LED KSQ LM3410XMF mit PWM DImmer NE555

[vincenthaude]

Hallo Leute, das ist mein erster Beitrag, seid bitte etwas nachsichtig

Ich habe mir eine Schaltung entworfen um 10 LED, also 2 Reihen mit je 5 LED zu betreiben.
Die LED sind 28000mcd warmweiß mit 3,6V und 20mA.
Somit ergeben sich als Last 18V bei 40mA Strom.
Nun habe ich nach einem LED Treiber für diese Dimensionierung gesucht und mir den LM3410XMF rausgesucht und direkt bestellt.
Damit habe ich erstmal wie im Datenblatt beschrieben die Grundschaltung für meine Bedürfnisse aufgebaut was auch ganz gut geklappt hat. Der LM3410 wurde jedoch nach einer Stunde sehr heiss und das hat ihn vermutlich zerstört, da nun keine LED daran mehr leuchten sondern nur noch glimmen.
Nun möchte ich noch einen PWM Dimmer hinzufügen weshalb ich den angehängten Schaltplan entworfen habe, alles den jeweiligen Datenblättern entsprechend.
Als Spannungsquelle dient ein LiPo mit 2300mAh und Schutzschaltung(!)

Da ich nun Angst habe, das es mir noch mehr Komponenten beschädigt, wollte ich fragen, ob:

1. mal jemand drüber schauen kann und eventuell einen Fehler findet, der den LM3410 getötet hat.Mit 2 LED parallel (3.6V, 40mA) funktionierte er eine zeit lang gut. Als ich dann aber die 18V 40mA drangehangen habe, nachdem ich die beiden TstLEDs abgemacht habe ging danach nichts mehr. Ob der Chip vorher schon heiß war kann ich nicht sagen. Müsste ich den Chip kühlen oder erst abschalten und mit angehangenen LED wieder anschalten statt diese unter Strom dranzuhängen?

2. der Vordwiderstand der LED zum FB Pin des LM ist nur einer mit 4 Ohm, sollte ich hier 1 pro Strang anbringen? Woher wüsste der FB Pin aber dann, dass der LM3410 auf 40mA regeln muss? Denn wenn nur ein Strang ist denkt der doch er muss auf 20 mA regeln oder?

Im Anhang sind die Schaltpläne, einmal mit PWM Dimmer und einmal ohne PWM, also so wie ich es getestet habe. Die PWM Schaltung habe ich so wie sie im Schaltplan ist schon auf Lochraster, ich will mir nur nicht den LM wieder grillen und daher bitte ich um eure Unterstützung.

Datenblatt LM3410: http://cdn-reichelt.de/documents/datenb ... 410-TI.pdf

Datenblatt DCDC Step Up: http://cdn-reichelt.de/documents/datenb ... 6251-2.pdf

Datenblatt NE555: http://cdn-reichelt.de/documents/datenb ... 5ESTEK.pdf

Datenblatt LED: http://cdn-reichelt.de/documents/datenb ... WYC-V4.pdf

Vielen Dank schonmal für eure Hilfe. Liebe Grüße

[dieterr]

Die PCB Layout guidelines zum LM3410 hast du auch eingehalten?

[vincenthaude]

Was sind denn pcb Layout Guidelines?

[Achim H]

gelöscht.

[ustoni]

Was hat denn die LED-Leistung von 720 mW mit der Power Dissipation des LM3410 zu tun?

Um die erlaubten 400 mW zu überschreiten, müsste ein erheblich höherer Strom fließen.
Selbst dann würde bestenfalls die Übertemperatur-Schutzschaltung des LM3410 greifen und einfach den Ausgang abschalten.

Was für das IC tödlich gewesen sein dürfte, ist das Entfernen der Last im eingeschalteten Zustand.
Steht auch so im Datenblatt. Dort wird auch eine einfache (externe) Schutzschaltung angegeben, die diesen Fall verhindern würde.

Siehe Kapitel "OUTPUT OVER-VOLTAGE PROTECTION" auf Seite 13 des Datenblatts.

[BMK]

Zu den PCB layout guidelines:
Damit ist z.B. Figure 19 auf Seite 14 gemeint (Boost). Sollte man tunlichst genau einhalten.

Weitere beliebte Falle: Die Induktivität.
Muss eine Speicherdrossel sein. Und genügend Stromreserve haben.
Wenn diese in die Sättigung geht, wirkt der DC Widerstand der Drossel von wenigen Milliohm
und der Ausgangstreiber im IC wird meistens zerstört.

[vincenthaude]

Für den Überspannungsschutz muss es eine Zener diode sein oder geht auch eine normale?

Woran erkenne ich beim Kauf eine Speicherdrossel?
Die Guidelines schaue ich mir mal an, danke

[BMK]

Eine Speicherdrossel erkennt man am einfachsten an der Textbezeichnung.

Beispiel: https://www.conrad.de/de/Search.html?se ... herdrossel

Würth bietet qualitativ hochwertige Speicherdrosseln an. Nicht ganz billig, aber gut.

[ustoni]

Für den Überspannungsschutz muss es eine Zener diode sein oder geht auch eine normale?

War die Frage jetzt ernst gemeint? Geht doch aus dem Text eindeutig hervor:

A simple circuit consisting of an external zener diode can be implemented to protect the output and the LM3410
device from an over-voltage fault condition.

Und solltest Du jetzt noch auf die Frage kommen, wie hoch die Zenerspannung sein muss:
Die Zenerspannung muss oberhalb der Vorwärtsspannung der LEDs liegen, in Deinem Fall also z.B.:
https://www.reichelt.de/Z-Dioden-1-3W/Z ... tct=pol_14

[vincenthaude]

Alles klar, danke soweit. Noch mal zu meiner Ausgangsfrage, reicht ein Widerstand an den LED oder lieber einer pro Strang/woher weiss der FB PIN dann wieviel mA es sein müssen oder liefert er dann nur 20mA statt 40mA?

[Borax]

Denn wenn nur ein Strang ist denkt der doch er muss auf 20 mA regeln oder?

Der denkt überhaupt nicht. Der regelt nur die Spannung so, dass am FB Pin 0.2V anliegen.
I led = Vfb / R. Vfb = 0.2V mit R = 4 Ohm ergibt das 0.05 A. Ob du dann 1,2 oder 5 Stränge angeschlossen hast, spielt keine Rolle. Wenn die Stränge gleich sind (ggf. musst Du die LEDs so austauschen, dass jeder Gesamtstrang aus 5 LEDs die gleiche Spannung beim Nennstrom braucht), dann bekommt bei 2 Strängen jeder die Hälfte also 0.025A. Ob ein Widerstand oder zwei parallel ist egal. Du hast ja nur einen FB Pin. Für mehrere Stränge (mit ggf. unterschiedlichem Strom) bräuchtest Du auch mehrere FB Pins. So gesehen: Ob ein R mit 4 Ohm oder zwei parallel mit 8 Ohm ist egal.

[vincenthaude]

Achso das macht Sinn, danke dir. Kann mir jemand sagen ob der Schaltplan dann mit Speicherdrossel so funktioniert oder ob ich noch etwas beachten muss?
Liebe Grüße

[dieterr]

Ehrliche Antwort: nein, bzw. ja, man muss weitere Dinge beachten wie Leitungsführung um Impedanzen und Einkopplungen klein zu halten, doppelseitige Platine herstellen, etc.

An den Selbstbau eines Schaltnetzteils mit 500kHz würde ich so im Traum nicht denken. Und glaub mir, ich habe schon einiges gebaut. Klar, kann das klappen, aber der Aufwand steht in der Regel in keinem Verhältnis zum Aufwand.

Wenn ich dich richtig verstehe, willst du 10 LEDs an einem LiPo betreiben, richtig? Warum dann nicht alle 10 LEDs parallel betreiben, das macht das ganze etwas einfacher. Wieviel Volt hat dein LiPo denn, wirklich nur 3,7V Wäre bei 2300mAh ungewöhnlich.

[Achim H]

Dein Schaltplan (alle Verbindungen und Bauteilewerte kontrolliert) ist identisch mit der Applikation auf Seite 27 im Datenblatt zum LM3410.
Wenn Texas Instruments diese Applikation in dessen Datenblatt ablichtet, dann sollte die Schaltung auch funktionieren.

Wichtig bei Speicherdrosseln ist deren Güte. Je höher der Wert, desto besser. Unter Umständen bedeutet das aber ein größeres Bauteil.
Leiterbahnen, die nicht an die Drossel (erzeugt ein elektromagnetisches Feld) angeschlossen sind, sollten mit einem größeren Abstand daran vorbei verlegt werden.

Das IC wird über die Beinchen gekühlt. Die Leiterbahnen dürfen etwas breiter sein, damit sie als Kühlflächen genutzt werden können.

Wieviel Volt hat dein LiPo denn, wirklich nur 3,7V Wäre bei 2300mAh ungewöhnlich.

Was ist daran ungewöhnlich?
Bei Lipo und Li-Ion sind 3,6/3,7V die Nominalspannung, also die Spannung, die der Akku die längste Zeit abgeben kann
Voll geladen werden es wohl 4,2V sein, aber diese Spannung kann der Akku nicht lange halten (fällt relativ schnell ab).
Bei ca. 2,75V ist der Akku leer.

Schau Dir mal eine Entladekurve eines Akku an.
Link zu Google Bildersuche: Lipo Entladekurve.

Auf der Autobatterie steht auch 12V drauf, obwohl diese bis auf ca. 13,6V aufgeladen werden kann.

[vincenthaude]

Mein Problem ist das der Lipo halt entlädt und die LED gleich hell bleiben sollen, daher Constant Current. Ausserdem würde ich gerne über PWM dimmen. Was ist denn mit diesen: https://m.reichelt.de/index.html?ACTION ... 020-ON.pdf

Davon eins vor 1 LED und das ganze 10 mal parallel sollte doch auch gehen? Wie kann ich dann alle dimmen? Muss ich da 10x PWM mit 10 NE555 erzeugen oder reicht ein PWM für alle 10?

Der lipo hat 3.7 V und 2500mAh, 4.2V Peak und 2.75V nahezu entladen.

[Achim H]

Davon eins vor 1 LED und das ganze 10 mal parallel sollte doch auch gehen?

Das funktioniert nicht.

Siehe Seite 2 im Datenblatt
Vin - Vled = Voltage Overhead --> also die Spannung, die über das IC vernichtet wird. Und diese beträgt typisch 1,8V.
Wenn Du die Leds gegen welche in rot tauscht, kannst Du diese Bauteile verwenden. Für weiße Leds ist der Spannungsabfall zu hoch.

[Borax]

und 2.75V nahezu entladen.

Nein. Da ist der völlig leer. Bei geringem Strom (und bei 10 Stück 20 mA Leds wären das gerade mal 200mA was ein geringer Strom für einen Lipo ist) hast Du gut 90% der Kapazität über 3.3V. Siehe z.B.: http://lygte-info.dk/review/batteries20 ... %20UK.html Bei 0.2A (=oberste Kurve) hast Du bei diesen Akkus 13h lang mehr als 3.3V. Und nach 14h sinkt die Spannung in einer halben Stunde unter 2.8V.
Wenn Du gerne was selber basteln willst: Die 2-Transistor-KSQ (viewtopic.php?f=31&t=7920 ) in der Low-Drop Variante (viewtopic.php?p=114727#p114727) kann per PWM gedimmt werden, ist völlig unkritisch (weil eben kein Schaltwandler) und dann kannst Du alle 10 LEDs parallel mit gleichbleibender Helligkeit an dem Lipo betreiben. Und wenn Du statt dem alten NE555 einen modernen TLC555 (https://www.reichelt.de/ICs-TLC-TSA-/TL ... ICLE=18886 ) verwendest, brauchst Du auch keinen Step-Up Wandler dafür. Der TLC555 läuft schon mit 2V sehr stabil.

[dieterr]

und 2.75V nahezu entladen.

Wenn Du gerne was selber basteln willst: Die 2-Transistor-KSQ (viewtopic.php?f=31&t=7920 ) in der Low-Drop Variante (viewtopic.php?p=114727#p114727) kann per PWM gedimmt werden, ist völlig unkritisch (weil eben kein Schaltwandler) und dann kannst Du alle 10 LEDs parallel mit gleichbleibender Helligkeit an dem Lipo betreiben. Und wenn Du statt dem alten NE555 einen modernen TLC555 (https://www.reichelt.de/ICs-TLC-TSA-/TL ... ICLE=18886 ) verwendest, brauchst Du auch keinen Step-Up Wandler dafür. Der TLC555 läuft schon mit 2V sehr stabil.

Den Link hatte ich auch gesucht, aber mal wieder nicht gefunden. Nicht immer ist die komplizierte Lösung auch gleich die beste

[vincenthaude]

Danke für die vielen Links. Habe mir das angeschaut und vom Prinzip her auch verstanden. Verwendet wird als Eingangsspannung jedoch 12V, ich verwende 5V wenn ich sie hochsteppe. Was würde sich für mich ändern wenn ich 200mA+50mA Reserve=250mA haben möchte und das ganze mit 5 Volt betreiben will? Als Transistor würde ich den BC547C (https://m.reichelt.de/index.html?ACTION ... _DE-EN.pdf) verwenden und als Mosfet den IRLZ 34N (https://m.reichelt.de/index.html?ACTION ... 34N-IR.pdf).
Wo würde das PWM vom 555 reingehen und wie genau müsste ich die Schottkys und Widerstände dimensionieren um auf meine 250mA zu kommen und das bei 5V?

Danke für die kompetente Hilfe, fühle mich hier echt gut aufgehoben

[Borax]

LED mit 3.0V. Meine haben 3.6V

Hast Du das nachgemessen? LEDs mit 3.6V sind so was von veraltet... Die neueren haben i.d.R. bei 20-30mA alle nur 3V. Und auch bei 'Deinen' gibt es je nach Binning welche mit 2.8V -max. 3V bei 20mA. Also erst mal nachmessen. Geeigneter Mosfet wäre z.B. einIRLU-024N: https://www.reichelt.de/IRL-IRFZ-Transi ... ICLE=90365 und als 'normalen' Transistor besser die C Type: https://m.reichelt.de/BC-Transistoren/B ... TICLE=5007& Und eben noch zwei Schottky Dioden z.B.: https://www.reichelt.de/BA-BAY-BB-Diode ... TICLE=4853

[vincenthaude]

Danke!
Meine Fragen oben haben sich geklärt. Für R 1 habe ich mir bei 238mA 3Ohm ausgerechnet und als R2/Shunt 1.8kOhm.

Was mir noch unklar ist, ist wo das PWM Signal eingespeist wird
Gemeint ist dieser Plan (
viewtopic.php?p=114727#p114727)
Weiterhin weiß ich nicht wie groß bei meiner Schaltung dann der Widerstand sein muss, der über den Dioden hängt. Auch 470Ohm oder wie berechne ich den?

Habe nachgemessen, die LED haben circa 3V .

[Borax]

Habe nachgemessen, die LED haben circa 3V .

Für R 1 habe ich mir bei 238mA 3Ohm ausgerechnet und als R2/Shunt 1.8kOhm.

Langsam... Wenn Du den Schaltplan von Beatbuzzer ( viewtopic.php?p=114727#p114727 ) meinst, da gelten ein wenig andere Widerstände. Selbige muss man auch ein wenig 'ausprobieren', weil sie von den Schottky-Dioden abhängen und damit etwas größeren Toleranzen unterworfen sind.
Ich hänge Dir hier mal einen Schaltplan an, der in einer LTSpice Simulation passt, aber wie gesagt, die Bauteil-Toleranzen führen dazu, dass Du das bitte erst nachmessen solltest. Nicht wundern über die eine LED PT-121-B (ist eine Power LED die mehrere A aushält - ich war nur zu faul um 10 LEDs einzuzeichnen...). Ebenso IRLU-024N statt IRLZ34N: Die sind sich sehr ähnlich. Und auch die Schottly Dioden BAT46 vs. BAT54.
Am besten R2 (im Plan mit 3.3K) erst mal auf 1.5K setzen und Strom messen.
Hierzu Spannung am Shunt R3 = 0.5 Ohm messen: 1mV = 2mA => Ziel = 100mV bzw. 125mV wenn Du die LEDs wirklich mit 25mA betreiben willst). Wenn der Strom geringer ist, langsam R2 erhöhen, bis eben 200mA erreicht sind (bzw. 100mV am Shunt). Wenn Du keinen 0.5 Ohm Widerstand hast, einfach zwei 1 Ohm Widerstände parallel geschaltet verwenden.

TransistorMosfetKSQ6.png (7.9 KiB) 14218 mal betrachtet

Wenn alles passt, Schaltung 2 aufbauen (an R2 ändert sich nichts!)...

Statt NE555 muss es natürlich eine CMOS Variante (TLC555 o.ä.) sein, die auch mit 3V läuft. Die PWM Frequenz liegt bei etwa 250 Hz. Regelung geht von 0% bis 100% (besser als in Deiner geplanten Schaltung)

[vincenthaude]

Wow, vielen dank für die Mühe! Also erstmal probieren über studieren.
Ich bestelle mir die Tage mal die Teile und baue alles auf, dann melde ich mich. Das ganze kann ich also direkt am LiPo betreiben, von der Spannung her?

Demnach könnte ich doch als R2 auch ein Trimmpoti mit 3.3k nehmen und schauen wann die Spannung am Shunt stimmt und dann die Stellung des Poti festkleben oder sehe ich das gerade falsch?

Ich dachte bei den 555 kommt bei out das PWM raus?

[Borax]

Das ganze kann ich also direkt am LiPo betreiben, von der Spannung her?

Ja. Es sollte halt noch über 3.5V haben.

Demnach könnte ich doch als R2 auch ein Trimmpoti mit 3.3k nehmen

Ja. Aber dann eher gleich ein 10K Trimmpoti. Weil es ist eben nicht sicher, dass der passende Wert zwischen 1.5K und 3.3K liegt. Kann auch bei 5K oder 7K liegen.

Ich dachte bei den 555 kommt bei out das PWM raus?

Jain. Es gibt verschiedene Schaltungen für den 555. Bei der gezeigten Variante wird statt dem Totem-Pole Output der Discharge Transistor als Output verwendet. Damit kann man zwar nicht viel Leistung schalten, aber das muss man hier auch nicht. Über den Pullup Widerstand R1 fließt ja nicht mal 1mA. Und der Vorteil dieser Schaltung ist eben der volle PWM Bereich von 0% bis 100%. Den hast Du bei der anderen Beschaltung nicht (in etwa 2.5% - 99.5%).

[vincenthaude]

Alles klar, vielen Dank! Dann mache ich mich demnächst mal ans Werk!