Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ein großes oder mehrere kleinere Schaltnetzteile? Versorgung 22m RGBW SK6812 Strips


von Chris L. (muc)


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Zu meiner Frage oder ähnlichen gibt es hier und anderswo bereits 
Threads, aber irgendwie habe ich noch keine Antwort gefunden, welche 
mich zufriedenstellt. Vielleicht stelle ich mich auch doof and und habe 
eine passende Antwort nicht bemerkt?...

Fragestellung: Ist ein großes Schaltnetzteil (550W-800W, falls existent) 
mit 12V oder 24V besser oder mehrere kleinere (80W? 100W? 150W?) 
Schaltnetzteile?

Ausgangssituation: ich möchte eine Menge LED-Streifen verbauen (bei 
Interesse: Beitrag "22 Meter LED Stripe"). Insgesamt 
werden etwa 22m am Deckenrand in einem Raum von etwa 4m x 6m verlegt. 
Dabei kommen SK6812 RGBW LEDs mit einer Dichte von 60 LEDs/m zum 
Einsatz. Der Verbrauch der Strips ist in den Datenblättern und allen mir 
bekannten Quellen widersprüchlich oder klar falsch - ich werde später 
noch vorm Kauf des Netzteils genauere Messungen anstellen. Aktuell gehe 
ich jedoch von 70-100mA / LED bei Vollaussteuerung RGBW aus, also 
insgesamt 462W - 660W.

In aller Regel wird nur ein kleiner Bruchteil der LED-Leistung und somit 
auch der Leistung des Netzteils genutzt werden. Ich möchte aber dennoch 
nicht dass bei voller Ansteuerung der RGBW-Kanäle irgendwelche Probleme, 
wie überhitztes Netzteil oder zu heiße Leitungen, dazu führen dass hier 
das Haus abfackelt :D Außerdem möchte ich auch möglichst keine Leiter 
mit extremen Querschnitten verlegen.

Die LEDs brauchen 5V und die Strips müssen etwa alle 2,5m neu mit 
Spannung versorgt werden damit der Spannungsabfall an den Leitern der 
Strips nicht zu hoch wird. Aktuell gehe ich davon aus dass ich vom 
Schaltnetzteil mit einer höheren Spannung (12V / 24V?) starte und vor 
den Einspeisepunkten an den Strips mittels MP1584EN oder MP2307DN 
Step-Downs auf 5V komme. Hierfür würde ich, u. A. weil die 
MP2307DN-Module bei mir nur etwa 1-1,5A schaffen, deutlich mehr 
Einspeisepunkte haben, etwa alle 0,5m oder 1m. Damit ich das hinbekomme 
Denke ich dass ich Parallel zu den Strips ein paar Leiter mitführe in 
welche ich die 12V / 24V vom Netzteil einspeise. Diese Leiter verbinde 
ich alle 0,5m-1m mit einem Step-Down, welche dann 5V in den Strip 
einspeisen.

Mir ist bewusst dass ich mit meiner Fragestellung keine direkte, 
passende Antwort erwarten kann. Aber ich weiß auch nicht genau, was ich 
exakt erfragen soll. Ich möchte für obenstehende LED-Strips eine 
passende Versorgung haben. Falls mir hier jemand beim Prozess einer 
Lösungsfindung helfen will, etwa durch qualifizierte Kommentare und 
Informationen oder durch passende Rückfragen, so wäre ich wirklich sehr 
dankbar und würde mich sehr freuen!

Außerdem bin ich gespannt, wie sehr ich für die Idee so viele Step-Downs 
zu verwenden in der Luft zerissen werde ;)

von Andre (Gast)


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Chris L. schrieb:
> 0,5m-1m mit einem Step-Down

Also 20-40 Schaltnetzteile? Puh, das wäre selbst mir zu viel EMV Dreck. 
Besonders weil man hier nur billige, kaum entstörte Module an ewig lange 
Leitungen hängt.

Ich würde das mit 4-5 kleinen hochwertigen Netzteilen machen. Wenn du 
die Netzteile in die Mitte der Abschnitte setzt kommst du mit max. 
2-2,5m Leitungslänge bis zu allen Einspeisungen. Das sollte mit 
bezahlbarem Querschnitt machbar sein.
Zwei Rollen H05V-K statt Lautsprecherlitze ordern & ordentliche 
Kabelschuhe am Netzteil setzen, dann macht das einen guten Eindruck.
Falls du die Abschnitte modular machen willst, kannst du die 230V mit 
Wieland bzw. Wago Winsta Steckern verteilen.

von Walta S. (walta)


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Kommt auch drauf an wie du einspeist. Alle paar Meter, am Anfang und am 
Ende oder am Anfang die Plusleitung und am Ende die Minus.
Bei 5V und 22m würde ich messen welchen Spannungsabfall du hast und 
vorher ausprobieren wie sich dr Streifen verhält.
Dicke Kabel und gute Anschlüsse verwenden. Und guten Netzteile mit 
Reserve.

walta

von Andreas B. (bitverdreher)


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Wenn ich mal das DB zugrundelege 
(https://cdn-shop.adafruit.com/product-files/2757/p2757_SK6812RGBW_REV01.pdf), 
komme ich auf 66A bei 5V. Das sind 330W. Wie kommst Du jetzt auf 
550-800W? So grottenschlecht können selbst Chinawandler nicht sein.
Wozu nimmt Du dafür eigentlich Wandler mit 0.1mA quiescent current? Bei 
diesen angepeilten Strömen kommt es darauf wirklich nicht mehr an.
Davon abgesehen würde ich auch von 24V ausgehen, womit der MP2307DN 
schon mal wegfällt.
Über die Sinnhaftigkeit eine solchen Zimmerbeleuchtung habe ich mich ja 
in o.g. Thread schon ausgelassen.
Noch was (wenn Dir der Stromverbrauch schon egal ist): Im Sommer wird 
Dir dabei ziemlich warm in der Bude, garantiert. Ein Kaminfeuer hätte 
besseren Wirkungsgrad als Zimmerbeleuchtung.

Andre schrieb:
> Also 20-40 Schaltnetzteile? Puh, das wäre selbst mir zu viel EMV Dreck.
Mir auch.

von Chris (Gast)


Angehängte Dateien:

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Wie in deinem anderen Topic schon erwähnt, habe ich bei mir ein Netzteil 
vom Typ MEANWELL UHP-200-5 verbaut. Gibt es auch mit mehr Leistung und 
Spannung. Hatte auch mit dem Gedanken gespielt, zwei Netzteile zu 
verbauen (also an jedes Ende eines), mich aber dann dagegen entschieden. 
Man würde lediglich etwas bei der Ausfallsicherheit gewinnen. So lange 
man aber nicht die billigstens Netzteile verwendet, sollte das eh kein 
Thema sein. Es gibt noch Netzteile, welche sich selbst syncronisieren 
können. Diese entscheiden dann selbstständig, was der effizienteste bzw. 
für sie beste Betriebsmodus ist (nur ein Netzteil an bei Volllast oder 
lieber beide mit Teillast). Allerdings sind diese Netzteile doch eher 
seltener und auch teurer und bringen in diesem Fall meiner Meinung nach 
keine nennenswerten Vorteile

Stattdessen habe ich um meine LED-Kette (500 WS2812) die 
Versorgungsleitung als Ring gelegt und in gleichmäßigen Abständen (~0,5 
- 1m) in die Kette eingespeist. Die Leitungen sind 6 qmm Kabel aus dem 
Lautsprecherbereich. Durch den Ring hat man theoretisch zwei mal 6 qmm 
zum Ende der LED-Streifen liegen, also sogar den doppelten Querschnitt. 
Als Größenordnung, meine LED-Kette erstreckt sich über ca 10 Meter länge 
und 2 Meter Breite.

Andreas B. schrieb:
> Ein Kaminfeuer hätte
> besseren Wirkungsgrad als Zimmerbeleuchtung.

Leuchtet den Raum aber nicht so schön aus und kann man nicht einfach und 
schnell ein und ausschalten ;)

von Falk B. (falk)


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Beitrag "Re: Frage zu IR-Remote+LED-Strips an AVR"

Es reicht ein Schaltnetzteil, wenn man ausreichend dicke Kabel parallel 
zum LED-Strang verlegt, ich schätze mal 2,5-4mm^2 Querschnitt.

von Chris L. (muc)


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Andre schrieb:
> Chris L. schrieb:
> Also 20-40 Schaltnetzteile? Puh, das wäre selbst mir zu viel EMV Dreck.
Genau das. Aber ich lerne auch immer gerne dazu. Und wenn das Projekt an 
irgendeiner Stelle nicht sinnvoll realisierbar ist bin ich jederzeit 
bereit dieses auch abzubrechen. Aber da ich bei einigen Punkte nicht 
wirklich tiefgreifende Kenntnisse habe, habe ich mich hier im Forum der 
allgemeinen Kritik gestellt.

Bei HF stehe ich nicht wirklich im Saft. Aber wie gesagt lerne ich auch 
gerne dazu und das ist auch der Grund warum ich µC zu den Datenleitungen 
direkt an diese platziere. Hier habe ich schon kapiert habe dass das 
irgendwie zu HF mit einer langen Antenne wird, wenn die Zuleitung zu 
lang wird.

Kannst mir dabei helfen zu verstehen warum genau das ein Problem ist 
wenn ich mehrere Regler nutze als nur einen (oder ein paar)? Überlagern 
sich die Schwingungen aller Regler auf den Ausgangsleitungen? Hilft es 
die Strips in Segmente zu unterteilen, also +5V in Segmente zu teilen 
und nur Daten und Masse durchzuleiten?

> Ich würde das mit 4-5 kleinen hochwertigen Netzteilen machen. Wenn du
> die Netzteile in die Mitte der Abschnitte setzt kommst du mit max.
> 2-2,5m Leitungslänge bis zu allen Einspeisungen. Das sollte mit
> bezahlbarem Querschnitt machbar sein.
> Zwei Rollen H05V-K statt Lautsprecherlitze ordern & ordentliche
Wer sagte etwas von Lautsprecherlitzen? Und warum empfiehlst du H05V-K? 
Wären massive Leiter bei einer festen Installation nicht besser als 
Litze?

Reicht H05V-K wirklich aus? Soweit ich sehe gibt es die mit max. 1mm² 
Querschnitt und wenn ich noch 20% Puffer bei der Belastungsgrenze der 
Kabel/Litze einplane bin ich mir nicht sicher. Muss ich mal ausrechnen, 
würde aber gerade irgendwie vermuten dass es mit H05V-K irgendwie 
möglich, aber nicht sinnvoll ist.

> Kabelschuhe am Netzteil setzen, dann macht das einen guten Eindruck.
Ist vorgesehen. Hier wird nicht geschlampt und Fehler, welche ich 
erkenne, werden nicht geduldet. Bei erkannter und nicht durch lernen 
behebarer Inkompetenz breche ich das Projekt ab und mach etwas kleineres 
oder anderes.

von Chris L. (muc)


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Walta S. schrieb:
> Kommt auch drauf an wie du einspeist.
Geplant ist alle 2,5m, siehe oben. Einerseits um Ströme klein zu halten, 
andererseits um Spannungsabfall klein zu halten
> Bei 5V und 22m würde ich messen welchen Spannungsabfall du hast und
> vorher ausprobieren wie sich dr Streifen verhält.
> Dicke Kabel und gute Anschlüsse verwenden.
Also einfach trial und error - und was zu passen scheint wird genommen? 
Wäre mir, hier zumindest, zu gepfuscht.
>Und guten Netzteile mit Reserve.
Oben sind jeweils mehr als 20% Reserve schon eingeplant. Sollte auch bei 
Leitern so sein. Hier soll nichts anfangen zu glühen außer den LEDs.

von Chris L. (muc)


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Andreas B. schrieb:
> Wenn ich mal das DB zugrundelege
Ich habe jetzt nicht alle vorliegen, aber die DBs zu SK6812 RGBW die ich 
gefunden habe waren nicht kongruent. Ich muss, wenn ich mal Zeit habe, 
einen ordentlichen Aufbau vornehmen, einen µC programmieren und messen. 
Ich habe vor längerer Zeit schon einmal gemessen und bin mir deswegen 
recht sicher dass 50mA/LED nicht stimmen. Alleine RGB hatten jeweils 
15mA -> 45mA. Rechne nun noch, keine Ahnung, 20-30mA für weiß dazu. 
Sagen wir maximal 65mA/LED(Bauteil) => 429W gesamt. Dazu noch 20% Puffer 
und wir sind schon bei gut über 500W. Sollten die LEDs nun doch 
ineffizienter sein, so ist ein größeres Netzteil notwendig.

> So grottenschlecht können selbst Chinawandler nicht sein.
Nö, die sind eigentlich ganz gut.

> Wozu nimmt Du dafür eigentlich Wandler mit 0.1mA quiescent current? Bei
> diesen angepeilten Strömen kommt es darauf wirklich nicht mehr an.
Die sind recht günstig. 30ct/Stück. Hast du eine bessere alternative 
oder soll ich mir teurere und ineffizientere holen? Ansonsten finde ich 
die ganz gut. Aber ehrlich gesagt kenne ich die selber auch noch nicht 
all zu lange.

> Davon abgesehen würde ich auch von 24V ausgehen, womit der MP2307DN
> schon mal wegfällt.
Bleibt ja noch der MP1584, der ist nur leider nicht ganz so schmal wie 
ein LED-Strip :D Ansonsten reicht der ja problemlos aus.

> Über die Sinnhaftigkeit eine solchen Zimmerbeleuchtung habe ich mich ja in o.g. 
Thread schon ausgelassen.
Ist das Kunst oder kann das weg? Bei mir ist das Kunst. Dir reiche ich 
schon einmal den Besen.

> Noch was (wenn Dir der Stromverbrauch schon egal ist): Im Sommer wird
Wo habe ich das gesagt? Und warum sollte ich im Sommer 24h RGBW-Kanäle 
auf Vollast laufen lassen?
> Dir dabei ziemlich warm in der Bude, garantiert. Ein Kaminfeuer hätte besseren 
Wirkungsgrad als Zimmerbeleuchtung.
Von mir aus - kann ich ja wieder ausschalten. Besser als eine 
fehlerhafte, schlampige Installation mit richtigem Feuer welches ich 
nicht mehr ausbekomme. Zumindest meine Präferenz lieber ein 
Wohnzimmerfeuer zu simulieren als zu haben :D

> Andre schrieb:
>> Also 20-40 Schaltnetzteile? Puh, das wäre selbst mir zu viel EMV Dreck.
Selbiges wie oben: Lerne gerne dazu, weiß gerade aber nicht einmal 
genau, welche Probleme wirklich auftreten, warum, wie ich solche 
Probleme erkennen und beheben kann.

von Chris L. (muc)


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Falk B. schrieb:

> Es reicht ein Schaltnetzteil, wenn man ausreichend dicke Kabel parallel
> zum LED-Strang verlegt, ich schätze mal 2,5-4mm^2 Querschnitt.
Stelle mich gerade etwas doof an und verstehe nicht ganz was gemeint 
ist, sei es hier oder im verlinkten Thread.

Ist der Vorschlag einen 22m-Ring mit 2,5-4mm² Versorgungsleitungen 
parallel zu den Strips zu verlegen und von diesem aus in 1m-Schritten in 
die Strips einzuspeisen? Und der "Ring" wird nur von einer Zuleitung 
versorgt? Da müsste der Spannungsabfall doch zu groß sein?
Da du in aller Regel deutlich mehr Ahnung hast als ich und so einen 
Fehler nicht übersehen würdest, was habe ich übersehen oder nicht 
verstanden?

von Helge (Gast)


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Egal wie du das baust, das wird ein Kraftwerk. Deine Chips müssen so 
programmiert werden, daß du die safe operation area nicht verläßt, also 
max. 60mA pro Chip (vorausgesetzt, du schaffst wirklich unter 40°C 
Pad-Temperatur zu bleiben, was ich anzweifle). Die einzige Sicherheit 
dafür steckt in deinem Programm.

Für die Kühlung kalkuliere, daß von der aufgenommenen Leistung 75% als 
Wärme anfallen. 60 x 60mA sind 3,6A pro Meter, entsprechend 18W. Um 14W 
pro Meter zu kühlen, hast du an der Zimmerdecke eine Temperaturdifferenz 
von 10K zur Verfügung, incl Wärmewiderstand des stripes.

Der von dir vorgeschlagene MP1584 kann theoretisch 80cm versorgen. 
Rechne eher mit 70cm, weißt ja nicht wie gut die Platinchen gebaut sind. 
Der Wirkungsgrad von den Dingern ist 80%. Auch die werden heiß (3-4W), 
such dir ne gut gekühlte Stelle dafür. Dein 24V-Netzteil muß 500W 
liefern können, mit ein bisschen Reserve kommst du also mit einem 
600W-Netzteil grade so aus.

Das Netzteil liefert 25A. Teilst du genau in der Mitte auf 2 Zweige auf, 
reichen dir 6qmm noch knapp aus. Verstreu reichlich Feinsicherungen vor 
deine 5V-Regler. Raucht davon einer auf, ist schnell viel kaputt.

von Andreas B. (bitverdreher)


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Nur mal so als Tip:
Man kann den Widerstand eines Kabel auch ausrechnen. Da braucht man 
nicht so viel zu raten.
Cu mit ro= 58 m/(Ω·mm2)
Macht bei einem Kabel mit 2.5mm² eine Länge von (l=ro*R*A)
58m/(Ω·mm2 * 1V/66A * 2.5mm² = 2.2m (Hin- und Rückweg!)
für einen Spannungsabfall von 1V.

Für 4 Einspeisungen (jeweils 16A) hast Du somit ca. 4.4m pro Einspeisung 
bei 1V Spannungsabfall zur Verfügung. Stripe (mit garantiert weniger 
Querschnitt) selbst mitrechnen!

Chris L. schrieb:
> Ich muss, wenn ich mal Zeit habe,
> einen ordentlichen Aufbau vornehmen, einen µC programmieren und messen.
Tu das, bevor Du alles völlig überdimensionierst.

Ah, ja: der MP1584EN hat eine efficiency von max 88%. Nicht so der 
Brüller. Da gibt es mittlerweile bestimmt besseres.

Chris L. schrieb:
>> Andre schrieb:
>>> Also 20-40 Schaltnetzteile? Puh, das wäre selbst mir zu viel EMV Dreck.
> Selbiges wie oben: Lerne gerne dazu, weiß gerade aber nicht einmal
> genau, welche Probleme wirklich auftreten, warum, wie ich solche
> Probleme erkennen und beheben kann.
Fernseh- Radio- Telefon- WLAN- störungen.

: Bearbeitet durch User
von Chris (Gast)


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Chris L. schrieb:
> Also einfach trial und error - und was zu passen scheint wird genommen?
> Wäre mir, hier zumindest, zu gepfuscht.

Man kann derartige Vorgänge auch ziemlich leicht ausrechnet, wie Andreas 
B zeigt. Grad in den Dimensionen ist das etwas praktikabler und wird 
dann weniger Pfusch weil man falsch geraten hat ;)

Andreas B. schrieb:
> Man kann den Widerstand eines Kabel auch ausrechnen. Da braucht man
> nicht so viel zu raten
!

Chris L. schrieb:
>> Es reicht ein Schaltnetzteil, wenn man ausreichend dicke Kabel parallel
>> zum LED-Strang verlegt, ich schätze mal 2,5-4mm^2 Querschnitt.
> Stelle mich gerade etwas doof an und verstehe nicht ganz was gemeint
> ist, sei es hier oder im verlinkten Thread.
>
> Ist der Vorschlag einen 22m-Ring mit 2,5-4mm² Versorgungsleitungen
> parallel zu den Strips zu verlegen und von diesem aus in 1m-Schritten in
> die Strips einzuspeisen? Und der "Ring" wird nur von einer Zuleitung
> versorgt? Da müsste der Spannungsabfall doch zu groß sein?

So etwas wäre sinnvoll. Im Prinzip ist der Ring selbst eine 
Parallelschaltung von 4 Leitungen. Du hast je die beiden Seiten vom Ring 
und die Leitungen auf dem LED String parallel geschaltet. Dadurch 
reduziert sich dein Gesamtwiderstand und die Verluste und 
Spannungsabfall sinken. Wenn du nur an einer Stelle in den Ring 
einspeist, hast du in diesem Stück Zuleitung natürlich einen höheren 
Widerstand. Also diese Leitung entweder besonders kurz halten 
(Kabelverluste sind u.a. von der Kabellänge abhängig), dicker 
machen(Kabelverluste sind u.a. vom Kabelquerschnitt abhängig), oder 
bestenfalls die beiden Seiten vom Ring direkt am Netzteil verbinden.

Helge schrieb:
> Für die Kühlung kalkuliere, daß von der aufgenommenen Leistung 75% als
> Wärme anfallen. 60 x 60mA sind 3,6A pro Meter, entsprechend 18W. Um 14W
> pro Meter zu kühlen, hast du an der Zimmerdecke eine Temperaturdifferenz
> von 10K zur Verfügung, incl Wärmewiderstand des stripes.
Ich kühle knapp 90 W auf 5 m. Das komplett eingebaute Aluprofil wird 
etwas mehr als Handwarm. Allerdings sind das auch höherwertige LEDs die 
auch bei über 60°C noch die Nennwerte liefern

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