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

[Beatbuzzer]

Mir ist da neulich noch was zu eingefallen:
Und zwar zwei Schottky-Dioden. Eine hat ja je nach Typ in der Regel so um 0,2-0,3V Abfall. Zwei ergeben dann max. 0,6V, was noch 50-100mV Differenz zum Transistor macht.
Und so sieht das dann aus:

Und es läuft sogar recht stabil. Stabiler als die Version mit normaler Diode, weil man noch eine deutlichere Differenz hat und diese nicht über die Stromstärke durch die Diode hinbiegen muss.
Durch verändern des 1,5K Widerstandes kann man das ganze noch abstimmen. Ich bin mal spaßeshalber bis 50mV Drop runter gegangen. Wohlgemerkt 50mV über dem Shunt. Am FET (IRF3205) fallen minimal auch nochmal so 10-15mV bei 1A ab.
Selbst da ist der Strom über einen Bereich von 7V - 12V ziemlich konstant. Weitere Bereiche habe ich nicht getestet, da der FET kein Logic Level ist. Abweichungen lagen unter 50mA bei 1A Laststrom.

Kennt jemand zufällig einen guten FET mit sehr geringem Rds On (um 10 mohm) bei sehr geringer Gate-Spannung? Mir ist da nur der IRL3803 begegnet, aber ob der auch bei 3V - 3,5V noch so gut ist?

[Borax]

Um wie viel Strom geht es denn?
Am besten wäre vmtl. der IRF7456: http://www.irf.com/product-info/datashe ... rf7456.pdf
Typisch 0.011Ohm bei Vgs=2.8V. Ist allerdings ein SMD (SO08) Typ. Mehr als etwa 2A sollte man dem aber bei Vgs<3V auch nicht zumuten. Der IRL3803 dürfte bei Vgs=3V so ca. 25-30mOhm haben. Ist da aber problemlos mit 5A belastbar.

[Beatbuzzer]

Um wie viel Strom geht es denn?

Nur 1A für so eine Low-Drop-KSQ. Da ich mit einer 3,6V Lithium-Zelle arbeiten will und bei 1A die Flussspannung der LED schon etwas höher ist, hab ich nur wenig Platz.
Und da wollte ich so wenig Spannung wie möglich über dem FET lassen. Nicht mehr als 10-20mV, dass man auch wirklich bis 0,1V Drop runter kommt.
Der IRF7456 ließt sich echt gut. Sowas hab ich gesucht.
SMD ist gar nicht so verkehrt, denn beengt ist es auch etwas. Aber dazu dann demnächst mehr in einem neuen Thread.

[CRI 93+ / Ra 93+]

Mir ist da neulich noch was zu eingefallen:
Und zwar zwei Schottky-Dioden. Eine hat ja je nach Typ in der Regel so um 0,2-0,3V Abfall. Zwei ergeben dann max. 0,6V, was noch 50-100mV Differenz zum Transistor macht.

Geniale Verbesserungs-idee zu meiner Ursprungs-Schaltung!!!
Habe zu den 2 Schottky-Dioden noch 5,7 Ohm in Reihe geschaltet und mit 0,25 Ohm-Shunt nun ca. 480 mA bei ca. 0,12V Spannungsabfall am Shunt + ca. 0,02V am MOSFET.

[Cy4n1d3]

Moin allerseits!

Da ich seit einiger Zeit auch im LED-Fieber bin und jeden Tag neue Anwendungsbereiche entdecke bzw. suche, wollte ich mich jetzt auch mal an den Lötkolben setzen und ein wenig mit Selbstbau-KSQ experimentieren. Muss sagen, hier gibt es wirklich einen Haufen Lesestoff
Ich habe mich ein wenig mit LTspice beschäftigt und einige Schaltpläne nachgebaut bzw. simuliert.

So war es meinerseits kein großes Problem die Ursprungsversion der LD-2-Transistor-Schaltung von Cri 93+ nachzubauen, auch die zweite Revision mit einzelner Schottky-Diode funktioniert - zumindest in LTspice Ich habe diese auf Teile optimiert, welche ich bei Reichelt bestellen kann und welche ich als Model in LTspice simulieren kann.

1-Schottky-KSQ

Beatbuzzers 2-Schottky-Plan jedoch bekomme ich nicht zum Laufen, dafür fehlt mir scheinbar einfach das elektrische Verständnis...

2-Schottky-KSQ

Kann mich jemand freundlicherweise mit der Nase draufstoßen - was ist der Fehler?
Habe schon diverse Dioden, Fets und Widerstände durch, aber ich bin zu doof...

Tante €dith: es geht - wie möglicherweise bereits im Plan ersichtlich - um ein rumliegendes 12V-PC-Netzteil, welches ich gerne übergangsweise als Spannungsquelle nutzen würde.
Der Plan ist es, hinterher im Bereich bis knapp unter 12V diverse LEDs mit unterschiedlichen Strömen (natürlich mit jeweils eigener KSQ) betreiben zu können.

Danke und freundliche Grüße,
Christian

[Beatbuzzer]

Tante €dith: es geht - wie möglicherweise bereits im Plan ersichtlich -

Trotzdem nochmal:
Der Knotenpunkt zwischen der waagerechten Linie vom Gate des FETs und der senkrechten Linie vom 470 Ohm WIderstand gehört da nicht hin. Ist in meinem sPlan oben aber auch nicht so gut zu erkennen. Im Prinzip ist der Plan der gleiche wie der von CRI 93+ / Ra 93+, nur dass eine zweite Diode zur ersten in Reihe geschaltet wird.

[Borax]

Hallo Christian,
welcome on board!

Hier ist der Fehler:

KSQ_Fehler1.png (15.72 KiB) 25619 mal betrachtet

Auch EDIT... Beatbuzzer war schneller

[Cy4n1d3]

Hallo ihr zwei,

da habe ich ja direkt die Richtigen erwischt
Danke für's Willkommenheißen, ich werd wohl noch das ein oder andere hier lesen und tippseln

Den Knotenpunkt habe ich tatsächlich übersehen, ohne selbigen funktioniert es jetzt wunderbar!
Dann werde ich mal ein wenig mit den Widerständen spielen, ein höherer R1 sorgt für eine flachere Kurve bei höheren Temperaturen - das scheint mir praktisch zu sein.
Bin mal gespannt wie sich Multimeter-Messungen am fertigen Bastelstück dann später im Vergleich zur Simulation verhalten!

LG

[Cy4n1d3]

Nabend

Ich nochmal, wollte nur einen kurzen Erfahrungsbericht abgeben:
gebaut habe ich heute sowohl die 1-Schottky als auch die 2-Schottky KSQ.
Momentan habe ich zwei 1-Schottky-Versionen im Einsatz, mit jeweils ~600 und ~900 mA.

600 mA Single-Schottky

900 mA Single-Schottky

Wie man sieht herrscht doch eine gewisse Diskrepanz zwischen LTSpice und Realität
Bestückt habe ich Lochraster und dann alles großzügig verlötet. Der IRLZ34N hat einen großen Kühlkörper bekommen, scheint selbst bei ~2V zu vernichten + 900mA kaum warm zu werden.
Da werde ich also möglicherweise auf kleinere Kühlkörper umrüsten, momentan sind diese etwa so groß wie der Rest der Platine insgesamt
Als Spannungsquelle dient mir momentan ein altes PC-Netzteil, durch einige Verteiler und Verlängerungen kommen an der KSQ effektiv knapp 11.6V an.
Maximal lassen sich an die Leds 11.3V verteilen, sind also etwa 300mV Drop durch die KSQ und für meine Zwecke somit erstmal gut geeignet.

Funktioniert soweit erstmal ganz gut, ich werde morgen mal versuchen die 2-Schottky-Schaltung auszutarieren.
Im ersten Versuch kamen vorhin gerade einmal 50mA an den Leds an

Irgendwelche Tips oder Hinweise im Bezug auf meine obigen Schaltungen? Sind die Widerstände so in Ordnung?

Gruß Christian

[Borax]

Ist doch alles ok so. und eine Abweichung von etwa 10% zwischen LTSpice und Realität ist recht gering. Hier geht ja die Gate Threshold Spannung des MOSFET Transistors auch mit rein. Und da sind 20-30% Toleranz völlig normal. Ähnlich wie bei der Stromverstärkung von normalen Bipolartransistoren - Da gibt es auch Datenblatt-Angaben von hfe (typisch)=100 Minimum=30 und Maximum=400...

[Cy4n1d3]

Alles klar, danke für die Erläuterung.
Wenn man weiß, dass bei der Schaltung wie in diesem Fall etwa 10% weniger rauskommen, dann kann man damit ja planen.
Und eben einen Widerstand umlöten ist ja auch kein Problem

[Borax]

Wenn man weiß, dass bei der Schaltung wie in diesem Fall etwa 10% weniger rauskommen, dann kann man damit ja planen

Naja, nicht wirklich. Nur für die spezielle Charge Transistoren die Du gerade da hast. Schon bei der nächsten Bestellung können es Transistoren eines anderen Herstellers oder auch nur einer anderen Charge sein und es kann um 10% in die andere Richtung abweichen...

Und eben einen Widerstand umlöten ist ja auch kein Problem

Genau.

[CursOn]

Hiho, ich plane dieseSchaltung, den irl3803 habe ich mittlerweile durch einen irf7456 ersetzt.
Zur Ermittlung der entsprechenden Wiederstände habe ich mich an LTSpice versucht...
Die Schottky Dioden und Transistor konnte ich wunderbar in das modell einbauen, einziges Problem, für die LED's und Mosfets finde ich nicht die richtigen Datenblätter um die Werte in die Standard file einzutragen.

LED nichia NS2L757AT:

Wie komme ich an die Werte für
Is ( Saturation current )
Rs ( Wiederstand )
N ( Emission coefficient )
Cjo ( Zero-bias junction cap. )
Xti ( Sat. Current temp. exp )
Iave ( Ave current rating )
Vpk ( Peak voltage rating )

oder an ein entsprechendes sub modell?

Was den Mosfet: irf7456
hab ich eine .subckt datei gefunden, die ich mit () versehen habe.

.SUBCKT irf7456 1 2 3
* Model generated on Jun 29, 01
* MODEL FORMAT: SPICE3
* Symmetry POWER MOS Model (Version 1.0)
* External Node Designations
* Node 1 -> Drain
* Node 2 -> Gate
* Node 3 -> Source
M1 9 7 8 8 MM L=100u W=100u
.MODEL MM NMOS (LEVEL=1 IS=1e-32
+VTO=2.07545 LAMBDA=0.0453657 KP=119.186
+CGSO=3.37108e-05 CGDO=1.97763e-09
RS 8 3 0.0001
D1 3 1 MD)
.MODEL MD D (IS=1.87521e-13 RS=0.013756 N=0.919559 BV=20
+IBV=0.00025 EG=1 XTI=1 TT=0
+CJO=3.98952e-09 VJ=0.635683 M=0.361988 FC=0.5
RDS 3 1 1e+06
RD 9 1 0.002047
RG 2 7 1.73819
D2 4 5 MD1)
* Default values used in MD1:
* RS=0 EG=1.11 XTI=3.0 TT=0
* BV=infinite IBV=1mA
.MODEL MD1 D (IS=1e-32 N=50
+CJO=2.18177e-09 VJ=0.623626 M=0.62453 FC=1e-08
D3 0 5 MD2)
* Default values used in MD2:
* EG=1.11 XTI=3.0 TT=0 CJO=0
* BV=infinite IBV=1mA
.MODEL MD2 D (IS=1e-10 N=0.402809 RS=3e-06
RL 5 10 1
FI2 7 9 VFI2 -1
VFI2 4 0 0
EV16 10 0 9 7 1
CAP 11 10 3.08581e-09
FI1 7 9 VFI1 -1
VFI1 11 6 0
RCAP 6 10 1
D4 0 6 MD3)
* Default values used in MD3:
* EG=1.11 XTI=3.0 TT=0 CJO=0
* RS=0 BV=infinite IBV=1mA
.MODEL MD3 D (IS=1e-10 N=0.402809)
.ENDS irf7456

Um diese einzubinden habe ich mir das Nmos4 Symbol kopiert und im Component Attribute Editor als Prefix X eingetragen, Value entsprechend auf irf7456.
Die .subckt datei als .sub mit Hilfe des Editors im \lib\sub Verzeichnis abgelegt. Beim simulieren spuckt er dann folgendes aus:

Unknown subcircuit called in
xu1 n002 n003 n007 nc_01 irf7456

Was habe ich falsch gemacht?

Weitere Fragen:
Ich bin beim Nachlesen öfters über einen Wert von 0,7V anliegender Spannung am Shunt wiederstand gestoßen, wobei der Wiederstand dann so dimensioniert wird, dass der gewünschte Strom fließt...
Woher kommen diese 0,7V? In meinem Fall wäre dann ein Wiederstand von 7Ohm für einen Strom von 100ma einzusetzten???

Wie ihr seht, ich brauche Hilfe xD

Vielen Dank schonmal

[Borax]

Die 0.7V sind der 'Standardwert' für die Basis-Emitter Spannung eines bipolaren Transistors. Siehe auch: viewtopic.php?f=31&t=7920&start=0 In der Praxis liegt die Spannung bei geringen Strömen meist noch geringer (eher bei guten 0.6V). Hier bei der Ultra-Low-Drop-Variante gilt das zwar immer noch, aber das Potential ist über die (eine oder zwei) Schottky Dioden um deren Flussspannung angehoben (der Shunt liegt nicht direkt an der Basis, sondern erst hinter den zwei Schottkys), so dass eben nur noch die Differenz zwischen diesen 0.7V und der Flussspannung der Schottky Dioden (0.2-0.3V) am Shunt Widerstand abfallen muss (also ca. 0.1V) um den Transistor in den leitenden Zustand zu bekommen.

Die Schottky Dioden und Transistor konnte ich wunderbar in das modell einbauen, einziges Problem, für die LED's und Mosfets finde ich nicht die richtigen Datenblätter um die Werte in die Standard file einzutragen.

Hier gilt wieder mal die übliche Warnung: Das ist nur eine Simulation mit 'idealisierten' Bauteilen. Um die nötigen Parameter zu bestimmen um die Simulation wirklich mit der Praxis in (guten!) Einklang zu bringen, müsstest Du alle Bauteile (Halbleiter) erst mal vermessen und die Parameter so anpassen, bis die Simulation zu exakt dem Exemplar passt, was Du vermessen hast. Ansonsten sind die Bauteil-Toleranzen viel zu groß um eine mehr als 90% Annäherung zu erreichen.
Daher würde ich es andersrum machen: Bauteile (Halbleiter: LEDs, Transistoren, Schottky-Dioden) aussuchen, bestellen, Schaltung aufbauen und DANN die Widerstände so anpassen, dass es den richtigen Strom ergibt. Die 'groben' Werte für die Widerstände kannst Du mit LTSpice durchaus bestimmen, hier kommt es aber auf eine 100% Übereinstimmung der Bauteile nicht an. Anstatt dem IRF7456 kannst Du im Modell problemlos den IRF7401 nehmen. Als LEDs mit geringer Flussspannung die PT-121-B. Wenn Du noch mehr Hilfe brauchst, sag Bescheid...

[CursOn]

die Leds hab ich gefunden, den IRF7401 nicht ^^

bzw wenn ich einen nmos nehme und in den Attributen auf IRF7401 ändere kommt:

MOSFET m§irf7401: the Vertical DMOS FET requires the source and bulk to be the same node.

[Borax]

..und in den Attributen...???
Einfach Rechtsklick auf den Mosfet, 'Pick New MOSFET' anklicken, dann den IRF7401 aus der Liste auswählen und gut isses

[CursOn]

Danke, falsches mosfet verbaut , beim nmos4 gibts die Option nicht Oo



läuft aber nicht durch... Erhalte folgende Fehlermeldung

oder wenn ich den solver auf Alternate stelle:

transfer function source (null)not in circuit

[Borax]

Auf den ersten Blick fehlt die Masse (GND - respektive das kleine Dreieck nach unten)...
Hier mal mein Vorschlag:

TransistorMosfetSchottkyKSQ3.png (9.76 KiB) 17237 mal betrachtet

[CRI 93+ / Ra 93+]

Hier mein Vorschlag: meine Hyper-Ultra-Low-Drop-KSQ
Das ist eine reproduzierbarer herstellbare Variante dieser Schaltung, außerdem sind noch ein paar optionale Zusatz-Features erwähnt, die man aber weglassen kann.

[CursOn]

Erstmal vielen Dank @Borax
Trotz Erde folgende ausführliche Fehlermeldung:
Error on line 947 : .tf first draft1
Syntax error: voltage or current expected.
Direct Newton iteration for .op point succeeded.
Fatal Error: Transfer function source (null) not in circuit

bin glaube ich einfach zu doof dafür xD

Die Tage sollte meine Elektrokrimskramsbestellung eintreffen, weshalb ich erstmal die Schaltung probieren werde aber trotzdem Danke @Cri
Sobald alles da ist wird durchgemessen und dann wird gelötet was das Zeug hält xD

Habe mir auch mal neue direktverbinder ( Foto ) mitbestellt, bin gespannt was die können.
Eventuell ist das sogar ne echte Alternative zum löten

[ben_c]

Das sind Lötverbinder, neu sind die nichts. Gibt's auch im Lumi Shop:

http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Montage ... tverbinder

[CursOn]

Jo aber ich habe bisher noch nicht damit gearbeitet, weshalb ich mal gepsannt bin.
Der Vorteil an den geposteten, die farbigen Ringe sind Schrumpfschläuche die Angeblich sogar wasserdicht verbinden... Man darf gespannt sein

[Borax]

Trotz Erde folgende ausführliche Fehlermeldung...

Probier mal die Datei aus dem Anhang. Vielleicht geht's damit...

[CursOn]

Dein Modell läuft einwandfrei ^^ KA wo der Haken sein soll...

Bilder gibts hier

Vielen Dank !!!