Hallo, ich habe vor eine LED zu dimmen und bin mir was das Design der Schaltung angeht noch nicht ganz sicher, und hoffe das hier jemand sowas schonmal simuliert/ausprobiert hat. 1: klassischer Stepdown/Synchronregler der ja die Nachteile hat, daß die Speicherdrossel einen "relativ" hohen Widerstand hat und vom Platzaufwand doch recht groß ist insbesondere wenn ich die Diode noch durch einen Mosfet ersetze. 2: Wenn ich jetzt einfach nur einen Mosfet nehme und dahinter einen Kondensator (mit seinem Innenwiderstand) zur Glättung verwende sollte doch theoretisch das ganze auch ganz gut funktionieren sofern ich in die Versorgung noch einen impulsfesten Kondensator reinbaue. Damit müsste doch eigentlich fast nur im Kondensator ein bischen Verlustleistung entstehen und der Strom sollte sich ebenso problemlos einstellen lassen wie mit einem Stepdown Regler (Vorausgesetzt natürlich ich stelle das alles auf eine entsprechende Frequenz ein). Damit hätte ich ordentlich Platz gespart und Schaltungsaufwand. Außerdem, müsste die Effizienz nicht mindestens so hoch sein, wie beim Stepdown regler, da ja an Diode/Mosfet keine weitere Leistung abfällt? Stimmt meine Theorie so, oder habe ich hier einen gravierenden Denkfehler drinnen?
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Frage Steller schrieb: > habe ich hier einen gravierenden Denkfehler drinnen? Ja. Du gehst davon aus, das eine LED mit einer Spannung betrieben wird. Sie benötigt aber einen (einergemassen) stabilen Strom. Lies doch mal das Tutorial über LEDs in diesem Forum. Gruss Harald
Das das ganz einen Regelkreis bekommt ist ja wohl klar. Und über das Tastverhältnis stelle ich ja die Spannug ein, die am Kondensator anliegt und über die Spannung auch den Strom, der durch die LED fliesst. Habe das bis jetzt immer mit Synchronwandler gemacht, habe aber einfach nicht genug Platz für Speicherdrossel. Mosfets etc... Ein kleiner SOT23 Mosfet kombiniert mit einem 100u tantal Kondensator wäre da die Bessere alternative. Nur darf das ganze halt auch nicht zu große Verluste aufweisen.
Frage Steller schrieb: > 2: > Wenn ich jetzt einfach nur einen Mosfet nehme und dahinter einen > Kondensator NOPE! Das erzeugt dir riesige Verluste weil du jedes mal den Kondensator hart umlädst. Mathematisch kann man zeigen dass die Verluste sogar unabhängig vom Serienwiderstand des Kondensators sind.
PWM und dann nur Widerstand und Kondensator zur Glättung ist vom Wirkungsgrad ähnlich einer linearen Regelung nur mit mehr Störungen. Besser vom Wirkungsgrad wird es erst mit der Drossel, und damit ist man dann beim Stepdown Schaltungsprinzip.
Frage Steller schrieb: > Wenn ich jetzt einfach nur einen Mosfet nehme und dahinter einen > Kondensator (mit seinem Innenwiderstand) zur Glättung verwende Dann bekommst du über den MOSFET bei jedem Impuls einen Kurzschluss zwischen Versorgungsspannung und niedriger gewordener Kondensatorspannung nur begrenzt durch den Innenwiderstand des Kondensators. > Nur darf das ganze halt auch nicht zu große Verluste aufweisen. Supi, und durch Unkenntis halst du dir das Kondenstaorparadoxon ein, bei dem die Hälfte der Energie im Innenwiderstand verpufft. Nein, WENN man aus PWM eine niedrige Spannung machen will, dann braucht man schon eine Spule, die überigens einen vernachlässigbaren Innenwiderstand hat, zumindest gegenüber deinen Krampfideen Aber wenn du DIMMEN willst, warum nicht die LED über einen Vorwiderstand passend zum Maximalstrom an die Versorgungsspannung legen und diese nur prozentual mit dem MOSFET ein-/auschalten ? Ja, der Widerstand bewirkt Verluste, aber deine Kondensatorlösung noch viel schlimmeres.
Danke!!! Das waren die Info's die ich wollte. Muss dann wohl doch auf einen AVR mit interner PLL und kleiner induktivität hinauslaufen (mist...) War mit nicht klar, dass die Verluste am Innenwiderstand des Kondensators so hoch ausfallen, aber wenn man drüber nachdenkt eigentlich klar im "Kurzschlussbetrieb". Widerstand in Reihe fällt leider flach bei 11,1V Versdorgung und Vorwärtsspannung von ca 3,5V.
>Widerstand in Reihe fällt leider flach bei 11,1V Versdorgung und >Vorwärtsspannung von ca 3,5V. Mein Gott, kauf dir ein 5V Netzteil. Dann ist alles nur noch halb so wild.
Frage Steller schrieb: > Widerstand in Reihe fällt leider flach bei 11,1V Versdorgung und > Vorwärtsspannung von ca 3,5V. Hast Du inzwischen die Grundlagen über LEDs nachgelesen? Ohne Strombegrenzung z.B. durch einen Widerstand kannst Du Deine LEDs nicht stabil betreiben. Gruss Harald
Wenn du einen Step-Down-Wandler bauen willst brauchst du immer einen Kondensator und eine Spule. Als Faustformel sollte die Resonanzfrequenz von diesem LC-Filter bei einem Zehntel der Schaltfrequenz liegen. Kompliziert wirds dann bei der Regelung, da du ja den Strom regeln willst bzw. solltest und LEDs nun mal von Natur aus nichtlineare Bauelemente sind. Einen Widerstand sehe ich lediglich zur Strommessung als zwingend erforderlich an. Wenn der Regler perfekt funktioniert brauchst du theoretisch keinen Widerstand zur Strombegrenzung. Bis es soweit ist wirst du aber sicher die eine oder andere LED über den Jordan jagen. Deswegen nimm am besten eine fertige Lösung. Die gibts wie Sand am Meer und nennt sich LED-Treiber: http://www.digikey.de/product-search/de/integrated-circuits-ics/pmic-led-drivers/2556628?k=LED%20Treiber Um den (zusätzlichen) LC-Filter wirst du auch da nicht drum herum kommen aber zumindest bekommst du ne gescheite Regelung und der Mosfet ist auch schon dabei.
Harald Wilhelms schrieb: > Hast Du inzwischen die Grundlagen über LEDs nachgelesen? Ohne > Strombegrenzung z.B. durch einen Widerstand kannst Du Deine > LEDs nicht stabil betreiben. > Gruss > Harald ... naja egal ... Christopher Johnson schrieb: > Deswegen nimm am besten eine fertige Lösung. Die gibts wie Sand am Meer > und nennt sich LED-Treiber: Warum sollte ich einen dedizierten Treiber verwenden, wenn ich sowieso einen MC in der Schaltung habe, der nen PWM teil drinnen hat inkl. invertierten Ausgängen mit einstallbarer Totzeit? Da hab ich doch den perfekten Treiber. Kann die Frequenz nahezu perfekt auf die Spule abstimmen und auch noch eine exakte Umladezeit für die Gates der Mosfets einstellen. Christopher Johnson schrieb: > Kompliziert wirds dann bei der Regelung, da du ja den Strom regeln > willst bzw. solltest und LEDs nun mal von Natur aus nichtlineare > Bauelemente sind. s.o. Mir ging es nicht darum wie ich eine LED ansteuere oder einen Schaltwandler aufbaue. Mir ging es eher darum, ob ich unter Ausnutzung der parasitären Induktivitäten, Kapazitäten und Widerstände ab einer gewissen Frequenz die LED betreiben könnte und dabei dann auf Spule, Diode und evtl sogar kondensator zur "Glättung" verzichten kann. Bin mir auch sicher, dass das gehen wird, frage war halt nur wie sich das mit dem Wirkungsgrad verhält. Aber es scheint ja so als sei man dann genausogut mit einem Linearregler dran ;)
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Frage Steller schrieb: > Warum sollte ich einen dedizierten Treiber verwenden Weil dann deine teure LED auch noch überlebt, wenn der hC abgestürzt ist. Christopher Johnson schrieb: > Wenn du einen Step-Down-Wandler bauen willst brauchst du immer einen > Kondensator und eine Spule Nein, ein Stromschalregler der direkt den Strom statt der Spannung liefert und regelt braucht keinen Ausgangskondensator.
MaWin schrieb: > Nein, ein Stromschalregler der direkt den Strom statt der Spannung > liefert und regelt braucht keinen Ausgangskondensator. Prinzipiell hast du Recht. Ich behaupte jedoch das man in der Praxis normalerweise einen, wenn auch relativ zum Ladeelko und zur Spule recht kleinen, Ausgangselko einsetzen wird. Sogar bei Konstantstromquellen.
Frage Steller schrieb: > Mir ging es nicht darum wie ich eine LED ansteuere oder einen > Schaltwandler aufbaue. Mir ging es eher darum, ob ich unter Ausnutzung > der parasitären Induktivitäten, Kapazitäten und Widerstände ab einer > gewissen Frequenz die LED betreiben könnte und dabei dann auf Spule, > Diode und evtl sogar kondensator zur "Glättung" verzichten kann. Bin mir > auch sicher, dass das gehen wird, frage war halt nur wie sich das mit > dem Wirkungsgrad verhält. Aber es scheint ja so als sei man dann > genausogut mit einem Linearregler dran ;) Was den Stromripple in Abwärtswandlern angeht: http://ecee.colorado.edu/copec/book/slides/slidedir.html Part 1, Kapitel 2, also http://ecee.colorado.edu/copec/book/slides/Ch2slides.pdf -> Seite 26 (alle Berechnungen gehen von einer resistiven Last aus) Die Variante ohne Spule, Kondensator und Diode wäre ein Vorwiderstand für maximalen LED-Strom den du dann mit einem Mosfet über PWM soweit runterregelst wie du willst. Wenn die Frequenz hoch genug ist sieht das menschliche Auge von der PWM nix. Spart aber nur was wenn du nicht ohnehin die LED mit maximalem Strom betreiben willst und die PWM-Frequenz so niedrig wählst, das die Schaltverluste vom Mosfet, die ohnehin geringen Einsparungen nicht noch auffressen.
Angehängte Dateien:
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Unbenannt.png
6,2 KB
MaWin schrieb: > Weil dann deine teure LED auch noch überlebt, wenn der hC abgestürzt > ist. Ich glaube der von dir gesuchte Begriff nennt sich Watchdog. Wobei der sogar fast unnötig ist, da der Timer und die I/O's einmal konfiguriert werden und dann komplett unabhängig von der Software laufen. Kann dann zwar immernoch vor die Wand fahren und der Strom wird nichtmehr geregelt, aber auch das ist extrem unwahrscheinlich da der ADC im Free Running Modus läuft und bei jedem Conversion Complete Interrupt wird über einen gleitenden Mittelwert der Strom gemessen und dann direkt in der Interrupt Routine das Tastverhältniss neu proportional eingestellt. (jaja, PID wäre besser, habe aber die Erfahrung gemacht, dass sogar eine simple "if strom < sollstrom dutycycle++ else dutycycle-- deutlich bessere Ergebnisse erzielt als die meisten dedizierten LED Treiber in Sachen Schwingverhalten und Zeit, die benötigt wird, bis der Sollstrom erreicht ist).... Damit hab ich bis jetzt sehr gute Erfahrungen gemacht und mir noch keine einzige LED zerschossen. Sicher, die anderen Interrupts sollten dann NOBLOCK sein und es gibt immernoch das theoretische Risiko, dass der Stack überläuft und es zu unvorhergesehenem Verhalten kommt, aber selbst in dem Fall ist ja meist schon ein entsprechendes Tastverhältnis eingestellt so, dass die LED evtl nen % zuviel Leistung abbekommt aber damit kann die wohl umgehen ;) Christopher Johnson schrieb: > Die Variante ohne Spule, Kondensator und Diode wäre ein Vorwiderstand > für maximalen LED-Strom den du dann mit einem Mosfet über PWM soweit > runterregelst wie du willst. Hab mal ne Datei angehängt m. Hatte halt die Hoffnung, dass es aufgrund der parasitäten möglich sein könnte evtl auf Bauteile zu verzichten, was sich aber anscheinend nicht rentiert. Wenn ich das jetzt mit meiner nicht vorhandenen Ahnung richtig verstehee müsste das im "rechten" Teil der Schaltung funktionieren, das Problem aber darin bestehen, dass während der Fet leitet leitet zwischen dem Pufferkondensator links und dem rechts ein kurzschlluss entsteht und egal wie klein die Innenwiderstände sind immer die Hälfte der Leistung an ihnen abfallen wird. So korrekt?
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Die Spule für den Schaltregler könnte theoretisch ggf. unsichtbar als Parasitäre Induktivität vorhanden sein. Allerdings hat diese Induktivität dann meist zu hohe Verluste - je kleiner die Induktivität desto höher müsste auch die Frequenz sein und damit nehmen die Schaltverluste im MOSFET zu. Nur die Diode (alternativ 2. MOSFET) kann man nicht einsparen, wenn der Strom durch die LED größer werden soll als der den man aus dem Netzteil entnimmt. Auf den Kondensator auf der Ausgangsseite könnte man verzichten, wenn man Akzeptiert das der LED Strom relativ viel Rippel hat - ob das gut ist für die LEDs steht auf einem anderen Blatt. Auf den extra Widerstand zur Strommessung könnte man unter Umständen auch gerade noch verzichten. Da reichen ggf. auch die Parasitären Widerstände aus damit sich ein definierter Zusammenhang Tastverhältnis - Strom ergibt, und in einigen Bereichen (lückender Betrieb) sollte man auch nicht mal die brauchen.
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