich hör nix.

Das einzige, was unschön ist: Sobald die 12V anliegen und der ESP mit 
3,3V versorgt wird, blitzen die LEDs einmal kurz auf. Ich vermute, da 
wird vor dem in Arduino geschriebenen Setup noch was gemacht, denn im 
Setup starte ich mit

  pinMode(pwmPin, OUTPUT);
  digitalWrite(pwmPin, 0);

Code und Schaltplan kann ich auch gern komplett einstellen (ist aber 
absolut quick&dirty). Aber vielleicht ist das auch was ganz triviales.
Danke!

[Nemopuk (nemopuk)]

Lange LED Streifen mit PWM zu Dimmen ist eh keine gute Idee, weil sie 
dabei eine Menge Funkstörungen abstrahlen.

Es gibt dimmbare LED Treiber mit Gleichstrom Ausgang, die eignen sich 
dazu besser.

[H. H. (hhinz)]

Sirko S. schrieb:
> Schaltplan

Zeig.

[Sirko S. (sirko)]

Anbei der Schaltplan. Ich hab als Spannungswandler einen Recom 78E33 
verwendet.

[H. H. (hhinz)]

Widerstand ergänzen.

[Nemopuk (nemopuk)]

H. H. schrieb:
> Widerstand ergänzen.

Ist zwar empfehlenswert, löst aber garantiert nicht das aktuelle 
Problem.

Die PWM muss weg.

[H. H. (hhinz)]

Nemopuk schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Widerstand ergänzen.
>
> Ist zwar empfehlenswert, löst aber garantiert nicht das aktuelle
> Problem.
>
> Die PWM muss weg.

Das Fiepen ist längst weg.

[H. H. (hhinz)]

Fällt mir gerade erst auf:

Sirko S. schrieb:
> (ich hab 50kHz
> PWM-Frequenz eingstellt)

50kHz ist zu viel für die Schaltung, da wird der MOSFET sicher ziemlich 
heiß.

[Nemopuk (nemopuk)]

H. H. schrieb:
> Das Fiepen ist längst weg.

Oh, das habe ich verpasst.

[Sirko S. (sirko)]

Erstmal danke für die Hilfe.
Mit 47kOhm war das Blitzen, wenn auch kürzer noch vorhanden. Bei 10kOhm 
ist es kaum noch zu sehen. Bei 4,7kOhm ist es weg.
Spricht was dagegen, 4,7kOhm zu nehem?

Die Erwärmung des Mosfets hab ich noch nicht richtig getestet. Die 
sollte bei 50% PWM am höchsten sein?
Bei 100% PMW und ca 1,1A wird der Mosfet kaum warm. Und 25kHz sollten 
auch reichen.

[H. H. (hhinz)]

Mach den Gatewiderstand deutlich kleiner, so 50-100 Ohm. Und dann noch 
runter auf 25kHz. Der Widerstand nach GND darf problemlos auf 4k7 Ohm 
verkleinert werden.

[Rainer W. (rawi)]

Sirko S. schrieb:
> Die sollte bei 50% PWM am höchsten sein?

Wie kommst du darauf?
Bei 50% PWM fließt der Strom nur über die Hälfte der Zeit. Bei kurz 
unter 100% ist die On-Zeit fast doppelt so lang.

> Bei 100% PMW und ca 1,1A wird der Mosfet kaum warm.

Bei 100% ist der MOSFET dauernd eingeschaltet und es treten keine 
Schaltverluste durch linearen Betrieb auf. Das ist sozusagen nach "ganz 
aus" die Betriebsart mit den geringsten Verlusten. Gerade bei PWM sind 
die Schaltverluste (d.h. PWM-Frequenz und Flankensteilheit) der 
entscheidende Beitrag. Beliebig steile Flanken möchte man aber wegen der 
bereits oben genannten Probleme für die EMV nicht.

[Peter D. (peda)]

Bessere LED-Dimmer arbeiten als Konstantstromquelle mit Speicherdrossel. 
Die Drossel sorgt dafür, daß der Strom nur minimal schwankt und daher 
auch kein Flimmern auftritt. Billige Siebdrosseln können durch lockeren 
Kern oder lockere Windungen fiepen. Nachträgliches Vergießen hilft 
nicht, nur Wegschmeißen hilft.

Eine reine PWM ist aus EMV-Sicht ein Albtraum und schleudert hohe 
Störungen in die Umgebung. Außerdem flackern die LEDs durch das harte 
Pulsen sehr stark. Insbesondere wenn man die Augen bewegt, fällt das 
auf.
Geräusche entstehen dann durch die Strombelastung der Siebkondensatoren.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Sirko S. schrieb:
> Die Erwärmung des Mosfets hab ich noch nicht richtig getestet. Die
> sollte bei 50% PWM am höchsten sein?
Bei 0% hast du weder statische Verluste am Rdson noch Schaltverluste.

Bei 0,1% hast du (fast) nur die Schaltverluste.

Bei 100% hast du nur die statischen Verluste am Rdson.

Die Verlustleistung ist bei ca. 99,9% am höchsten, denn dann hast du 
(fast) die vollen statischen Verluste am Rdson und zudem die 
Schaltverluste an beiden Flanken.

> Die sollte bei 50% PWM am höchsten sein?
Bei linearer Ansteuerung des Mosfets wären die Verluste bei 50% 
"Leistungsabgabe" am höchsten.

Peter D. schrieb:
> Die Drossel sorgt dafür, daß der Strom nur minimal schwankt und daher
> auch kein Flimmern auftritt.
Und weil dann auf dem LED-Streifen keine (schnelle und steilflankige) 
Stromänderung auftritt, wird auch keine Störung abgestrahlt. Wenn sich 
aber der Strom im 50kHz Takt über mehrere Meter ändert (und dank des 
niederohmigen Gatewiderstands auch noch ziemlich steilflankig), dann ist 
das Ganze ein Störsender.

[Sirko S. (sirko)]

Hallo,
kurzes finales Update: Schaltung hab ich entsprechend aktualisiertem 
Schaltplan angepasst, funktioniert super und passt in eine 
Streichholzschachtel.
Danke für die ausführlich Hilfe!

[Rainer W. (rawi)]

Sirko S. schrieb:
> Bei 100% fiept nichts ...

Warum schreibst du dann im Titel, dass sie auch bei 100% fiepen?

[Veit D. (devil-elec)]

Hallo,

wenn man es genau nimmt ist ein IRLZ44 nicht für 3,3V am Gate geeignet.

[Rainer W. (rawi)]

Veit D. schrieb:
> wenn man es genau nimmt ist ein IRLZ44 nicht für 3,3V am Gate geeignet.

Wenn man es genau nimmt, ist das bei 1A noch ziemlich unkritisch.
(gleich kommen wieder die Bedenkenträger aus dem Busch und erklären, 
dass die Kurven im Datenblatt eigentlich bedeutungslos sind ...)

[H. H. (hhinz)]

Rainer W. schrieb:
> Veit D. schrieb:
>> wenn man es genau nimmt ist ein IRLZ44 nicht für 3,3V am Gate geeignet.
>
> Wenn man es genau nimmt, ist das bei 1A noch ziemlich unkritisch.
> (gleich kommen wieder die Bedenkenträger aus dem Busch und erklären,
> dass die Kurven im Datenblatt eigentlich bedeutungslos sind ...)

Siehe Datenblatt...

[Nemopuk (nemopuk)]

H. H. schrieb:
> Siehe Datenblatt...

Was mich wieder daran erinnert, das Chinesische Fakes mit deutlich 
abweichenden Daten verkauft werden. Teils (wie hier) sogar mit 
Datenblatt, in dem das direkt sichtbar ist. Der IRL3705N ist davon auch 
betroffen.

Wenn es wie ein Trabbi fährt, wird es wohl kein Golf sein - egal ob 
"Golf" drauf steht.

[H. H. (hhinz)]

Nemopuk schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Siehe Datenblatt...
>
> Was mich wieder daran erinnert, das Chinesische Fakes mit deutlich
> abweichenden Daten verkauft werden. Teils (wie hier) sogar mit
> Datenblatt, in dem das direkt sichtbar ist. Der IRL3705N ist davon auch
> betroffen.
> Wenn es wie ein Trabbi fährt, wird es wohl kein Golf sein - egal ob
> "Golf" drauf steht.

Beim Golfclub sieht man eher selten einen Golf, auch keinen von Amerika.

[Rainer W. (rawi)]

H. H. schrieb:
> Siehe Datenblatt...

Der Original IRLZ44 (von Vishay, ohne "NPBF") ist im Gegensatz dazu bei 
U_GS=4.0V spezifiziert und auch für 2.25V ist eine Ausgangskennlinie 
angegeben.
https://www.vishay.com/docs/91328/irlz44.pdf

Sirko S. schrieb:
> Ich hab an einen ESP32-C3-Pin den IRLZ44 Mosfet via 1kOhm-Widerstand
> angeschlossen.

Ob hiermit der Original IRLZ44 von Vishay gemeint ist oder irgend ein 
anderer MOSFET - who knows.

[H. H. (hhinz)]

Das Original stammt natürlich von IRF.

[Rainer W. (rawi)]

H. H. schrieb:
> Das Original stammt natürlich von IRF.

Und auch IRF hatte den maximalen R_DS(on) für U_GS=4.0V spezifiziert 
(wie Vishay).

[H. H. (hhinz)]

Rainer W. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Das Original stammt natürlich von IRF.
>
> Und auch IRF hatte den maximalen R_DS(on) für U_GS=4.0V spezifiziert
> (wie Vishay).

Siliconix (heute bei Vishay) war ja auch offizielle 2nd Source.

[Sirko S. (sirko)]

Hi, der Titel "... =<100%" war natürlich falsch. Ich kann's nicht mehr 
korrigieren.

Ich verwende einen IRLZ44NBF (Infineon/ IRF) von Conrad/Voelkner und 
mach mir eigentlich keine Gedanken, ob das bis in alle Ewigkeiten hält. 
Es geht um einen Wohnwagen, der ein paar Wochen im Jahr bewegt wird. 
Eigentlich schon viel zu viel Aufwand dafür, ich hab's auch ehrlich 
unterschätzt. Software war ganz easy, aber Hardware ist halt nicht mein 
Terrain.

[H. H. (hhinz)]

Sirko S. schrieb:
> Ich verwende einen IRLZ44NBF (Infineon/ IRF) von Conrad/Voelkner

Und wenn es mit deinem Exemplar funktioniert, dann kannst du das auch so 
lassen. Für Serie sollte man so aber nicht vorgehen.