Lineare 2-Transistor-Ultra-Low-Drop-KSQ mit Schottky-Dioden

[CRI 93+ / Ra 93+]

Optimal sind die Widerstände bei dem Batteriehalter sicher nicht, aber 700 mA sind nun auch kein so gewaltiger Strom.

Ohne Frage gehören auch normale Sanyo-Akkus mit zu den besten, Panasonic fällt mir als Hersteller von ähnlich guten Akkus noch noch ein. Sanyo wurde mittlerweile übrigens durch Panasonic gekauft.

Dagegen: billig-Akkus mit 3500 mAh --> wer da mal nachmisst wird feststellen, dass dieser Wert da nach dem Motto "Plastikfolie ist geduldig" draufsteht. Ich habe hier welche, die ich neu leider nicht vermessen konnte, aber nach ca. 6 Zyklen und einem Jahr sind die auf 800-900 mAh runter... (davon fast ein Jahr nur rumgelegen, da durch eneloop abgelöst) (diese Fake-Zellen haben die Aufschrift Max Cell und sind von eBay, nicht zu verwechseln mit MaXell). Und von dem was da noch drin ist, verlieren sie in einem Monat weit mehr als 50%.

[Borax]

M1 (ist doch ein Mosfet, oder?)

Ja. Verwendest Du den IRF7401? Weil der ist SMD und das wolltest Du ja erst später versuchen...

Upps... Kann es also auch sein, dass die Widerstandswerte sich dadurch radikal ändern?

Oh ja!

[Sailor]

Also wird der Kontakt nur über per Hand umgebogene Drähte hergestellt? Nicht automatisch per Feder rangepresst?

Ja, eine gewisse Federwirkung ist durch die Elastizität von Kabelkanal und Lüsterklemme erreicht. Da die Akkus nicht entnommen werden, reicht dies aus. So ist aus dem Provisorium ein Dauerzustand geworden.

Das ganze ist in einem Gehäuse hinter einer Solarzelle und somit starken Temperaturschwankungen ausgesetzt. Widerstandänderungen habe ich in den nun rund 3 Monaten Betrieb nicht festgestellt. Und die würden sich gleich durch Änderung der LED-Helligkeit bemerkbar machen.

Von Zeit zu Zeit messe ich auch die Spannung über einer der beiden LED´s, die in Reihenschaltung betrieben werden. Das sind unverändert die ursprünglich eingestellten 3,2 Volt.

Edit: Wenn Du mit einer Feder arbeiten willst nimmst Du eine aus einem Kugelschreiber. Eine Kupferniete mit angelötetem Draht, wobei der Nietenkopf auf die Anschlüsse der Akkus drückt und der Draht durch die Feder läuft, bietet hervorragenden Kontakt!

[katze_sonne]

Ja. Verwendest Du den IRF7401? Weil der ist SMD und das wolltest Du ja erst später versuchen...

Den IRLZ 34N... Sorry, hatte statt

Welchen Mosfet verwendest Du?

"Welchen Mosfet meinst du?" gelesen... (wie auch immer das möglich ist )

Ich fände es gut, wenn du den IRLF 34N - Tippfehler korrigieren würdest, denn das kann einen ganz schön durcheinander bringen, wenn man den net findet bei Reichelt...

Optimal sind die Widerstände bei dem Batteriehalter sicher nicht, aber 700 mA sind nun auch kein so gewaltiger Strom.

Aber genau das ist es doch (abgesehen von den bei mir 800 mA Strom)! Ich zitiere mal einen Beitrag weiter vorne:

Sailor hat geschrieben:Die Spannungsdifferenz zwischen Last- und Nichtlastbetrieb kann an Übergangswiderständen in der Halterung liegen.

Ok. 0,4 Ohm alleine von der Federspitze bis zur Niete dürften etwas viel sein... Das mal 3 sind ja schon 1,2 Ohm und dann noch die "Nicht-Feder-Seiten" und...

Da habe ich genau DIESEN Halter gemessen. Bei meinem selber gebauten Halter liegt der Widerstand an beiden Seiten bei je 0,1 Ohm - Wobei man bei solch einem kleinen Wert vorsichtig sein muss wegen der Ungenauigkeiten beim Messgerät (das ist die letzte Nachkommastelle) (und ja, den Widerstand des Messkabels an sich habe ich auch schon abgezogen... der beträgt 0,3 Ohm).

Ohne Frage gehören auch normale Sanyo-Akkus mit zu den besten, Panasonic fällt mir als Hersteller von ähnlich guten Akkus noch noch ein. Sanyo wurde mittlerweile übrigens durch Panasonic gekauft.

Stimmt. Wir haben auch einen Akku von Panasonic bei uns rumliegen - der ist auch schon etliche Jahre alt und trotzdem noch nicht negativ aufgefallen...

Oh ja!

Misst. Heißt das also, dass man erst alles zusammenlöten muss und dann, wenn der Strom nicht stimmt, nen anderen Widerstand dranlöten muss???

Ja, eine gewisse Federwirkung ist durch die Elastizität von Kabelkanal und Lüsterklemme erreicht. Da die Akkus nicht entnommen werden, reicht dies aus. So ist aus dem Provisorium ein Dauerzustand geworden.

Wenns funktioniert ist ja auch das Provisorium gut... (erinnert mich jetzt gerade irgendwie an die sogenannten AtommüllZWISCHENlager) Außerdem werden die ja nicht rausgenommen - du könntest deine ja schon fast verlöten und fertig...

Edit: Wenn Du mit einer Feder arbeiten willst nimmst Du eine aus einem Kugelschreiber. Eine Kupferniete mit angelötetem Draht, wobei der Nietenkopf auf die Anschlüsse der Akkus drückt und der Draht durch die Feder läuft, bietet hervorragenden Kontakt!

leider habe ich keine Nieten... Außerdem habe ich schon die Feder aus einem "1 AA Batteriehalter" ausgebaut (die Kugelschreiber Dinger sind einfach zu instabil und schmal (hab ich schon ausprobiert)). Darauf dann eine Mutter gelötet und dann an die Mutter ein Kabel gelötet. Darauf noch den Kopf einer Musterbriefklammer um eine schöne gleichmäßige Oberfläche zu bekommen Aber die Idee mit der Niete ist nicht schlecht (wo gibt's die?), denn es ist ganz schön fummelig, wenn man das Kabel anlötet (dann geht die Feder wieder ab und umgekehrt - und zusätzlich auch noch dieser kleine Kopf der Musterklammer, da es mind. 10 Sek. gedauert hat bis das Lötzinn fest wird (die Oberfläche der Mutter ist sehr klein und die Feder scheint keine Wärme zu leiten)).

Und zu Guter letzt mal Bilder meiner Batteriehalterung (noch ohne Akkus, da ich es nicht riskieren möchte, dass sie durch den Druck wegen des noch feuchten Klebers kaputt geht):
(und ja, ich weiß, dass ich beim Anlöten aus versehen die Kabelfarben vertauscht habe... )

Die "Plus-Seite"

Minus...

Nochmal...

Minus von hinten

Auch Plus nochmal von hinten

Und fertig...

[CRI 93+ / Ra 93+]

Lötzinn oxidiert recht schnell, wenn man es als offene Kontaktfläche "missbraucht", so dass nach wenigen Monaten bis Jahren der Kontakt äußerst dürftig/unzuverlässig wird.

Da ist dann der fertige billige Batteriehalter auf Dauer doch wieder besser. Immerhin sind beim Reichelt-Modell scheinbar keine verschiedenen Metalle verbaut (ich habe eine sehr alte Batteriehalter von Conrad, die habe ich schon vor Jahren verzinnt, weil die Kontaktprobleme hatten (oxidiert durch Kontaktkorrosion der verschiedenen Metalle), gute Ergebnisse hat das aber nicht gebracht. Kann es daher nicht empfehlen, erst recht nicht, wenn die Schaltung im Freien einer leicht erhöhten Luftfeuchtigkeit ausgesetzt ist.

[Beatbuzzer]

Lötzinn oxidiert recht schnell, wenn man es als offene Kontaktfläche "missbraucht", so dass nach wenigen Monaten bis Jahren der Kontakt äußerst dürftig/unzuverlässig wird.

Dann verwende lieber verzinkte oder verchromte Schrauben, Unterlegscheiben, oder Hutmuttern als Kontakt. Wenn da kein Wasser drankommt, dann bleiben die recht lange blank.

[Sailor]

Aber die Idee mit der Niete ist nicht schlecht (wo gibt's die?),

Letzte Woch habe ich welche im Baumarkt geholt (Globus oder Hela, war in beiden).

Benutzt werden die aber auch in Sattlereien, im Schiffsbau (auch Modellbau) und in der Elektrotechnik/-mechanik.

Bei Conrad habe ich auf die Schnelle nur diesen Typ gefunden, mit den Anschlüssen sicher auch für einige Anwendungen interessant.

[Beatbuzzer]

Letzte Woch habe ich welche im Baumarkt geholt (Globus oder Hela, war in beiden).


Bei Conrad habe ich auf die Schnelle nur diesen Typ gefunden, mit den Anschlüssen sicher auch für einige Anwendungen interessant.

Bei mir um die Ecke im Toom-Baumarkt sind auch Nieten u.a. aus Kupfer erhältlich.

Die von Conrad sind zum erden von Blechgehäusen ganz gut. Loch gebohrt, festgeploppt und man kann Flachsteckhülsen draufstecken.
Eine Alternative zur Erdungsschraube.

[katze_sonne]

Lötzinn oxidiert recht schnell, wenn man es als offene Kontaktfläche "missbraucht", so dass nach wenigen Monaten bis Jahren der Kontakt äußerst dürftig/unzuverlässig wird.

Mist. Hätte ich das gewusst, hätte ich den Kupfer-Streifen blank gelassen (wär wahrscheinlich auch die am besten leitende Methode gewesen? )

Ok. Habe zwar weder Toom noch Hela, noch Globus in der Nähe, aber ich denke, dass es sowas auch bei Praktiker und OBI (liegen bei uns praktischer Weise fast direkt nebeneinander) geben sollte. Sonst könnte ich notfalls noch zu Bauhaus (ist aber ein weiterer Weg). Oder wenns mit Rad auch ne Stunde dauern darf, komme ich doch auch noch zu Toom und Hornbach... Also an Baumärkten mangelt es bei mir in der Gegend nicht Notfalls bekomme ich sowas also...

[Beatbuzzer]

Mist. Hätte ich das gewusst, hätte ich den Kupfer-Streifen blank gelassen (wär wahrscheinlich auch die am besten leitende Methode gewesen?

Jap, Kupfer leitet um ein vielfaches besser als Lötzinn.
Kuper hat 0,017ohm mm²/m
Zinn hat 0,115ohm mm²/m
Aber bei den dünnen Schichten macht sich das nicht so stark bemerkbar. Da sind die Übergangswiderstände am Kontakt viel entscheidender. Deshalb verwendet man auch vergoldete Kontakte, obwohl Gold schlechter als Kupfer leitet.

[Borax]

Deshalb verwendet man auch vergoldete Kontakte, obwohl Gold schlechter als Kupfer leitet.

Genau. Und selbiges würde ich auch hier empfehlen. Ich verwende meist 'Reste' von Tamiya Steckern (siehe z.B. hier: http://www.conrad.de/goto.php?artikel=227314 ; die 'Bleche' oben bleiben nach dem Zusammenbau der Stecker übrig...). Aber im Prinzip kann man fast jeden Art von vergoldeten Kontakten/Steckern/Buchsen verwenden um ein kleines Stück Goldblech o.ä. aufzulöten.

Ich fände es gut, wenn du den IRLF 34N - Tippfehler korrigieren würdest, denn das kann einen ganz schön durcheinander bringen, wenn man den net findet bei Reichelt...

Erledigt.

Misst. Heißt das also, dass man erst alles zusammenlöten muss und dann, wenn der Strom nicht stimmt, nen anderen Widerstand dranlöten muss???

Mehr oder minder ja. Wie gesagt, die 'Hochstromstrecke': Spannungsquelle->LED->Mosfet->Shunt (R3)->Masse muss/sollte gelötet sein, der Rest der Schaltung kann problemlos auf Steckbrett aufgebaut werden. Den Strom kann man dann durch Anpassen von den beiden anderen Widerständen 'nachjustieren', wenn man mal den Wert des Shunt-Widerstands festgelegt hat. Wie gesagt hatte ich noch einen 0.27Ohm Widerstand 'rumliegen', drum hab ich den verwendet und eben die anderen Widerstände angepasst.
Wegen Mosfet:

R_DS_on sollte 50 mOhm oder weniger sein.

Schafft der IRLZ 34N, aber erst bei Vgs=4.5V. Bei 2.5V hat er etwa 0.33 Ohm, bei 3V etwa 0.08 Ohm; bei 2.7V also vmtl. etwa 0.15 Ohm. Beim IRF7401 ist das natürlich noch wesentlich besser (0.03 Ohm bei Vgs von 2.7V). Aber den zu löten ist halt nicht jedermanns Sache...

[katze_sonne]

Wegen Mosfet:

R_DS_on sollte 50 mOhm oder weniger sein.

Schafft der IRLZ 34N, aber erst bei Vgs=4.5V. Bei 2.5V hat er etwa 0.33 Ohm, bei 3V etwa 0.08 Ohm; bei 2.7V also vmtl. etwa 0.15 Ohm. Beim IRF7401 ist das natürlich noch wesentlich besser (0.03 Ohm bei Vgs von 2.7V).

Sorry, aber was meintst du jetzt damit?

Genau. Und selbiges würde ich auch hier empfehlen. Ich verwende meist 'Reste' von Tamiya Steckern (siehe z.B. hier: http://www.conrad.de/goto.php?artikel=227314 ; die 'Bleche' oben bleiben nach dem Zusammenbau der Stecker übrig...). Aber im Prinzip kann man fast jeden Art von vergoldeten Kontakten/Steckern/Buchsen verwenden um ein kleines Stück Goldblech o.ä. aufzulöten.

Naja... Jetzt ist sowieso zu spät - geklebt ist geklebt... Nächstes mal vielleicht. (Außer vielleicht ich hätte einen Conrad um die Ecke - hab ich aber nicht -, dann wär ich vielleicht bereit, dass noch zu ändern. Dann muss ich jetzt halt mal ab und zu die Kontakte "freikratzen"... (aber ja zum Glück nur auf der Minus-Seite, denn an der Feder ist ja kein Lötzinn )

Mehr oder minder ja. Wie gesagt, die 'Hochstromstrecke': Spannungsquelle->LED->Mosfet->Shunt (R3)->Masse muss/sollte gelötet sein, der Rest der Schaltung kann problemlos auf Steckbrett aufgebaut werden. Den Strom kann man dann durch Anpassen von den beiden anderen Widerständen 'nachjustieren', wenn man mal den Wert des Shunt-Widerstands festgelegt hat. Wie gesagt hatte ich noch einen 0.27Ohm Widerstand 'rumliegen', drum hab ich den verwendet und eben die anderen Widerstände angepasst.

Ok.Werd ich dann wohl mal machen müssen...

Deshalb verwendet man auch vergoldete Kontakte, obwohl Gold schlechter als Kupfer leitet.

Oder einfach: Weil Gold ein Edelmetall ist, dass nicht oxidiert, und deshalb keine hohen Übergangswiderstände verursacht.

[Borax]

Sorry, aber was meintst du jetzt damit?

Das war mehr an CRI 93+ / Ra 93+ gerichtet. Da die Versorgungsspannung ja i.d.R größer als 3V ist, reicht IMHO auch der IRLZ 34N locker aus. Allerdings sind die Fertigungstoleranzen speziell bei diesem Wert relativ hoch. Sprich für eine 'Serienfertigung' sollte man einen Mosfet nehmen, der schon bei 2.7V 'voll' durchschaltet, und nicht noch einen gewissen (fertigungstoleranz-abhängigen) 'Restwiderstand' hat. Wenn man die Widerstände experimentell bestimmt, spielt es IMHO überhaupt keine Rolle, solange der 'Innenwiderstand' (R_DS_on) des Mosfets bei 3V Gate-Source Spannung kleiner als etwa 0.1Ohm ist. Und das ist auch beim IRLZ 34N der Fall.

[katze_sonne]

Achso Ok. Thx!

[Sailor]

Gegen Korrosion an Kontakten hilf Elektronik-Fettspray (z. B. Kontakt61). Damit habe ich nicht nur bessere Langzeitkontakte erreicht, sondern auch das Problem durch Kapillarwirkung eindringender Feuchtigkeit in Litzen gut im Griff.

Feuchtigkeit in den Litzen führt zu "schwarzen" Leitungen durch Oxydation des Kupfers und in diesen Bereichen zu einem höheren Widerstand, was bis zum Brennen des Leiters führen kann.

[katze_sonne]

So. Habe die KSQ nun auch mal fertig ausfgebaut! Übrigens meine erste Schaltung, die ich in dieser... "fliegenden" Verdrahtung aufgebaut habe (Ok, eine LM317 KSQ, aber das kann man ja nicht zählen... einen Widerstand und zwei Kabel anlöten ist dann doch schon fast zu einfach...):

Wie ihr seht, ist aber auch diese KSQ -Platzsparend gelötet- nicht viel größer (als die LM317 KSQ - dafür aber fummeliger zu löten)... (Ich habe sie jetzt "in die Höhe" gelötet, da das in einer Taschenlampe eher passt...). Natürlich geht's auch "quadratischer"...

Die Werte, die ich für die Widerstände genommen habe sind:
-R1: 47 kOhm
-R2:1 kOhm
-R3: 0,25 Ohm

Die übrigen Bauteile:
-IRLZ 34N
-BC547C
-BAT 54

Mit einem Netzgerät fließt ein Strom von -soweit das mithilfe eines billigen 10 Euro Messgerätes auszurechnen ist- 808 mA. Also ziemlich genau das, was ich wollte (800mA).

Gruß,
katze_sonne

[Beatbuzzer]

Denk an die Abwärme. Das Ding ist nur linear, und wenn der Spannungsunterschied mal etwas höher ist, kann das bei 800mA schnell eng werden so ganz ohne ein Kühlblech.
Bei 4 vollen Zellen 5,5V rein. 3,5V an der LED, bleiben 2V über. Davon 0,2-0,3V überm Shunt, macht noch 1,7-1,8V am FET. Und das sind schon knappe 1,5W.

[katze_sonne]

Naja, aber beim Anschluss an 3 Akkus in Reihe? Soooo hoch ist ja die Differenz ja auch net (und sonst schraub ichs einfach ans Metallgerhäuse der Taschenlame...)

[Beatbuzzer]

Ok mein Fehler. Aber bei 3 Zellen wirds je nach Flussspannung der LED schon bald wieder eng. Meine letzten Q5s waren richtig gut mit 3,2-3,3V bei 700mA. Aber das ist nich immer so. hatte auch schon eine mit 3,7V bei 500mA!!
Und dann ist die Sache schon gelaufen.

[Ragnar Roeck]

Mach einfach mal eine worst case Messung mit der höchsten vermuteten Akkuspannung. Wenn sich der FET leicht am Gehäuse befestigen lässt würde ich das eh machen, sonst rütteln sich schlechtestensfalls die Anschlussdrähte ab, in der Pampa ist das dann auch Mist.

[katze_sonne]

Das einzige, was ich schon reel hier habe ist das Gehäuse, die LED (hatte ich früher schonmal durchgemessen, passt locker), die Linse und die KSQ. Alles andere existiert (noch) nur im Kopf. Deswegen muss ich mal schauen, wie das mit dem am Gehäuse befestigen hinkriege (dummerweise habe ich ja das eine Kabel "hintenrum", also dort, wo die Kühlfläche ist, gelötet. Notfalls müsste ich das nochmal ändern, aber dann sollte es zumindest möglich sein, den FET zu befestigen).

in der Pampa ist das dann auch Mist.

Naja, die ist auch eher zu Hause zum leuchten, wenn mal wieder die Sicherung/FI-Schalter rausfliegt (Billig GU10 Lampen halt ) und wenn man mal im dunkeln arbeitetet (und halt, weil ne helle Taschenlampe cool ist )...

Ich habe übrigens gerade mal getestet, obs geht mit den Akkus (letztes mal wurde ja nicht der gleiche Strom erreicht) und: ES FUNTKIONIERT!!! (Dabei waren von den drei Akkus sogar 2 nicht ganz voll (hatten aber immer noch 1,21...V Eneloop halt (sogar beide bis auf die dritte Nachkommastelle gleichstark entladen - sonst hat man ja immer einen (halb-)vollen, einen leeren Akkus...)- nach einem langen Wochenende mit > 500 Fotos zeigt die Kamera immer noch nicht an "Akku fast leer"... (hatte gerade nur die Akkus aus der Kamera) Der dritte hatte 1,35 V... Also 3,77 V insgesamt).

Aber weitere Tests kann ich ja noch machen (u.A:

Mach einfach mal eine worst case Messung mit der höchsten vermuteten Akkuspannung.

) Soll ich da 4,5 V nehmen?

[Sailor]

Soll ich da 4,5 V nehmen?

1,49 Volt + pro Zelle dürften nur kurz nach dem Laden anstehen und bei Belastung gleich auf 14,4 bis 14,42 Volt zurückgehen. Das ist etwas abhängig vom konket verwendeten Akkutyp.

Lade die für die für die Lampe vorgesehenen Akkus auf und lass sie dann 5 bis 6 Stunden liegen. Die dann gemessene Spannung könnte als höchtst mögliche Spannung in Deinem Kreis für einige Minuten anliegen bis die Spannung auf einen Wert um die 1,3 Volt pro Zelle zurückgeht.

[Borax]

Ich würde eher die Akkus 'randvoll' laden, dann mit genau der vorgesehenen Schaltung belasten und dann die Spannung messen. Unmittelbar nach dem Einschalten ist die Spannung vmtl. noch einen Tick höher, aber der Mosfet braucht ja auch ein paar Sekunden um warm zu werden. IMHO würde 4.2V als 'worst case' reichen, mehr Spannung gibt es (bei 800mA Last) nur wenige Sekunden...

[katze_sonne]

Habe mal getestet, ab wann die Schaltung 800 mA erreicht. Ergebnis: 3,86 V
Allerdings kann ich damit leben, wenn die Taschenlampe irgendwann langsam dunkler wird. Was ich noch gemessen habe, war der Drop: Rein (in die KSQ): 3,86 V
Raus: 3,33 V
Drop = 3,86 V - 3,33 V = 0,53 V

Kommt das ungefähr mit dem hin, was "ihr" erwartet habt? (zumindest ist er geringer als bei der LM317 KSQ...)

[Sailor]

Am R 3 (da hast Du oben 0,25 kOhm stehen?) fallen U= R x I = 0,25 Ohm x 0,8 A = 0,2 Volt ab.

Da wirkt die KSQ noch deutlich.

Den Drop kannst Du erst feststellen, wenn Du die Spannung IN/Out vergleichst, wenn der Strom unter 800 mA sinkt.