Spannungs- und Stromquelle: Überlastung, aufblitzen

Fragen zu Schaltungen, Elektronik, Elektrik usw.

Moderator: T.Hoffmann

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Web-Engel
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Sa, 30.03.19, 22:01

Hallo Elektronik-Experten,

Hier läuft ein Meanwell-Trafo mit 48V und 96W (MW LPV-100-48) und versorgt 6 LED-Treiber Meanwell LDD. Von denen laufen immer nur drei parallel, entweder 2x700+1x1000, oder 3x350 (LDD-350HW). Dahinter jeweils ein CoB mit rund 34V Vorwärtsspannung. Die schwächeren Treiber hängen an warmweiß, die stärkeren an kaltweiß.

Es gibt zwei Schalter: einen vor der Spannungsquelle – das ist der Lichtschalter an der Wand. Und dann einen zwischen der Spannungsquelle und den Stromquellen, womit ich zwischen warm und kalt umschalte.

Wenn die drei 350er dranhängen, gibt es beim Einschalten kein Licht, sondern nur ein regelmäßiges kurzes und gleichzeitiges Aufblitzen aller drei CoBs. Wenn zwei dranhängen – egal welche – geht es. Wenn ich mit zweien starte und danach den dritten anschließe, geht es ebenfalls einwandfrei. Die drei kräftigeren Treiber gehen immer.

Offensichtlich zapfen die drei 350er einen hohen Einschaltstrom ab, den die Spannungsquelle nicht liefern kann. Daher schaltet sie ab, nach 2s wieder an, merkt, dass die Leistung immer noch zu hoch ist, und wieder ab. Oder?

Was wäre die Lösung? Müsste ich irgendwie den Einschaltimpuls begrenzen? Oder irgendein Relais, das die drei Treiber nacheinander einschaltet?

Irgendwie sind diese LDD ganz schöne Biester, siehe das Problem mit langem Kabel hier
viewtopic.php?f=35&t=24555&p=217712#p217712

Grüße
martin
Buddhamilch
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So, 31.03.19, 02:26

Das Verhalten der LDD-Konstantstromquellen ist in der Tat sehr merkwürdig.

Anhand der Konfiguration hätte ich eher darauf getippt, dass die 2x700mA + 1x1000mA --> in Summe 2,4A nicht laufen würden.
Das Netzgerät kann max. 2,1A liefern.

Ok, so ganz richtig ist die Rechnung nicht, da die Ausgangsspannung an den LDDs nur ca. 34V beträgt.
Somit wird im Eingang nur ein Strom von
1000mA / 48V x (34V + ca. 4V* = ca. 38V) / 0,95 [95% Wirkungsgrad] = 833,33mA
700mA / 48V x (34V + ca. 4V = ca. 38V) / 0,95 [95% Wirkungsgrad] = 583,33mA

In Summe
833,33mA
583,33mA
583,33mA
-----------------
1999,99 --> gerundet 2A benötigt.
Und das liegt unter dem Wert, den das Netzgerät maximal abgeben kann (max. 2,1A).

* die 4V sind die Differenz aus max. 56V im Eingang und max. 52V am Ausgang: 56V - 52V = 4V.

Warum dann die 3x 350mA --> in Summe 1,05A nicht funktionieren, weiß der Geier.

Ich tippe darauf, dass der ausgangsseitig montierte Kondensator im 48V Netzgerät nicht genügend Kapazität hat.
Im Prinzip sollten dann aber auch die stromstärkeren Konstantstromquellen Probleme bereiten.
Wahrscheinlich hast Du recht, dass die kleineren im Moment des Einschalten einen höheren Strom ziehen.

Mein Vorschlag (keine Garantie, dass es funktionieren wird):
Montiere einen Elko an den Ausgang des 48V Netzgerätes (noch vor den Schaltern).
Sollte die Sromaufnahme höher sein, dann fungiert dieser Kondensator als Puffer.

Anhand der Fehlerbeschreibung würde ich dort einen mit 4700µF oder mehr anschließen. Spannungsfestigkeit: 63V oder höher.
Kostenpunkt für 1 Stück 4700µF/63V --> ca. 5 EUR.
dieterr
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So, 31.03.19, 11:57

Alternativ NTC zur Strombegrenzung im kalten Zustand vorschalten. Kann dir allerdings adhoc nicht sagen, wie du die am besten berechnest.
Web-Engel
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So, 31.03.19, 20:35

Buddhamilch hat geschrieben:
So, 31.03.19, 02:26
Mein Vorschlag (keine Garantie, dass es funktionieren wird):
Montiere einen Elko an den Ausgang des 48V Netzgerätes (noch vor den Schaltern).
Sollte die Sromaufnahme höher sein, dann fungiert dieser Kondensator als Puffer.
Ok, aber der führt doch dazu, dass am Anfang der Strom noch höher ist, weil der Elko erst geladen werden will. Dabei schaltet das Netzteil ab, dann saugen die LED-Treiber den Elko komplett leer, und wenn das Netzteil es noch einmal versucht, beginnt das Spiel von neuem.
nur meine Theorie.
Wenn ich einen Elko hätte, würde ich es natürlich mal versuchen. Muss ich aber erst bestellen.
dieterr hat geschrieben:
So, 31.03.19, 11:57
Alternativ NTC zur Strombegrenzung im kalten Zustand vorschalten. Kann dir allerdings adhoc nicht sagen, wie du die am besten berechnest.
Klingt auch logisch, allerdings ist der NTC dann natürlich immer im Stromkreis. Und das Umschalten von warm auf kalt wird vermutlich nicht mehr funktionieren, denn dann ist der NTC ja schon warm. Da müsste man dann eine Pause einlegen. Stop, halt, man könnte ja zwei NTCs nehmen, einen vor den warmen Treibern und einen vor den kalten Treibern.

Vermutllich werde ich beide Bauteile mal bestellen und testen. Grr, was ein Aufwand.

Danke für Eure Tips.

martin
dieterr
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So, 31.03.19, 20:56

Web-Engel hat geschrieben:
So, 31.03.19, 20:35
Klingt auch logisch, allerdings ist der NTC dann natürlich immer im Stromkreis.
Nein, immer in der Versorgungsleitung zu den LDDs, um deren Einschaltstromstoß zu reduzieren. Müssen aber Leistungstypen sein wie https://www.reichelt.de/ntc-widerstand- ... D_BwE&&r=1, nur bzgl. Widerstand kann ich nicht so recht weiterhelfen.
Buddhamilch
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Mo, 01.04.19, 02:14

dieterr hat geschrieben:Kann dir allerdings adhoc nicht sagen, wie du die am besten berechnest.

Das Netzteil kann max. 2,1A liefern,
die Spannung beträgt 48V.

U / I = R

48V / 2,1A = 22,857... Ohm
Der nächst größere, aber erhältliche Wert sind 25 Ohm.

Rückrechnung:
48V / 25R = 1,92A

Zum Beispiel:
Epcos B57236S0250M000

Die Schalter sollten entsprechend auch mindestens 2A schalten können.
Web-Engel
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Do, 25.04.19, 21:21

Erst einmal vielen Dank an alle für die Hilfe! Mittlerweile habe ich den Kondensator und NTCs bestellt und alles getestet, leider mit sehr wenig Erfolg.

Der Kondensator alleine bringt gar nichts. Vermutlich ist es so, wie ich schon befürchtet hatte: Der Kondensator zieht beim Einschalten ebenfalls Strom und belastet das Netzteil zusätzlich.

Es funktioniert natürlich, wenn ich erst den Kondensator anschalte und dann erst die LED-Treiber. Klar, dann kann das Netzteil erst den Kondensator aufladen, und selbst wenn das nicht im ersten Anlauf funktioniert und das Netzteil wieder abschaltet, wird sich die Situation nach ein paar Zyklen stabilisieren. Wenn dann die LED-Treiber dazugeschaltet werden, unterstützt der Kondensator. Leider ist das sehr unpraktisch: Am Lichtschalter das Netzteil anschalten und dann am Netzteil die LEDs anschalten.

Die NTCs zwischen Netzteil und Treiber haben ebenfalls nichts gebracht. Verwendet habe ich B57235S0100M000, B57236S0200M000, B57238S0150M000, also 10Ohm3A, 20Ohm2,8A, 15Ohm4,4A.

Jetzt könnte ich noch den Kondensator direkt ans Netzteil anschließen und den NTC dann vor die LED-Treiber.

Irgendwie bin ich aber jetzt von dem ganzen Gebastel nicht mehr überzeugt. Selbst wenn die NTCs funktionieren, reduziert das die Alltagstauglichkeit, weil ich ja nicht mal aus Versehen ausschalten und dann wieder einschalten darf.

Gibt es eine Möglichkeit, das Problem grundsätzlicher zu lösen?

Taugt das Netzteil eigentlich? Von Meanwell gibt es ja auch ein teureres mit ähnlichen Anschlusswerten. Außer dem Metallgehäuse konnte ich bei dem teureren keinen Unterschied sehen.

Nach wie vor verstehe ich das Problem nicht ganz. Meine Konstellation sollte doch recht üblich sein: Konstantspannung und dahinter einen LED-Treiber, beides von Meanwell. Baut denn Meanwell wirklich LED-Treiber, die beim Einschalten so viel Strom ziehen, dass die hauseigene Spannungsquelle in die Knie geht? Dass ich drei LED-Treiber verwende, sollte ja auch machbar sein, wenn die Gesamtleistung passt.

Hat jemand noch eine gute Idee?
Buddhamilch
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Fr, 26.04.19, 01:02

:idea: Nur eine Idee.
Die LDD werden nacheinander eingeschaltet.
Keine Ahnung, ob das so (oder ähnlich) funktionieren kann.

Sobald der Ausgang von DCDC1 Strom liefert, wird auch ein Fet angesteuert, der Vin- von DCDC2 an GND der Betriebsspannung schaltet.
Sobald der Ausgang von DCDC2 Strom liefert, wird auch ein Fet angesteuert, der Vin- von DCDC3 an GND der Betriebsspannung schaltet.

Da sollte auf jeden Fall noch jemand drauf schauen, der etwas mehr Ahnung von Elektronik hat, zum Beispiel: Borax.
LDD_per_Fet_schalten.png
LDD_per_Fet_schalten.png (7.69 KiB) 1533 mal betrachtet
Borax
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Fr, 26.04.19, 12:24

Sollte prinzipiell gehen. Was auf alle Fälle noch nötig wäre sind Zenerdioden von Gate nach Source (Masse), damit die maximale Spannung am Gate auf ca. 10V begrenzt bleibt. Möglicherweise muss auch noch ein Kondensator dazu, falls die Fets 'zu schnell' einschalten (wahrscheinlich reicht aber die Verzögerung der LDDs alleine auch schon aus). Und ein Widerstand von Gate nach Masse, der dafür sorgt, dass die Spannung am Gate nach dem Ausschalten auch schnell wieder auf 0 runter geht. Ansonsten bleiben die nach dem Ausschalten für recht lange Zeit 'durch geschaltet', weil die LEDs unterhalb ihrer Schwellspannung einen extrem hohen Widerstand haben und der Kondensator am Ausgang der LDDs so nicht (weit genug) entladen wird. Bei geeigneter Auslegung der Widerstände (Gate Vorwiderstand R1 + Gate-Source Widerstand) kann man auch auf die Zenerdiode verzichten, weil der Spannungsteiler aus diesen beiden Widerständen auch schon für eine Spannungsbegrenzung am Gate sorgt.
Web-Engel
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Fr, 26.04.19, 15:01

Hallo Borax, Buddhamilch,

vielen Dank für Eure Tips.

Mit wird das aber langsam zu kompliziert. Ich verstehe passive Elektrik (bin Physiker), aber keine aktive Elektronik. Das wird mir außerdem jetzt vom Bastelaufwand zu viel, zumal Ihr ja auch schreibt, dass ich noch probieren müsste.

Nach wie vor frage ich mich, warum das nicht auf Anhieb funktioniert. Ich hänge Meanwell LED-Treiber an eine Meanwell-Spannungsquelle und bekomme ein Stroboskop.

Jetzt habe ich meine 36-V-Spannungsquelle (HLG-120H-36A) noch einmal angesehen, weil die einen hochwertigeren Eindruck macht als die 48-V-, in der Annahme, dass ich mir dieses Modell in 48V kaufe. Aussortiert hatte ich die ja nur, weil sie zusammen mit der Drop-Spannung der LED-Treiber zu wenig Spannung liefert. Und was sehe ich: Eine „VO ADJ“-Abdeckung. Und in der Tat, man kann die Spannung hochregeln. Jetzt bin ich bis auf 39,5V gegangen, und alles funktioniert.

Ich teste noch ein paar Tage und schreibe dann die endgültige Lösung hier rein.

Danke und Grüße
martin
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Fr, 26.04.19, 15:07

Nach wie vor frage ich mich, warum das nicht auf Anhieb funktioniert. Ich hänge Meanwell LED-Treiber an eine Meanwell-Spannungsquelle und bekomme ein Stroboskop.
Nicht jedes Netzteil ist stabil genug gegen hohe Einschaltströme. Ist auch nicht sooo einfach. Schließlich sollen die Netzteile ja auch kurzschlussfest sein (daher schalten sie bei zu hoher Last eben ab). Die aber gleichzeitig noch stabil genug für einen kurzzeitigen Kurzschluss (nichts anderes bewirkt der Eingangskondensator der LDDs) zu bauen ist halt nicht ganz trivial. Leider gibt es solche Angaben auch nicht wirklich in den Datenblättern.
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