Ansteuerung mit PWM Signal

Fragen zu Schaltungen, Elektronik, Elektrik usw.

Moderator: T.Hoffmann

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So, 25.10.09, 18:15

Hallo Beatbuzzer,
3 x 3,3V = 9,9V
9,9V : 0,7A = gute 14 ohm

9,9V x 0,7A = knappe 7 W
Na dann hab' ich wenigstens richtig gerechnet:
Ich kam auf 15 Ohm, da Reichelt mit diesem Wert welche mit 11 Watt da hat. Das wird auf jeden Fall reichen. :)

Steht schon auf meinem Bestellzettel: Die 44 Cent sind sicherlich gut angelegtes Geld. :wink:

Grüße
Andreas
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Di, 27.10.09, 08:50

Hallo Beatbuzzer,

so, die Platinenbestellung ist raus. Dauert ca. 'ne Woche.

Sobald alles fertig ist, poste ich mal ein Foto. :wink:

Rein interessehalber; was ist eigentlich bei den KSQ hier aus dem Shop alles so viel auf der Platine?
http://www.leds.de/p361/Zubehoer/Strom_ ... uelle.html

Ist das wegen des höheren Spannungsbereichs oder was können die mehr/besser, das hierfür so viele Bauteile benötigt werden?

Grüße
Andreas
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Di, 27.10.09, 15:02

ab-tools hat geschrieben: Rein interessehalber; was ist eigentlich bei den KSQ hier aus dem Shop alles so viel auf der Platine?


Ist das wegen des höheren Spannungsbereichs oder was können die mehr/besser, das hierfür so viele Bauteile benötigt werden?
Das sind KSQs mit Schaltregler-Prinzip. Sie takten die Eingangsspannung auf den Ausgang, und speichern nicht benötigte Energie in einer Drossel zwischen. Ganz grob ausgedrückt :wink:
Der Vorteil des ganzen ist, dass sie überschüssige Energie nicht verheizen, sondern einsparen. Arbeiten also effizienter.
Die 3 größten Bauteile, die du da siehst, sind Stützkondensatoren für Ein- und Ausgang und die Speicherdrossel.

Die 2-Transistor-KSQ hier wirkt ja nur wie ein Widerstand. Nur dass dieser Widerstand halt automatisch angepasst wird, sodass ein konstanter Strom fließt.
Diese KSQ kannst du genausogut mit 30V betreiben, nur sollte man dazu noch eine Z-Diode vom gate des FETs nach Masse schalten, sonst kann der FET durchschlagen und ist dann mitsamt der angeschlossenen LEDs hinüber.
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Di, 27.10.09, 15:13

Hallo Beatbuzzer,
Das sind KSQs mit Schaltregler-Prinzip. Sie takten die Eingangsspannung auf den Ausgang, und speichern nicht benötigte Energie in einer Drossel zwischen. Ganz grob ausgedrückt
Der Vorteil des ganzen ist, dass sie überschüssige Energie nicht verheizen, sondern einsparen. Arbeiten also effizienter.
Die 3 größten Bauteile, die du da siehst, sind Stützkondensatoren für Ein- und Ausgang und die Speicherdrossel.
Verstehe, hatte mir schon so etwas gedacht. Aber solange die Eingangsspannung einigermaßen gut an die benötigte Gesamtspannung der LEDs angepasst ist, sollte die KSQ ja nicht sonderlich ineffizient sein. Denn sicherlich haben auch die Schaltregler-Prinzip-KSQ einen gewissen Verlust.
Die 2-Transistor-KSQ hier wirkt ja nur wie ein Widerstand. Nur dass dieser Widerstand halt automatisch angepasst wird, sodass ein konstanter Strom fließt.
Diese KSQ kannst du genausogut mit 30V betreiben, nur sollte man dazu noch eine Z-Diode vom gate des FETs nach Masse schalten, sonst kann der FET durchschlagen und ist dann mitsamt der angeschlossenen LEDs hinüber.
Nicht, dass ich dies vor hätte, aber rein interessehalber:
Ist die besagte Z-Diode auch erforderlich, wenn man 30 V Eingangsspannung anlegt und entsprechend viele LEDs dranhängt (8-9), die auch wirklich die Spannung ziehen (also nicht zuviel verheizt werden muss)? Oder ist diese lediglich dann erforderlich, wenn man (ineffizienterweise) die KSQ mit 30 V versorgt, um dann nur 3 LEDs daran zu betreiben (und die meiste Energie zu verheizen)?

Grüße
Andreas
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Di, 27.10.09, 16:54

Erstmal braucht die Schaltregler-KSQ hier mindestens 2,5V Drop, sonst kann sie gar nicht arbeiten. Die 2-Transistor-KSQ kommt da ja schon mit 0,7V aus.
Diese KSQs hier bringen es wohl so auf 85% maximal. Richtig gute, extra auf eine bestimmte Spannung abgestimmte KSQs können auch >95% erreichen. Da gehört aber schon ein bisschen was zu.
Für deine Anwendung mit 2-2,5V Drop bist du mit der 2-Transistor-KSQ auf jeden Fall gut bedient. Da würde ein Schaltregler auch nicht mehr rausholen.

Zur Z-Diode:
Das Gate des FETs schlägt bei etwa 20V durch. Wenn man jetzt am Ausgang keine LEDs angeschlossen hat, steuert die KSQ ja voll auf, da kein Strom fliesst. Somit liegt die volle Betriebsspannung Am Gate an. Und wenn die Betriebsspannung größer als 20V ist, gibts Probleme.

Sobald LEDs angeschlossen sind und Strom fliesst, liegt die Gate-Spannung immer weit unter 20V. Etwa so im Bereich um 3-5V würde ich schätzen.
Die Z-Diode ist also eine reine Sicherheitsmaßnahme, die ich aber auf jeden Fall einbauen würde, denn selbst ein kleiner Wackler reicht schon und mindestens die KSQ ist hinüber.
Eine Z-Diode mit 12V wäre optimal. Da sind alle FETS voll aufgesteuert, sodass die Z-Diode keinen Einfluss auf die Regelung nehmen kann. Gleichzeitig ist bis 20V noch genug Luft. Die Leistung hängt vom Widerstand R1 ab. Der muss bei größeren Spannungen übrigens auch noch vergrößert werden.
Beispiel:
Betriebsspannung 30V.
Widerstand R1 3kohm.
Z-Diode 12V.
30V-12V=18V
18V : 3000ohm= 6mA
12V über der Z-Diode x 6mA = 0,072W

Es würde also jede Z-Diode mit mehr als 1/10W Belastbarkeit reichen. Die kleinsten bedrahteten Z-Dioden haben AFAIK 0,5W.
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Sa, 31.10.09, 09:55

Hallo Beatbuzzer,

dieses Mal ist es zwar für eine Z-Diode ohnehin zu spät (Platinen sind ja bereits beauftragt), aber rein interessehalber wo genau käme diese denn ins Schaltbild rein?

Eine richtige Z-Diode (mit 12 V) wäre dann wohl Folgende:
http://www.reichelt.de/?ARTICLE=23114;PROVID=1024
(der Preis wäre ja immerhin zu verkraften :wink:)

Nachdem die Bauteile von Reichelt inzwischen da sind, die Platine jedoch erst nächste Woche kommt, konnte ich es mir natürlich nicht verkneifen mal einen kleinen Versuchsaufbau zu machen. Die KSQ funktioniert wirklich super! :D

Direkt nach dem Einschalten liefert sie für ca. 1 Min. etwas mehr strom (ca. 715-720 mA), aber bereits nach kurzer Zeit pendelt sich der Strom bei rund 703-705 mA ein. Das ist absolut perfekt. :)

Ich habe ein wenig getestet und ich kann bis ca. 11,2 V als Eingangsspannung runter gehen; darunter bricht der Strom ein. Eigentlich hätte ich gedacht, dass ich noch etwas weiter runter gehen könnte, denn wenn ich zur Sicherheit von 3,35 V pro LED ausgehe, käme ich auf 3,35 * 3 + 0,7 = 10,75 V als minimale Eingangsspannung. Hast du für den doch recht großen Unterschied eine Erklärung oder sind das einfach Bauteildifferenzen?

Der FET bleibt dabei übrigens handwarm - man kann ihn problemlos anfassen. Ich beschließe somit, dass er keinen zusätzlich Kühlkörper braucht. Das einzige Bauteil was ziemlich heiß wird, ist der 470 Ohm Widerstand (warum eigentlich?). Der sollte das aber verkraften, sonst hätte er wohl besser kein Widerstand werden sollen... :wink:

Grüße
Andreas
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Sa, 31.10.09, 11:36

ab-tools hat geschrieben:dieses Mal ist es zwar für eine Z-Diode ohnehin zu spät (Platinen sind ja bereits beauftragt), aber rein interessehalber wo genau käme diese denn ins Schaltbild rein?
Eine richtige Z-Diode (mit 12 V) wäre dann wohl Folgende:
http://www.reichelt.de/?ARTICLE=23114;PROVID=1024
(der Preis wäre ja immerhin zu verkraften :wink:)


Das einzige Bauteil was ziemlich heiß wird, ist der 470 Ohm Widerstand (warum eigentlich?). Der sollte das aber verkraften, sonst hätte er wohl besser kein Widerstand werden sollen... :wink:
Genau hier:
Unbenannt.JPG
Unbenannt.JPG (13.07 KiB) 11378 mal betrachtet
Dort wird sie ab 12V leitend und verhindert so höhere Spannungen am Gate des FETs.


Ja der Widerstand wird warm, das dachte ich mir. Immerhin fallen geschätzte 9V über ihm ab bei 20mA Stromfluss.
Das macht 0,18W, was aber noch im Rahmen ist. Er wird zwar warm, wie es Widerstände oft so an sich haben, aber soweit ich weiss hast du ja 1W Typen verbaut, also kein Problem.
Man hätte ihn vielleicht auch noch größer als 470ohm wählen können...
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Sa, 31.10.09, 11:49

Hallo Beatbuzzer,

danke für die Schaltplanergänzung: Ich werde das für künftige Versionen einplanen.
Ja der Widerstand wird warm, das dachte ich mir. Immerhin fallen geschätzte 9V über ihm ab bei 20mA Stromfluss.
Das macht 0,18W, was aber noch im Rahmen ist. Er wird zwar warm, wie es Widerstände oft so an sich haben, aber soweit ich weiss hast du ja 1W Typen verbaut, also kein Problem.
Ja, es sind 1W Typen. Damit sollte es tatsächlich kein Problem geben.
Man hätte ihn vielleicht auch noch größer als 470ohm wählen können...
Das kann ich ja mal ausprobieren und den Widerstandswert langsam steigern: Was wäre denn das erste Symptom, wenn der Wert zu groß wird? Funktioniert es dann sofort gar nicht mehr, sobald eine gewisse Schwelle überschritten wird, oder verringert sich dadurch langsam der konstante Ausgangsstrom?

Grüße
Andreas
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Sa, 31.10.09, 12:28

ab-tools hat geschrieben:Funktioniert es dann sofort gar nicht mehr, sobald eine gewisse Schwelle überschritten wird, oder verringert sich dadurch langsam der konstante Ausgangsstrom?
Der Ausgangsstrom wird sich etwas verringern und die Regelung kann leiden, d.h. dass der Strom nicht mehr so konstant ist und stärker mit der Belastung schwankt.
Weiterhin wird der Strom nach dem Einschalten nicht mehr so schnell erreicht. Es wird also eine gewisse "Hochfahrzeit" benötigt.
Das sind aber alles langsam erkennbare Effekte. Nichts davon wird von jetzt auf nun plötzlich alles lahmlegen.
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Sa, 31.10.09, 13:49

Hallo Beatbuzzer,
Der Ausgangsstrom wird sich etwas verringern und die Regelung kann leiden, d.h. dass der Strom nicht mehr so konstant ist und stärker mit der Belastung schwankt.
Weiterhin wird der Strom nach dem Einschalten nicht mehr so schnell erreicht. Es wird also eine gewisse "Hochfahrzeit" benötigt.
Das sind aber alles langsam erkennbare Effekte. Nichts davon wird von jetzt auf nun plötzlich alles lahmlegen.
Ich habe es gerade mal spaßeshalber mit 940 Ohm Widerstand probiert:
Als Unterschied konnte ich nur feststellen, dass der konstante Strom minimal weniger wird (ca. 695-700 mA) und dass ich als minimale Eingangsspannung nun nochmals 0,1 V mehr brauche, jetzt also 11,3 V, um den konstanten Strom zu erreichen. Ich würde also mal davon ausgehen, dass irgendetwas dazwischen - vielleicht 680 Ohm - schon auch noch problemlos funktionieren würden.

Mir ist noch eine andere Frage zum Funktionsbereich dieser KSQ eingefallen:
Wie hoch darf eigentlich die maximale Spannung sein - immer unter der Voraussetzung natürlich, dass auch ausreichend LEDs dranhängen? Wäre z. B. auch der Betrieb mit 50 V Eingangsspannung möglich, wenn 15 LEDs (je knapp 3,3 V) daran betrieben würden? Welches Bauteil ist hier der begrenzende Faktor?

Grüße und vielen Dank
Andreas
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Sa, 31.10.09, 14:32

Die beiden Transistoren sind die Bauteile, welche im Zweifelsfall die volle Betriebsspannung tragen sollten.
Der Widerstand, welcher bei dir jetzt 470ohm groß ist, muss stätig mit der Betriebsspannung vergrößert werden, sonst wird die umgesetzte Leistung an ihm zu groß und er fackelt ab.

Der Transistor BC546 ist ja durch die Z-Diode ebenfalls geschützt, wie du im Schaltplan sehen kannst. Die Diode hängt nämlich parallel zu Collector und Emitter und lässt dort nicht mehr als 12V zu.
Bleibt also nur noch der FET.
Und den würde ich schon für die volle Betriebsspannung auslegen, egal ob da im normalen Betrieb die volle Spannung anliegt oder nicht. Sein Gate ist ja bereits durch die Z-Diode geschützt und das macht bei jedem FET immer nur max. 20V mit.
Final ist es also die Drain-Source Strecke. Da wo der LED-Strom durchgeht.
Und da sind relativ problemlos FETs für bis zu 600V oder noch etwas mehr zu finden. Spannungen, mit denen man nicht mehr rumbasteln sollte!
Der IRLZ34 macht laut Datenblatt 55V mit. Wenn du den 470ohm Widerstand also vergrößerst, dann kannst du mit der Schaltung 50V handhaben, vorausgesetzt Z-Diode ist drin.
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Sa, 07.11.09, 14:17

Hallo Beatbuzzer,

nun möchte ich noch kurz das Ergebnis zeigen:
3-fach Konstantstromquelle
3-fach Konstantstromquelle
ksq-3.png (40.28 KiB) 11370 mal betrachtet
Die Konstantstromquelle(n) funktionieren super. :D

Vielen Dank nochmals für deine Tipps!

Grüße
Andreas
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Sa, 07.11.09, 15:01

Na das sieht doch gut aus. Sind auch schön klein geworden. Wenn die Anschlussklemme nicht wäre, hätte es minimal sein können. Aber ist schon sauberer so, als direkt aufzulöten.
ab-tools hat geschrieben:Die Konstantstromquelle(n) funktionieren super. :D
Vielen Dank nochmals für deine Tipps!
Na dann bin ich ja froh, wenn alles funktioniert, und ich kein Mist erzählt hab :) .
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Sa, 07.11.09, 15:41

Hallo Beatbuzzer,
Na das sieht doch gut aus. Sind auch schön klein geworden. Wenn die Anschlussklemme nicht wäre, hätte es minimal sein können. Aber ist schon sauberer so, als direkt aufzulöten.
Anfänglich hatte ich mir auch überlegt es nur mit Lötpunkten zu machen, aber ich fand es mit Schraubklemmen einfach sauberer. Die Gesamtgröße von gerade einmal 3,4 x 3,15 cm sollte dabei wohl durchaus noch in Ordnung sein. :wink:
Na dann bin ich ja froh, wenn alles funktioniert, und ich kein Mist erzählt hab .
Es kommt sogar sehr exakt 700mA bei raus. Eigentlich hatte ich ja befürchtet, dass es aufgrund der Bauteiltoleranzen unterschiedlicher ausfällt...

Grüße
Andreas
Borax
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Sa, 07.11.09, 16:41

Ist ja richtig 'hübsch', was da aus meiner kleinen Schaltung geworden ist!
Respekt!
BTW: Wegen der Diskussion bzgl. 470Ohm Widerstand: Bei 12V verwende ich meist 1K als Gate-Widerstand. Bei 5V Eingangsspannung (oder wenn es als PWM Eingang verwendet wird) 100 bis 150 Ohm.
LED Power
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Registriert: Mo, 26.10.09, 07:03

Sa, 07.11.09, 17:38

Ist wirklich äußerst schön geworden.

Daraus sollte man, falls es nicht schon existiert, ein How² machen... :D
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