Konstantstromquelle mit Batterien?

Am 5 Nov 2004 14:26:44 GMT hat Ulli Horlacher geschrieben:

Naja, zum Zeichnen bin ich jetzt zu faul. Prinzip: dicker (besser: passender) MOSFET, Shunt 0,13Ohm in der Source Leitung, OPV (zB halber LM358) bekommt die Spannung vom Source an den (-) Eingang und 100mV Referenz (zB Rote LED mit einigen mA und Spannunsteiler 15k zu 1k Ohm) an den (+) Eingang. (out) steuert Gate, ev. über Widerstand. in die Drain Leitung kommt deine LED. Mit einem Schaltregelr hast besseren Wirkungsgrad, aber ist deutlich aufwendiger.

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Martin

Ulli Horlacher wrote: ....

Hi Ulli,

das hier

ist mehr oder weniger die Standardschaltung für dieses Problem. Ist zwar ein Dimmer, aber das Poti läßt sich bei Bedarf auch durch einen oder zwei Festwiderstände ersetzen. Ob Du allerdings aus fast leeren NiMHs noch 700 mA rauskriegst, ist die andere Frage.

Gruß Markus

Am Fri, 5 Nov 2004 16:11:48 +0100 hat Markus Imhof geschrieben:

Ich würde für ungedimmten 700mA Betrieb den Sense Widerstand deutlich reduzieren, Das wären sonst 0,35V Spannungsabfall, da beleibt für den MOSFET (R_DS_on) nimmer viel über.

--
Martin

Die mit Abstand wirkungsgradreichste, einfache Variante dürfte sein, 4 Zellen zu nehmen, und den Strom entsprechend per PWM zu Takten. In dem Fall wird in der Schaltung praktisch gar nichts verheizt. Allerdings kommen der Innenwiderstand der Akkus und LEDs zum tragen. Mit einem MOSFET und einem 555 und etwas Kleingemüse sollte auch das zu schaffen sein.

Etwas besser wird man natürlich mit Konstantstrom, aber dazu braucht es einen einfachen Schaltregler. Und der verliert mindestens mal die 0,4 Volt einer Schottky-Diode, so sie den leitend ist. Die Restlichen Verluste kann man in der Leistungsklasse, geeignete Bauteile vorausgesetzt, klein halten.

Entweder mit 4 (oder 5) Zellen per Step-Down - Logic-Level FET - guter Wirkungsgrad, weil Diode oft zu

oder mit Cuk-Inverter - Eingangsspannung kann größer _und_ kleiner als Ausgangsspannung sein. - kleine Bauform - Wirkungsgrad weiß ich jetzt nicht einzuschätzen.

Ich denke ich würde entweder die Super-billig-Lösung nehmen oder eine Step-Down-Regler bauen.

Hinweis: man tut sich einen perönlichen gefallen, wenn man die Schaltstufe per Current-Control regelt.

Nachteil der Super-billig-Lösung ist, das der Anfangsspitzenstrom extrem hoch werden kann, was u.U. die Dioden schädigt, oder zumindest den Wirkungsgrad von Dioden und Akkus stark beeinträchtigt.

Marcel

"Marcel Müller" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@uni-berlin.de...

[Unsinn]

Du DARFST eine Luxeon-LED nicht per niederohmigem Schalttrasistor direkt an einem Akku mit bis zu 6V legen. Der sich wegend er Diodenkennline ergebende massiv hohe Spitzenstrom zerstoert die LED.

-- Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com homepage:

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Am Fri, 05 Nov 2004 18:24:27 +0100 hat Marcel Müller geschrieben:

Nein, das stimmt so nicht. Wenn du mit PWM einen mittleren Strom von 700mA haben willst, dann werden der Batterie auch im Mittel 700mA entnommen. Der unterschied ist nur, ob du die überschüssige Leistung in einem MOSFET verheizt, der sich gut kühlen lässt und einiges verträgt, oder in den LEDs selbst (etwas auch in der Batterie), die sich schlecht kühlen lassen und deren Wirkungsgrad bei steigender Temperatur sinkt. Auch weil die Verluste proportional zu I^2, die Lichtausbeute aber maximal proportional zu I ist.

Durch Verwendung eines zweiten MOSFETs als Synchrongleichrichter kann man hier noch etwas Energie einsparen, Aufwand/Effekt muß man aber im Einzelfall durchrechnen.

schlechter als Step Down und zum Glück für die geforderten 4..7V auf 3,5V nicht nötig.

Schon, aber als super-billig-Lösung würde ich eine lineare Regelung bauen. Die ist vor allem bei häufigem Akku-Betrieb sinnvoll, bei häufigem Alkaline-Betrieb (höhere Spannungslage) bringt der step-down realtiv gesehen mehr. Reine PWM bei LEDs ist eine weitverbreitete (?) Unsitte.

Ist das einzig Sinnvolle hier.

--
Martin

Schon klar, aber er hat es offenbar ja schon getan. Vermutlich haben die Innenwiderstände der Akkus dem ganzen Einhalt geboten.

Marcel

Am Fri, 05 Nov 2004 18:55:15 +0100 hat Marcel Müller geschrieben:

Er hat aber einen 3zelligen Akku verwendet. U_nenn ist 3,6V, U_max= 4V, da kann man blaue/weiße LEDs wirklich in vielen Fällen direkt anschließen, die vorhandenen Innenwiderstände reichen aus. Mit einer Zelle mehr sieht das ganz anders aus.

--
Martin

Im Prinzip richtig, jedoch ist in dem speziellen Fall der Spannungsanstieg auf rund 20% begrenzt, bedeutet egal was passiert, es können nur diese 20% in irgendwelchen Innenwiderständen verheizt werden.

Es bringt also tatsächlich /keinen Vorteil/ zu Takten. Und wenn die Lichtausbeute kleiner proportional zu I ist, sogar Nachteile. Wenn man noch einigermaßen im linearen Bereich ist, ist es einfach egal.

Also bleiben wir bei der Empfehlung /Step-Down/.

Marcel

Aus OP:

"Wenn ich 4 Zellen nehme, ist der Anfangsstrom zu gross, die LED wird zu heiss (trotz Kuehlkoerper)."

Also ich habe das anders interpretiert...

Marcel

Ich war natuerlich nicht so leichtsinnig die Akkus ohne Vorsichtsmassnahmen direkt anzuschliessen. Ich hab zuerst einen 10 Ohm /

10 Watt Potentiometer davorgeschaltet und den langsam runtergedreht, dabei den Strom gemessen.

Bei 4 NiMH Zellen (frisch geladen) und Poti auf 0 flossen noch 860 mA. Die LED ist bis maximal 1 A spezifiziert. Da sinkt aber der Wirkungsgrad und die Kuehlanforderung steigt. Besser sind deshalb die vom Hersteller empfohlenen 700 mA.

Die implizite Strombegrenzung passiert wohl durch den Batteriehalter. Dessen Federkontakte sind aus vernickeltem Eisen und haben einen relativ hohen Widerstand. Bei Zellen mit Loetfahnen oder einem besseren Batteriehalter wuerden viel hoehere Stroeme fliessen.

--
+ Ulli Horlacher + framstag@tandem-fahren.de + http://tandem-fahren.de/ +

Da steht was von max current 440 mA. Wie krieg ich das dann auf meine gewuenschte 700 mA? Ausserdem steht da nichts ueber den Wirkungsgrad. So um die 90% haett ich schon gerne. Ist das realistisch?

Ausserdem les ich was von R4 mit 0.5 Ohm. Ist das eine schlechte Loetstelle? :-) Gibts tatsaechlich so kleine Widerstaende? In meiner Bastlerkiste fangen die bei 5 Ohm an. Also 10 Stueck davon parallel? :-)

--
+ Ulli Horlacher + framstag@tandem-fahren.de + http://tandem-fahren.de/ +

"Ulli Horlacher" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@uni-berlin.de...

Dann nimm halt 0.25 Ohm, dann geht es bis 880mA, oder 0.27 Ohm.

Aber der Schaltung fehlt auf jeden Fall ein Kondensator zur Verhinderung, das es schwingt anstatt zu regeln, ausserdem sind es viel zu viele Bauteile, und durch die vorwaerts gerichtete Diode ist das ganze temperaturabhaengig wie Sau (immerhin in der richtigen Richtung: Wirds waermer, wirds weniger Strom). Wenns Geld kosten darf, bau dasselbe mit einem LM10 auf. Interne 0.2V Referenzspannung, OpAmp, viel weniger Bauteile.

Leider sind zwar tausende anderer Schaltungen im Datenblatt des LM10 beschreiben aber gerade die fehlt (wohl weil es damals noch keine PowerMOSFETs gab):

+--------+--Schalter-- Batterie LM10 | |A +-----+ Luxeon Star 3W +-|1 7 | | +-|8 6|-+--|I LogicLevel NMOSFET wie der billige IRLZ34 +-|3 | C | | 4 6|-+-R-+ +-----+ 0.27Ohm 1/4Watt | | +--------+-- Masse

R und C so anpassen, das es nicht schwingt aber trotzdem in akzeptabler Zeit regelt, probier mal R=10k, C=100nF, eventuell ist der LM10 so langsaem das es ohne geht (R=0Ohm, C=0pF).

--
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Aber der Schaltung fehlt auf jeden Fall ein Kondensator zur
Verhinderung, das es schwingt an statt zu regeln, ausserdem sind
es viel zu viele Bauteile., und durch die vorwaerts gerichtete
Diode ist das ganze temperaturabhaengig wie Sau (immerhin in
der richtigen Richtung: Wirds waermer, wirds weniger Strom).
Wenn Geld kosten darf, bau dasselbe mit einem LM10 auf.
Interne 0.2V Referenzspannung, OpAmp, viel weniger Bauteile.

Leider sind zwar tausende anderer Schaltungen im Datenblatt
des LM10 beschreiben aber gerade die fehlt (wohl weil es damals
noch keine PowerMOSFETs gab):

     +--------+--Schalter-- Batterie
LM10 |        |A
  +-----+    Luxeon Star 3W
+-|1 7  |     |
+-|8   6|-+--|I LogicLevel NMOSFET wie der billige IRLZ34
+-|3    | C   |
  |  4 6|-+-R-+
  +-----+     0.27Ohm 1/4Watt
     |        |
     +--------+--  Masse

R und C so anpassen, das es nicht schwingt aber trotzdem in
akzeptabler Zeit regelt, probier mal R=10k, C=100nF

MaWin schrieb:

Der 'untere' Pin6 (invertierender Eingang) ist aber Pin2!

Aber der Vorschlag ist sicherlich eine sehr sinnvolle Möglichkeit für vierzelligen Betrieb. Als Variante mit Schaltregler (allerdings für 5 Zellen) hätte ich den TPS54672, die 700mA kann der ab ohne dass man das Thermal-Pad braucht, Wirkungsgrad problemlos bei 90%. Ist aber doch irgendwie Overkill.

Gruß Dieter

"Dieter Wiedmann" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@t-online.de...

Natuerlich. Vertippt. Auf Wunsch auch mit Helligkeitsregelpoti oder NPN Bipolartransistor (R und C sollten dann entfallen koennen).

Ich versteh' beim TPS54670 (adjustable) die REFIN nicht: Unter Ordering Information: "0.2 V to 1.75 V" ? Haeh ? Kann man ihn mit verschiedenen REFIN Bestellen ? Das wird eine zukuenftige Beschaffung bei Reichelt eher erschweren. Sonstwo steht oft 1.25V, das waere als Stromregler eher ungeeignet, aber mit 'Note 1'

--
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MaWin schrieb:

Klar, und auch für verschiedene Umgebungstemperaturen.;-)

TPS54670 gibts aber nicht, der '72 ist der Adj., hat einfach gar keine eingebaute Referenz.

Ich kann mir kaum vorstellen, dass Reichelt den ins Programm nimmt, da sollten sie erstmal vernünftige Kondensatoren und Spulen für Schaltregler aufnehmen.

Ja, mit 0,2V lässt sich leben. Wenn man den Temperatur-/Leistungsbereich nicht ausschöpft gehen auch 100mV problemlos.

Gruß Dieter

So lange es funktioniert...

Hmmm - im Vergleich zu unten, ok. Ansonsten geht's knapper fast nicht mehr.

Wenn das tört, dann nimm 'nen Doppeltransistor. Das Dumme daran ist nur, daß die Doppeltransistoren in SMD in so kleinen Gehäusen ankommen :-(

Wenn Du's im Kopf (oder auf dem Tisch) hast: was hat der als spezifizierte minimale/maximale Betriebsspannung? Bei mir sind demnächst auch nochmal zwei...drei von den Reglern fällig (allerdings mit high side Fühlern, macht die Sache auch nicht einfacher).

Gruß Markus

"Markus Imhof" schrieb im Newsbeitrag news:cmnnd3$r74$ snipped-for-privacy@news.mch.sbs.de...

Wann funktioniert ? Montags ?

Geh nochmal nachdenken. Hilft null komma gar nix. Die Refernzdiode war gemeint. (Die andere Diode wuerde ich auch gegen einen Transi ersetzen, aber die war nicht mal gemeint).

Eher das es kaum noch single-die Doppeltransistoren gibt. Zetex mach welche fuer viel Strom mit 2 Chips. Infineon welche fuer viele GHz. Philips haben massenhafe 'Digitaltransistoren'.

Aber einfach 2 * BC547/847 single die in SOT23-6 oder so ? Gibt's irgendwie nicht.

LM10: 1-40V, LM10C: 1-7V

Aber teuer, allerdings nicht im Verhaeltnis zur Luxeon 3W.

--
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Am Mon, 8 Nov 2004 13:18:07 +0100 hat MaWin geschrieben:

Also ich hab hier eine Rolle BC847S (und BC857S), die sind zwar im SOT323 aber sonst genau das: "Two ( galvanic) internal isolated Transistors with high matching in one package". Kann nicht sagen, ob die wirklich als single-die aufgebaut sind, aber zumindest mit gutem matching und sehr enger therm. Kopplung. Es würde mich wundern, wenn die nicht mehr gefertigt würden, sind perfekt für einzelne Differenzstufen.

--
Martin