Hallo Community Heute habe ich mal wieder ein ganz besonderen Wunsch. Ich suche einen Schaltregler, der mit mindestens 25MHz taktet. Am besten wäre ein fertiges Modul mit 350mA/700mA-Output. Gibt es so etwas überhaupt? MfG Samuel Canadi
> Gibt es so etwas überhaupt?
Kaum. Wir wissen zwar nicht, welche Spannung und ob aufwärts oder
abwärts weil du zu faul warst es hinzuschreiben,
aber eine einfache Rechnung, 12V auf 15V mit 700mA sagt daß bei
1/25000000 Sekunde Pulszeit die Induktivität maximal 300nH haben darf.
Da 1mm Draht schon 1nH hat, wäre eine Schaltung mit 2cm Baugrösse schon
mit 20% Streuinduktivität ausgestattet, also einem Wirkungsgrad unter
80% und damit einem Schaltregler nicht würdig (alle anderen Verluste
kommen ja hinzu, also unter 50% Gesamtwirkungsgrad).
Solche Schaltfrequenzen machen erst Sinn, wenn der Schaltregler auf
einem Chip integriert wäre, was du wohl nicht bauen willst und bei 700mA
auch nicht die richtige Umsetzung wäre.
Aber solche Anforderungen wie deine kommen meist zu Stande, weil du
schon vorher Probleme hattest du du nicht gelöst hast und nun auf diese
Art umgehen willst. Lös also dein eigentliches Problem.
25 MHz klingt interessant. Gibt's aber meines Wissens (noch)keine fertige integrierte Lösung. Ich hab Schaltregler von TI (TPS6223xx) in Verwendung,die laufen mit 3MHz und machen keine Probleme. Bei 25MHz könnte man ja die Drossel als Leiterbahn ausführen, hätte man damit aber auch einen super KW Sender aufgebaut.Aber ich bin mir fast sicher, dass diese Sache noch kommen wird. Immerhin kann man wieder den einen oder anderen Cent einsparen. Grüsse
Grober Unfug wenn man sowas baut. Das gibt nur Riesenprobleme in jeder EMI Messung.
Samuel C. schrieb: > Ich suche einen Schaltregler, der mit mindestens 25MHz taktet Kannst du uns vielleicht mal erklären, woher diese etwas exotische Mindestanforderung kommt und was er wohin schalten soll? Dann findet sich vielleicht auch eine Alternativlösung.
Mein Problem ist, dass ich LEDs per PWM dimmen will. Leider ist es so, dass man im niedrigen Helligkeitsbereich und zu niedriger Auflösung die Stufen sehen kann. Ich könnte auch mit 120Hz und 14Bit-Auflösung gut leben. Dafür bräuchte ich dann aber noch mindestens 4 MHz. 16Bit bei 240Hz wären mein Ziel gewesen. Aber das war schon so gut wie klar, dass das nicht möglich sein wird. Was ist den derzeit das schnellste erhältliche Schalreglermodul? Ich arbeite mit 24V Versorgungsspannung. Da es sich um ein privates Projekt handelt machen mir EMI-Messugnen auch keine Sorgen.
@ Samuel C. (dragonsam) >Ich könnte auch mit 120Hz und 14Bit-Auflösung gut leben. Dafür bräuchte >ich dann aber noch mindestens 4 MHz. 16Bit bei 240Hz wären mein Ziel >gewesen. Jaja, es lebe der Overkill. > Aber das war schon so gut wie klar, dass das nicht möglich sein >wird. SOOOO schnell aufgeben? > Was ist den derzeit das schnellste erhältliche Schalreglermodul? Falsche Frage. Welche Schaltung kommt ohne so einen exotischen Schaltregler aus? Antwort: Eine normale, lineare Konstantstromquelle. Wenn man die so baut, dass sie nur wenig Spannungsabfall benötigt, sagen wir 1V, ist die Verleistleistung bei 700mA vernachlässigbar. Und diese Konstantstromquelle kann man mit 16 Bit dimmen. Ein Bipolartransistor und bissel Gemüse ist alles was man braucht. MFG Falk
Nimm doch eine aktive Stromquelle - Gesteuert über einen DAC; wird halt ein bisschen Wärme umgesetzt. Wenn man sich clever anstellt sind die Verluste auch nicht die Rede wert.
> Falsche Frage. Welche Schaltung kommt ohne so einen exotischen > Schaltregler aus? Antwort: Eine normale, lineare > Konstantstromquelle. Wenn man die so baut, dass sie nur wenig > Spannungsabfall benötigt, sagen wir 1V, ist die Verleistleistung bei > 700mA vernachlässigbar. Und diese Konstantstromquelle kann man mit > 16 Bit dimmen. Ein Bipolartransistor und bissel Gemüse ist alles was man > braucht. Eine lineare KSQ wäre mir auch am liebsten. Allerdings sinkt mein Wirkungsgrad dann ins bodenlose. Ich versorge mit 24V und kein Strang kommt auf über 19V. Da würden bei der KSQ mit der höchsten Ausgangsspannung schon gut 4W abfallen. Ich habe 4 Kanäle.
Moeglicherweise waere es genuegend die niedrigen Helligkeiten mit der Stromquelle zu bringen, die hoeheren Helligkeiten per PWM...
@ Samuel C. (dragonsam) >Eine lineare KSQ wäre mir auch am liebsten. Allerdings sinkt mein >Wirkungsgrad dann ins bodenlose. Kaum. Zumal der für ein Bastelprojekt eh unwichtig ist. > Ich versorge mit 24V und kein Strang >kommt auf über 19V. Da würden bei der KSQ mit der höchsten >Ausgangsspannung schon gut 4W abfallen. Ich habe 4 Kanäle. Selbst wenn es so wäre, wo ist das Problem? 19/24 sind ~80% Wirkkungsgrad. Deine LEDs sind deutlich schlechter ;-) Und wenn man das 24V Netzteil auf 20 oder 21V runterdrehen kann, ist alles in Butter. MfG Falk P S "Suche keine Fehler, suche Lösungen" Henry Ford
@ Oktal Oschi (Firma: Hmmm) (hacky) >Moeglicherweise waere es genuegend die niedrigen Helligkeiten mit der >Stromquelle zu bringen, die hoeheren Helligkeiten per PWM... Gute Idee! Kann man easy mit der Konstantstromquelle fuer Power LED kombinieren! MFG Falk
Man kann die PWM Erzeugung auch analog steuern, bzw. in eine analoge Regelschleife einbauen. So kann man auch bei 20 kHz Schaltfrequenz noch fast beliebig fein den Strom einstellen. Die Vorgabe des Stromes geht dann per DA Wandler oder ähnlichem.
ahm die rechnung ist komisch 120 Hz soll die PWM haben. Da braucht man doch nicht mit 25Mhz schalten. Es reicht doch, wenn der Pulsgenerator intern mit der Frequenz arbeitet und sein 120 Hz Rechteck mit nem 16 Bit genauen Duty Cycle raushaut.
Falk Brunner schrieb: > @ Samuel C. (dragonsam) > >>Eine lineare KSQ wäre mir auch am liebsten. Allerdings sinkt mein >>Wirkungsgrad dann ins bodenlose. > > Kaum. Zumal der für ein Bastelprojekt eh unwichtig ist. Bastelprojekt hin oder her. Ein Wirkungsgrad von % muss nicht sein. >> Ich versorge mit 24V und kein Strang >>kommt auf über 19V. Da würden bei der KSQ mit der höchsten >>Ausgangsspannung schon gut 4W abfallen. Ich habe 4 Kanäle. > > Selbst wenn es so wäre, wo ist das Problem? 19/24 sind ~80% > Wirkkungsgrad. Deine LEDs sind deutlich schlechter ;-) 1. Strang: 11,5V--> ca. 48% 2. Strang: 18,5V--> ca. 77% 3. Strang: 17,5V--> ca. 73% 4. Strang: 17,5V--> ca. 73% Für zu einem Gesamtwirkungsgrad von etwa 68%. Das erhöht meinen Stromverbrauch von etwa 30W auf gut 44W. Nein, danke. Dann lieber geringere Auflösung. > Und wenn man das 24V Netzteil auf 20 oder 21V runterdrehen kann, ist > alles in Butter. Das Netzteil lässt sich leider nicht runterdrehen. Gibt es jetzt eigentlich einen Schaltregler mit 4MHz?
blub schrieb: > ahm die rechnung ist komisch > > 120 Hz soll die PWM haben. Da braucht man doch nicht mit 25Mhz schalten. > Es reicht doch, wenn der Pulsgenerator intern mit der Frequenz arbeitet > und sein 120 Hz Rechteck mit nem 16 Bit genauen Duty Cycle raushaut. Nein, ursprünglich hatte ich 16Bit@240Hz angestrebt. 240*2^16 = 15.728.640 Da man dem Schaltregler jedoch mindestens 2 Schaltzyklen Zeit lassen sollte, käme man auf über 30MHz. Dann habe ich meinen Anspruch auf 200Hz gesenkt, was dann zu etwa 25MHz führt.
Samuel C. schrieb: > Gibt es jetzt eigentlich einen Schaltregler mit 4MHz? Nicht das ich wüste... Aber: kann man das nicht Analog aufbauen? Ich denke da an die Widerstandskennlinie eines Mosfets. ;)
Samuel C. schrieb: > blub schrieb: >> ahm die rechnung ist komisch >> >> 120 Hz soll die PWM haben. Da braucht man doch nicht mit 25Mhz schalten. >> Es reicht doch, wenn der Pulsgenerator intern mit der Frequenz arbeitet >> und sein 120 Hz Rechteck mit nem 16 Bit genauen Duty Cycle raushaut. > > Nein, ursprünglich hatte ich 16Bit@240Hz angestrebt. > 240*2^16 = 15.728.640 > > Da man dem Schaltregler jedoch mindestens 2 Schaltzyklen Zeit lassen > sollte, käme man auf über 30MHz. Dann habe ich meinen Anspruch auf 200Hz > gesenkt, was dann zu etwa 25MHz führt. du hast nur einen offset bei deinem Regler. Dh die minimale Schaltzeit ist festgesetzt. Alles was darueber geht (also mehr als .01 % Ansteuerung, was ohnehin nicht wahrnehmbar ist) kannst du beliebig im Timing hin und her verschieben. Nur der Generator muss genau genug abzaehlen koennen, dazu nehme man einen cpld und einen 50mhz quarz
> du hast nur einen offset bei deinem Regler. Dh die minimale Schaltzeit > ist festgesetzt. Alles was darueber geht (also mehr als .01 % > Ansteuerung, was ohnehin nicht wahrnehmbar ist) kannst du beliebig im > Timing hin und her verschieben. Nur der Generator muss genau genug > abzaehlen koennen, dazu nehme man einen cpld und einen 50mhz quarz Mein Generator ist genau genug. Da liegt kein Problem vor. Das nützt mir nur nichts, wenn der Schaltregler den Impuls nicht einmal mitbekommt. Und natürlich kann man 0.01% noch sehen. Zumindest wenn sich da Ganze im Bereich unter 0.5% abspielt. Meine Regelung steuert sowieso logarithmisch an. Daher kommt auch der Anspruch an die hohe Auflösung.
Seh' dir mal den LT3743 an, der ist auf schnelles LED-Dimmen gezüchtet. > the LT3743 is capable of changing regulated LED current >levels within several μs, providing accurate, high speed >PWM dimming between two current levels.
Ich kenne mehrphasen Spannungswandler für die CPU-Spannungswandler welche sich im in 1MHz-3Mhz Bereich bewegen - 4 wüsste ich jetzt direkt nicht. Schau mal bei LTC oder TI vorbei. :)
> Ich habe 4 Kanäle. Du erwartest, daß dein "Schaltregler" so schnell ein- und ausgeschaltet werden kann, daß er das PWM-Helligkeitssignal quasi 1:1 auf die LED abbildet, mit einer Flankensteilheit von 50nsec. Und das alles nur, weil dunur einen Schaltregler hast oder kennst, der einen on/off Eingang hat. Falscher Ansatz. Der Schaltregler soll den Strom der LED regeln, und misst dazu den Strom an einem Strommesswiderstand Shunt an dem eine Spannung anfällt, sagen wir so 0.7V für Nennstrom von 700mA. Dann bekommt man eine halbhelle LED, na wie ? Genau, in dem man vorgibt, daß an diesem Widerstand nur 0.35V abfallen soll. Es ist sogar egal, ob man das Signal vom PWM-Signal schon gefiltert hat auf einen Mittelwert und den vergleicht, oder das PWM Signal direkt draufgibt und es nur so weit filtert, daß es sich langsamer ändert als der Schaltregler dem Strom folgen kann. uC PWM --R--+--+-----|+\ LED 0V/5V | | | >--Schaltregler---|>|--+ | | +--|-/ | 0.163R C | | | | +----------------------------+ | | Shunt Masse ------+--+-------------------------------+ Wenn du hier mal genau überlegst was passiert: Bei langsamer PWM geht die Verleichsspannung in den Pausen ganz auf 0V, die LED schaltet ab und in der an-Zeit ganz auf 0.7V, die LED ist voll an. Kommt aber nur ein kurzer Impuls aus dem PWM-Kanal, steigt die Spannung an C nur ein bischen an und fällt dann wieder ab. Der Schaltregler kann dieser Spannung noch folgen (dazu muß man das RC passend auslegen, das kann man erst wenn man das Tempo des Reglers kennt) regelt den Strom der LED so daß am Shunt derselbe Spannungbuckel entsteht. Der MITTELWERT des Strom und damit der erzeigten Helligkeit der LED entspricht EXAKT dem mittleren Prozentsatz des PWM Signals, obwohl die Spannung irgendwo zwischen 0V und 0.7V pendelte. Es ist EGAL wie lang der Ansteig brraucht (Hauptsache lanmgsamer als der Schaltregler den Strom hochdrehen kann) weil das ABfallen genau so lange dauert, d.h. was zu Beginn zu wenig geleuchtet wuirde, wird danach eben nachgeleuchtet. Steuer also deine Schaltregler-Konstantstromquelle nicht übner einen on/off EIngang an, sondern durch Vorgabe des Vergleichswerts für den Shunt. Das können übrigens alle Chinesen mit ihren LED-Tafeln, peinlich daß man in Deutschland dafür nicht-existierende 25MHZ Regler brauchen, kein Wunder, wenn wir inzwischen als dumm gelten. Chinesen sind noch ein wenig schlauer: Sie korrigieren eventuelle Helligkeitsunlinearitäten in Software. Man braucht keine 25MHz Schaltregler.
Der Ansatz gefällt mir sehr. Vielen Dank. Alledings ist der für mich so nicht ganz einfach umzusetzen. Da bräuchte ich jedemenge Hilfe dabei. Mein Schwerpunkt liegt dann doch eher beim Programmieren. Meinst du, ich käme mit dieser Technik zu meinem Wunschziel 16Bit@240Hz? Dann würde ich mich mal intensiver damit beschäftigen. Es ist zwar so, dass LEDs bei Unterbestromung gerne mal ihren Farbton ändern, das würde ich dafür aber in Kauf nehmen.
Samuel C. schrieb: > 16Bit@240Hz? Du machst keine PWM, du regelst den Strom durch die LED. Das könnte dann ungefähr so aussehen: http://carrotindustries.net/images/led-sch2.png (Der Teil unten Rechts) Problematisch an der Schaltung ist das Verhalten bei geringen Ausgangsströmen, denn dann geht der Schaltregler in den lückenden Betrieb. Wenn du einen mit höherer Schaltfrequenz nimmst, dann hast du das Problem nicht.
@MaWin (Gast)
>Das können übrigens alle Chinesen mit ihren LED-Tafeln,
Kaum. Die haben nichtmal ansatzweise 16 Bit Helligkeitsauflösung,
genausoweinig wie diese Schaltung das solide schafft.
MfG
Falk
Vielleicht mal eine blöde Frage, aber war spricht denn dagegen, eine Diode in Reihe mit einem kleinen Messwiederstand zu schalten und das dann parallel zu einem Kondensator zu schalten? Den Kondensator läd man dann über einen Transistor mit kurzen Impulsen. Sprich (LED-R)||C Da der Kondensator unter Umständen deutlich größere Spitzenströme ab kann wie die LED sollte die Strombegrenzung weniger Verluste machen.
Die Grenze für IC-Schaltregler ist momentan bei 4MHz. Obendrüber findet man nur noch Papers. Resonante Regler kommen weit drüber. Im Prinzip wird ein Sinusgenerator gebaut, transformiert und am Ausgang gleichgerichtet. Leider funzt Class-E nicht gut mit variabler resistiver Last.
@ Christian Berger (casandro) >Vielleicht mal eine blöde Frage, In der Tat. > aber war spricht denn dagegen, eine >Diode in Reihe mit einem kleinen Messwiederstand zu schalten und das >dann parallel zu einem Kondensator zu schalten? Den Kondensator läd man >dann über einen Transistor mit kurzen Impulsen. Du erfindest gerade den Schaltregler "neu". Nur dass der von dir noch ein paar Kinderkrankheiten hat. Lies mal den Artikel Konstantstromquelle fuer Power LED, dann geht dir vielleicht ein Licht auf (wie passend für einen LED-Thread ;-) MfG Falk
Wie viele LED-Stränge sind es denn? Ich könnte mir vorstellen, dass sich da diverse dc-dc wandler für eignen..
Falk Brunner schrieb: > @MaWin (Gast) > >>Das können übrigens alle Chinesen mit ihren LED-Tafeln, > > Kaum. Die haben nichtmal ansatzweise 16 Bit Helligkeitsauflösung, > genausoweinig wie diese Schaltung das solide schafft. > > MfG > Falk Falsch, 16 Bit ist der nächste Standard der sich jetzt schon durchsetzt. Neuste RGB LED Wände arbeiten mit 48Bit Farbtiefe und schaffen mit 30MHz PWM Takt auch weit höhere Wiederholraten als 250 Hz. Wenn es dem OT ausreicht würde ich ihm empfehlen auf fertige Konstantstrom LED Treiber zurück zugreifen. Zb. TLC49xx Reihe von TI oder MBI5030 von Macroblock. Letzerer hat sogar eine sogenannte Scrambling PWM bei der die 16Bit PWM Werte in 10 + 6 Bit zerlegt werden. Somit verteilen sich die ON-Phasen der 16Bit Werte auf 64 einzelne Slots was enorm das Flackern bei geringen PWMs der LEDs reduziert. Die 3x16=48Bit sind nötig um den vollen Dynamikumfang von 24Bit Videos auf den linearen Helligkeitsbereich der LEDs per Gammatabelle umrechnen zu können. Hier http://www.led-show.de/index.php?article_id=24 kannst du schauen wie wir sowas gebaut haben. Auch dort benutzen wir im Controller-FPGA drei Gammatabellen für RGB die den 24Bit DVI in 48Bit RGB für die LED Wand umrechnen. Gruß Hagen
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