Hallo, ich möchte einen lt3080-1 als Konstantstromquelle für einige LEDs benutzen. Es soll ein Strom von ca 800mA geliefert werden. Am Eingang hängt ein Li-Ion Akku, also 4,2 - 2,5V. Beim anschauen der Graphen im Datenblatt bin ich auf eine Frage gestoßen. Ich bin mir nicht ganz sicher ob der lt3080-1 in dieser Anwendung funktioniert. Das Datenblatt(Link von voelkner): http://downloads.cdn.re-in.de/1200000-1299999/001258067-da-01-en-IC_REG_LDO_LT3080EMS8E_1_PBF_MSOP_8_LTC.pdf Mit geht es um den mittleren (zweiter von oben, zweiter von links) Graphen (current limit)auf Seite 5. Auf der x Achse ist die Spannungsdifferenz zwischen Ein- und Ausgang abgebildet. In meinem Anwendungsfall ist die Spannungsdifferenz recht gering, so ca 2,2 bis 0,5V. Laut dem Graphen liegt das Strom Limit weit von 800mA entfernt. Diese Situation verwundet mich ein wenig weil es ja schließlich ein low dropout Regler sein soll. Wenn die Spannung vergleichsweise groß sein muss um brauchbare Leistungen abzugreifen ergibt diese Bezeichnung für mich keinen Sinn. Dann könnte ich auch einen LM317 benutzen. Kann mir jemand erklären wie ich diesen Graphen verstehen muss?
Guck mal die 2 Diagramme auf der gleichen Seite links oben und mitte oben an. Zwar reicht dem Regler für Vin eine Spannung von Vout + 300mV bis +350mV für I_load 1.1A (links oben), allerdings ist die erforderliche Spannung an V_control höher (mitte oben). Für 800mA benötigst du am V_control Pin etwa 1.3-1.4V mehr als am Ausgang. Note 4 auf S.3 erklärt das auch nochmal: "For the LT3080-1, dropout is caused by either minimum control voltage (VCONTROL) or minimum input voltage (VIN). Both parameters are specified with respect to the output voltage. The specifications represent the minimum input-to-output differential voltage required to maintain regulation." So richtig low-drop ist das also nicht, wenn man nicht zufällig noch eine höhere Spannung für den Control Pin zur Verfügung hat... Lohnt sich also, nochmal genau ins Datenblatt zu gucken bevor man es aufbaut...
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Das hat letztlich mit der Natur von Potentialunterschieden (Spannung) zu tun. Potentialunterschiede können einzig und allein mit Widerständen (egal ob Ohmsch, Kapazitiv oder Induktiv) auf Knoten in einer Kette aufgeteilt werden. Die Angabe "Drop" bezieht sich nur auf die Spannung die für seine Funktion minimal an dem Regler abfallen muss. Abfallen heisst hier, der Potentialunterschied zwischen dem Eingangs-Knoten und dem Ausgangs-knoten. Sie bedeutet aber nicht, dass grundsätzlich der Potentialunterschied in dieser Höhe besteht. Das kann auch gar nicht sein. Schaue Dir mal eine Reihenschaltung von Widerständen an. Wie teilen sich die Spannunge auf? Richtig. Im Verhältnis der Widerstände. Dein Regler aber will auf einen konstanten Strom regeln. Welche Möglichkeit hat er dazu? Richtig. Er verändert seinen Widerstand. Wenn aber der Widerstand sich verändert, wie verhält sich dann die Spannung über ihn? Richtig. Sie verändert sich. Wir schliessen also als erstes: Die Spannung kann nicht konstant sein. Also: Die in Deiner Frage steckende Voraussetzung, das die "Drop-Out-Spannung" im Betrieb konstant bleibt, ist falsch. Weiter oder anders: Spannung und Strom in einem Stromkreis sind über das Ohmsche-Gesetz (ein immer wieder unterschätzter Zusammenhang) verknüpft. Daran führt kein Weg vorbei! Wenn ich zwischen zwei Knoten, bei gleichbleibendem Strom, weniger Spannung haben will, muss ich die Spannung zwischen zwei anderen Knoten in dem selben Stromkreis erhöhen und umgekehrt. Die Gesamtspannung ist immer gleich. Man kann Spannung nicht "vernichten", durch irgendeine Maßnahme zu Null machen oder auch nur verringern. Das wäre das selbe, als wollte ich in dem "Wasserfall-Modell" der Spannung eine gewisse Fall-Strecke einfach verschwinden lassen. Es geht nicht. Weiter oder anders: Man muss Schaltungen immer auch im Gesamtzusammenhang sehen. Jede Änderung an einem Punkt oder auf einer Strecke bewirkt Änderungen an anderen Punkten (meist sogar an allen anderen Punkten) und auf anderen Strecken (analog meist auf allen anderen Strecken). Etwas konkreter auf Deine Frage bezogen: Die Betriebsspannung und die hinten herauskommende Spannung müssen sich mindesten um die minimale Drop-Out-Spannung unterscheiden. Sonst kann der Regler nicht arbeiten. Die Spannungsdifferenz "kann" aber auch höher sein. Aber: Im Lichte des oben gesagten, hängt die tatsächliche Spannung immer von der Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung und dem Strom ab. Einfach ein Widerstand. Die Eingangsspannung ist wie sie ist. Wäre die Spannung über den Regler konstant, wo sollte sie sonst hin? Auf die Last? Geht nicht, denn da der Strom konstant sein soll, (und mal angenommen die Last ist es auch) dann bleibt nur noch der Innenwiderstand der Stromversorgung. Und auch der ist (im wesentlichen) konstant. Also bleibt nur der Regler selbst, der seinen Widerstand verändern kann. Und wenn er seinen Widerstand bei konstantem Strom verändert, dann muss sich auch die Spannung über ihn verändern. Und diese Spannung ergibt sich aus der oben erwähnten Differenz und dem Strom. Das Diagramm sagt Dir was ganz anderes aus. Es setzt voraus, dass die Spannungsdifferenz zwischen Ein- und Ausgang einen bestimmten Wert (innerhalb der Grenzwerte Drop-Out und Maximaldifferenz) hat. Davon hängt der maximale Strom ab. Das hängt wiederrum mit der Leistung zusammen, die der Regler "verträgt", d.h. als Wärmeleistung abführen kann und dabei noch korrekt funktionieren. Nichts mehr.
Allerdings kommt mir deine Berechnung eh seltsam vor: Batterie 4,2 - 2,5V Drop 2,2 bis 0,5V Also rechnest du mit einer Forward-Spannung von lediglich 2V für deine LED. Eine weisse LED kann das dann ja nicht sein... Wenn der Akku bei 2.5V angekommen ist, ist er eigentlich schon längst leer. Bei 3V kann man ruhig abschalten. Wie willst du denn die LEDs mit Konstantstrom versorgen? Parallel schalten funktioniert nicht. Die bessere Lösung wäre, die LEDs in Serie zu schalten, und einen Step-Up mit Stromregelung zu benutzen. Das ist auch viel effizienter, denn bei 4,2V in und 2V out vernichtest du über 100% der benötigten Energie im LDO. Ein Stepup kommt auf >90% Wirkungsgrad (10% Verlust)
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Joe F. schrieb: > Allerdings kommt mir deine Berechnung eh seltsam vor: > > Batterie 4,2 - 2,5V > Drop 2,2 bis 0,5V > > Also rechnest du mit einer Forward-Spannung von lediglich 2V für deine > LED. > Eine weisse LED kann das dann ja nicht sein... Es sollen Rote High Power LEDs sein. Joe F. schrieb: > Wie willst du denn die LEDs mit Konstantstrom versorgen? > Parallel schalten funktioniert nicht. Wieso geht parallel schalten nicht? Wenn es die gleichen LEDs sind sollten die die Ströme recht ähnlich sein. Wenn diese dann noch zusammen auf einem Kühlkörper sind sollte das doch reichen oder? Joe F. schrieb: > Die bessere Lösung wäre, die LEDs in Serie zu schalten, und einen > Step-Up mit Stromregelung zu benutzen. Der Spannungsabfall über die LEDs ändert sich wenn diese sich erwärmen. Dann hätte ich das gleich Problem wie bei der Parallelschaltung nur mit mehr Aufwand. Staubfänger schrieb: > Also: Die in Deiner Frage steckende Voraussetzung, das die > "Drop-Out-Spannung" im Betrieb konstant bleibt, ist falsch. Das habe ich vor her nicht gewusst. Im Datenblatt steht erstmal, dass der Dropout vom Strom abhängt. In Note 4 steht es dann erklärt. Danke an Staubfänger für die ausführliche Erläuterung. Ich habe mal ein wenig nach anderen Spannungsreglern geschaut die für meinen Zweck geeignet wären und bin auf den LD1117 gestoßen. Vermutlich ist dieser besser geeignet, auch wenn die Strombelastbarkeit nicht ganz so hoch ist.
M. M. schrieb: > Es sollen Rote High Power LEDs sein. Welche genau, und wie viele? M. M. schrieb: > Wieso geht parallel schalten nicht? Wenn es die gleichen LEDs sind > sollten > die die Ströme recht ähnlich sein. Wenn diese dann noch zusammen auf > einem Kühlkörper sind sollte das doch reichen oder? Nein, absolut nicht. Die werden dir der Reihe nach durchknallen. Und ich erkläre jetzt auch nicht warum, das wurde in diesem Forum schon millionenfach begründet. M. M. schrieb: > Der Spannungsabfall über die LEDs ändert sich wenn diese sich erwärmen. > Dann hätte ich das gleich Problem wie bei der Parallelschaltung nur mit > mehr Aufwand. Eben nicht. Der Spannungsabfall ändert sich leicht, der Strom ist durch die Serienschaltung aber in allen LEDs immer gleich. Dadurch hast du nur minimale Leistungsunterschiede. M. M. schrieb: > Ich habe mal ein wenig nach anderen Spannungsreglern geschaut die für > meinen Zweck geeignet wären und bin auf den LD1117 gestoßen. Vermutlich > ist dieser besser geeignet, Nein. Du benötigst eine Konstantstromquelle mit entsprechend hoher Ausgangsspannung, um alle LEDs in Serie betreiben zu können. Oder einen mit mehreren Ausgängen, um mehrere Strings zu bilden, je nach Anzahl der LEDs. Das Thema Wirkungsgrad sollte ja bei Batteriebetrieb auch eine Rolle spielen.
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M. M. schrieb: > Joe F. schrieb: >> Allerdings kommt mir deine Berechnung eh seltsam vor: >> >> Batterie 4,2 - 2,5V >> Drop 2,2 bis 0,5V >> >> Also rechnest du mit einer Forward-Spannung von lediglich 2V für deine >> LED. >> Eine weisse LED kann das dann ja nicht sein... > > Es sollen Rote High Power LEDs sein. > > Joe F. schrieb: >> Wie willst du denn die LEDs mit Konstantstrom versorgen? >> Parallel schalten funktioniert nicht. > > Wieso geht parallel schalten nicht? Wenn es die gleichen LEDs sind > sollten > die die Ströme recht ähnlich sein. Wenn diese dann noch zusammen auf > einem Kühlkörper sind sollte das doch reichen oder? Ähnlich! Aber nicht gleich. Dazu kommt, dass das Verhalten der LEDs bei Temperaturänderung unterschiedlich (wenn auch ähnlich) ist. Es fliessen also Ausgleichsströme zwischen den LEDs, die nicht geregelt werden, weil Dein Regler davon nichts mitbekommt. Er regelt ja nur den Gesamtstrom. Damit erhöhst Du die Wahrscheinlichkeit eines Defektes (Wenn andere das so machen, muss man den Blödsinn ja nicht nachmachen :-) ). > Joe F. schrieb: >> Die bessere Lösung wäre, die LEDs in Serie zu schalten, und einen >> Step-Up mit Stromregelung zu benutzen. > > Der Spannungsabfall über die LEDs ändert sich wenn diese sich erwärmen. > Dann hätte ich das gleich Problem wie bei der Parallelschaltung nur mit > mehr Aufwand. Das sind zwei Probleme gleicher Ursache aber unterschiedlicher Wirkung. Bei der Serienschaltung merkt der Regler eine Veränderung des Stroms (es gibt ja überhaupt nur einen einzigen Strom durch die Serienschaltung) und kann gegensteuern. > Staubfänger schrieb: >> Also: Die in Deiner Frage steckende Voraussetzung, das die >> "Drop-Out-Spannung" im Betrieb konstant bleibt, ist falsch. > > Das habe ich vor her nicht gewusst. Im Datenblatt steht erstmal, dass > der Dropout vom Strom abhängt. In Note 4 steht es dann erklärt. > Danke an Staubfänger für die ausführliche Erläuterung. > > Ich habe mal ein wenig nach anderen Spannungsreglern geschaut die für > meinen Zweck geeignet wären und bin auf den LD1117 gestoßen. Vermutlich > ist dieser besser geeignet, auch wenn die Strombelastbarkeit nicht ganz > so hoch ist. Wieso? In welcher Hinsicht wäre der besser geeignet?
Ich merke gerade, dass ich die Sache anscheint etwas falsch angehe. Die LEDs in Reihe zu schalten ist also doch sinnvoller. Habe nicht gedacht was passiert wenn sich eine verabschiedet. Zum LD1117: Wie ich gerade sehe ist der Ausgangsstrom nur bei 5V V(in) - V(out) so hoch wie angegeben. Damit hat sich das auch erledigt. Naja dann werde ich ein fertiges Modul nehmen denke ich.
M. M. schrieb: > Naja > dann werde ich ein fertiges Modul nehmen denke ich. Warum? Es gibt hunderte, günstige Step-Up Regler, die direkt aus einer LiIon Zelle gespeist werden können, und ideal für LED Anwendungen passen. Im Unterschied zum LDO benötigst du extern zusätzlich eine Induktivität, eine Diode und einen Shuntwiderstand zur Strommessung. Manchmal noch einen MosFET. Ein großer Vorteil ist aber auch: das Ding wird im Vergleich zum LDO kaum warm, da er ja nicht bis zu 2.2V x 0.8A = 1.8W Leistung verbraten muss. Daher die Frage: welche LED ist es genau, und wie viele davon? Mit dieser Information könnte man dir helfen einen passenden Regler herauszusuchen.
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