PWM mit min 20kHz und Konststromquelle 1600mA

Hallo zusammen,

ich habe auf led-treiber.de eine KSQ gefunden und für die gibt es auch ne passende Dimmer-Schaltung . Jedoch brauche ich für 6 Seoul Z-LED P4, warmweiß, 90lm, CRI 93 mehr Leistung.
Habe mir überlegt 6x 1,2V AA Batterien mit je 2300mAh zu nehmen oder eventuell einen Li-ion Akku mit 7,4V und 3000mAh. Dann jeweils 3 LEDs in Reihenschaltung parallel zu schalten. Rechnerisch komme ich dann mit den 3 LEDs in Reihe auf max. 2400mA und diese dann zweimal in der Parallelschaltung auf 2x3,6V bzw. 2x3,7V.

Bild hier  
Was muss ich eigentlich dann an der Schaltung verändern, um mein Ziel zu erreichen? Oder gibt es bereits eine Bauanleitung, die für mich geeignet wäre?

Dann das nächste Problem:
Ich brauche einen PWM-Dimmer der möglichst hohe Frequenzen hat, also min. 20kHz, aber je mehr desto besser. Gibt es da nach oben hin Grenzen?

Bild hier  
Was muss ich an dieser Schaltung verändern?

Habe leider von solchen Sachen wenig Ahnung und nach viel eigener Recherche weiß ich immer noch nicht, wie ich mein Problem lösen soll. Hoffe ihr könnt mir dabei helfen :)

Hallo.

Also ich würde mal auf den C1 tippen.
Desto kleiner der wird desto höher die Frequenz.

Bin mir aber nicht sicher, warte lieber auf die Profis .

mfg niki1

Für LEDs braucht man keine so hohe PWM Frequenz. Rund 100-200 Hz sollte da schon völlig ausreichen. Wenn man ohnehin eine lineare Stromregelung so wie gezeigt nimmt, kann man auch gleich die LEDs mit variablem Strom, aber ohne PWM ansteuern. Da hat PWM eigentlich nur Nachteile. Interessant wird PWM erst wieder mit einem Schaltwandler um damit Strom zu sparen.

Hallo!

Wie der niki1 schon geschrieben hat, die PWM Frequenz wird hauptsächlich mit C1 und R1 bestimmt und durch slew-rate der Komparatoren begrenzt.

MfG

Normalerweise würde ich dir da zu stimmen. Aber bei diesem Projekt ist der Status Quo nicht das menschliche Auge sondern die Verschlusszeit der Kamera ;)

Habe in Foren nachgelesen, dass beim Filmen, also mit 50Hz, Probleme bei bewegten Objekten auftretten, wenn die PWM-Frequenz unter 20kHz liegt. Da aber eine SLR-Kamera eine Verschlusszeit von 1/4000s hat, so reicht theoretisch eigentlich eine Frequenz von 4kHz... aber wenn schon mit >20kHz Probleme bei 1/50s auftretten, was ist dann erst bei 1/4000s?!?!?

Daher will ich da mal lieber auf Nummer sicher gehen und eine möglichst hohe PWM-Frequenz bei dem LED-Strahler realisieren.

Zitat:

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Interessant wird PWM erst wieder mit einem Schaltwandler um damit Strom zu sparen.

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@Besserwessi: Das wäre doch noch interessanter für mich... ich habe von Elektronik nur die rudimentären Schulkenntnisse. Wie wurdest du den bestmöglich mein Vorhaben umsetzen?

Wenn einfach sein soll, würde ich die Schaltung so ähnlich wie oben aufbauen. T2 kann wegfallen und wird durch einen Wiederstand ersezt, der für etwa 1 mA Strom sorgt. Also z.B. 4,7 K OHM.
R3 wird durch einen Poti ersetzt, so das der Schleifer an den OP geht. Zur sicherheit, falls der Poti kratzt noch einen Widerstand von z.B. 10 K nach GND.

Damit hat man dann eine Einstellbare Stromquelle mit der man die LEDs mit einem Konstanten Strom versorgt, ganz ohne PWM und Störungen.
mehrere LEDs sollte man nicht ohne extra Widerstände paralelschalten. Da sollte für jeden LED zweig ein Widerstand in serie sein, an dem wenigstens etwa 200 mV abfallen. Für die LED mit 200 mA z.B. 1 Ohm.

Um Besserwessi noch zu unterstützen:
Deine LED-Stränge à 3 leds darfst du nicht parallel schalten. Wenn du es doch tust, werden diese ungleichmäßig hell sein. Ein Strang wird einen Großteil des Stroms abbekommen. Wenn die Kühlung ausreicht schafft er das. Wenn nicht, wird erst dieser Strang sterben und dann der übrig gebliebene.
Die Helligkeit kann man mit dem bloßen Auge übrigens kaum überprüfen, auch wenn die LEDs nebeneinander stehen. Z.B. könnte ich nicht den Unterschied zwischen 0,7A und 1A bei einer p4 sagen. Grund ist die logarithmische Wahrnehmung im Auge.

Auf der selben Seite - http://www.ledtreiber.de - gibt es übrigens auch Schaltwandler. Reichelt hat mit der L-PISR auch leistungsfähige Spulen im Angebot.

Aber wenn ich doch den R3 durch einen Poti ersetze, dann verheizt der doch jede Menge Strom während des Dimmens, oder? Da bei PWM zeitweise kein Strom fließt, dann ist diese Lösung zum Dimmen doch stzromsparender? Und bei Batteriebetrieb kommt es gerade auf die Effizienz an...

Wenn man nur einen solche einfache lineare Stromregung benutzt, braucht man sogar mit PWM etwas mehr Strom. Das liegt daran, das die helligkeit der LEDs ungefähr proportional zum Strom ist. Mit PWM ist die Helligkeit dann etwa proportional zum mittleren Strom. Ob der Strom dann geleichmäßig fließt, oder gepulst macht in erster Näherung keinen Unterschied. Bei gleichmäßigem Strom ist die Spannung an der LED noch etwas niedriger und dadurch die Erwärmung etwas geringe, was ein klein bischen mehr Helligkeit und Lebensdauer ergeben sollte. Wirklich groß ist der Unterschied aber nicht.

Wenn die Versorgungsspannung gut paßt, also nicht zu hoch für die LEDs, dann hat man auch mit einem Schaltregler nur einen wenig geringeren Stromverbrauch.

Zitat:

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Zitat von Besserwessi

Wenn man nur einen solche einfache lineare Stromregung benutzt, braucht man sogar mit PWM etwas mehr Strom.

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OK, also wäre ein Schaltregler besser geeigent? Aber es kann doch nicht so kompliziert sein ein paar LEDs zum leuchten zu bringen... und diese dann auch noch einfach zu dimmen... Kennt ihr ein Bauanleitung oder ne Quelle die mir weiterhelfen könnte?

Zitat:

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Zitat von avion23

Deine LED-Stränge à 3 leds darfst du nicht parallel schalten.

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Verstehe auch nicht, warum ich die LEDs nicht parallel schalten kann?!? Bei den Standard-LEDs geht das doch auch, oder etwa nicht?

Die meisten LEDs kann man nicht einfach so parallelschalten. Die Stromverteilung ist ungleichmäßig und thermisch instabil. Das heißt die wärmeste LED kriegt den meisten Strom und sich noch weiter erwärmt, oft bis zum Ausfall. Bei einigen baluen und weißen LEDs kann das gehen, das sind dann aber eher die schlechteren LEDs mit viel innenwiederstand.

Wenn die Spannung gut zu den LEDs paßt spart der Schaltwandler auch nicht mehr viel.

Hi, habe mir mittlerweilen ein paar Teile besorgt und eine Konstantstromquelle aufgebaut (siehe Anhang - Schaltplan).
Habe die KSQ wie von Besserwessi vorgeschlagen mit einem Schaltregler (LM2576) gebaut und das dimmen über den Strom zusätzlich mit einem Poti gelöst.

Das funktioniert soweit schon mal, verstehe aber nicht wie ich die Stromstärke errechnen kann.
Habe folgende Messungen gemacht:

Messung 1:
R1 = 100Ohm und R2 = 166Ohm
U = 3,27V und I = 80mA

Messung 2:
R1 = 1kOhm und R2 = 2kOhm
U = 3,66V und I = 149mA

Messung 3:
R1 = 10kOhm und R2 = 18kOhm
U = 3,4V und I = 300mA

Wie man U berechnet steht im Datenblatt (U = 1,23 x (1+ R2 / R1), dementsprechend habe ich auch die Widerstände gewählt. Aber ich verstehe nicht, wie man die Stromstärke errechnet?!? Das einzige was ich aus den Messungen herauslesen kann, ist dass umso größer die Widerstände sind umso höher ist dann auch die Stromstärke.

Zitat:

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Zitat von Besserwessi

Die meisten LEDs kann man nicht einfach so parallelschalten. Die Stromverteilung ist ungleichmäßig und thermisch instabil.

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Kann man nicht vor jede LED einen kleinen Widerstand (1Ohm) einbauen, der dann die Ungleichmäßigkeiten ausbügelt?

Ich wollte die LEDs an z.B. 4 normalen AA NiMH-Akkus (2300 mAh / 1,2 V ) betreiben. Somit habe ich genug Strom, aber nicht genug Spannung um die LEDs in Reihe zu schalten. Denn für 6 LEDs bräuchte ich dann doch 350mA und ca. 20V Spannung, oder sehe ich das falsch?

Oder müsste ich das in diesem Fall über einen Step-Up-Wandler machen?

Eine Reihenschaltung ist wahrscheinlich einfacher und man bräuchte keine Widerstände um den Strom gleichmäßig zu verteilen. Andererseits sind Step up Wandler von 4,8 V auf 20 V in der Regel weniger Effektiv und aufwendiger als Step-down von 4,8 auf 3,8 V. Es wird vermutlich nicht viel Unterschied machen. Im Idealfall sollte man aber nicht die Spannung, sondern direkt den Strom regeln. Mit dem LM257x geht das allerdings nicht so gut wegen der relativ hohen Ref. Spannung. R2 würde dazu durch die LED ersetzt und R1 mußte wesentlich kleiner werden.
Um mit dem LM257x als Stromregler noch einen guten Wirkungsgrad zu erhalten müßte man da wohl die Spannung an R1 etwa 10 fach verstärken.

Bei dem Spannungsregler kommt es mehr auf das Verhältnis R1/R2 an, weniger auf den Absolutwert. Mit 100 / 200 Ohm sollte also das gleiche rauskommen wie bei 1 K /2 K. Die Stromstärke errechnen geht nicht so einfach, da braucht man bei der Spannungsregelung die Kennlinie der LED und den Vorwiderstand.

Der Schaltregler kann zwar einen besseren Wirkungsgrad (z.B. 90 %) erreichen, aber auch mit der einfachen linearen Schaltung kommt man schon auf etwa 75 % Wirkungsgrad. Ich weiss nicht, ob sich da der Aufwand lohnt.

Zitat:

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Kann man nicht vor jede LED einen kleinen Widerstand (1Ohm) einbauen, der dann die Ungleichmäßigkeiten ausbügelt?

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Das wird sich nichts bringen denn diese Unregelmäßigkeit hängt vom Innenwiderstand der LED ab . Und die ist bei jeder Led anders , deshalb auch diese Unregelmäßigkeit. Das heißt du würdest das Problem nicht beheben.
Somit würdest du jeden einzelnen Innenwiderstand der um 1 Ohm erhöhen.-> Und das wäre das selbe, wie ohne den 1 Ohm.

Mfg niki1

Ok, dann versuche ich doch lieber eine Lösung zu finden, die LEDs in Reihe zu betreiben. Vielleicht wäre ja eine mögliche Lösung nur 3 LEDs an einer KSQ zu betreiben und das Ganze dann einfach 2mal an die Batterien anzuschließen... wenn das überhaupt geht. Ist mir gerad so in den Kopf gekommen.

Zitat:

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Zitat von Besserwessi

Im Idealfall sollte man aber nicht die Spannung, sondern direkt den Strom regeln. Mit dem LM257x geht das allerdings nicht so gut wegen der relativ hohen Ref. Spannung.

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Mit Ref. Spannung meinst du die Spannung die am Feedback des LM2576 liegt? Mit welchem Schaltregler kann ich denn den Strom regeln?

Da die LEDs mit den 4 Batterien möglichst lange leuchten sollen, finde ich schon, dass der Aufwand lohnt. Könnte mir zwar mehr Akkus kaufen und die Batterien dann häufiger wechseln, aber dass sind dann wieder Kosten, die man doch durch eine gute Schaltung meiden kann...
Aber wichtiger ist, dass die Schaltung selber so wenig wie möglich Wärme produzieren soll, weil die LEDs eh schon heiß sind und dann noch uneffektiver werden würden und dann wiederum mehr Strom ziehen.

Ach nur so ne interessens Frage:
Die Schaltregler arbeiten doch mit einer Frequenz. Funktionieren die also über PW-Modulation?

Man kann auch den LM2576 zur Stromregelung nehmen geht aber nur nicht so gut. Es geht mit vielen Reglern, besonders denen für ein einstellbare Spannung. Man muß im wesenlichen die Rückkopplung nicht über den Spannungsteiler, sondern über einen Widerstand in Reihe zur Last laufen lassen.

Die Schaltregler arbeiten auch mit PWM.

Die Lösung 2 Schaltregler für je 3 LEDs ist durchaus eine Überlegung Wert.

Ich hab vor einen RGB Strahler mit 3 Schaltregler IC's vom Typ LM3404MA zu bauen.
Das IC kann bis zu 1A Strom ab und hat einen TTL PWM Eingang.

Viel Beschaltung brauchts eigentlich nicht mehr viel drum herum.
Ob da PWM Frequenzen bis 20kHz gehen, sollte das Datenblatt beantworten können.

Leider liefert Farnell die von mir bestellten IC seit ca. 6 Monaten!! nicht aus.

Eventuell werd ich mich nach anderen Quellen umschauen müssen.

!Edit
Segor www.segor.de hat das IC im Programm...

Der LM3404MA hat einen Vin von 6-45V. Das hilft mir leider nicht, da ich nur 4,8V zur Verfügung habe.

Suche jetzt schon länger nach einem passenden Schaltregler, finde aber keinen. Kann mir jemand vielleicht einen Empfehlen.

Brauche einen, der folgende Spezifikationen erfüllt und möglichst effizient ist:
Vin = 4,8V (4x AA NiMH 1,2V)
Iout bis zu 0,7A

entwedern Vout = 3,5V (Step-Down) --> Aber dann müsste ich ja pro LED einen verbauen, das ist Unsinn...
oder Vout = 7V (Step-Up)
oder Vout = 10,5V (Step-Up)
oder Vout = 21V (Step-Up)

Von der PWM-Dimmung bin ich mittlerweilen weg, da die Schaltregler mir einer höheren Freqeunz arbeit und ich die Dimmung dann über den Strom regulieren möchte.

Es gibt Schaltregler z.B. der LM 2574 N3,3 mit einer festen Out-Spannung. Kann man bei denen auch den Strom mit einem Poti regulieren? Die Spannung soll ja auch bei 3,3V bleiben, aber die Stromstärke soll reguliert werden...

Könnte man sich den Schaltregler nicht selber bauen , wenn man fixe Werte und fixe Lasten hat.
Dann bräucht man ja keine Regelschaltung, da die Lasten gleich bleiben. ?



Mfg niki1

Ganz selber bauen würde ich den Wandler nicht. Man sollte wenigstens so etwas wie einen MC34063 als Basis nehmen. Man sollte aber auch direkt passende Regler finden können. Step down hat duchaus auch Vorteile. Wenn man etwas Verlust in Kauf nimmt für die Widerstände um den Strom gleichmäßig zu verteilen könnte man auch mit nur einem Step down wandler auskommen. Der Verlust sollte bei etwa 0,2 V liegen, das wäre vergleichbar zum unterschied zwischen einem einfachen Regler mit Diode wie dem LM2576 oder einem guten mit 2 MOSFETS. Man könnte die einzelnen Widerstände auch gleich als Shunt für die Strommessung mit nutzen und hätte dann nur relativ wenig zusätzliche Verluste.

Warum wäre es schlecht den nicht selber zu bauen? Ist doch mit einer Hand voll Bauteilen getan oder ?

Mfg niki1

Zitat:

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Zitat von Besserwessi

Man könnte die einzelnen Widerstände auch gleich als Shunt für die Strommessung mit nutzen und hätte dann nur relativ wenig zusätzliche Verluste.

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Das verstehe ich überhaupt nicht? Was meinst du damit in Laiensprache ;)

Zitat:

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Zitat von Besserwessi

Man sollte aber auch direkt passende Regler finden können.

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Also ich finde wirklich keinen geeigneten und was meinst du mit der LM2576 sei ein einfachen Regler mit Diode und was ist dann ein guter mit 2 MOSFETS? Wo finde ich denn so einen?

Ein Shunt ist einfach ein Widerstand der zum Messen des Stromes in einer Schaltung da ist. Das heiß er wird dort wo der zumessende Stom ist in Serie geschalten und dann wird einfach über das Ohm'sche Gesetz die Spannung ausgerechnet die an ihm abfällt. Da dieser Widerstand in Serie geschlaten wird muss er natürlicherweise sehr klein sein < 1 Ohm, damit er die Stromessung nicht belastet. siehe : http://de.wikipedia.org/wiki/Shunt_(Elektrik)

Besserwessi hat glaube ich die Aplication Note vom LM2576 gemeint. Da wird für eine Festspannung am Ausgang eine Diode , ein Kondensator und eine Spule gebraucht.

siehe: http://www.datasheetcatalog.org/data...r/DS011476.PDF


Mfg niki1

Was ein Shunt ist hatte ich bei Wikipedia auch nachgelesen, aber verstehe nach wie vor nicht wozu ich den eine Strommessung an einem kleinen Widerstand machen soll?

Zitat:

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Zitat von niki1

Besserwessi hat glaube ich die Aplication Note vom LM2576 gemeint. Da wird für eine Festspannung am Ausgang eine Diode , ein Kondensator und eine Spule gebraucht.

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Und was ist daran schlecht? Klar umso mehr Bauteile ich brauche umso mehr Verluste habe ich dann wohl auch. Aber was hat das dann mit den MOSFETs zu tun?

Beim LM2576 und einigen anderen Reglern fleiß der Strom in der "Ausphase" des Schaltelements über die Diode. Bei der Relativ niedrigen Spannung von etwa 4 V sind die etwa 0,4 V Spannungsabfall an der Diode schon recht viel. Das kann man besser machen, wenn man parallel zur Diode einen FET hat, der genau dann wenn die Diode Leiten soll geschlossen ist. Da gibt es einige Schaltwandler die genau diesen Weg haben und so höhere Wirkungsgrade erreichen.
Ein Beispiel wäre der TPS62200.

Kann man eigenentlich 2 parallel KSQs über Schaltregler wieder zusammenführen um den Strom zu verdoppeln? Oder muss ich die beiden Schaltregler dann erst irgendwie synchronisieren, wegen der Überlagerung der Rechtecksspannung? Oder ist das egal?

Bei den Stromreglern ist das Parellelschalten nicht so einfach, denn die szeuern oft den Strom an der positiven seite und messen den Strom am GND anschluß. Solange ein REgler die 700 mA schaft, kann man besser eine Regler pro LED nehmen.

Für sehr hohe Leistungen gibt es spezielle Regler die extra mehrere Spulen /Fet Teile parallel haben. Die sind dann aber syscron und mit etwa Phasenversatz von einem extra IC gesteuert. Das gibt dann zusätzliche Vorteile weil sich die Wechselstromanteile zu einem Teil kompensieren können und man keine so großen Kondensatoren braucht.

Zitat:

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Zitat von Besserwessi

Solange ein REgler die 700 mA schaft, kann man besser eine Regler pro LED nehmen.

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Meinst du nicht, dass das etwas übertrieben ist, einen Regler pro LED zu verbauen?

Habe mit einem Step-Up Regler (MAX642) mir eine Schaltung ausgedacht die theoretisch 10,5V @ 700mA liefern sollte... meint ihr die funktioniert?

Wenn ich jetzt tatsächlich 6 Step-Down Regler nehmen sollte, wie steuer ich die dann übern einen Poti?

Was muss ich machen um eine konstante Spannung zu haben und über den Poti nur den Strom zu regeln?

Welche Schaltung ist denn die bessere umd 6 LEDs zu betreiben? Die mit 6mal dem LM2576 oder 2mal dem MAX642???

6 mal den LM2576würde ich nicht machen, das ist eine durchgängog schlechte lösung. Besser wäre z.B. 3 mal TPS62200 , für jeweils 2 LEDs.


Im Prinzip ist die gezeigte Schaltung schon OK. Nur der FET sollte ein logoc lebvel FET sein, damit der bei 4,5 V schon gut durch schaltet. Könnte z.B. ein IRLZ34 sein.

Die Rückkopllung könnte man dann auch besser über den Strom machen, also ein widerstand in Reihe zu den LEDs.

Also ich dachte das die Angaben bei den MOSFETs wie sonst auch Bis-Angaben sind und nicht Ab-Angaben ;) Wird korrigiert...

Zitat:

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Zitat von Besserwessi

Besser wäre z.B. 3 mal TPS62200 , für jeweils 2 LEDs.

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Aber der TPS62200 könnte mir maximal nur 6V @ 300mA liefern und ich brauche für 2 LEDs aber 7V @ 700mA.

Aber nach wie vor regel ich durch einen Poti am Spannungsteiler die Spannung. Aber sollte nicht nur der Strom zum dimmen der LEDs geregelt werden und die Spannung stets bei 3,5V bleiben?

Ich hatte das datenblat vom TLS62200 nicht noch mal angeschaut. ICh dachte der ginge bis 1,5 A. Ist aber egal, ist nähmlich auch keine so gute Lösung.

Bei nur 4,8 V Eingangsspannung wird der MOSFET im Regler mit dem max642 auch nur mit der kleinen Spannung am GATE angesteuert. Der IRF540 ist dafür nicht so gut gereignet weil er für 10 V Gatespannung gedacht ist und dann auch noch für 100V und damit vergleichsweise viel Gate Ladung braucht. Besser halt ein Fet für etwa 4-5 V Gatespannung und eher wenig (aber genügend, z.B. 30-40 V) Spannungsfestigkeit.

Die Regelung sollte man über den Strom machen. Die richtige Spannung stellt sich dann von alleine ein. Der max422 sieht dafür recht gut aus, da er nur 50 mV Referenzspannung hat. Diese Spannung wird man nähmlich etwa am shunt verlieren. Seltsamerweise ist im Datenblatt keine Stromregelung als Beispiel angegeben.

Das einstellen wird aber etwas kompliziert, denn wer hat schon einen Poti für etwa 0.07-1 Ohm. Es sollte aber gehen indem man über 2 extra Widerstände ein bischen Vorspannung dazugibt. Für einen großen Regelbereich müßte man wohl besser den shunt umschaltbar machen.

Hi zusammen,

wie sieht es eigentlich mit der Batteriedauer aus?

Kann man pauschal sagen, wenn ich über einen StepUp-Wandler die Spannung verdoppel, dass dann die Batterie mit dem doppelten Strom beansprucht wird?

Oder ist es effizienter statt der Batterien (4xAA mit 1,2V = 4,8V) lieber einen Lithium-Ionen Akku (7,4V) zu nehmen, weil die Spannungsdifferenz dann kleiner ist?

Die Stepup oder step down Wandler werden einen Wirkungsgrad von so etwa 75-95 % haben, abhängig von den Teilen und der Spannung. Bei einer Spannungsverdopplung wird man also ein klein wenig mehr als den doppelten Strom brauchen. Beim Runterregeln braicht man dann etwas weniger Strom am Eingang als am Ausgang. Welcher Weg effektiver ist, kann man nicht so pauschal sagen, theoretisch sind auf beiden Wegen Wirkungsgrade ganz dicht an 100 % drin.

Oft wird der Wirkungsgrad eher größer wenn das Spannungsverhältnis eher nahe an 1 ist. Auch sind höhere Spannungen, bis etwa 12 V eher effektiver als kleine Spannungen. Insbesondere fällt der Verlust an der Shottkydiode bei etwa höheren Spannungen weniger ins Gewicht und man kriegt auch mit einem einfacheren Wandler mit nur einem FET noch einen guten Wirkungsgrad. Mit dem max642 wären die 7,4 V sicher etwas besser geeignet, aber nicht viel. Wichtiger ist da wahrscheinlich eine gute Inductivität und einen wirklich passenden Fet zu haben.