Nochmal ein AMC versuch...

[Dunuin]

Ich hab mich gestern noch einmal an einer AMC-PCB versucht. Ist folgendes bei entstanden:

Die Idee:

12 AMCs parallel verschaltet, was reicht um 3 Nichias/XP-G2 mit je 1400mA versorgen zu können. Die Idee war so eine Art analoges Dimmen zusätzlich zum normalen PWM-Dimmen. Ich habe da jetzt 3 PWM-Kanäle. An dem einen hängt Vdd von 1 AMC, an dem zweiten hängen die Vdds von 3 AMCs und an dem dritten hängen die Vdds von 8 AMC.
Der Plan ist jetzt für Moonlight nur PWM1 zu nutzen, wodurch der Treiber nur 350mA an die LEDs bringt (also bei 3 LEDs parallel dann 116mA und das bei 8bit also optisch wie 0,45mA). Braucht man nicht so massiv Licht oder ist der Akku schon etwas leerer dann nutzt man nur PWM2 und hat 1050mA (bzw 350mA je LED bei 3 LEDs) oder PWM1 + PWM2 zusammen so man dann 1400mA (bzw 466mA je LED bei 3 LEDs) hätte.
Will man noch mehr Power nutzt man nur PWM3 und hat 2,8A (also 933mA je LED bei 3 LEDs).
Will man die volle Power, dann lässt man alle 3 PWMs zusammen arbeiten und es arbeiten alle 12 AMCs, was dann 4,2A (bzw 1400mA pro LED bei 3 LEDs) bringt.

Möglich sind da rein analog also die Kombinationen:
1 AMC = 350(116)mA
3 AMC = 1050(350)mA
4 AMC = 1400(466)mA
8 AMC = 2800(933)mA
9 AMC = 3150(1050)mA
11 AMC = 3850mA(1283)mA
12 AMC = 4200mA(1400)mA

Das ganze dann in 256 Schritten per PWM noch dimmbar.
Eine Idee wäre auch noch ein "flimmerfreier" PWM-Modus für die Zwischenstufen die man nicht rein analog erhalten kann. Dazu lässt man dann einfach einen AMC konstant 350mA liefern während die anderen AMC mit PWM dimmen. So geht das Licht nie ganz aus und der flimmereffekt sollte nachlassen.

Würde sich sicher auch nett machen bei einer einzelnden dedomten XP-G2. Könnte man bei 4200mA anfangen und dann je nach Temperatur an der Kupfer-PCB langsam AMCs wegschalten.

Meint ihr das klappt so mit dem Dimmen oder kommen sich da die AMCs gegenseitig in die Quere? Ich dachte eigentlich das sollte gehen, weil die AMCs doch linear arbeiten und sperren sollten, wenn VDD ohne Strom ist.

Kurzschlusssicherung habe ich weggelassen, da kann man sich ja einen Plastikring an die Unterseite kleben oder so. Dafür sind an der Oberseite aber neben 2 Kontakten für die LEDs auch 2 Kontakte für einen NTC herausgeführt, weshalb man dann auch eine Temperaturregelung nutzen kann.
Akkuspannung kann auch wie üblich per Spannungsteiler überwacht werden. Kurzklickerkennung werden ich wohl wie letztens vorgeschlagen rein per Software per Einschaltzeit-Messung mit EEPROM-Rotation machen.
Außerdem sind frei programmierbare Helligkeiten für die Leuchtmodi, freie Modianzahl und ein Schnellzugriffs-Turbo angedacht.

Ich bin da nur etwas skeptisch was den Spannungsabfall bei bis zu 5A aus einer 18650er angeht, wo die AMCs doch reine Linearregler sind. Da ist siche schnell die Akkuspannung unterhalb der benötigten LED-Spannung.

Habe das ganze auf zwei 17mm-PCBs bekommen die per Kupferdraht verbunden werden müssen. Dazu gibt es 5 gegenüberliegende Bohrungen. Plus und Masse vom Akku werden per 1,2mm Draht von unten nach oben geführt und NTC und PWM per 0,6mm Draht.
Sollte man dann am Ende aber wohl wegen der Stabilität und Temperaturabfuhr potten.

Es ließ sich aus Platzgründen leider nicht vermeiden die 3 kleinen Bohrungen in die Mitte zu setzen, wo natürlich auf der unteren Platine auf der Unterseite der Kontakt für den Akku-Pluspol hin muss.
Meine Idee war jetzt nach dem Anlöten der Dräte die überstehenden Enden abzuschneiden und dann die Lötpunkte mit irgend einem isolierenden Lack zu versiegeln. Oben drüber kann man dann einen Nippel löten. Der Plus-Kontakt ist jetzt 10mm im Durchmesser.
Weiß zufällig jemand ob man solche lötbaren Akku-Nippel mit unter 9mm auch irgendwo einzeln kaufen kann?

Edit:
Bei den AMCs ist der mittlere Pin und der große Pin intern verbunden oder?

Ahja, ist ein Tiny45 im TSSOP-Package, weil kein Platz für den normalen PSOP da war.

Von der Höhe her sollte das Ganze noch recht kompakt sein. Ich würde tippen 9-10mm mit Nippel und Verpolungsschutzring.

 

[Wild]

Ja der Mittlere und der Große "Pin" hinten sind beides Ground

 

[Stone]

Wenn du schon fest vorhast 3xLeds mit 1,4A anzusteuern würde ich die AMCs auftrennen in 3x4. Damit kannst du jede Led separat ansteuern und wichtiger jede LED bekommt wirklich nur ihre max. 1,4A ab.
An ein paar Attiny45V in TSSOP wäre ich auch interessiert, falls du ein paar loswerden willst .

Gruß Matthias

 

[Dunuin]

Wenn du schon fest vorhast 3xLeds mit 1,4A anzusteuern würde ich die AMCs auftrennen in 3x4. Damit kannst du jede Led separat ansteuern und wichtiger jede LED bekommt wirklich nur ihre max. 1,4A ab.

Damit würden dann aber auch all die schönen neuen Dinge durch die analoge Dimmung wie bessere Effizienz, längere Akkulaufzeit, mehr Helligkeit über die Akkulaufzeit, richtig tiefer Firefly und flimmerfreies PWM-Dimmen wegfallen.
Außerdem würde man dann nur noch 10 und nicht 12 AMCs auf die Platine bekommen, da man 3 weitere Brücken für die Platinenverbindung bräuchte.

 

[light-wolff]

Analoge Dimmung geht trotzdem, dann leuchtet halt nur 1 LED.
Wenn man 3 LEDs parallel schaltet und mit kleinem Strom betreibt, kann es sowieso sein, dass die stark unterschiedlich hell leuchten, je nach Vf.

 

[Dunuin]

Auf was für eine Helligkeit in Lumen kommt man denn so in etwa bei 4*350mA/255 = 5,49mA? Datenblätter kann man da ja knicken, da die Diagramme dort erst ab 50 bzw 350mA darstellen.

Mit oberen Treiber komme ich auf 24 Dimmstufen, wenn man eine Erhöhung um Faktor 1,4 pro Stufe zu Grunde legt:

Index	PWMsum	AMC1	AMC3	AMC8	mA
0	0	0	0	0	0
1	1	1	0	0	1,37mA
2	2	2	0	0	2,74mA
3	3	3	0	0	4,11mA
4	4	4	0	0	5,49mA
5	5	5	0	0	6,86mA
6	8	8	0	0	11mA
7	11	11	0	0	15,1mA
8	15	15	0	0	20,6mA
9	21	21	0	0	28,8mA
10	29	29	0	0	39,8mA
11	40	40	0	0	54,9mA
12	57	57	0	0	78,2mA
13	79	79	0	0	108mA
14	111	111	0	0	152mA
15	156	156	0	0	214mA
16	218	218	0	0	299mA
17	305	255	17	0	420mA
18	427	255	57	0	585mA
19	598	255	114	0	819mA
20	837	72	255	0	1149mA
21	1171	255	255	19	1609mA 
22	1640	255	255	78	2256mA
23	2296	255	0	255	3150mA
24	3071	255	255	255	4200mA

Da sieht man ja das so viele AMCs fast ständig überpowert sind. Für Stufe 16 Stufen reicht 1 AMC, für 4 Stufen 4 AMCs und nur die letzten 4 Stufen brauchen dann bis zu 12 AMCs.

Wenn man 3 LEDs parallel schaltet und mit kleinem Strom betreibt, kann es sowieso sein, dass die stark unterschiedlich hell leuchten, je nach Vf.

Das ist natürlich ein Argument.

 

[light-wolff]

Auf was für eine Helligkeit in Lumen kommt man denn so in etwa bei 4*350mA/255 = 5,49mA? Datenblätter kann man da ja knicken, da die Diagramme dort erst ab 50 bzw 350mA darstellen.

Die LED wird mit 4*350mA = 1400mA gepulst mit einem Tastverhältnis von 1/255, korrekt?
Dann nimmst Du einfach die Lumen bei 1400mA aus dem Datenblatt und dividierst durch 255. Das setzt voraus, dass der Strom wirklich noch rechteckförmig ist und nicht allzusehr gerundet oder langsame Anstiegszeit hat.
So kurze Tastverhältnisse sind ungünstig. Erstens flimmert's, zweitens sind 350mA mit Tastverhältnis 4/255 heller als 1400mA mit 1/255, quasi 350mA * (4/255) > (350mA*4) / 255, und drittens wird es nicht funktionieren, einen nur 8µs langen Strompuls (500Hz und 1/255) zu erzeugen.
Deswegen willst Du ja auch "analog" dimmen.

Es funktioniert gerade NICHT, bei PWM-Strom die Lumen aus dem mittleren Strom zu berechnen, weil die Lumen nicht proportional zum Strom sind. Man muss den Spitzenstrom nehmen und mit den Tastverhältnis multiplizieren.

 

[Dunuin]

Die LED wird mit 4*350mA = 1400mA gepulst mit einem Tastverhältnis von 1/255, korrekt?

*Hand an Kopf klatsch* Ja, da hast recht. Da war ich im Gedanken noch zu sehr beim LT3797 mit der echten analogen Dimmung.

Bei einer Nichia219B wären das nach Datenblatt dann etwa...
1 AMC für 3 LEDs = ca 41Lm / 256 * 3 = 0,48 Lumen
4 AMC für 1 LED = ca 414Lm / 256 = 1,6 Lumen

Finde ich beides noch recht hoch, wenn ich das mit meinem favorisierten Firefly an der Zebralight mit angeblich 0,06 Lumen vergleiche. 3,5 Lumen sind da mein Low und 0,4 Lumen fand ich schon relativ hell, wenn man es mit dem 3,5 Lumen und 0,06 Lumen vergleicht.
Wie dimmen die da bei ZL eigentlich?

Wenn ich das oben auf 3 einzelnde LED-Strings umrechne kommt das raus:

Index	PWMsum	AMC4A	AMC4B	AMC4C
0	0	0	0	0	
1	1	-	-	-	
2	2	-	-	-	
3	3	-	-	-	
4	4	1	0	0	
5	5	-	-	-	
6	8	1	1	0	
7	11	1	1	1	
8	15	2	1	1	
9	21	2	2	1	
10	29	3	2	2	
11	40	4	3	3	
12	57	5	5	4	
13	79	7	7	6	
14	111	10	9	9	
15	156	13	13	13	
16	218	19	18	18
17	305	26	25	25
18	427	36	36	35
19	598	50	50	50
20	837	70	70	69
21	1171	98	98	97
22	1640	137	137	136
23	2296	192	191	191
24	3071	255	255	255

Dann wird das aber nicht mehr flimmerfrei wenn man ein homogenes Lichtbild und gleichmäßige LED-Erwärmung will.

Bei gleichem durchschnittlichen Strom in den dunklen Modi sollten dann 3 LED mit hohem Dutycycle ca 18% mehr Licht ergeben wie 1 LED mit niedrigem Dutycycle.

Edit:
Gibt es so etwas wie den AMC auch noch mit ganz wenig Strom? 4x PWM geht beim Tiny45 leider nicht, da alle 4 PWM-Ausgänge auf nur 3 Pins herausgeführt sind. Wenn man den Reset-Pin deaktiviert hätte man aber noch einen Pin frei und könnte mit dem z.B. per Transistor das PWM-Signal zu einer AMC-Gruppe trennen. Wenn man dann 4 AMCs und 1 Niedrigstromtreiber parallel schaltet, dann könnte man mit einem PWM-Kanal eine LED sowohl mit 1400mA als auch mit viel weniger versogen. Wenn man z.B. 4 AMC mit je 350mA hätte und parallel dazu dann noch einen Treiber mit 20mA, dann könnte man von 78uA bis 20mA dimmen bzw von 5,5mA bis 1420mA.
Oder gleich Software-PWM, wobei da dann die Frage ist ob man das schnell genug hinbekommt und was dann der minimale Dutycycle ist.

Da wäre der zusätzliche Platz dann auch nicht mehr so tragisch. Damit man 3 Kanäle mit 4 AMCs hinbekommt, müsste man eh 3 Platinen stapeln, da man dann schon 9 Platinenverbinder braucht und die dann auf jeder PCB den halben Platz verschwenden. Nach dem Schema:

Obere PCB - Oberseite: 8 Kontaktflächen zur LED-PCB
Obere PCB - Unterseite: 4 AMCs
Mittlere PCB - Oberseite: 4 AMCs
Mittlere PCB - Unterseite: 4 AMCs
Untere PCB - Oberseite: uC-Gedöns
Untere PCB - Unterseite: Kontakte zu Host und Akku-Pluspol sowie uC Routing

1,6 Lumen wäre mir als Firefly jedenfalls zu hoch, wenn denn die Angaben von der ZL der Realität entsprechen.

 

[Dunuin]

Hat denn niemand einen Vorschlag für eine Art AMC mit wenigen mA Konstantstrom?

Meine Suche ist da bisher an 5 Dingen gescheitert:
-meist Spannungsabfall von über 1V nötig, wäre aber schön wenn das wie beim AMC nicht mehr wie 0,2V wären
-meist nicht mit nur 2,5V - 4,2V betreibbar
-sollte ein kleines IC wie SOT223 oder SOT23 sein. Meist findet man da nur verschiedene Transistorschaltungen aber das wird zu groß.
-muss keine positive Spannung erzeugen sondern Masse durchschalten, da es ja parallel zu den AMCs soll und die das auch so machen
-muss per PWM schnell genug reagieren, damit man dimmen kann. Ob nun extra PWM-Eingang oder einfach nur PWM auf den Stromversorgungspin wie beim AMC

 

[fritz15]

Hallo,

was wirklich konkretes kann ich nicht beisteuern, aber hier scheint jemand soetwas gefunden zu haben:
Custom AMC7135 Driver | BudgetLightForum.com

Auf der Suche nach dem Thread bin ich noch über eine andere interessante Idee gestolpert:
Custom 20mm high current Nanjg style driver | BudgetLightForum.com
Hier lötet der Themenersteller die AMCs senkrecht auf die Platine, was einiges an Platz spart.

MfG

 

[Dunuin]

was wirklich konkretes kann ich nicht beisteuern, aber hier scheint jemand soetwas gefunden zu haben:
Custom AMC7135 Driver | BudgetLightForum.com

Mir ist aus dem Schaltplan aus Link 1 nur nicht ersichtlich was da nun die konstanten 1mA ohne PWM erzeugt.

Interessant finde ich aber den Mode-Memory-Ansatz. Vom ADC-Pin zum Kondensator sind ein Widerstand und eine Diode parallel geschaltet. Wenn man den ADC-Pin als Ausgang schaltet und auf High zieht, dann wird der Kondensator schnell geladen, da der hochohmige Widerstand durch die parallel geschaltete Diode umgangen wird. Schaltet man den ADC-Pin als Eingang kann man über den Widerstand die Spannung am Kondensator messen. Da der Strom nun aber vom Kondensator zum ADC-Pin fließt (also entgegengesetzt wie vorher) sperrt dann die Diode und der Strom kann nur über den Widerstand und der Kondensator entläd sich nur sehr langsam.

Auf der Suche nach dem Thread bin ich noch über eine andere interessante Idee gestolpert:
Custom 20mm high current Nanjg style driver | BudgetLightForum.com
Hier lötet der Themenersteller die AMCs senkrecht auf die Platine, was einiges an Platz spart.

Stimmt, das hatte doch auch hier mal wer bei seinem King gemacht. Also einfach massig AMC gestapelt, dann kabel drangelötet, eingeschrumpft und dann in den King unter den Reflektor gesteckt. Ich glaube da wurde nicht einmal eine Platine benutzt.

Das wäre natürlich auch eine Möglichkeit, sofern da die Wärmeabfuhr noch reicht. Also z.B. Platz für 3 AMCs auf die Platine und dann je 4 Stück stapeln. Dann könnte man vielleicht sogar mit einer Platine auskommen und verschwendet dann kein Platz mehr wegen Platinenverbindern.

Andererseits wird das Löten dann auch aufwändiger und so ein AMC ist bis zu 1,6mm hoch. Eine Platine nur 1mm. Bei einer Platine + 4 gestapelten AMCs sind das dann schon 7,4mm. Wenn man die AMCs nicht stapelt und 3 Platinen benutzt (also 4 AMCs nebeneinander und das auf 3 Platinenseiten) wäre man auch nur bei 7,8mm, hätte aber viel mehr Fläche.

Das andere was ich mich Frage ist das mit der Diode am Nanjg. Da wird zum Verpolungsschutz ja eine Diode zwischen den Tiny und den Pluspol gelötet wovon die AMCs aber ausgeschlossen sind. Die AMCs scheinen also verpolt keinen Schaden zu nehmen und einfach nicht zu funktionieren. Der Tiny läuft dann verpolt nicht da die Diode sperrt.

Warum aber steckt der Spannungsteiler zur Akkumessung auch hinter der Diode?

Zur Akkumessung muss doch eh mit der internen 1,1V-Referenz gearbeitet werden und so eine Diode hat ja keinen linearen Spannungsabfall. Je mehr Strom über den Tiny fließt (also in meinem Fall die gepulste Stromversorgung für die 12 AMCs), desto stärker fällt die Spannung an der Diode ab. Das sollte doch eigentlich zu verfälschten Ergebnissen bei der Akkumessung führen, weil das PWM dann indirekt durch die Diode in die Messung hineinfunkt.
Sollte einem Tiny ohne Stromzufuhr doch eigentlich egal sein, ob da nun 1,1V oder 3,3V am ADC-Pin anliegen, wenn der noch nicht hochgefahren ist und daher die intere Spannungsreferenz nicht zu dem ADC-Pin dazu geschaltet hat oder nicht?

Edit:
Ah, ok. Die 12 AMCs brauche nur zusammen 2,4mA am Vdd-Pin. Dann dürfte der Spannungsabfall über die Diode wohl vernachlässigbar sein.

 

[Dunuin]

So wäre das z.B. mit 3 einzeln geregelten LEDs möglich:

Wenn man noch Platz für den 47uF 0805er Kondensator findet, dann sollte der eigentlich die Versorgungsspannung gut puffern, da er ja hinter der Schottky-Diode ist und ausschließlich den uC mit dem Resetpullup versorgt.
Bei 22uF soll das ja bis zu 10 Sek zum Puffern reichen, damit der Tiny noch weiterläuft wenn der Akku schon ab ist. Falls nicht kann man das immer noch kein per Software machen, aber das schönste wäre schon wenn der Tiny weiterläuft, da der dann auch komplizierte Klickkombinationen erkennen kann.

Einen PWM-Pin habe ich jetzt auch noch frei, da ich einfach 2 LED-Strings aus einem PWM-Pin versorge. Dann kann man zwar nicht mehr alle einzeln regeln, aber soll ja auch kein RGB-Controller werden. Reicht ja wenn man nur eine LED, nur 2 LEDs oder alle 3 zusammen über die 2 PWM-Kanäle dimmen kann. Dann wäre nun der dritte PWM-Kanal frei für eine Low-Power-KSQ die man parallel zu der LED schaltet, die sich einzeln dimmen lässt.

Ist dann aber immer noch die Frage was denn so ein Low-Power-KSQ-IC wäre.

 

[LegolasGT]

Dieses Low-Power-KSQ-IC nennt man auch Widerstand

Ist denke ich die einfachste Möglichkeit. Und wenn dich stört das dann die Helligkeit von der Akkuspannung abhängig ist(obwohl man das meiner Meinung nach nur im direkten vergleich sehen wird), dann könnte man noch in Abhängigkeit der Akkuspannng mit PWM dimmen.

 

[light-wolff]

Mir ist aus dem Schaltplan aus Link 1 nur nicht ersichtlich was da nun die konstanten 1mA ohne PWM erzeugt.

Nichts. Dieser Schaltungsteil fehlt im Schaltplan.

Ist dann aber immer noch die Frage was denn so ein Low-Power-KSQ-IC wäre.

Im einfachsten Fall ein Widerstand. Ein paar mA könnte man sogar direkt über einen µC-Pin schalten.

Es gibt Stromregeldioden, constant-current diode, current-regulating diode, z.B. 1N5314. Die brauchen aber 1-3V Dropspannung.

 

[Dunuin]

Nichts. Dieser Schaltungsteil fehlt im Schaltplan.

Na, klasse. Da hat er ein IC aber darf nicht verraten was es war...

Im einfachsten Fall ein Widerstand. Ein paar mA könnte man sogar direkt über einen µC-Pin schalten.

Ist das aber nicht gerade der Sinn von KSQs, dass da genau der gewünschte konstante Strom fließt, unabhängig von Spannungsversorgung und Temperatur? Gerade bei so niedrigen LED-Strömen müsste doch eine KSQ wichtig sein, da die Durchlassspannung der LED je nach Temperatur schwankt und die Akkuspannung fällt ja auch regelmäßig welche dann ungeregelt die LED versorgen soll. Bei Firefly will man die LED doch gerade auf Messers Schneide halten zwischen "Nicht genug Spannung zum Funktionieren" und "glimmt gerade noch so". Könnte mir vorstellen das das ungeregelt nur mit LED-Vorwiderstand schwierig wird.

 

[light-wolff]

Na, klasse. Da hat er ein IC aber darf nicht verraten was es war...

Ich bezweifle, dass das ein IC ist. Muss etwas ganz simples sein.

Gerade bei so niedrigen LED-Strömen müsste doch eine KSQ wichtig sein, ...

Gerade bei niedrigen Strömen geht ein Vorwiderstand eher, denn die Vf ist niedriger, mehr Differenz zur Akkuspannung, also weniger relativer Einfluss von Spannungsschwankungen.
Ob im Firefly dann 5 oder 10 mA fließen, ist nicht so wichtig.
Und wenn doch, bleibt immer noch wie von LegolasGT vorgeschlagen PWM. Oder 2 Ports und 2 Widerstände, damit lassen sich 3 Ströme realisieren, und wenn man will kann man dann immer noch per PWM zwischen den Strömen stufenlos dimmen.

Bei Firefly will man die LED doch gerade auf Messers Schneide halten zwischen "Nicht genug Spannung zum Funktionieren" und "glimmt gerade noch so".

Nicht genug STROM zum Funktionieren. Da liegt das eigentliche Problem. Es kommt bei Power-LEDs immer wieder vor, dass die bei 10 oder 20mA noch gar nicht leuchten. Man bekommt von keinem Hersteller verbindliche Aussagen für kleine Ströme. Bei Osram steht gar im Datenblatt "Do not use below 100mA".

100 Ohm Vorwiderstand und am Labornetzgerät Spannung von 3,0 bis 4,2V variieren. Sollte so grob 5-15mA Strom geben.
Probieren geht über Simulieren

 

[Dunuin]

Sowas wie hier in der Mitte links, mit einem BF245C wäre natürlich genial. Aber da reicht die Spannung dann wieder nicht oder?

Gerade bei niedrigen Strömen geht ein Vorwiderstand eher, denn die Vf ist niedriger, mehr Differenz zur Akkuspannung, also weniger relativer Einfluss von Spannungsschwankungen.
Ob im Firefly dann 5 oder 10 mA fließen, ist nicht so wichtig.
Und wenn doch, bleibt immer noch wie von LegolasGT vorgeschlagen PWM. Oder 2 Ports und 2 Widerstände, damit lassen sich 3 Ströme realisieren, und wenn man will kann man dann immer noch per PWM zwischen den Strömen stufenlos dimmen.

Also laut Datenblatt hat die Nichia219B z.B. ca 2,6V Vf wenn da ca 25mA fließen. Bei 4,2V bis 2,6V Akkuspannung müsste ich also 0 bis 1,6V über einen Vorwiderstand verbraten und das wären dann 0 bis 64 Ohm je nach Akkustand. Wenn ich da also 64 Ohm nehmen würde, dann würde die Lichtstärke über den Akkuverlauf von 25mA auf 0mA fallen. Fände ich nicht so schön.
Mehrere Ports geht leider auch nicht, da ich nur noch einen Port frei habe.
Direktes Schalten über den uC-Port wäre außerdem noch problematisch, da der uC hinter einer Schottky liegt und dann die Schaltbare Spannung noch bis zu 450mV unter der Akkuspannung liegt. Da wäre dann die Versorgungsspannung vom uC schon unter der minimalen Vf der LED, bevor der Akku leer ist. Hinzu kommt, dass ich das mit der Kurzklick-Erkennung mal über die Versorgungsspannungspufferung des uCs versuchen wollte. Dazu muss ich dann relativ oft pro Sekunde per ADC die Akkuspannung kontrollieren und den uC ggf. in den Standby schalten. Wenn da jetzt aber 20mA direkt aus dem uC-Port fließen, um die LED zu versorgen, dann ist mein 47uF-Pufferkondensator schon von der LED leergelutscht, bevor mein uC das Abtrennen des Akkus durch den Clicky überhaupt erkennt.

Nicht genug STROM zum Funktionieren. Da liegt das eigentliche Problem. Es kommt bei Power-LEDs immer wieder vor, dass die bei 10 oder 20mA noch gar nicht leuchten. Man bekommt von keinem Hersteller verbindliche Aussagen für kleine Ströme. Bei Osram steht gar im Datenblatt "Do not use below 100mA".

100 Ohm Vorwiderstand und am Labornetzgerät Spannung von 3,0 bis 4,2V variieren. Sollte so grob 5-15mA Strom geben.
Probieren geht über Simulieren

Auch wieder ein Grund warum mir da eine Art KSQ lieber wäre die sich selbst einstellt. Wenn ich mir da die PCB fertigen lasse und weltweit die Teile zusammenkaufe, dann lohnt das nur wenn man gleich mehrere Treiber macht. Der Treiber ist dann ja so gesehen recht universell einsetzbar. Ob nun 3 Nichias oder XP-G2s an getrennten Kanälen oder eine überbestromte dedomte XP-G2 oder XM-L2 mit parallel geschalteten Kanälen, da ist man dann ja variabel, wenn man nicht erst aufwändig für jede LED am Labornetzteil den passenden Firefly-Widerstand herausfinden und umlöten muss.

Oft sieht man ja auch eine KSQ wie hier mit dem LM317, wo die Akkuspannung aber mindestens 6,1V bestragen müsste. Kann man sowas vielleicht auch mit einem Low-Drop-Linearregler machen? Da gibt es ja genug verstellbare Linearregler die nur einen Spannungsabfall von unter 0,2V haben. Ein Problem ist natürlich das ich low-side schalten muss.

 

[light-wolff]

Sowas wie hier in der Mitte links, mit einem BF245C wäre natürlich genial. Aber da reicht die Spannung dann wieder nicht oder?

Der gute alte BF245C, der war schon in meinem Elektronikbaukasten Kosmos 2000 anno 1981 drin . Diese Schaltung ist nichts anderes als eine selbstgebaute Konstantstromdiode, mit dem gleichen Nachteil.

Also laut Datenblatt hat die Nichia219B z.B. ca 2,6V Vf wenn da ca 25mA fließen. Bei 4,2V bis 2,6V Akkuspannung...

1. Ich würde bei so kleinen Strömen nicht unter 2,8V Akkuspannung gehen, das ist ja praktisch Leerlaufspannung.
2. Wetten, die Nichia leuchtet auch mit 2,6V und Vorwiderstand noch? Probier's halt einfach mal aus.

Kannst auch 'nen OP nehmen als Konstantstromquelle. Bis 2,4V Versorgung kein Problem. Shunt für z.B. 0,1V Spannungsabfall auslegen.

 

[Stone]

Einzige Möglichkeit mit geringer Drop-Spannung eine KSQ aufzubauen ist per Shunt + OPV + Logic-Level-Fet allerdings hat da seine Tücken. Ich wollte mal eine eine KSQ auf die Art für Ströme zwischen 3-5A Aufbauen hab aber irgendwann aufgegeben nachdem mir immer die OPVs abgebrannt sind(warscheinlich Gate-Kapazität des FETs zu hoch).
Probleme fangen aber schon viel früher an
OPV mit
- geringem Offset
-bis 2,5 V funktioniert
-Rail-2-Rail fähig

Fet
-geringer RDS on
-bei 3V noch halbwegs Strom durchlässt
-viel Leistung verbraten kann (4,2 V - 3,3V)*5 A = 4,5W

Bei deinen 20 mA sollte sich zu mindestens ein FET leichter finden lassen und der Shunt brauch auch nicht so klein ausfallen.

Wenns dich interessiert kann ich mal nachschauen welchen OPV ich verwendet habe.

Direktes Schalten über den uC-Port wäre außerdem noch problematisch, da der uC hinter einer Schottky liegt ...

Das ist nicht wirklich ein Problem. Du musst die LED sowieso gegen Masse ziehen, da sie ja dauerhaft an + hängt und der AMC Low-Side liegt. Damit hast du auch keinen zusätzlichen Stromfluss wenn die Versorgungsspannung weg ist.


Gruß Matthias

 

[Dunuin]

Für den anderen Treiber hatte ich den MCH3484 als FET herausgesucht. Der ist schon ab 1,5V voll in der Sättigung. Rds ging noch so, aber ist bei mir ja nicht so tragisch da keine so hohen Ströme fließen.

Wäre nett wenn du da mal wegen dem OPV und Schaltplan gucken könntest.

Aber wundert mich irgendwie schon, dass es da nichts fertiges als IC gibt. Da würde es sich doch wirklich anbieten die ganze Schaltung in einem IC unterzubringen, wo dann auch gleich die Genauigkeit besser wäre, da alles perfekt aufeinander abgestimmt wäre. Kann doch eigentlich nicht so selten sein, dass da jemand konstante 20mA für eine LED aus einem LiIon-Akkus haben will.

 

[light-wolff]

OPV mit NPN statt FET geht auch. Dass man den Basisstrom mit dem Shunt mitmisst, ist hier vernachlässigbar.

OPV rail to rail muss nicht sein wenn man den Shunt gegen GND legt, dann sieht der OPV nur Spannungen knapp über GND.

Ein paar mV Offset sind schnurz, wenn 100mV über dem Shunt abfallen.

https://www.google.de/search?q=konstantstromsenke+OPV
Konstantstromquelle mit Bandgap-Spannungsreferenz LM385 und Operationsverstrker, LED-Testschaltung Bild 1.3

Mit einem rail-to-rail OUTput OPV kann man die LED direkt treiben (Bild 1.2), das macht aber vermutlich Ärger wenn man die LED dann noch mit den AMCs treibt.

 

[Stone]

Du hast natürlich vollkommen recht, die ganzen Überlegungen waren nur für die 5A Version wichtig, bei ein paar mA ist es egal.


Gruß Matthias

 

[Dunuin]

Schaut mal beim LT3092 im Datenblatt auf Seite 17 oben links unter "Pulsed Current Source, Load to VIN". Ist das nicht genau das was ich suche? Das ist doch eigentlich so eine KSQ per OPV als Spannungsfolger mit Transistor wie bei dem Link von Light-Wolff nur fertig als IC.
Als SOT223 wäre das auch noch kompakt.

Voltage Drop ist wegen dem Darlington aber leider 1,2V. Dann wird das ja auch wieder nichts oder?

Würde das mit dem LT3085 vielleicht gehen?
Seite 19 oben rechts wäre ja z.B. ein Beispiel. Hätte ich da dann nur die 275mV Spannungsabfall und könnte man es dann mit den AMCs parallel schalten und per PWM dimmen, wenn man dann am Out-Pin noch einen FET setzt?

Wie ist das mit dem "The device also brings out the collector of the pass transistor to allow low dropout operation—down to 275mV—when used with a second supply." zu verstehen?

Und wie sieht das mit dem AL8400 aus?
Wenn ich das richtig sehe braucht der nur 200mV Spannungsabfall? Im Datenblatt nutzen die den ja nicht direkt zum Treiben von LEDs, sondern um mit dessen 0-15mA einen externen Transistor verschieden stark durchzusteuern. Könnte man dann dann auch direkt eine LED anschließen und mit 15mA treiben lassen?

Die andere Frage ist dann, reicht 15mA überhaupt? Dunkler kann man es ja immer noch externem FET und PWM machen. Was sollte man dann da aber sicherheitshalber als Strom mindestens wählen damit die üblichen Verdächtigen wie Nichia219, XP-G2 und XM-L2 überhaupt funktionieren?

 

[light-wolff]

Schaut mal beim LT3092 im Datenblatt auf Seite 17 oben links unter "Pulsed Current Source, Load to VIN".

Wie Du erkannt hast: auf S. 3 steht Dropout Voltage @ ILOAD = 10mA: 1.22V. Braucht man gar nicht mehr weiterblättern.

Würde das mit dem LT3085 vielleicht gehen? Seite 19 oben rechts wäre ja z.B. ein Beispiel. Hätte ich da dann nur die 275mV Spannungsabfall

Über dem Shunt R2 fällt die gleiche Spannung ab wie über dem Set-Widerstand R1. Über R1 fließen konstant 10µA. Ergibt hier 249mV. Kann man sicher reduzieren auf 100mV (R1=10k).
Zu den 100mV kommt "VIN Dropout Voltage" von < 50mV (Seite 4 Diagramm rechts unten).
Das sieht gut aus.
Zu beachten beim Dimensionieren von R2: darüber fließt auch der Bassistrom und Versorgungsstrom des ICs vom VCONTROL-Pin, abzüglich SET-Strom 10µA, Seite 7: "The current flow into this pin is about 1.7% of the output current." Bzw. S. 3 Note 5 "This current will track output current with roughly a 1:60 ratio". Also muss R2 für 1,7% mehr Strom berechnet werden, als durch die LED fließen soll.

und könnte man es dann mit den AMCs parallel schalten und per PWM dimmen, wenn man dann am Out-Pin noch einen FET setzt?

Seite 19 oben links zeigt, wie man dimmen kann. FET an OUT (zwischen R2 und GND) ginge zwar, aber damit sperrt man dem LT den Stromfluss, d.h. er regelt dann voll auf. Könnte sein, dass er beim Einschalten dann kurz einen heftigen Strompeak erzeugt, bis er wieder einschwingt.
Deswegen ist es wohl besser, einfach SET über Q1 auf GND zu ziehen. Wegen Offsetspannungen schaltet der LT dann u.U. aber doch nicht ganz ab, deswegen Q2, um ganz sicher zu gehen. Den kann man m.E. hier aber weglassen, weil es egal ist, wenn in den Pulspausen noch ein kleiner Strom fließt.
Bei FET an OUT geht dessen Rdson in die Berechnung des Shunt R2 mit ein.

Alternative: Da in VCONTROL max 1-2mA fließen, kann man den auch direkt mit einem µC-Pin steuern. So macht man es auch mit den AMCs. Vielleicht gibt es eine parasitäre Diode zwischen VIN und VCONTROL, auf S. 14 steht dazu aber nichts.

Man sollte sich auch 1-2 Gedanken um Schwingneigung machen und ggf. Kondensatoren gem. Datenblatt.

Und wie sieht das mit dem AL8400 aus?
Wenn ich das richtig sehe braucht der nur 200mV Spannungsabfall? Im Datenblatt nutzen die den ja nicht direkt zum Treiben von LEDs, sondern um mit dessen 0-15mA einen externen Transistor verschieden stark durchzusteuern. Könnte man dann dann auch direkt eine LED anschließen und mit 15mA treiben lassen?

Nein, denn er würde invertiert arbeiten, siehe Blockschaltbild S. 2.

 

[Dunuin]

Über dem Shunt R2 fällt die gleiche Spannung ab wie über dem Set-Widerstand R1. Über R1 fließen konstant 10µA. Ergibt hier 249mV. Kann man sicher reduzieren auf 100mV (R1=10k).

Zu den 100mV kommt "VIN Dropout Voltage" von < 50mV (Seite 4 Diagramm rechts unten).
Das sieht gut aus.
Zu beachten beim Dimensionieren von R2: darüber fließt auch der Bassistrom und Versorgungsstrom des ICs vom VCONTROL-Pin, abzüglich SET-Strom 10µA, Seite 7: "The current flow into this pin is about 1.7% of the output current." Bzw. S. 3 Note 5 "This current will track output current with roughly a 1:60 ratio". Also muss R2 für 1,7% mehr Strom berechnet werden, als durch die LED fließen soll.

Also prinzipiell scheint das wohl zu laufen:

Akkuplus von vor der LED und Masse kann ich mir von der Platine abgreifen. In der Simulation reicht das dann wenigstens um die Nichia219B bei konstant 25mA zu halten, solange die Akkuspannung nicht unter 2,8V fällt. Dann fällt nälich die Kathodenspannung auf ca 0,2V unter weiter runter geht die nicht mehr, damit die Durchlassspannung der LED reicht. Muss natürlich rein garnichts über die Realität aussagen, weil nur eine Simulation, aber finde ich schon einmal gut, dass das prinzipiell funktioniert.

Das mit dem Dimmen per PWM auf Vctrl will aber nicht. Da ist der Schaltkreis wohl zu träge um sich auf die 500Hz reagieren zu können.

Seite 19 oben links zeigt, wie man dimmen kann. FET an OUT (zwischen R2 und GND) ginge zwar, aber damit sperrt man dem LT den Stromfluss, d.h. er regelt dann voll auf. Könnte sein, dass er beim Einschalten dann kurz einen heftigen Strompeak erzeugt, bis er wieder einschwingt.
Deswegen ist es wohl besser, einfach SET über Q1 auf GND zu ziehen. Wegen Offsetspannungen schaltet der LT dann u.U. aber doch nicht ganz ab, deswegen Q2, um ganz sicher zu gehen. Den kann man m.E. hier aber weglassen, weil es egal ist, wenn in den Pulspausen noch ein kleiner Strom fließt.
Bei FET an OUT geht dessen Rdson in die Berechnung des Shunt R2 mit ein.

Das Versuche ich als nächstes mal.

Edit:
SET per NFET auf Masse ziehen will irgendwie auch nicht. Sieht ähnlich aus wie direkt per PWM auf Vcntl. Also kurzer hoher Stromstoß durch die LED bei einer steigenden Flanke am PWM, dann dann kein Strom durch die LED, kurzer Stromstoß bei der fallenden Flanke und dann von vorne.

 

[light-wolff]

Das mit dem Dimmen per PWM auf Vctrl will aber nicht. Da ist der Schaltkreis wohl zu träge um sich auf die 500Hz reagieren zu können.
...
SET per NFET auf Masse ziehen will irgendwie auch nicht. Sieht ähnlich aus wie direkt per PWM auf Vcntl.

Schon mal ohne C1 probiert? Der ist in der Beispielschaltung im Datenblatt auch nicht vorhanden. Kondensatoren mit gepulsten Spannungsquellen zu laden ist nie so gut.

 

[Dunuin]

Schon mal ohne C1 probiert? Der ist in der Beispielschaltung im Datenblatt auch nicht vorhanden. Kondensatoren mit gepulsten Spannungsquellen zu laden ist nie so gut.

Also irgendwie bin ich da zu blöd. Sobald ich da einen NFET zwischen Out und/oder SET setze, dann wird da nichts mehr geregelt.

Wie muss das denn genau aussehen, wenn man FETs benutzen und gleichzeitig die LED an Vin betreiben will?