2,4V-StepUp-PowerLed-Treiber

  • Der Wirkungsgrad ist bei einer Led und geeigneten T2/R3 immer über 80%. Der in den Bildern 2 bis 7 gezeigte Aufbau liefert an einer weißen Led sogar ca. 90% bei 2,4V.

    Hast Du diese Werte eigentlich nachgemessen (wie)? Ich hätte da ja aus zwei Gründen Zweifel:
    1) Der Basisstrom von T2 wird nur durch den 7555 begrenzt und dürfte recht ordentliche Werte annehmen. Damit bekommt man schonmal Steuerverluste von P=Basisstrom*Betriebsspannung*Tastverhältnis.
    2) Durch den unbegrenzten Basisstrom wird T2 deutlich in die Sättigung gefahren. Da es ein Bipolartransistor und kein MOSFET ist, lässt er sich danach aber nicht schlagartig abschalten, sondern verringert seinen Strom nur allmählich, während bereits die volle LED-Spannung anliegt. Dadurch dürften ebenfalls spürbare Verluste entstehen.
    Natürlich hat die Schaltung durch den LED-Pulsbetrieb erstmal den Vorteil, dass die Verluste der sonst üblichen Schottky wegfallen, aber 80-90% scheinen mir erstmal unrealistisch. Ich lasse mich aber gern überzeugen ;)

  • Hallo MOSFET


    1) Wie Du dem Datenblatt des MAX7555 ICM7555 (von Maxim) entnehmen kannst, beträgt der Basisstrom von T2: Idischarge+Isink~20mA, damit ergeben sich die Steuerverluste zu P~0,02A*2,4V*0,46=22mW. Die Basisansteuerung verringert den Wirkungsgrad also um ~2,2%. (Tastverhältnis oszillografisch gemessen)


    2) Die von Dir beschriebene Funktionsweise während der Schaltflanken ist nicht ganz richtig. Am Transistor liegt nicht die volle LED-Spannung an während sich der Strom nur allmählich verringert. Dies würde ja bedeuten, dass durch die LED bereits der volle Strom fließt, der kann dann aber nicht mehr durch den T2 fließen. Tatsächlich jedoch nimmt der Strom des Transistors durch aktives Ausräumen der Basisladung durch den 7555 mit der Zeit ab und die Differenz zum (wegen der Drossel) konstanten Summenstrom geht auf die LED über. Die Spannung über dieser ergibt sich dabei aus ihrer nichtlinearen Strom/Spannungskennlinie. Es erfolgt also ein sich überschneidender Strom/Spannungsübergang mit nichtlinearem Verlauf.


    Die Flankenleistung ist wegen der stark nichtlinearen LED-Kennlinie nicht leicht zu ermitteln. Aber um ganz sicher zu gehen, setze ich mal folgendes an: volle Spannung und voller Strom über die Flankenzeit bei 50kHz Schaltfrequenz P=2,4V*0,5A*100ns*50kHz*2(Flanken)=12mW. Die tatsächlichen Verluste sind geringer. (Flankenzeit oszillografisch gemessen)


    Zusammen sind das also weniger als 3,4%!


    Edit: Habe die TaLa nochmal aufgeschraubt und nachgemessen: Schaltfrequenz ist etwa 40kHz, T2=BC369, die Schaltung ist schon 5 Jahre alt, hatte das nicht mehr genau im Kopf.
    Edit: MAX7555 in ICM7555 geändert

  • Die Anzahl der in Reihe schaltbaren LEDs wird nur begrenzt durch die Kollektor-Emitter-Sperrspannung von T2, die Summe der Flussspannungen der LEDs muss kleiner sein als Uces.
    Der Wirkungsgrad der Schaltung nimmt mit zunehmender Flussspannung ab. Genaue Werte kann ich aber nicht nennen. Eine Möglichkeit zur Abschätzung wäre, die LEDs mal mit der Schaltung und mal mit einem Netzteil zu betreiben und bei gleicher (mittlerer) Helligkeit die aufgewendeten Leistungen zu vergleichen.

  • Hallo!
    Sorry wenn ich den Thread wieder ausgrabe. Habe ihn mehr oder weniger durch Zufall in der Signatur von Transistor gefunden, und als genau das erkannt, was ich für meine Fahrradlampe gebrauchen könnte. Jetzt habe ich mich mal nach einer Spule umgesehen, und frage mich, ob diese hierfür die Schaltung eingesetzt werden kann. Außerdem hab ich mich gefragt, wie man die Ausgangsspannung bestimmen/einstellen kann. Hab den Thread bestimmt 3mal gelesen, aber nichts konkretes gefunden.
    Vielleicht könnt ihr mir eine kleine Hilfestellung geben. :)
    LG
    ps: Ich weiß ich bin ein Anfänger, und ich nehme mir großes vor, aber ich bin bestrebt das, was ich noch nicht verstehe, gerade an komplexeren Schaltungen, zu verstehen. ich hoffe ihr könnt mir dabei helfen:)

  • Da das ein Hocheffizienter StepUp-PowerLed-Treiber ist, ist der Strom geregelt. D.h. die Spannung stellt sich automatisch passend ein.


    Die Induktivität ist eher nicht geeignet. Der Widerstand ist zu groß und der Strom ist zu sehr auf Kante genäht. Es wird wahrscheinlich leidlich funktionieren aber der Wirkungsgrad geht in den Keller. Das "Hocheffizient" kannst du dir dann abschminken.


    Die hier sollte da besser geeignet sein.

  • Oh stimmt, hab ich vorhin überlesen, tut mir leid. Ja und Tatsache ist ein Elko, da hab ich mich auch verlesen in meiner Teileliste...7h Autobahn fordern ihren Tribut. Sorry für meine Schusseligkeit und danke für die Hilfe! Werde die Schaltung wohl bald aufbauen und testen. Hoffe dass ich das hinbekomme, ansonsten muss ich hier nochmal nerven...
    LG:)

  • Hallo erstmal !


    grabe das Thema noch mal aus habe die Schaltung zusammen gebaut leider funktioniert sie nicht.
    LED leuchtet LED Strom aber nur 140mA. Hab sie einmal kompakt gebaut und einmal auf Lochraster.


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    Der Kondensator ist eigentlich die Spule.



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    [Blockierte Grafik: https://lh6.googleusercontent.com/-TwxBInSTSUA/UHn4-gRKIwI/AAAAAAAAUZk/nedAyYpk8n8/s400/20121014_012657.jpg]


    Bestelliste:


    BC 547B Transistor NPN TO-92 45V 0,1A 0,5W 2
    BC 327-40 Transistor PNP TO-92 45V 0,8A 0,625W 2
    ICM 7555 Timer, DIP-8 = ILC 555 siehe Datenbl 2
    1N 4007 Gleichrichterdiode, DO41, 1000V, 1A 2
    2W DRAHT 0,22 Draht-Widerstand 2W, 10% 0,22 Ohm 2
    MPR 1,50K Präzisions-Widerstand, 0,6W, 0,1%, 1, 2
    MPR 1,00K Präzisions-Widerstand, 0,6W, 0,1%, 1, 2
    Z5U-5 1,0µ Vielschicht-Keramikkondensator 1,0µ, 2
    L-07HCP 100µ Stehende-Induktivität, 07HCP, Ferrit, 2
    LED H1WMG PWS High Power 1W LED-Modul 105 lm pur-we 2
    HALTER 2XAAK Batteriehalter, 2x Mignon "AA" 2
    T 219 Schiebeschalter-Miniatur, Lötanschluß 2



    das einzige was mir aufgefallen ist ist das ich eine falsche Diode bestellt habe 1n4007 statt 1n4002.



    Jemand eine Idee ? ?(

  • habe die Schaltung zusammen gebaut leider funktioniert sie nicht. LED leuchtet LED Strom aber nur 140mA


    das einzige was mir aufgefallen ist ist das ich eine falsche Diode bestellt habe 1n4007 statt 1n4002.

    Naja, wenn die LED leuchtet, dann funktioniert die Schaltung, denn die LED-Spannung ist ja größer als die Betriebsspannung.


    Womit hast du den Strom gemessen, ist die Betriebsspannung auch direkt an der Schaltung 2,4V? Der Strom durch die LED ist kein Gleichstrom, sondern pulsförmig und der kann mit einem Multimeter nicht vernünftig gemessen werden. Bei solchen Schaltungen kannst du nur mit einem Oszilloskop etwas brauchbares messen.


    Wenn der BC327 bei großen Strömen nicht ausreichend verstärkt, dann kannst du den mal durch einen BC369 oder einen passenden ZTXxxx, o.ä. ersetzen (ft beachten!). Außerdem ist der LED-Strom von recht ungenauen Spannungen abhängig, nämlich der Ube von T1 und der Uf von D1. Wenn die von meinem Aufbau abweichen, bekommst du andere Ströme. Eine höhere Uf der D1 führt zu kleinerem LED-Strom, und die 1N4007 hat typ. eine höhere Uf als die 1N4002. Du kannst R1 und R2 in sinnvollen Grenzen ändern, um den Strom zu verstellen.

  • Ok werde dann erstmal neue Diode testen hatte sie ausversehn Bestellt und laut Datenblatt haben beide Uf 1,1V .


    Spannungsversorgung sind 2 Mignon Batarien gemessen 2,9 V wenn ich die Spannung vergeringere 2.5 V dann bleibt die Led aus.


    Gemessen mit Metrax Multimeter true rms leider habe ich kein Oszyloskop verfügbar!

  • Hab mal nachgeschaut Uf der Led ist 3,6 V .
    Leutet die Led nicht auch sch bei niedrieger Spannung?


    Sorry Elektronik kurs in der Schule ist lange vorbei ist eher ein hobby.
    Bin aber sehr neugirig :D


    Meinst du mit dem Messgerät bekomme ich garkeine ordentlichen werte angezeigt?

  • Die D1 arbeitet hier bei einem Strom von ca. 1mA, da ist die Uf viel kleiner.
    AA-Batterien können so eine Schaltung nicht vernünftig versorgen, nimm Akkus. Wie verringerst du eigentlich die Spannung von Batterien?
    True RMS allein sagt nichts aus, der Frequenzbereich wäre entscheidend. Metrax baut wohl keine MM.

  • Die Frequenz wird ja größtenteils durch die Größe der Spule bestimmt?!

    Falls du mit "Größe" die Induktivität meinst, ja.

    Hast du schon Versuche gefahren wie weit man diese noch verkleinern könnte?

    Meinst du jetzt "Größe" oder "Induktivität"?

    Ist die recoverytime einer Leuchtdiode nicht wichtig für die Schaltung? Aber wird auch nie in einem Datenblatt erwähnt...

    Keine Ahnung was eine recoverytime (Erholzeit) bei einer LED überhaupt sein soll. Falls du meinst, ob die Emission der LED dem Strom folgen kann und das für die Schaltung wichtig ist: nein, das ist vollkommen unwichtig für die Schaltung. Die prägt einfach einen Strom in die LED und was die daraus macht ist ihr egal.

  • Meinst du jetzt "Größe" oder "Induktivität"?


    irgendwie beides... da es ja oft im Zusammenhang steht. (Bei gleicher Strombelastbarkeit)


    Keine Ahnung was eine recoverytime (Erholzeit) bei einer LED überhaupt sein soll. Falls du meinst, ob die Emission der LED dem Strom folgen kann und das für die Schaltung wichtig ist: nein, das ist vollkommen unwichtig für die Schaltung. Die prägt einfach einen Strom in die LED und was die daraus macht ist ihr egal.


    Ich meine ob dieser Effekt in deiner Schaltung relevant wird: http://en.wikipedia.org/wiki/Diode#Reverse-recovery_effect


    Es geht mir darum wie weit ich die Induktivität verkleinern könnte und bei welchen Bauteilen zuerst entsprechende Grenzen oder ungewünschte zusätzliche Verlustleistungen dadurch entstehen könnten.
    Würde das ganz gern mal nachbauen... Hast du zufällig ein LTSpice File der Schaltung, dass du bereit stellen könntest? (zum herumprobieren)


    Grüße


    Basti

  • Ich meine ob dieser Effekt in deiner Schaltung relevant wird: http://en.wikipedia.org/wiki/Diode#Reverse-recovery_effect

    Nein, wird er nicht, weil die LED gar nicht auf Sperrspannung belastet wird. Sie wird doch durch den Transistor nur einfach kurzgeschlossen und dabei ausgeräumt.


    Es geht mir darum wie weit ich die Induktivität verkleinern könnte und bei welchen Bauteilen zuerst entsprechende Grenzen oder ungewünschte zusätzliche Verlustleistungen dadurch entstehen könnten.

    Kleinere Induktivität bedeutet höhere Schaltfrequenz und damit mehr Schaltverluste.


    Hast du zufällig ein LTSpice File der Schaltung, dass du bereit stellen könntest?

    Nein, ich arbeite mit TINA. So eine einfache Schaltung ist doch in einer Minute zusammengeklickt.