Machbarkeitsstudie einer getakteten KSQ mit bis zu 4 Ampere z.B. für Osram Ostar Stage LE RTDUW S2WP

    Machbarkeitsstudie einer getakteten KSQ mit bis zu 4 Ampere z.B. für Osram Ostar Stage LE RTDUW S2WP

    Hallo,

    nachdem ich mit dem LM2576adj schon KSQs für bis zu 3A realisiert hatte (siehe hier)
    simple getaktete KSQ mit LM2576adj für Power LEDs
    jucke es mich in den Fingern, ob es mit "Hausmitteln" ohne SMD Bauelemente, prinzipiell auch möglich ist, getaktete KSQ's mit noch höheren Strömen zu realisieren.
    Dabei fiel mein Blick auf den LM2678adj. Aus China gibts diesen regelbaren, bis 5 Ampere belastbaren Spannungsregler schon für unter einem Euro :D



    Prinzipiell ist der LM2678 dem LM2576 sehr ähnlich. Wer mit dem 2576 schon Erfahrungen gesammelt hat, wird sich auch mit dem 2678 gleich zurechtfinden. gleich sichtbarer Unterschied ist als 7 polige Gehäuse, im Gegensatz zu 5 Pins. Hinzugekommen ist ein 10nF Boostkondensator für eine interne Laddungspumpe. Das war's dann im Wesentlichen auch schon. Ansonsten müssen "nur eine dickere Drossel, eine dickere Shottkydiode und dickere Ein- und Ausgangselkos" vorgesehen werden.
    Drossel und Shottkydiode kann man noch stumpf aus dem Katalog für den größeren Strom aussuchen. Danach wirds dann allerdings etwas komplizierter. Derartige Ströme kann man nicht mehr über einen einzigen "Wald- und Wiesen-Elko" jagen, ja selbst Low ESR Elkos reichen da nicht mehr aus. Man muß schon ganz genau in die Datenblätter seines Elkos schauen, welches Modell einer bestimmten Baureihe welchen Impulsstrom zulässt. Entsprechend muß man 2 oder 3 Elkos parallel schalten.



    Als Ausgangs Elkos habe ich sehr hochbelastbare und zuverlässige Polymer-Elkos gewählt, wie sie auch auf hochwertigen Computer-Mainboards verbaut werden. Am Eingang sind laut Schaltplan nur recht geringe Kapazitäten erforderlich. Ich habe mich dabei an die AppNote vom hersteller auf Seite 1 gehalten
    ti.com/lit/ds/symlink/lm2678.pdf
    Unmittelbar am Eingang des Chips ist noch ein 470nF KerKo. Drossel und Shottkydiode sind sehr großzügig (über)dimensioniert. Die Drossel ist ein 33µH 6A Ringkern von Feryster mit mehreren verdrillten Kupferlackdrähten. Die Shottkydiode ist eine MBR1560 für 15 Ampere und 60V Sperrspannung.
    Dem Spannungsregler-IC habe ich noch einen kleinen Kühlkörper verpasst, weil er über 3A doch recht heiß wurde. Der den Strom der KSQ bestimmende Widerstand ist R1, R2 etfällt, an dessen Stelle ist die Power LED vorzusehen. Das ist genauso wie beim LM2576adj.
    Am Widerstand stellen sich 1,2V ein. Um 1 Ampere fließen zu lassen, ist also ein 1,2 Ohm Widerstand norwendig. Für erste Tests sind mehrere 1,2 Ohm Widerstände von Vorteil, da sich so recht bequem der Strom skalieren lässt und sich nicht alles beim 1. Test in Rauch auflöst, sollte man was falsch gemacht haben :evil:
    Ich hatte aber nur 1W Typen, umgesetzt werden aber 1,2 Watt. Zum Testen eigentlich kein Problem - eigentlich. Bei mir löteten sich nach ca. 1 Minute Test die Widerstände selber aus :saint:
    Den Eingangselko werde ich noch vergrößern, da mein 24V Netzteil bei abgeforderten 4 Ampere am Ausgang etwas zu fiepen begann. Die ca. 25 cm Zuleitung, auch wenn sie 0,75 Quadrat ist, hat da schon eine ohmsche und auch induktive Komponente. Immerhin schwingt der Schaltregler mit über 200 KHz und überträgt ca. 20 Watt Leistung!
    Ich werde in der Richtung weiter experimentieren.
    Als nächstes werde ich mit PWM den ON/OFF Eingang missbrauchen, ob sich die KSQ auch dimmen lässt.
    Danach werde ich mir die 1,2 Ohm Widerstände als 2 Watt Ausführung bei der nächsten Bestellung mitbestellen.
    Für einen ersten Test habe ich erst mal 1,8 Ohm Leistungswiderstände verwendet, weil ich die gerade rumliegen hatte. Bei 1A fielen an dem 1,8V ab, bei 2A 3,6V, danach schaltete ich 2x 1,8 Ohm parallel. Somit war ich ca. in dem Fenster, wie eine einzelne LED.
    Interessant wäre, wo ich für die Osram Ostar Stage LE RTDUW S2WP Starplatinen herkriege. Die LED selber gibts bei Mouser, auflöten kann ich mir die Dinger auch selber.
    Man kann jetzt argumentieren, das der LED2001 von ST-Electronics genau dafür entwickelt wurde und geringere Verluste, auf Grund des geringeren Spannungsabfalls am Shutwiderstand aufweist und damit den regler effektiver macht.
    Aaaber: den LED2001 muß man erst mal bekommen, dann ist er nur als "Vogelfutter" (SMD) erhältlich und er hat nur eine maximal mögliche Versorgungsspannung von 18V. Bei Reihenschaltungen von mehreren LEDs in Clustern wird es also ganz schnell eng!
    Hier genau punktet der LM2678! Der kann mit bis zu 40V versorgt werdsen, es gibt sogar eine HV Version für bis zu 60V. Bei derartigen Reihenschaltungen fallen dann auch die 1,2V am Shut nicht mehr ins Gewicht ;)
    Für die Jüngeren: Led Zeppelin ist KEIN beleuchtetes Luftschiff! :D
    Hallo,

    ich habe ein paatr Bemerkungen dazu.

    Superluminal schrieb:

    Hallo,

    Elko" jagen, ja selbst Low ESR Elkos reichen da nicht mehr aus.
    Man muß schon ganz genau in die Datenblätter seines Elkos schauen, welches Modell einer bestimmten Baureihe welchen Impulsstrom zulässt.
    Entsprechend muß man 2 oder 3 Elkos parallel schalten.

    Am Eingang sind laut Schaltplan nur recht geringe Kapazitäten erforderlich.

    Als nächstes werde ich mit PWM den ON/OFF Eingang missbrauchen, ob sich die KSQ auch dimmen lässt.


    Zu den Elkos.
    Das sehe ich nicht ganz so kritisch, sofern man die Ausgangskapazität nicht knapp dimensioniert.
    Aber eine gute Idee scheint mir immer die Kombination von Elkos mit paar hochkapazitiven MLCC zu sein (z.B. 22uF 25V) . Die sind bezüglich ESR gegenüber den Elkos eh im Vorteil.

    Höhe der Kapazitäten am Eingang sind abhängig von der Quelle.
    Wenn diesen nicht so stabil ist und längere Leitungen zwischen der Quelle und dem Regler hängen, dann sollte man da nicht zu knausrig sein.

    Die Sache mit dem Dimmer per On/Off-Pin wird wohl nicht gut funktionieren. Dafür ist das nicht vorgesehen.
    Aber ein Spannungsregler ist es ja nur deshalb, weil das Feedback auf die Ausgangsspannung geht.

    Man kann aber genausogut mit dem Feedbacknetzwerk auf den Ausgangsstrom regeln.
    Im einfachsten Fall braucht man dafür nur einen Shunt gegen Masse. Allerdings macht der nötige Spannungabfall für die Regelspannung die Effizienz schlechter.
    Aber auch das kann man mit einem zusätzlichen OPV oder Instrumentverstärker beheben.
    Das Prinzip einer solchen Schaltung findest du z.B. hier (auch wenn die uralt ist und einen etwas anderen Hintergrund hatte).
    uwiatwerweisswas.schmusekaters…tromquellen_Varianten.pdf
    Mit OPV sollte der Shunt gegen Masse geschaltet werden. Dann braucht man aber mind. einen OPV mit Rail-to-Rail am Eingang.
    Mit dem Instrumentverstärker kann man Highside regeln, was evtl. auch von Vorteil ist.
    Gruß Öletronika
    Nö, noch nicht. Vom LED2001 habe ich 10 Stck daliegen, den habe ich bei meiner letzten Bestellung bei Digikey mit geordert.
    So oft komme ich leider nicht zum Basteln. Momentan sitze ich ein einen Weihnachtsfunprojekt. Ist nur die Frage, ob für dieses oder nächstes Jahr...
    Für die Jüngeren: Led Zeppelin ist KEIN beleuchtetes Luftschiff! :D