Step-Down Treiber ab 4V?

    Hallo,


    ich möchte eine Edison Edixeon RGB LED an 4 Mignon Zellen betreiben. Es sollen sowohl Akkus als auch normale Batterien genutzt werden können. Die Eingangsspannung liegt also in einem Bereich von 4 - 6.4V.
    Die Flussspannungen bei 350mA liegen bei 3.5V(gn), 3.3V(bl) und 2.3V(rt), also immer unterhalb der min. Eingangsspannung. Bei einem linearen Treiber würde der Wirkungsgrad bei normalen Batterien (6V) unter 60%, bei rot sogar unter 40% liegen. Da müsste ich ganz schön was verheizen, viel zu schade bei normalen Batterien. Bei Akkus wäre der Wirkungsgrad etwas besser, aber gerade da ist er nicht ganz so wichtig.


    Die Suche nach einem getakteten Step-Down Treiber blieb leider aufgrund der min. Versorungsspannung von 4V erfolglos.
    Da sowohl das Gehäuse als auch die Schaltfrequenz für mich als Hobbybastler handhabbar sein soll, kommt sowas wie der LM3405 mit 1.6MHz nicht in Frage.


    Jetzt habe ich durch Zufall ein IC bei Reichelt entdeckt: TS19377. Bis auf ein knappes Datenblatt lässt sich sonst nichts darüber finden.
    techn. Eckdaten: 2A Step-Down, Vin: 3.6-23V, Vout: 0.25V-Vcc, 330KHz


    Das Teil könnte doch was für mich sein, evtl. auch für den Mitmach-Thread.
    Aus der Schaltung im Datenblatt (S.3 oben) ergeben sich für mich aber noch Fragen:
    Bei Verwendung der Option (D6 u. R4) sitz R5 parallel zu C4, ist das korrekt so? Gilt der Wert für R5 aus der Tabelle nur bei Verwendung der Option? Ich verstehe die Funktion vom Comp Anschluss nicht.
    Da ich jeweils einen Regler pro Farbe aufbauen müsste, könnte ich doch einen gemeinsamen 330µF Eingangs-Elko nehmen?
    Über den EN Pin sollte sich der Regler per PWM dimmen lassen, vermute/hoffe ich mal.


    Was meint Ihr, ist das Teil was?
    Oder gibt es bessere/andere Alternativen?


    Als letzten Ausweg sehe ich die Erhöhung auf 6 Zellen, um gängige Regler (mic3201, ZXLD136X, PT4115) nutzen zu können.


    Gruß Jörg

    Zitat von joergonaut

    Was meint Ihr, ist das Teil was?

    Nach Datenblatt sieht das Teil erstmal gut aus. Bedenken hätte ich bei höheren Strömen wegen des RDS(on) des internen MOSFET, der bei Erwärmung ja noch mal größer wird. 350mA für die Edixeon sollte aber kein Problem sein.

    Zitat von joergonaut

    Ich verstehe die Funktion vom Comp Anschluss nicht.

    Das Funktionsprinzip des IC ist anders als z.B. bei den ZXLD, wo einfach bei "etwas zu hohem" Strom aus- und bei "etwas zu kleinem" Strom wieder eingeschaltet wird. Stattdessen wird ein mittlerer Strom gemessen und mit einer Referenz verglichen. Abweichungen vom Sollwert werden dabei über einen sogenannten Fehlerverstärker ausgeregelt, der den Tastgrad des Buckconverters einstellt. Der Fehlerverstärker ist hier offenbar als Transkonduktanzverstärker ausgeführt, sodass die Beschaltung von COMP nach Masse das Regelverhalten des ICs bestimmt.

    Zitat von joergonaut

    Bei Verwendung der Option (D6 u. R4) sitz R5 parallel zu C4, ist das korrekt so?

    Ich denke, das liegt nicht an der "Option", sondern an der Auslegung für den DC-Eingang, d.h. durch die stabile Eingangsspannung kann der Regler etwas träger ausgelegt werden. Im Gegensatz dazu muss die Variante für die gleichgerichtete AC-Spannung den Tastgrad der veränderlichen Eingangsspannung schnell nachführen. Das erfordert den Widerstand in Reihe zum C, um den Regler schneller zu machen.

    Zitat von joergonaut

    Gilt der Wert für R5 aus der Tabelle nur bei Verwendung der Option?

    Nein. Die "Option" greift ja nur bei Kurzschluss am Ausgang, ansonsten sperrt die Diode, und die Schaltung verhält sich wie "ohne Option".

    Zitat von joergonaut

    Da ich jeweils einen Regler pro Farbe aufbauen müsste, könnte ich doch einen gemeinsamen 330µF Eingangs-Elko nehmen?

    Du musst auf jeden Fall einen Kondensator an jedem IC so vorsehen, dass die Kommutierungsschleife aus dem internen MOSFET, der Schottkydiode und dem C sehr kurz, d.h. niederinduktiv wird. Diesen C würde ich mind. mit 1 µF ansetzen. Der 330µF kann dann zusätzlich die eigentliche Glättung übernehmen, da reicht dann auch einer (Low-ESR).

    Zitat von joergonaut

    Über den EN Pin sollte sich der Regler per PWM dimmen lassen, vermute/hoffe ich mal.

    Da würde ich auch von ausgehen.

    Zitat von joergonaut

    Oder gibt es bessere/andere Alternativen?

    4V Betriebsspannung klappt in der Tat mit den wenigsten IC. Der MIC3203 sollte *typischerweise* da auch arbeiten, aber es ist halt nicht sichergestellt. Außerdem ist er etwas überdimensioniert für den Zweck und entsprechend teuer.

    Vielen Dank für Deine schnelle und kompetente Antwort.
    Jetzt sind meine Bedenken beseitigt und ich werde die Dinger mal ausprobieren. Wenn das Teil gut funktioniert und einen akzeptablen Wirkungsgrad schafft, dann wäre es ein richtiger Preis/Leistungs Knaller.

    Zitat von joergonaut

    Es sollen sowohl Akkus als auch normale Batterien genutzt werden können.

    Ich will dir das nicht ausreden, aber es ist bei solch rel. hohen Strömen mit Akkus deutlich besser zu arbeiten.


    Natürlich scheint rein rechnerisch der Wirkungsgrad bei Primärzellen recht schlecht.
    Da kommt aber auch noch ein anderer Aspekt zum tragen, nämlich der Innenwiderstand.
    Bei Akkus ist dieser natürlich sehr klein, weshalb Akkus eben eine fast konstante Spannung haben.
    Normale Primärzellen sind da aber lange nicht so toll. Außer du willst spezielle Zellen für Hochstromanwendungen teuer bezahlen?


    Ich habe hier eben mal den Test gemacht und 4 neue Zellen (Alkaline) mit Leerlaufspannung ca. 1,63V
    in meine Lampe eingesetzt und auf 350mA gestellt.
    Die Zellenspannung war innerhalb von Sekunden unter 1,5V und sinkt innerhalb Minuten weiter ab auf unter 1,45V.
    Damit hast du also schon nach kurzer Zeit nur noch eine Ausgangspannung von ca. 5,5V .
    Dann ist der Wirkungsgrad zur grünen LED mit ca. 3,5V Flußsp. schon über 60%.
    Mit selbst gebastelten Schaltregler wirst du bei den sehr niedrigen Eingangsspannungen aber auch nur über 80% kommen.
    Wenn du Pech hast und die Schaltung nicht optimal hin bekommst können es auch nur 70% sein.
    Dafür hast du eine zusätzliche Dropspannung, welche die Entladeschlußspannung höher setzt.Damit wird die Bilanz noch mal schlechter.


    Fazit für mich wäre: Akkus nehmen und auf zusätzlichen Schnickschnack verzichten.