Spannungswandler um mehrer weisse LEDs mit 2.4V zu betreiben

[Zennie]

Hallo,
Ich bräuchte etwas hilfe bei einem kleinen Projekt von mir und zwar wollte ich mit hilfe von zwei AA NimH Akkus oder normalen AA Batterien 4-6 LEDs (weisse und blaue) zum leuten bringen da ich diese mit 3.2-3.5V und 20 mA betreiben will aber die Akkus nur 2.4V lifern brauche ich einen Spannungswandler die Form ist mir relativ egal ich hab schon ein wenig nachgeforscht und bin auf einige Varianten gestossen. (Das ganze soll so klein wie möglich sein aber kein smd)

1. Ein Multivibrator mit einer festinduktivität ()
2. Ein LED Treiber/Boost IC (z.B. PR4401)

Das Problem was dann oft auftaucht ist mein fehlendes Wissen.

Zu 1. würde ich gerne selber bauen da man das ganze bestimmt auch für 4-6 LEDs auslegen kann. Das Problem ist nur ich habe leider keinen blassen schimmer wie man die Festinduktivität erechnet. Außerdem sind alle varianten die man im internet findet für 1.5V ausgelegt somit weiss ich auch nicht genau wie ich einen solchen Plan verändern müsste um das ganze mit 2.4 - 3V zu betreiben und 3.2-3.5V mit 20mA zu erhalten. Würde mich freuen wenn mir jemand dabei helfen könnte.

Zu 2. Wäre ein gute Lösung da es sehr wenig platz benötigt. Problem ist das der IC für max 1.9V ausgelegt ist und ich ungerne einen Wiederstand davor setzten will .Die Frage ist auch ob man damit 6 LEDs betreiben kann. Ich kenne mich da auch nicht aus vieleicht gibt es ja auch treiber die besser passen würden hab aber nix anderes gefunden.Das Problem ist wieder das ich keinen keinen blassen schimmer habe wie man die Festinduktivität erechnet.

Solte es vieleicht einen besseren Weg geben würde es mich freuen wenn mir da jemand weiterhelfen könnte. Ansonste will ich auf jeden Fall wissen mit was ich besser bedient bin und wie ich das ganze richtig hinbekomme.

[stoske]

Ich weiß nicht ob dir das was nützt, aber ich(!) würde in diesem Falle drei Akkus nehmen
und einen 1Ω-Widerstand. Und dann so viele dieser LED parallel schalten wie ich möchte,
bzw. die minimale gewünschte Leuchtdauer erlaubt.

[Zennie]

das ganze soll wie gesagt mit 2 akkus laufen.

[stoske]

Ja, ich weiß, sorry. War auch nur als Punkt 3 gedacht, falls der Platz reicht,
schliesslich spart man sich ja den Platz von 1. und 2.
Dann muss ich passen.

[Borax]

Der PR4401 ist nur für eine Zelle (1.2-1.5V) gedacht. Also nicht für zwei Zellen in Serie. Parallel geht natürlich. Oder (weil es ja mehr LEDs werden sollen, 2 PR4401 Schaltungen verwenden und an beiden Akkus separat betreiben. Ob dann an den seriell geschalteten Akkus noch was anderes dranhängt ist egal. Die PR4401 Schaltung macht max. etwa 40mA. Für zwei LEDs genug, für 3 nicht mehr.
Selbstbau-Schaltung mit Transistor (sehr klein machbar): http://www.bigclive.com/joule.htm

[Zennie]

Hatte ich ja schon gepostet währe nett wenn mir das vll jemand ändern könnte sodass es mit 2.4V funktioniert für 2-5 LEDs die jeweils 20mA brauchen.
welche festinduktivität ich da dann auch brauche wäre interesannt zu wissen. Wie berechnet man das?

[Zennie]

Der AS1337 wäre doch eine möglichkeit oder sehe ich das falsch?

[Borax]

Wenn Du welche kriegst, ein gutes Layout dafür machst, dann könnte der AS1337 schon recht gut dafür sein.

[Zennie]

es ist wirklich schwierig an sowas zu kommen die nehmen überall 30€ porto -_-
kennt einer einen deutschen online shop wo man z.B TPS61006DGS, LTC3525D-3.3, AS1337, NCP1402SN33T1G, MAX1947


Es wäre auch super wenn mir jemand diesen plan:

so ändern/verbessern könnte dass das ganze mit 2.4V funktioniert und 3.3V mit 100-200mA ausgibt.

[Beatbuzzer]

Wir haben auf der Arbeit ein Produkt, dort ist ein Boost-Wandler drauf, der aus 0,9-3V Eingang 3,3V Ausgang macht. Ich hab allerdings gerade weder den Schaltplan, noch den IC vor Augen. Auf jeden Fall ist er SMD und recht klein.

Ich sehe morgen früh gleich mal nach. Öfter fallen da auch mal welche aus, bzw. ich hab glaub ich sogar noch ein paar kaputte rumliegen. Könnte dir da also sogar ein paar runter löten und zuschicken. Der Schaltregler selbst funktioniert nämlich meistens noch.

[Zennie]

Wow das wär echt super

[Beatbuzzer]

Also da ist ein MAX1724 drauf. Hier gleich mal das Datenblatt dazu:
http://www.datasheetcatalog.org/datashe ... AX1724.pdf
Ist ein Fix-Regler auf 3,3V. Sollte also noch ein kleiner Widerstand in Reihe zu den LEDs. Und er braucht nichts extern, bis auf die Induktivität. Die könnte ich übrigens auch gleich noch mit ablöten.
Allerdings hab ich auf Anhieb keine hier zum Auslöten. Mal sehen, was sich noch so ergibt

[Zennie]

das is ja perfekt.
Nur die induktivitäten sind mir ein rätsel kein plan wie man die berechnet.
Ich glaub nicht das da ein Wiederstand vor muss die LEDs gehen bis max 3.6V.

[Achim H]

Das steht doch alles im Datenblatt. Schau Dir mal die Formel auf Seite 9 an.

Code: Alles auswählen

       Vbatt x ton(max)
L < -----------------------
       ILim

Vbatt ist die Batteriespannung
ton darf laut Datenblatt max. 5µs lang sein --> 0,000005s
ILim ist laut Datenblatt max. 500mA --> 0,5A

Daraus ergibt sich folgende Formel:

Code: Alles auswählen

       2,4V x 0,000005s
L < ------------------------- = 0,000024H --> 24µH
       0,5A

L muss kleiner sein. Der nächst kleinere erhältliche Wert sind 22µH.
Durch Umstellen der Formel kann man die Einschaltzeit von ton neu berechnen. Dieser Wert muss kleiner 5µs sein

Code: Alles auswählen

22µH --> 0,000022H

0,000022H x 0,5A
------------------------- = 0,00000458s
2,4V

0,00000458s --> 4,58µs

Damit alleine ist es aber nicht getan. Du willst einen anderen Strom und möglicherweise auch eine andere Ausgangsspannung produzieren. Dazu musst Du im Datenblatt weiterlesen und die nachfolgenden Formeln ausrechnen.

[Beatbuzzer]

Ich glaub nicht das da ein Wiederstand vor muss die LEDs gehen bis max 3.6V.

Woher weist du, dass du LEDs bekommen hast, an denen sich bei 20mA 3,6V einstellen? Wenn du die hast, ist es natürlich blöd, weil dann kommen die bei 3,3V noch nicht auf Nennstrom.
Meistens liegen die LEDs allerdings bei ungefähr 3V wenn 20mA fließen. Mit einem 18 ohm Widerstand sollte das ganze also langlebig funktionieren.

[Zennie]

laut sticker is der bereich in dem die funktionieren 2.8 - 3.6V wobei 3.3V empfohlen ist und 3.6V das absolute max sein sollte.

[Borax]

Verlässlich garantiert wird bei LEDs eigentlich immer nur der Strom. Nie die Spannung. Also (wenn es 20mA LEDs sind) nachmessen und ggf. doch einen Widerstand vorsehen. Es könnte durchaus sein, dass diese LEDs schon bei 3.0V 20mA 'ziehen' und bei 3.3V schon recht heftig überlastet sind. Die '3.6V das absolute max' könnte man auch so lesen (so muss man es meist lesen): Es gibt von diesen LEDs einige 'Ausreißer' die erst bei 3.6V die 20mA erreichen. Die meisten aber schon bei einer wesentlich niedrigeren Spannung.

[CRI 93+ / Ra 93+]

So muss man das nicht meist, sondern IMMER lesen/verstehen! Ohne Ausnahme!

[Zennie]

Also so wie es aussieht kommt man in Deutschland so gut wie garnicht günsig an solche ICs ran.
Deshalb muss ich es wohl selber bauen.
Die pläne für 1.5V sehen fast alle gleich aus z.B.

Nachvollziehen kann ich das kaum vorallem die wiederstände bereiten mir kopf zerbrechen ich versteh die funktion kaum.
deshalb wär es super wenn mir jemand der fit auf dem gebiet ist mir vieleicht einen solchen plan erstellen könnte der mit 2.4V funktioniert und 3.2-3.3V mit 100mA ausgibt und evtl. diesen dann auch erläutern könnte.

[Borax]

Also gut... Ich hab mal den Plan als 'Grundlage' verwendet: http://www.romanblack.com/smps/conv.htm
Da steht auch einiges zur Funktion.
Mit LTSpice dann auf passende Werte verändert (2.4V Input, etwa 3.3V und 100mA Output).
Ergebnis:

Simple_Boost_24.png (8.73 KiB) 10658 mal betrachtet

Ob das in der Praxis genauso aussieht, kann ich nicht versprechen!
Die Effizienz (Simulation!) liegt bei etwas über 60%. Das ist zwar nicht besonders gut, aber besser als erwartet...
Ob der Strom-Peak am Anfang in der Praxis wirklich so groß ausfällt glaube ich eher nicht (hängt stark vom Innenwiderstand der Akkus ab). Wäre aber auch nicht 'schlimm' weil für 1µS halten Standard-LEDs locker mal den 10 fachen Strom aus. Im Mittel liegt der Strom recht genau bei 100mA. Wenn einen der Peak wirklich stört, dann kann man auch den Kondensator auf z.B. 100µF erhöhen (z.B. mit so einem http://www.reichelt.de/Vielschicht-SMD- ... CLE=107459 ), dann ist der Peak nur noch 160mA. Außerdem ist die Spannung natürlich viel stabiler. Anders rum könnte man auch die Schottky Diode und den 10µF Kondensator ganz weg lassen (LED direkt zwischen Spule und Masse). Dann schwankt der Strom halt immer zwischen etwa 350mA und 0mA (im Mittel immer noch 100mA). Die Effizenz würde dann sogar bei fast 70% liegen (theoretisch). Wie gut das die LEDs auf Dauer vertragen weiß ich aber nicht.
Anmerkung:
Das ist nur eine Simulation. Mind. R3 muss in der Praxis ausgetestet werden.
Spule wäre so eine: http://www.reichelt.de/Fest-Induktivita ... ICLE=86404
10µF Kondensator: http://www.reichelt.de/Vielschicht-SMD- ... ICLE=89740
Schottky Diode: http://www.reichelt.de/MR-MURS-P600-RGP ... ICLE=41968
Der Rest sind Standard-Bauteile.
Wer selbst noch dran 'rumspielen' will, hier noch die LTSpice Datei.

[Zennie]

Nicht schlecht.
Wie würde das ganze aussehen wenn da 3V dran liegen?(AA Akkus bringen ja meist mehr als jeweils 1.2V)
Kann man das noch variieren? z.B. wenn man bei dem originalen plan R2 austauscht konnte mann noch was an der Stromstärke ändern, wie sieht das in dem fall aus?
Leider mekert der bei mir rum wenn ich die simulation starten will wegen der LED wie bekommt man das zum laufen?
Sorry kenn mich nicht so aus damit.

[Borax]

Kann man das noch variieren? z.B. wenn man bei dem originalen plan R2 austauscht konnte mann noch was an der Stromstärke ändern, wie sieht das in dem fall aus?

Ja. kann man (bzw. muss man). Wie gesagt das ist nur eine Simulation. Die arbeitet mit teilweise idealisierten Bauteilen. In der Praxis kann es durchaus anders aussehen. Wobei R2 am wenigsten Einfluss auf die Stromstärke hat. Nur wenn der Wert nicht passt, dann schwingt die Schaltung gar nicht mehr an.
Für die Stromstärke sind insbesondere R1 und R3 maßgeblich. Aber von der Simulation her ist es doch genau das was Du wolltest:

...einen solchen plan erstellen könnte der mit 2.4V funktioniert und 3.2-3.3V mit 100mA ausgibt

Das macht die Schaltung. Genaue Werte musst Du sowieso an einem Testaufbau ausprobieren.

Wie würde das ganze aussehen wenn da 3V dran liegen?(AA Akkus bringen ja meist mehr als jeweils 1.2V)

Aber unter Last bestimmt keine 1.5V. Bei 2.8V steigt der Strom auf etwa 125mA und bei 3V auf 135mA.

Leider mekert der bei mir rum wenn ich die simulation starten will wegen der LED wie bekommt man das zum laufen?

Dann nimm eine andere LED. z.B. die AOT-2015.

[Zennie]

ich denke ich besorg mir dann mal die teile und auch ein paar mit verschiedenen werten zum ausprobieren ich gebe dann mal feedback wie es so aussieht.

[Beatbuzzer]

Also.
Habe jetzt einen MAX1724 plus der verwendeten 10µH Induktivität hier und mal provisorisch verlötet.
Für höhere Ausgangsströme ist das so allerdings nicht geeignet. Kann wohl am miesen Aufbau liegen, aber so ab 50mA Iout gehen Spannung und Effizienz in die Knie.
Bei uns muss die Schaltung auch nur 20-25mA liefern...

[Zennie]

Mal ne doofe frage was is das blaue für ein bauteil?