Konstantstromquellen für High Power LEDs

Anleitungen für "hausgemachte" LED Projekte

Moderator: T.Hoffmann

O.Mueller
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Di, 03.04.07, 19:49

@fasti : für diesen ausführlichen Lehrgang gibts 150 Credits !

Gruß
Olaf
Fasti
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Di, 03.04.07, 20:49

Vielen herzlichen Dank!

Grüße

Christian
luckylu1
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Di, 17.07.07, 08:44

wäre mal interessant zu wissen, was hier mit synchronregler gemeint ist, ich nehme mal an hier ist ein syncrongleichrichter gemeint!?
Fasti
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Di, 17.07.07, 09:15

Hi!

Ja genau, allerdings werden Synchrongleichrichter nur bei primär getakteten Schaltnetzteilen. Bei diesen Kleinleistungs DC/DC Wandler wird eigentlich nur die notwendige schnelle Shottkydiode durch einen FET ersetzt und aktiv gesteuert was den Wirkungsgrad um einige Prozentpunkte anhebt, schließlich gibts hier keine Wechselspannung zum Gleichrichten :-). War hier nur als generelle Erklärung weil luckylu weiß das sicher.

Grüße

Fasti
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Rob65
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Sa, 21.07.07, 07:30

Schon ein alter thema aber kühle Stromquelle sind immer ne heißes Thema 8)

Bei maxim-ic.com ist die ganze Geschichte zu finden die Maxim geschrieben hat. Fast das gleiche.

Rob
luckylu1
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Sa, 21.07.07, 08:44

leider ist der schaltplan nicht gut zu lesen, selbst mit vergrösserung nicht und der wirkungsgrad lässt sich bestimmt noch verbessern, 80% für einen schaltregler ist höchstens bis zu 4V eingangsspannung ok,darüber sollte der besser sein. mal sehen, ob sich das verbessern lässt.^^
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Rob65
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So, 22.07.07, 08:14

luckylu1 hat geschrieben:leider ist der schaltplan nicht gut zu lesen
Der selben schaltplan gibts auch auf die Maxim Webseite. Unsere Beiträge waren fast gleichzeitig ...
Oder meinst du 'technisch' nicht zu lesen?
Im Datenblatt (leider nur English) ist irgentwo beschieben wie das mit der Zenerdiode gemeint ist.
luckylu1 hat geschrieben:80% für einen schaltregler ist höchstens bis zu 4V eingangsspannung ok
Leider gibt es nicht sehr viel Regler die ein ganz hohe Wirkungsgrad haben.
Ich benütze jetz der Lumitronix regler (1A constant current supply). Mit 12V (oder 11.1V LiPo) und 2 weißer K2 LEDS ergibt dieser regler 85% - mit 1 LED nur 80%.

Aber ... Ich benutze das Zeug in mein Fahrrad (velomobil - so ein Fahrrad-Ei :wink: ) und wegen gewicht von Verdrahtung hatte Ich zu dünnes Draht - dabei gibt es schon fast 10% Verluste im Verdrahtung alleine :cry:
Dafür habe ich mich entschieden die Regler ganz nah zur LEDs zu montieren (weniger Strom = weniger Verluste). Wenn der shutdown pin benutzt wird (pin an Masse - kein Strom) dan lauft auch primär kein Strom (< 1 uA).
Ich habe nur noch nicht probiert ob Ich so mit ein PWM signal die LEDs regeln kann.

Das schöne an die LEDs ist das 75% duty cycle für das Auge fast gleich soviel Licht ist wie 100%.
Hoffentlicht kann Ich hier im HowTo Bereich in ein paar Wochen die komplette Beschreibung mit Fotos geben.

Rob
luckylu1
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So, 22.07.07, 08:20

sieh mal, ob du so etwas benutzen kannst, der hier ist aber leider nur bis 7V benutzbar, da kommt nur ein passender bleiakku in frage. für 14A abschaltstrom, hat der einen strommesswiderstand von 5mohm bei abschaltung
bei 1A müsstest du den mit 14 multiplizieren, das wären dann 70mohm, bei ansonsten unveränderter schaltung. damit verschlechtert sich dein wirkungsgrad um etwa 2 %, liegt also etwa noch bei 92%. denke mal, das ist doch schon ganz nett.^^

http://www.datasheetcatalog.com/datashe ... 3CSW.shtml
Fasti
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So, 22.07.07, 10:55

Hi!

Das maximale was ich bisher aus meinem Layout rauskitzeln konnte waren knapp über 86% Wirkungsgrad mit 2 LEDs. Dabei war die Eingangsspannung knapp über der LED-Spannung. Rund 80% gehen fast immer, vor allem im Step Down. Im Step Up Bereich sinds eher so 75% wegen der hohen Ströme.

Grüße

Fasti
luckylu1
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So, 22.07.07, 12:23

also, dein transistor ist nicht so die erste wahl! der beste, den ich für solche anwendungen gefunden habe, ist FDP 6035AL, wenn die gatekapazität kleiner wäre, wäre der noch besser, nur die bauform ist etwas grösser, aber meistens kommt es doch auf ein paar mm² nicht an.

ein mini D-pak (ich weiss die bezeichnung ist nicht ganz richtig,hab nur grad nen blackout^^) könntest du ohne änderung deiner platine etwas schräg aufsetzen, sieh mal auf einem alten pc-mainbord nach, alle die du dort findest, sollten besser als der von dir verwendete sein. die schaltfrequenz des wandlers sollte nicht zu hoch sein
und ein keramikkondi direkt vom eingang der drossel zum transistor, bringt auch noch ein wenig (bis zu 3%), bei den schottky dioden, kannst du 2 parallel schalten (bringt auch bis zu 3%), denke mal, damit kannst du das ding über 90% hiefen, es gibt nur eine wesentliche schwachstelle, die das verhindern könnte, das ist der ausgang des wandlers zum fet, die gatekapazität spielt eine sehr grosse rolle, leider sind bei power mos geringerer Rson, maximale spannung und die gatekapazität , antagonisten, deswegen hilft in solchen fällen meist nur der versuch.
habe selbst einige wochen lang bei versuchen dutzende mos zerschossen (die explodieren richtig Lol) der beste wert ergab sich bei etwa 1A ausgangsstrom, bei 12V am eingang und 19V am ausgang lag der wirkungsgrad bei knapp 98%, ohne zuleitungen, da geht oft mehr verloren, als man denkt! ausreichende und gute kondensatoren, an allen wichtigen punkten sind genauso wichtig, ein elko, der dabei warm wird, muss entweder raus oder mit tantal- und keramik- typen ergänzt werden. mosfets müssen immer gut gekühlt werden, jedes grad mehr verschlechtert den wirkungsgrad, schottkydioden hingegen, dürfen ruhig etwas warm werden, das verbessert den wirkungsgrad, das alles abzustimmen, ist gar nicht so einfach, lohnt sich aber, wenn der wirkungsgrad priorität hat!
Fasti
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So, 22.07.07, 14:10

Hi!

Ja ich hab auch schon mit ein paar MosFETS experimentiert. Der IRF7204 ist gar nicht so schlecht. Vor allem wegen der geringen Gatekapazität sind 60mOhm dür einen P-Kanal in der Größe gar net so schlecht. Ich habe einen etwas besseren P-Kanal auch von IRF gefunden allerdings hat das nicht so wahnsinnig viel gebracht.Ich weiß grad die Nummer nicht weil ich das Board nicht da hab aber der hatte einen halb RDSon von 45mOhm bei fast gleicher Gatekapazität, ich glaub es war der IRF7406.
Ja der MosFET gehört gekühlt vor allem im Step Up betrieb. Das mit dem Kondi direkt vor der Drossel zum FET versteh ich jetzt nicht ganz. Wie sollte der geschaltet sein? Auf Ground zwischen FET und Drossel?
Ich verwende eine 15MQ040N SMA Diode von International Rectifier die ist ansich schon nicht schlecht mit rund 0,35V bei 1A und etwa 70° Temp. Viel weiter runter komm ich da mit der Vf auch bei Parallelschalten nicht, vor allem weil sich die Diode dann gar nicht so stark erwärmt und die Vf dadurch wieder höher ist. 3% vom Gesamtwirkungsgrad kommen mir da schon ein bisschen viel vor. Was mir aufgefallen ist, der Max wird auch ziemlich warm. Ich gehe mal davon aus, dass das aufgrund des Gatestromes zustande kommt. Am wärmsten wird sicher der FET. Hier gibts sicher noch ein paar Optimierungsmöglichkeiten welche allerdings meist einen größeren FET mit mehr Gatekapazität heisst. Optimaler wäre hier sicher ein NFET was aber wieder ein Problem mit der Ansteuerung heissen würde. In diesem kleinen Leistungsbereich würde wahrscheinlich der erforderliche Gatetreiber mehr verheizen als der NFET einsparen könnte.
Kennt wer eine Seite, wo man nach FETs von verschiedenen Herstellern suchen kann, wo auch so Sachen wie die Gatekapazität berücksichtigt werden. Ist immer ziemlich mühsam aller Hersteller abzuklappern und meist ist die Suche auch nicht so toll, weil man nach vielen Parametern gar nicht suchen kann welche aber sehr wichtig sind.

Grüße

Fasti
luckylu1
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Mo, 23.07.07, 04:23

mit der erwärmung des MAX, könnte stimmen! meine eigenen versuche haben ergeben, das zwischengeschaltete treiber auch nur in ausnahmefällen etwas bringen, bei genügend hoher eingangsspannung ist allerdings eine treiberstufe mit einer kombination von n- und p-fet interessant, wenn deren addierte eingangskapazität wesentlich geringer ist als die des power-mos. bei wandler ic´s mit offenen E und K anschlüssen, macht es sinn, die schaltspannung von der ausgangsspannung abzugreifen, da der fet ein paar % weiter durchgesteuert wird, leider ist diese variante nur bei step-up wandlern anwendbar. bei step-down wandlern, könnte eine steuerspannungsgewinnung allerdings auch über eine zusätzliche wicklung auf der wandlerdrossel erfolgen.


es war mir gar nicht aufgefallen, das das ein p-fet ist "argh", dann wird es schon bedeutend schwieriger da etwas gutes zu finden. diese finden sich in industrielösungen eher selten, weswegen ich diese auch kaufen muss. in solchen fällen, gehe ich auch immer alle durch und sehe mir jedes einzelne datenblatt an.
datenblätter findest du meist hier:
http://www.datasheetcatalog.com/datashe ... 35AL.shtml

IRFR 9120 /hat nur 390pF bei sonst (annähernd)gleichen werten, da könnte die parallelschaltung auch etwas bringen,
den gibt es bei segor für 80ct

si 4431 / insgesamt etwas bessere daten als der von dir verwendete, segor /80ct

si9535 / sieht auch recht nett aus, 690pF

stichwort bei segor Pmos, musst mal selbst weiter suchen

ich hoffe, das hilft dir weiter^^

zu deiner diode, ist zu bemerken, das der spitzenstrom oft ein mehrfaches des ausgangsstromes ist, da können schnell spannungen von 0,6V oder mehr abfallen, dann bringt die parallelschaltung schon noch etwas, da die wärmeabgabe ja nicht wesentlich grösser wird, alles was warm wird, hat reserven^^ und sollte untersucht werden!
Fasti
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Mi, 25.07.07, 16:28

Hi!

Ja danke für die FETs, werd mich da mal umschauen. Einziges Problem ist meist nur die Beschaffbarkeit in Österreich zu einem angemessenen Preis. Kriegen tut man ja alles aber auch alles relativ teuer.
Bei der Diode ist bei dieser Form des Wandlers der Ausgangsstrom gleich der Diodenstrom und somit höchstens noch mit dem Stromrippel aus der Drossel überlagert. Sollte sich alles bei maximal 1,4A abspielen wenn man den Stromrippel aus der Drossel mitberücksichtigt.
Zum IRF7204 der hat 25nC Gatekapazität. Wenn man das jetzt mal so auf 5V Gatespannung umlegt, dann wären das 5nF Gatekapazität und eigentlich schon ziemlich viel. Du hast nicht angegeben bei welcher Gatespannung der FET die 390pF hat.

Grüße

Christian
luckylu1
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Mi, 25.07.07, 16:45

meine angaben stammen alle aus den datenblättern, bei dem oben angegebenem link, musst du nur den typ eingeben und schon hast du das datenblatt. ich fahre morgen zu segor (ist nicht so weit, 20km), wenn du schnell bist, kann ich dir etwas mitbringen und per post schicken. da überweisungen ins ausland ja keinen sinn machen, könntest du das mit credits oder auch mit paar cpus oder anderen teilen "bezahlen", da findet sich sicher etwas. zum blauen C kann ich notfalls sogar laufen.^^
Fasti
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Mi, 25.07.07, 18:53

Hola!

Danke für das Angebot aber das große C hab ich auch um die Ecke allerdings ist günstig und C völlig konträr.
Ich werd mal sehen, derzeit ist mein Bedarf an FETs gedeckt, hab mal wieder ein paar alte Schaltungen geschlachtet, muss mal sehen was da alles genau dabei war. Aber trotzdem nochmal danke für dein Angebot!

Grüße

Christian
katze_sonne
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Di, 30.09.08, 14:26

Hallo,

erstmal sry. fürs herauskramen eines so alten Threads.
Hier wurde ja drüber diskutiert, dass der Max 774 so schwer zu bekommen sein. Nun hab ich mal bei Reichelt gesucht und bin fündig geworden: http://www.reichelt.de/?ARTICLE=57429 Also scheinen die den inzwischen zu haben (oder ist das doch was anderes?)

Gruß,
katze_sonne
enrico3
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So, 26.04.09, 10:22

Hallo,

ich hoffe ich finde noch jemanden der mir antworten kann,da der Beitrag ja doch schon etwas zurück liegt.

Wozu dienen denn die beiden niederohmigen Widerstände mit 0,07 und 0,1 Ohm? Kann man die evtl. auch weglassen, was hätte das für Auswirkungen?
Vielen Dank.

Grüße
Enrico
Fasti
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So, 26.04.09, 10:41

Hallo,

nein die kann man nicht weglassen, da über diese beiden Widerstände der Strom gemessen wird, welcher durch die LED und den FET laufen. Ohne diese beiden würde die ganze Schaltung nicht funktionieren.

Grüße

Fasti
enrico3
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So, 26.04.09, 11:08

Hallo, danke für die Antwort.

Könnte man sichdie WIderstände auch selbst bauen? Habe ich bis jetzt zwar noch nicht gemacht, aber bei einem Kupferdrahtdurchmesser von 0,1mm komme ich für 0,07Ohm auf eine Länge von 39,2cm. Diesen Draht einfach aufwickeln und fertig. Oder würde da der Spuleneffekt nachteilig sein?

Viele Grüße
Enrico
Fasti
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So, 26.04.09, 14:48

Hallo,

keine gute Idee. Solche Widerstände könnte man höchstens mit einem Konstantandraht machen und nicht mit Kupfer. Kupfer hat einen Temperaturkoeffizienten von 3800ppm/°K, viel schlechter gehts kaum. Ausserdem würdest du eine Spule wickeln und das könnte der Regelung womöglich gar nicht gefallen, vor allem, weil dahinter der FET ist und wenn der ausschaltet würde womöglich die auftretende Induktionsspannung den Chip killen.
Kauf sie dir doch einfach bei csd-electronics kosten ja nicht die Welt dafür funktioniert das ganze dann auch sicher.

Grüße

Fasti
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So, 26.04.09, 17:04

Also ich habe die Temperaturdriften schon durchgerechnet, das wäre in meinen Augen vertretbar.
Bei den 0,07Ohm wären das von 10°C bis 30°C +/-3,90%, was einer absoluten Abweichung von +/-0,00273Ohm entsprechen würde.
Laut Datenblatt würde sich dadurch den Strom nur geringfügig ändern.
Was die Induktivität angeht hab ich natürlich mehr bedenken, wie du schon sagtest. Nur wie groß wäre diese denn? Muss ich mir mal überlegen...
Allerdings sind 6 Euro für die beiden Widerstände inkl. Versand schon teuer für solch ein Projekt. Ich spare gern ;)

Viele Grüße
Enrico
Fasti
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So, 26.04.09, 18:31

Hallo,

ich würde eher von einer Temperaturerhöhung von 20-40° ausgehen, da in der Nähe ziemlich "heisse" Bauteile wie FET Drossel, IC sitzen (sollten). Somit wäre der Fehler wesentlich größer. Es würde zwar wahrscheinlich trotzdem funktionieren, allerdings bleibt immer noch das Problem der relativ "großen" Induktivität, je nachdem wie eng du das ganze wickelst. Ich denke wenn man die Fehlversuche, die "improvisierte" Bauteile mitsich bringen bedenkt, dann ist man sicherlich mit 6€ noch günstig dabei. Ich hab schonmal wegen der Einsparung von ein paar € für ordentliche Bauteile eine ganze Platine im Wert von über 40€ geschrottet und Arbeitszeit von ein paar Stunden verloren. Ich bin da jetzt ein bisschen vorsichtiger. Bei diesem kleinen Print, wäre es aber sicher nicht so tragisch.

Grüße

Fasti
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Sa, 02.05.09, 19:49

Hallo,
okay, also ich werde mir das noch mal überlegen, vielleicht probiere ich es mal um zu wissen ob es funktioniert oder ich finde noch etwas günstiges.

Eine weitere Frage:
Ist es möglich den Strom auf über ein Ampere zu drehen? Für meine Zwecke wären 1,5 bis 2A gut. Oder ist das nicht möglich?
Viele Grüße
Enrico
Fasti
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So, 03.05.09, 12:06

Da hier ein externer FET eingesetzt wird, ist das möglich, du musst halt die Drossel wie auch den FET für den höheren Strom auslegen. Der hier Vorgeschlagene IRF kann auch mehr Strom allerdings sollte man dann eventuell einen kleinen Kühlkörper verwenden. Die Drossel kann theoretisch auch mehr. Man muss allerdings auch die Widerstandverhältnisse ändern, da diese zur Zeit für max. 1 A ausgelegt sind. Ich hab die Schaltungsauslegung nicht mehr komplett im Kopf aber ein Ansatz ist schonmal den 100mOhm Widerstand zu halbieren. Ob das beim 75mOhm auch ausreicht muss ich erst nachsehen.

Grüße

Fasti
enrico3
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Sa, 16.05.09, 12:27

Hallo,

danke für die Antwort. Also ich will folgendes machen: Diese Schaltung in ein Fahrrad einbauen und damit 2 oder drei LEDs mit je ca. 1Watt betreiben. Die LEDs werde ich aber lieber in Reihe schalten als parallel und den Strom nicht wie geplant erhöhen, sondern bei 350mA begrenzen. Somit würde sich eine Gesamtspannung von ca. 9V einstellen. Würde das funktionieren? Oder gibt die Schaltung diese Spannung nicht her? Wahrscheinlich müsste ich die Zenerdiode noch anpassen, oder?
Leider konnte ich mich noch nicht ganz hineindenken.
Mir ist auch noch nciht ganz klar was den 0,1Ohm Widerstand für eine Funktion hat?

Viele Grüße
Enrico
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