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Sonntag, 30. August 2009, 01:31
Instructables.com-KSQ mit verbesserter Temperaturstabilität
Wen die Temperaturabhängigkeit des LED-Stroms mit dem Schaltungsklassiker von Instructables.com stört, der sollte sich einmal mit sogenannten "Adjustable Shunt Regulators" beschäftigen, die man statt des kleinen Regeltransistors in der Schaltung einsetzen kann. Das folgende Bild aus dem Datenblatt des LMV431 (National Semiconductor) wirkt daher recht bekannt und muss nur noch durch LEDs am Kollektor ergänzt werden.
Der LED-Strom wird temperaturstabil geregelt und ist so gut wie unabhängig von Exemplarstreuungen. Da ich gerade bei Reichelt den ZR431L(F01TA) von Zetex gefunden habe, der mir 100% kompatibel zu sein scheint, wollte ich Euch diese Variante doch mal vorstellen. Nachteil bei beiden ICs im Vergleich zur bekannten Lösung ist der höhere Spannungsabfall am Emitter- bzw. Sourcewiderstand von exakt 1,24V, der natürlich die minimale Dropspannung bestimmt. Auch dieses Problem verspricht der ZXRE060 von Zetex zu lösen, der nur 0,6V Referenzspannung, dafür aber auch ein paar Pins mehr hat. Allerdings sieht es für mich so aus, als ob man nur IN und OUT verbinden und die beiden GNDs zusammenschließen müsste, um auch dieses IC in wie im Bild einzusetzen. In der Hand gehabt habe ich bisher nur den LMV431, aber vielleicht kann ja jemand anderes meine Erfahrungen ergänzen.
Links:
http://www.national.com/ds/LM/LMV431.pdf
http://www.diodes.com/datasheets/ZR431L.pdf
http://www.diodes.com/datasheets/ZXRE060.pdf
EDIT: Leider lassen auch die 3-Pin-Gehäuse keinen pinkompatiblen Ersatz der üblichen Transistoren zu, die Anschlußbelegung entspricht einem Transistor mit vertauschtem Kollektor und Emitter.
Der LED-Strom wird temperaturstabil geregelt und ist so gut wie unabhängig von Exemplarstreuungen. Da ich gerade bei Reichelt den ZR431L(F01TA) von Zetex gefunden habe, der mir 100% kompatibel zu sein scheint, wollte ich Euch diese Variante doch mal vorstellen. Nachteil bei beiden ICs im Vergleich zur bekannten Lösung ist der höhere Spannungsabfall am Emitter- bzw. Sourcewiderstand von exakt 1,24V, der natürlich die minimale Dropspannung bestimmt. Auch dieses Problem verspricht der ZXRE060 von Zetex zu lösen, der nur 0,6V Referenzspannung, dafür aber auch ein paar Pins mehr hat. Allerdings sieht es für mich so aus, als ob man nur IN und OUT verbinden und die beiden GNDs zusammenschließen müsste, um auch dieses IC in wie im Bild einzusetzen. In der Hand gehabt habe ich bisher nur den LMV431, aber vielleicht kann ja jemand anderes meine Erfahrungen ergänzen.
Links:
http://www.national.com/ds/LM/LMV431.pdf
http://www.diodes.com/datasheets/ZR431L.pdf
http://www.diodes.com/datasheets/ZXRE060.pdf
EDIT: Leider lassen auch die 3-Pin-Gehäuse keinen pinkompatiblen Ersatz der üblichen Transistoren zu, die Anschlußbelegung entspricht einem Transistor mit vertauschtem Kollektor und Emitter.
Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »MOSFET« (30. August 2009, 23:30)
Mittwoch, 2. September 2009, 01:06
... und gleichzeitig verringerter Dropspannung
okayokay, die verringerte Temperaturabhängigkeit alleine hat hier noch keinen hinter dem Ofen vorgelockt. Ich kann's ja verstehen, in den meisten Fällen ist es ja auch ziemlich egal, ob man 300mA oder 350mA hat. Ausskie hat hier sogar argumentiert, die Temperaturabhängigkeit wäre doch als Übertemperaturschutz ganz hilfreich. Das Tolle dabei ist, dass er in diesem Zusammenhang (absichtlich?) eine Schaltung vorgeschlagen hat, die mehrere Fliegen mit einer Klappe schlägt, und zwar diese hier:
Über R2 wird hier die Basis von T2 gegenüber dem Source von T1 um die Durchlassspannung der Schottkydiode D1 vorgespannt. Weil T2 nach wie vor bei 0,45V-0,6V aufsteuert, reicht hier - je nach Auslegung - bereits eine Spannung ab ca. 250-350mV an R3 zum Abregeln. Weil der RDS(on) von T1 normalerweise klein gegenüber R3 ist, sind diese 250-350mV dann auch die minimale Dropspannung.
Zur Temperaturabhängigkeit: Die Schaltung regelt immer so, dass die Spannung an R3 der Differenz zwischen den Durchlassspannungen der BE-Diode und der Schottkydiode entspricht. Da beide Durchlassspannungen mit steigender Temperatur abnehmen, schwächen sich die beiden Effekte gegenseitig ab und die verbleibende Temperaturabhängigkeit dürfte deutlich kleiner sein als bei der instructables-KSQ.
Low-Drop, Low-Cost, geringe Temperaturabhängigkeit und durch Auswahl des passenden T1 auf verschiedenste Spannungen und Ströme auszulegen: Toll, was sechs Bauteile bewirken können
okayokay, die verringerte Temperaturabhängigkeit alleine hat hier noch keinen hinter dem Ofen vorgelockt. Ich kann's ja verstehen, in den meisten Fällen ist es ja auch ziemlich egal, ob man 300mA oder 350mA hat. Ausskie hat hier sogar argumentiert, die Temperaturabhängigkeit wäre doch als Übertemperaturschutz ganz hilfreich. Das Tolle dabei ist, dass er in diesem Zusammenhang (absichtlich?) eine Schaltung vorgeschlagen hat, die mehrere Fliegen mit einer Klappe schlägt, und zwar diese hier:
Über R2 wird hier die Basis von T2 gegenüber dem Source von T1 um die Durchlassspannung der Schottkydiode D1 vorgespannt. Weil T2 nach wie vor bei 0,45V-0,6V aufsteuert, reicht hier - je nach Auslegung - bereits eine Spannung ab ca. 250-350mV an R3 zum Abregeln. Weil der RDS(on) von T1 normalerweise klein gegenüber R3 ist, sind diese 250-350mV dann auch die minimale Dropspannung.
Zur Temperaturabhängigkeit: Die Schaltung regelt immer so, dass die Spannung an R3 der Differenz zwischen den Durchlassspannungen der BE-Diode und der Schottkydiode entspricht. Da beide Durchlassspannungen mit steigender Temperatur abnehmen, schwächen sich die beiden Effekte gegenseitig ab und die verbleibende Temperaturabhängigkeit dürfte deutlich kleiner sein als bei der instructables-KSQ.
Low-Drop, Low-Cost, geringe Temperaturabhängigkeit und durch Auswahl des passenden T1 auf verschiedenste Spannungen und Ströme auszulegen: Toll, was sechs Bauteile bewirken können
Mittwoch, 2. September 2009, 01:30
Aber die differenf der Spannung an R3 ist Prozentual doch etwas hoch, da muss man ja wohl am besten die Schaltung aufbauen und dann nachmessen welchen Widerstand man benötigt
Das ist aber bei der instructables-KSQ genauso, je nach R1 und Typ von T2. Hier kann man zusätzlich noch mit dem Typ von D1 und dem Wert von R2 spielen. Theoretisch kann man das zwar durchrechnen, aber das Aufbauen geht wahrscheinlich schneller. Wie gesagt, ich würde so 250mV bis 350mV ansetzen.
Dienstag, 8. Juni 2010, 17:25
Steht doch alles oben im ersten Thread. Da steht unter Anderem wie du den Strom berechnest:Wie muss ich dazu die Widerstände anpassen?
I=Vref/Rs nach Rs umstellen: Rs=Vref/I
Wenn du einen normalen NPN-Transistor nimmst liegt Vref bei ca 0,6V... Je nach Bauteil kann dieser Wert aber variieren... Rs = 0,6V / 0,7A = 0,86 Ohm
Verlustleistung am Widerstand beträgt hierbei: P = U*I = 0,6V*0,7A = 0,42W...
Ich hoffe ich habe das richtig gerechnet... Falls nicht bitte berichtigen!
Ja!Kann ich die Schaltung an 12V betreiben, wenn ich nur eine LED anschließe?
Bei Fragen bzgl. ULC einfach hier ins Forum oder auch gerne per PN an mich...
Dienstag, 8. Juni 2010, 20:31
Jepp, alles richtig gerechnet.
Ein wichtiger Hinweis fehlt noch: Die Differenzspannung wird
- ausser im Widerstand - hauptsächlich im MOSFET verheizt,
also 12V - 0,6V - 3,4V = 8V * 0,7A = 5,6Watt.
Das ist schon ne ordentliche Hausnummer und erfordert einen
Kühlkörper deftiger Grösse!! Ist halt so, wenn man nur eine
HP LED an 12V betreibt. Hier wäre dann die Buck KSQ im Vorteil,
die konvertiert per Speicherdrossel, ohne zu verheizen.
Bei 3 LEDs an 12V ist die Verlustleistung erheblich ökonomischer:
12V - 0,6 - 3,4V - 3,4V - 3,4V = 1,2V * 0,7A = 0,84Watt
Da ist kein Unterschied mehr zur Buck KSQ - ausser im Preis
mfg
Bernd
Ein wichtiger Hinweis fehlt noch: Die Differenzspannung wird
- ausser im Widerstand - hauptsächlich im MOSFET verheizt,
also 12V - 0,6V - 3,4V = 8V * 0,7A = 5,6Watt.
Das ist schon ne ordentliche Hausnummer und erfordert einen
Kühlkörper deftiger Grösse!! Ist halt so, wenn man nur eine
HP LED an 12V betreibt. Hier wäre dann die Buck KSQ im Vorteil,
die konvertiert per Speicherdrossel, ohne zu verheizen.
Bei 3 LEDs an 12V ist die Verlustleistung erheblich ökonomischer:
12V - 0,6 - 3,4V - 3,4V - 3,4V = 1,2V * 0,7A = 0,84Watt
Da ist kein Unterschied mehr zur Buck KSQ - ausser im Preis
mfg
Bernd
Mittwoch, 9. Juni 2010, 00:39
Noch ein Hinweis: Wenn Du die Schaltung aus dem 2. Post nimmst (die mit verringertem Drop), dann musst Du mit ca. 0,25-0,35 Volt am Widerstand rechnen statt mit 0,6.... 
It's only light - but we like it!
Da es sich in letzter Zeit häuft: Ich beantworte keine PNs mit Fragen, die sich auch im Forum beantworten lassen!
Insbesondere solche von Mitgliedern mit 0 Beiträgen, die dann meist auch noch Sachen fragen, die bereits im entsprechenden Thread beantwortet wurden.
Ich bin keine private Bastler-Hotline, technische Tipps etc. sollen möglichst vielen Lesern im Forum helfen!
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Freitag, 11. Juni 2010, 20:15
Danke naeschd, deine Auskunft scheint mir schlüssig. Werde ich ausprobieren.
hier mal ein Diagramm; schön zu erkennen der Drop von ca. 140mV
Last ist eine 2,5W COB-LED; die Angaben sind mit Vorsicht zu genießen. Bei längerem Betrieb steigt der Strom durch die Erwärmung des Mosfet geringfügig an. Für die Messreihe habe ich diesen mit einem Kühlkörper versehen und die Werte möglichst schnell aufgenommen.
hier mal ein Diagramm; schön zu erkennen der Drop von ca. 140mV
Last ist eine 2,5W COB-LED; die Angaben sind mit Vorsicht zu genießen. Bei längerem Betrieb steigt der Strom durch die Erwärmung des Mosfet geringfügig an. Für die Messreihe habe ich diesen mit einem Kühlkörper versehen und die Werte möglichst schnell aufgenommen.
Donnerstag, 26. Mai 2011, 10:47
Damit dieser Faden nicht einschläft, stelle ich euch zwei Varianten dieser KSQ vor:
1. Einstallbar mit wenigen Bauteilen:
Achtung, R2 ist falsch angegeben und muss wesentlich kleiner sein, ca. 5 k. Mosfetauswahl ist nicht kritisch, aber IRLZ34N ist modern, rpeiswert und logic level.; alternativ empfehle ich den IRLU2905
2. Präzisions-KSQ mit Opamp:
TLC272 ist ein Präzisionsopamp mit geringer Offsetspannung und erlaubt Eingangsspanungen im Bereich der negativen Betriebsspannung, LM358 wird auch gehen.
Gruß
1. Einstallbar mit wenigen Bauteilen:
Achtung, R2 ist falsch angegeben und muss wesentlich kleiner sein, ca. 5 k. Mosfetauswahl ist nicht kritisch, aber IRLZ34N ist modern, rpeiswert und logic level.; alternativ empfehle ich den IRLU2905
2. Präzisions-KSQ mit Opamp:
TLC272 ist ein Präzisionsopamp mit geringer Offsetspannung und erlaubt Eingangsspanungen im Bereich der negativen Betriebsspannung, LM358 wird auch gehen.
Gruß
Donnerstag, 26. Mai 2011, 13:13
Ja natürlich, aber das ändert gar nichts daran, dass der TK der oben gezeigten Schaltung viel schlechter ist, als nötig. Die Lösung mit dem TL431 wäre dann genau so zu machen, wie ich beschrieben habe - ohne die Schotttky-Diode.Die Fussnote an der Präz.-KSQ sagt, dass man die Referenz besser mit einem TL431 aufbaut
Ja, die LED hat, genau wie die Schottky-Diode, einen negativen TK.Einen negativen Temperaturkoeffizienten in KSQs für HP-LED halte ich für nützlich
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