Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Problem mit DC/DC Buck Converter als dimmbare Konstantstromquelle für LED


von Tobias (Gast)


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Hallo,
ich hoffe Ihr könnt mir mit meinem Problem helfen.
Ich würde gerne eine Cree XML T6 U2 LED mit diesem CC/CV Buck Converter 
(https://www.electroschematics.com/dc-module/) dimmbar betreiben. Der 
Buck Converter ermöglicht über zwei Trimmer-Potis sowohl den maximal 
Strom festzulgen als auch die Spannung zu variieren.
Um das ganze praktikabler zu machen, habe ich in Reihe mit dem 
Spannungstrimmerpoti einen weiteren Poti geschaltet um im adequaten 
Spannungsbereich die LED zu dimmen. Der ursprüngliche Trimmer legt dann 
praktisch die Spannungsobergrenze fest, der zusätzlich Poti regelt sie 
dann runter.
Im prinzip funktioniert das auch, nur ist das Dimmen nicht sanft 
sonndern sehr ruckartig. Ich dachte zuerst es liegt am Poti, aber das 
ist nicht der Fall.
Habe ich durch meine Reihenschaltung einen Denkfehler oder kann man die 
Spannung noch etwas glätten?
Danke für die Hilfe.
VG,
Tobias

von Michael M. (michaelm)


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von Wolfgang (Gast)


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Tobias schrieb:
> Um das ganze praktikabler zu machen, habe ich in Reihe mit dem
> Spannungstrimmerpoti einen weiteren Poti geschaltet um im adequaten
> Spannungsbereich die LED zu dimmen. Der ursprüngliche Trimmer legt dann
> praktisch die Spannungsobergrenze fest, der zusätzlich Poti regelt sie
> dann runter.

So ein Poti/Trimmer hat 3 Anschlüsse. Für Reihenschaltung gibt es da 
diversen Interpretationsspielraum.
Vielleicht skizzierst du mal deine Verschaltung.

von Tobias (Gast)


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Hallo,
der Trimmer hat zwar 3 Anschlüsse, auf der Platine sind jedoch 2 der 3 
Anschlüsse kurzgeschlossen. Effektiv sind also nur zwei Pins vorhanden 
an denen ich die Reihenschaltung der Trimmer+Poti anschließen kann.
Auf die Schnelle mal ein Bild.
Das Steckboard stellt mal die Platine des Converters dar.

von Michael M. (michaelm)


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Hast du den o. verlinkten Artikel gelesen und verstanden?

von Tobias (Gast)


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Ja habe ich, nur hilft er mir bei meinem Problem nicht direkt weiter. 
Zumindest sehe ich es nicht. Es handelt sich bei dem Converter ja 
praktisch schon um eine Kontantstromquelle. Vielleicht präzisierst Du 
mir mal welchen Abschnitt Du aus dem Artikel genau meinst, da er sehr 
weitläufig gehalten ist.

von Michael M. (michaelm)


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1. Eine einzelne LED (wir sprechen mal von Standard-LEDs, keine 
Sonderbauarten, wo mehrere bereits fest verschaltet sind) wird immer 
mit einem Konstantstrom betrieben, nie mit einer Konstantspannung.
2. Wenn man Leds dimmen möchte, dann wird diese KSQ niedriger 
eingestellt, also regelt sie die Stromstärke auf einen geringeren Wert. 
Was die dabei  anliegende Spannung angeht, interessiert (zunächst) nicht 
die Bohne, solange sie hoch genug ist.

Du benötigst also eine einstellbare Stromquelle (im Bereich von 0 bis 
ca. 20 mA) und keinen Konverter, an dem man die Spannung einstellen 
kann. Dass dieses NT "nebenbei" die maximale Stromstärke begrenzen kann, 
ist irrelevant. Ich bezweifle, dass du diesen Strombereich durch 
"Manipulation" in dem erforderlichen Sollbereich hinbekommst...
Genau diese Stromstärke müsste jedoch im Bereich (s.o.) stufenlos 
einstellbar sein, damit du deine LEDs dimmen kannst. Dann kann daraus 
was werden... ;-)

EDIT: Für irgendwelche Fertig-LED-Module können die Anforderungen an 
Strom und minimale Betriebsspannung natürlich anders sein. Das tut einer 
erforderlichen Stromregelung jedoch keinen Abbruch. Der Strom ist 
entscheidend.

: Bearbeitet durch User
von Tobias (Gast)


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Danke für Deine verständliche und ausführliche Erklärung.
Dann könnte ich evtl. diese Reihenschaltung der Trimmer/Potis im 
Stromeinstellungsbereich des Konverters einsetzten. Einerseits wird der 
Maximalstrom durch den Trimmer begrenzt, anderseits regelt der 
zusätzliche Poti den aktuellen Strom rauf und runter. Das Ganze unter 
Berücksichtugung der Kennlinien des Datenblattes der LED.

von Michael M. (michaelm)


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Tobias schrieb:
> Danke für Deine verständliche und ausführliche Erklärung.

Büdde... ich habe heute meinen sozialen Tach... :-D

von ab/fh (Gast)


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Du hast einen CPU Kühler oder sowas für die doch nicht ganz
unwesentliche Wärme eingeplant? Der absolute Großteil der
spezifizierten Leistung geht nicht in die Generierung von
Licht (auch nicht bei LEDs) - sondern ich arbeite immer
gern mit einem Kühler, der die spezifizierte P_tot locker
packt (auch wenn nicht alles davon... aber der Großteil
bleibt halt). LEDs mögen's gern kühl, oder maximal lau.

Tobias schrieb:
> Der
> Buck Converter ermöglicht über zwei Trimmer-Potis sowohl den maximal
> Strom festzulgen als auch die Spannung zu variieren.

Nein. (Deswegen dachte @Michael wohl, es sei exakt so hier.)

Ein CC/CV Modul (sofern es diesen Namen verdient) kann sowohl CC
(Constant Current) als auch CV (Constant Voltage).

Natürlich bestimmt die Last dabei, welche Funktion greift.

Seine Beschreibung von LEDs aber stimmt natürlich trotzdem.

LEDs sind Dioden und daher eine nichtlineare Last. [Such mal
nach "LED U/I- Kennlinie" oder auch nur "Diode ..." (Grundform
gleich, nur V_Fluß und/oder I_Fluß ein Bruchteil / Vielfaches)
Dagegen Widerstandslast: Lineare (gerade) Kennlinie (R=U/I).]

Deswegen muß der Strom geregelt, oder wenigstens rudimentäre
I_Regelung (temperaturabhängiger Einfluß der dabei recht heftig
variierenden V_Fluß als Imperfektion) über CV + Vorwiderstand
realisiert werden.

(Für Beleuchtung/hohe Leistung meist Switcher CC Regelung -
aber auch CC (grundlegend ist auch OPV+BJT/FET möglich), wenn
konstante(re) Lichtleistung gefordert/von Vorteil ist - was ja
nicht nur für Beleuchtung/hohe Leistung zutreffen muß.)

Tobias schrieb:
> Dann könnte ich evtl. diese Reihenschaltung der Trimmer/Potis im
> Stromeinstellungsbereich des Konverters einsetzten.

"Rumprobieren" ist Unfug. Man ermittelt die genaue Schaltung,
mein erster Eindruck weist auf diese hier:

https://www.google.com/imgres?imgurl=https%3A%2F%2Fwww.electroschematics.com%2Fwp-content%2Fuploads%2F2020%2F02%2F9-XL4015-CC-CV-Buck-Module-CKT.jpg&imgrefurl=https%3A%2F%2Fwww.electroschematics.com%2Fdc-module%2F&tbnid=JxwyQMs_ucJmoM&vet=12ahUKEwjxn5nQ-r3vAhXq6rsIHXFVBfoQMygAegQIARAu..i&docid=51mnWMFdgFUACM&w=691&h=419&q=xl4015%20lm358%20tl431%20schematic&client=opera&ved=2ahUKEwjxn5nQ-r3vAhXq6rsIHXFVBfoQMygAegQIARAu

Wie man sieht, wird "Lowside" der Strom gemessen (Shunt 50mR).

Option A: Erhöhung R_Shunt, um 0-5A auf max. 0-3A zu bringen.

Rechnen wir mal: 0,05 * 5/3 = 0,083333. Evtl. 85mR oder evtl.
sogar 100mR wären mögliche Werte.

Option B wäre übrigens noch, die vom TL431 generierten 2,5V
(über 71,5k zu 0-10k heruntergeteilt rund 0-300mV) über eine
Neudimensionierung jenes Spannungsteilers und/oder Zusatz-
Serienwiderstand auf rund 180mV zu begrenzen.

(Unter Beibehaltung des 10k Trimmers eine Erhöhung des oberen
Teiler-R auf mind. 126kR ("Spannungsteiler"/"Ohmsches Gesetz")).

Und den Ausgangselko würde ich entfernen. (Volle Elkos sind
für den direkten Anschluß (ohne R dazwischen) an eine Diode zu
GND (oder "fast-GND" durch den Shunt) "potentiell tödlich"...

Obwohl es schon auch reichen mag, die Spannung fest auf <= 4VDC
zu begrenzen, bringen Elkos für CC keinen (großen) Vorteil -
und da sie "original" auch auf >30V geladen sein können... so
furchtbar billig sind die Cree LEDs nun auch wieder nicht.

Wie das (U_aus fest auf < 4VDC begrenzen) gehen könnte?
Überrasche mich/uns doch mal, wie Du das anfangen würdest.
Die berühmte Latte sollte jetzt ja niedriger liegen. ;)

von ab/fh (Gast)


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ab/fh schrieb:
> Tobias schrieb:
>> Der
>> Buck Converter ermöglicht über zwei Trimmer-Potis sowohl den maximal
>> Strom festzulgen als auch die Spannung zu variieren.
>
> Nein. (Deswegen dachte @Michael wohl, es sei exakt so hier.)
>
> Ein CC/CV Modul (sofern es diesen Namen verdient) kann sowohl CC
> (Constant Current) als auch CV (Constant Voltage).

Ein "Wald-und-Wiesen" Regler kann nur CV (hat (wenn überh.)
einen Überstromschutz, der kaum etwas mit einer CC Regelung
gemein hat).

Das betrifft auch den Großteil der Schaltregler-Netzteile.

An so etwas (nicht/nur schlecht beeinflußbar) muß @Michael
gedacht haben, wohl aufgrund Deiner genaugenommen falschen
Darstellung (für die Du als Anfänger natürlich nix kannst).

Hier ist Modifikation durchaus möglich, wie dargestellt.

Daß/wie, erkennt man allerdings nicht ganz ohne Besuch sowie
Studium der vom TO verlinkten Seite, lieber @Michael... ;)

von ab/fh (Gast)


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Tobias schrieb:
> eine Cree XML T6 U2 LED

https://cree-led.com/media/documents/XLampXML.pdf

Ja/Nein? Von max. 3A und bei max. 10W etwas unterhalb von
4VDC V_Fluß war ich bei meinen Ausführungen ausgegangen.

"U2" im speziellen habe ich auf die Schnelle aber darin
nicht gefunden... leider auch kein DaBla mit U2. :-(

Deswegen nennt man bei Fragen auch die Grundwerte wie z.B.
I_Fluß(max) und so weiter - oder verlinkt gleich zum exakt
passenden Datenblatt. (Das tötet alle Unsicherheiten.)

von Michael B. (laberkopp)


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ab/fh schrieb:
> Tobias schrieb:
>> Der
>> Buck Converter ermöglicht über zwei Trimmer-Potis sowohl den maximal
>> Strom festzulgen als auch die Spannung zu variieren.
>
> Nein.

Doch.

DER erlaubt das.

Warum ist es so schwer, die Frage zu lesen, bevor du eine Antwort gibst 
?

ab/fh schrieb:
> "Rumprobieren" ist Unfug.

Ein 10k Poti mit einem zu grossen Einstellbereich durch einen Trimmer 
als einstellbaren Mindestwert und ein grösseres Poti als Regelung zu 
ersetzen, erfordert keine Kenntnis des ganzen Schaltplans.

von ab/fh (Gast)


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Michael B. schrieb:
> ab/fh schrieb:
>> Tobias schrieb:
>>> Der
>>> Buck Converter ermöglicht über zwei Trimmer-Potis sowohl den maximal
>>> Strom festzulgen als auch die Spannung zu variieren.
>>
>> Nein.
>
> Doch.
>
> DER erlaubt das.
>
> Warum ist es so schwer, die Frage zu lesen, bevor du eine Antwort gibst
> ?

Nein, und das hatte ich doch = Mißverständnis B. (Präzise sowas
hatte ich verhindern wollen mit dem 2. (Nachtrag zum 1.) Post.)

:-/

A. Du hattest diesem "NT" keine Stromregelung zugetraut trotz

Tobias schrieb:
> CC/CV Buck Converter

   und der verlinkten Infos. Wahrscheinlich hätte ich (wenn)
   oder sonst jemand (wahrscheinlicher) deshalb geschrieben:

   "Wer nicht mal lesen und/oder Links anclicken kann, ..."

   Nur hatte allerdings der TO leider ebenfalls geschrieben:

Tobias schrieb:
> Der Buck Converter ermöglicht über zwei Trimmer-Potis sowohl
> den maximal Strom festzulgen als auch die Spannung zu variieren.

   Gekürzt, umformuliert, ergänzt durch Verdeutlichung:
   "Strom kann einzig im Maximalwert variiert werden"
   Exakt das bedeutet es ja auch - ganz präzise abgelesen.

   Nun ja, das ist genau nicht die Beschreibung von CC.
   Viel eher die einer Strom- Begrenzung statt Regelung.
   (Wenn auch einer variabel einstellbaren solchen.)

   Summa Summarum: CV Switcher mit var. Strombegrenzung.

   Vermutung war, Du habest auch_deshalb das geschrieben:

Michael M. schrieb:
> Dass dieses NT "nebenbei" die maximale Stromstärke begrenzen kann,
> ist irrelevant. Ich bezweifle, dass du diesen Strombereich durch
> "Manipulation" in dem erforderlichen Sollbereich hinbekommst...
> Genau diese Stromstärke müsste jedoch im Bereich (s.o.) stufenlos
> einstellbar sein, damit du deine LEDs dimmen kannst. Dann kann daraus
> was werden.

   Woraus doch Dein "CC-Mißtrauen" überdeutlich hervorging.
   (Oder was sonst, bitte? Ich räume ein, ich bin blöde
   und habe Dich evtl. mißverstanden - nur, wie, bitte?)

Das Du B. jetzt mir exakt_jenen Lesefehler unterstellst -
   obwohl Du selbst ... das ist schon eine seltsame Nummer.
   Ist so etwas normal in diesem Forum? Nun, nicht unnormal.

> ab/fh schrieb:
>> "Rumprobieren" ist Unfug.
>
> Ein 10k Poti mit einem zu grossen Einstellbereich durch einen Trimmer
> als einstellbaren Mindestwert und ein grösseres Poti als Regelung zu
> ersetzen, erfordert keine Kenntnis des ganzen Schaltplans.

Weil man ja ohne Schaltplan (oder auch nur Betrachtung der
Bildchen) auch einfach mal raten kann, wenn die Chancen so
gut stehen?

Und eine Stromregelung und/oder Begrenzung nur auf eine
einzige Weise realisiert werden kann?


Komm, also bitte - das ist nicht mehr witzig. Habe ich Dir
etwa Dein nachkling-Wohlgefühl wg. d. Lobes mau gemacht?
Dann beruhig Dich bitte: Hatte ich nicht wollen, hattest
Du verdient, und wie gesagt trug mein Hinweis ein Lächeln.


Muß man also nicht "böse auffassen" - oder muß man etwa?
Daß hier - obwohl mein Hinweis mit Smiley versehen war - so
dermaßen passiv aggressiv reagiert werden muß, mit einer
saftigen (wenn auch völlig haltlosen) "Gegenbeschuldigung",
das will mir als erwachsener Mensch nicht (mehr) wirklich
in den Kopf.


Steh doch zu Deinem Mißgeschick, mache ich auch, wenn.
(Obwohl ich anonym schreibe - weil ich es gewöhnt bin.)

Aber "hier" warten zugegeben oftmals die Haie, sich auf die
all zu offenen und "graderaus, auch wenns mir selbst mal
weh tut" Einzelkämpfer zu stürzen - weil es ja sooo gut tut,
andere runterzumachen... bloß mich können die gar nicht
meinen, lieber @Michael (sch... auf die kranken B..ta..e).

Leider verstehe ich, wieso Du es nicht tu(n will)st.
Sch... ist das Ergebnis trotzdem. Oh ja.

von Wolfgang (Gast)


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ab/fh schrieb:
> Ein "Wald-und-Wiesen" Regler kann nur CV

Da irrst du.

Meist sind die "Feld-, Wald- und Wiesen" Regler zwar als CV-Regler 
beschaltet, aber eine Verwendung als CC-Regler ist genauso möglich. Es 
reicht, ein Shunt zwischen FB-Eingang und Gnd. Der Strom fließt dann vom 
Output über die Last und den Shunt nach Gnd. Bei dem XL4015 mit seiner 
Referenzspannung von 1.25V ergibt sich ein konstanter Strom von 
1.25V/R_Shunt.

von ab/fh (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> ab/fh schrieb:
>> Ein "Wald-und-Wiesen" Regler kann nur CV
>
> Da irrst du.
>
> Meist sind die "Feld-, Wald- und Wiesen" Regler zwar als CV-Regler
> beschaltet, aber eine Verwendung als CC-Regler ist genauso möglich. Es
> reicht, ein Shunt zwischen FB-Eingang und Gnd. Der Strom fließt dann vom
> Output über die Last und den Shunt nach Gnd. Bei dem XL4015 mit seiner
> Referenzspannung von 1.25V ergibt sich ein konstanter Strom von
> 1.25V/R_Shunt.

Das weiß ich. Jeden CV Switcher kann man dahingehend umrüsten.
Am einfachsten, so wie Du schreibst, über Ersatz des oberen
(vormals) Spannungs-Teiler-Widerstandes.

[Hier wurde es aber zwar anders gemacht (und angesichts dieser
etwas hohen V_ref 1,25V, die am Shunt bei 3A zu fetten 3,75W
unnötigem Verlust führten, irgendwie sogar "besser" - obwohl
die Schaltung schon recht viele Teile braucht).]

Hierzu könnte man ja einen mit niedrigerer U_ref aussuchen -
evtl. nicht von XL, iirc haben nur deren CC Treiber besonders
niedrige Referenzspannungen (bis 0,25 oder sogar 0,2(?)V).

von ab/fh (Gast)


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ab/fh schrieb:
> Jeden CV Switcher

Zumindest nichtisolierte DC-DC Wandler mit Teiler-FB.

von ab/fh (Gast)


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Mea culpa. Michael B. ist nicht Michael M.

@Michael B.: Dann lerne mal lesen, und erkenne, was ich
wirklich geschrieben habe.

Daß dieses Modul CC/CV kann - habe ich nie bestritten.

Hättest Du mal alles, und nicht nur das, wo Du einen
Fehler zu entdecken glaubtest, gelesen, wüßtest Du das.

Tut mir leid, @Michael M. - wirklich ein dämliches Foul.
Sorry. :-(

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