Treiber-Verständnisfrage

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Ich beschäftige mich immer noch mit Treibern und deren elektrischem Aufbau.

Klar könnte ich mir einfach einen bestellen, einbauen und gut ist.

Mich reizt aber die Theorie dahinter. Für Taschenlampenzwecke sollen ja Buck Konverter die geeignete Wahl sein.
Die kriegt man bei den hier recht bekannten Asien-Versandhäusern oder über Verkäufe im CPF.

Ich habe mich aber nun gefragt: warum kann man nicht einfach die fertigen ICs nehmen, wie sie quasi überall erhältlich und nicht besonders teuer sind.
Auf die schnelle habe ich dieses Teil mal rausgesucht.

Das ist ein Spannungsregler. Buck Konverter sind doch eigentlich eher Stromregler.
Und nun komme ich ins Grübeln, hier mal ein Fragenkatalog:
- Spannung und Strom sind bei konstantem Widerstand doch proportional, ist das dann nicht eigentlich dasselbe?
- der Spannungswandler gibt 5V und 3A an (für LED Zwecke natürlich zuviel, aber hier geht es um die Theorie). Wie kann das sein? Das muss doch vom Widerstand abhängen, was rauskommt.
Entweder die Spannung wird vom Regler in Abhängigkeit eines externen Widerstands (die LED) so geregelt, dass immer die gleiche Amperezahl rauskommt.
Oder der Regler verändert den Strom, so dass auch bei sich ändernden Widerständen am Ausgang immer die gleiche Spannung abgegeben wird.
Wie ist also die Bezeichnung der Bauteile zu verstehen, denn dort sieht es ja aus, als würde beides gleichzeitig passieren.
- Und eine letzte Frage: bei 3A könnte man ja fast eine SSC P7 betreiben, gibt es nicht ein ähnliches Bauteil, welches das kann?

Ich hoffe, jemand kann mir ein wenig Licht ins Dunkel bringen.
 
Ich beschäftige mich immer noch mit Treibern und deren elektrischem Aufbau.

Klar könnte ich mir einfach einen bestellen, einbauen und gut ist.

Mich reizt aber die Theorie dahinter. Für Taschenlampenzwecke sollen ja Buck Konverter die geeignete Wahl sein.
Die kriegt man bei den hier recht bekannten Asien-Versandhäusern oder über Verkäufe im CPF.

Beschäftige dich noch mal weiter mit dem Thema ;) ... dann wird dir klar werden, dass je nach Anwendungsfall, also je nach vorhandener Batteriespannung und LED-Konfiguration, verschiedene Treiberarten die erste (und einzige Wahl) sein können. Du hast die Auswahl zwischen Buck, Boost, Buck-Boost und Linear-Spannungsreglern, wobei man letztere als Sonderform der Buck-Regler sehen kann.

Ich habe mich aber nun gefragt: warum kann man nicht einfach die fertigen ICs nehmen, wie sie quasi überall erhältlich und nicht besonders teuer sind.
Auf die schnelle habe ich dieses Teil mal rausgesucht.

Hast du mal einen IC im TO220-Gehäuse in der Hand gehabt? Die sind für Taschenlampenanwendungen, von MagLite-Mods mal abgesehen, schon riesig. Zusätzlich zu dem IC brauchst du aber noch eine Speicherdrossel, eine Schottky-Diode, Kondensatoren und Widerstände. Da der LM2576 nur mit einer niedrigen Schaltfrequenz arbeitet, fallen alle nötigen Bauteile dementsprechend riesig aus. So eine Treiberplatine bekommt man nicht mal in eine D-MagLite. Zudem du eine Fixspannungsvariante rausgesucht hast, die eh für LED-Anwendungen untauglich ist. Spannungsveränderliche Versionen des LM2576 und Konsorten (...-ADJ) lassen sich aber auch als Konstantstromquellen schalten.

Einen Low-Drop-Linearregler im TO220-Gehäuse könnte man vielleicht noch in Lampen verwenden, aber da kann man gleich zu fertigen Treiberboards mit 7135-ICs greifen.

Vernünftige Treiber verwenden SMD-Bauteile, weil nur in dieser kleinen Baugröße hohe Schaltfrequenzen möglich sind. Je niedriger die Schaltfrequenz des "getakteten Spannungswandlers", desto größer fallen alle nötigen Bauteile aus.

Wie gesagt, das gilt für getaktete Spannungswandler ... Linear-Regler, d.h. die überschüssige Spannung nur in Wärme umwandeln, sind da problemloser.


Das ist ein Spannungsregler. Buck Konverter sind doch eigentlich eher Stromregler.

Ja. Nö :D ... eigentlich sind alle Buck- bzw. Boost-Regler Spannungsregler, es kommt halt nur darauf an, wie sie die Spannung regeln. Für LED-Anwendungen verwendet man Spannungsregler, die entsprechend geschaltet, um eine konstanten Strom ermöglichen. An einem Sensorwiderstand in Serie zur LED fällt dank Kollege Ohm eine bestimmte Spannung ab. Den Regler schaltet man so, dass er diese gemessene Ist-Spannung auf einen definierten Soll-Wert einregelt, welche dann dem gewünschten Stromfluss entspricht.

Allgemein bezeichnet ein Buck- einen Step-Down-Regler, der also die Spannung "heruntertransformiert". Ein Boost bzw. Step-Up-Regler stellt analog dazu eine höhere Ausgangsspannung als die versorgende "Batteriespannung" bereit. Normal verwendet man Buck, Boost, Buck-Boost nur für (getaktete) Schaltregler. Einen Linearregler ist natürlich auch ein Step-Down-Regler, aber da es logischerweise keine linearen "Step-Up-Regler" gibt, ist die Bezeichnung Linear-Regler schon am eindeutigsten als Abgrenzung zu den wahren "DC-DC-Wandlern".

Und nun komme ich ins Grübeln, hier mal ein Fragenkatalog:
- Spannung und Strom sind bei konstantem Widerstand doch proportional, ist das dann nicht eigentlich dasselbe?
Für einen ohmschen Widerstand stimmt das ... eine LED als Diode hat einen nichtlinearen Zusammenhang zwischen Spannung und Strom, ist quasi ein veränderlicher Widerstand.

- der Spannungswandler gibt 5V und 3A an (für LED Zwecke natürlich zuviel, aber hier geht es um die Theorie). Wie kann das sein? Das muss doch vom Widerstand abhängen, was rauskommt.
Ja. Der von dir herausgesuchte Wandler ist ein Fixspannungsregler, d.h. er versucht immer genau 5V zu liefern. Der sich einstellende Stromfluss hängt dann von dem Widerstandsverhalten der Last ab.

Entweder die Spannung wird vom Regler in Abhängigkeit eines externen Widerstands (die LED) so geregelt, dass immer die gleiche Amperezahl rauskommt.
Oder der Regler verändert den Strom, so dass auch bei sich ändernden Widerständen am Ausgang immer die gleiche Spannung abgegeben wird.
Wie ist also die Bezeichnung der Bauteile zu verstehen, denn dort sieht es ja aus, als würde beides gleichzeitig passieren.
Ersteres ist eine Konstantstromregelung, letzteres wäre eine "Konstantspannungsregelung" ... yepp. Wie gesagt, viele Bauteile kann man je nach Schaltung für beides verwenden.

- Und eine letzte Frage: bei 3A könnte man ja fast eine SSC P7 betreiben, gibt es nicht ein ähnliches Bauteil, welches das kann?
Und wieder: Zusätzlich zum LM2576(-ADJ) brauchst du noch einen Haufen anderer Bauteile ...

Ich hab früher mit diesen Spannungsreglern auch einiges gebastelt, primär für meine Bikebeleuchtung. Da spielte dank Sattel-/Rahmentasche Platz keine Rolle und richtige Treiber gab es auch kaum. Heutzutage lohnt sich das Hantieren mit 2576/-77 & Co nur noch dann, wenn einem als Einsteiger das Thema "Selberlöten" Spass macht. Als Fortgeschrittener geht man eh Richtung SMD und vernünftigen Platinen. War aber ganz spassig damals, eine 20W Halogenlampe per Spannungsregler an einem Bleiakku mit Überspannung zu betreiben :p.
 
Hast du mal einen IC im TO220-Gehäuse in der Hand gehabt? Die sind für Taschenlampenanwendungen, von MagLite-Mods mal abgesehen, schon riesig

Ja, habe einen auf meiner Mikrocontrollerplatine (einen 7805: 5V, 1A).
Habe ihn dort aber schlicht und ergreifend nach Anleitung eingebaut und war mir über seine Funktionsweise nicht im Klaren.

Danke für deine Ausführungen.

Nehmen wir mal an, ich wollte einen Buck Treiber selbst bauen.
Auf die Größe schauen wir dabei mal nicht, wie man das Teil später kleiner bekommt, sei mal dahingestellt. Erstmal zu Übungszwecken.
Gibt es eine Quelle, die mir das hinreichend erklären würde? Über einen Buchtipp würde ich mich freuen, in der Uni Bibliothek wird sich sowas sicher finden lassen.
Ein anständiger Link ist natürlich genausogut (bitte nicht Wikipedia, Formeln aufstellen ohne die Variablen zu erklären ist für meine Begriffe ein Unding!).
 
Richtige "Literatur" dazu hatte mir nie rausgesucht. Ich hab mir aufgrund der technischen Daten die entsprechenden ICs rausgesucht und dann in die zugehörigen Datenblätter geschaut. Da gibt es oft fertige Anwendungsbeispiele, bzw. teilweise sind auch ausführliche "application notes" vom Hersteller verfügbar, die bei der Auslegung dann nützlich sind. In der Elektrotechnik-Abteilung der Uni Bibliothek müsstest du zumindest Grundlagenliteratur finden. Ob es auch was direkt zu Spannungswandlern gibt, möchte ich mal beweifeln ... aber als Maschbauer kenne ich mich da auch nicht aus ;).

Von den Herstellern gibt es teilweise auch Simulationsprogramme, mit denen man die Schaltung auslegen kann: SwitcherCAD/LTSpice von Linear Technology, "Switchers Made Simple" von National Semi, ...
 
Ich habe ein Applet gefunden, welches mir einen Buck Converter komplett mit Bauteilen berechnet.
Deine Variante mit einem IC ist sicher einfacher. Das werde ich mir mal ansehen.

Wenn ich raus habe wie es geht, melde ich mich wieder. Wenn ich noch Fragen habe auch :)
 
Hallo Surf,
ich finde auf der Seite ist es recht gut erklärt.
Ich würde aber eher fertige Lösungen verwenden, meistens gibt es schon einen IC der das kann was man braucht z.B. LT, Prema, Zetex, usw.

Wenns es dir ums verstehen und Basteln geht, vergiss den letzten Satz ;)

Gruß
Matthias
 
Wenn es es dir ums verstehen und Basteln geht, vergiss den letzten Satz ;)

Das mit dem Basteln ist immer relativ. Sagen wir mal ich hab das "Selbermachen-Bedürfnis".
Ob ich dabei unter anderen Bauteilen auch einen IC verwende, ist mir dann recht egal.


Auf der Seite von National Semiconductor habe ich dies gefunden.
Das sieht doch vielversprechend aus.

Achja nochwas:
Das WebBench Tool von National Semiconductors kann auch direkt Treiber für gängige LEDs zusammenstellen. Cree Q5, SSC P4... viele waren dabei. Ich habe mich nicht registriert, um es bis zum Ende ausprobieren zu können (weil ich die P7 haben wollte, die war nicht dabei).
Vielleicht interessiert sich ja ein anderer dafür.
 
Last edited:
UPDATE:
Das HTML WebBench (nicht flash) bei National Semiconductor ist in der Lage, vollautomatisch einen Buck Converter für eine P7 zu erstellen. Ich werde mal sehen, wo ich die Teile herkriege. Sieht vielversprechend aus und gibt einem immer noch das Gefühl, es "selbst" gemacht zu haben.
Immerhin muss ich die Teile bestellen, zusammenlöten und testen.

Als Effizienz wird 84% angegeben, mehr ist nur mit mehr Bauteilen und somit deutlich größerer Baugröße möglich.
Ich würde euch das gerne zeigen, aber dafür bräuchtet ihr einen National Semic. Account.
 
Last edited:
Ich möchte noch einmal eine Treiber Frage stellen.
Ich bin nun so weit, eine fertige Schaltung zu haben und habe auch (fast) alle Teile, die ich benötige.

Das Online Kalkulationstool hat mir den LM3401 vorgeschlagen, welcher laut Datenblatt zur Ansteuerung von Multichip LEDs oder Clustern von LEDs geeignet ist und ab 1A verwendet wird.

Man kann sich dann leicht über das Online Tool oder etwas spartanischer mit dieser Excel-Makro-Tabelle die benötigten Bauteile ausrechnen lassen:
http://www.national.com/appinfo/power/files/LM3401_Component_Calculator.xls

So weit, so gut. Ich habe bei Conrad sogar alle benötigte "Peripherie" gefunden. Bis auf eines:
Ein Widerstand R_sens soll 0,0714 Ohm groß sein. Richtig gehört, das ist mehr als erschreckend klein, scheint aber ernst gemeint zu sein.

Hab ich was falsch gemacht, ist die Berechnung schlichtweg fehlerhaft oder muss ich tatsächlich einen so präzisen Widerstand mit einbauen? Eine Parallelschaltung von 3 eklig niederohmigen SMD Widerständen könnte diesen Wert ziemlich gut nähern.


Was haltet ihr davon? Hat denn niemand selbst schonmal einen Treiber gebaut und kann mir Tipps geben?
Sollte ich bei einem ganz anderen IC Hersteller suchen? Bei Linear Technology habe ich nichts gefunden, die anderen hier erwähnten habe ich noch nicht durchgearbeitet.
 
Deine Bemühungen zum Erfolg zu kommen in allen Ehren, ich beschäftige mich seit
meiner Kindheit mit Elektronik und mich hat es auch schon in den Fingern gejuckt
eigene Treiber zu bauen, aber ich habe es gar nicht erst probiert.

Es gibt genügend preiswerte und auch relativ hochwertige Treiber bei DX und Kai und einigen anderen.
Bei den günstigen Preisen lohnt sich IMHO kein Selbstbau.

Man kann die Chinatreiber teilweise auch selber modifizieren, was die Leistung betrifft.

Die meisten (einige:D) Platinen sind professionell SMD bestückt.
Mit programmierten MC von Microchip oder Atmel für mehrere Leuchtstufen.
Die mit einer Leuchtstufe haben meist nur ein Controller IC mit div. Bauteilen.

Die Datenblätter der verbauten Microcontroller sind fast alle auf den Herstellerseiten abrufbar
und man kann die Funktionsweise gut nachvollziehen.

Deinen Widerstand R_sens von 0,0714 kommt einem 0,1 recht Nahe, oft auf Treiberplatinen anzutreffen (der 0,1 Ohm)

Wenns unbedingt der Wert sein muss, musste parallel schalten.

Hersteller von Treiber IC gibt es wie Sand am Meer. Seiko und Ricoh sind z.B. relativ unbekannte.
 
Last edited:
Das ist normal, da am Strommesswiderstand so wenig Spannung abfallen soll wie möglich. Sonst verbrätst du zu viel Energie am Widerstand ^^
 
Die meisten (einige:D) Platinen sind professionell SMD bestückt.
Mit programmierten MC von Microchip oder Atmel für mehrere Leuchtstufen.
Das sehe ich nicht als Vorteil an. Wenn ich die 5-Modi bis hin zu 18-Modi Treiber bei DX sehe frage ich mich allen ernstes, wer das noch sinnvoll findet.
Ausserdem bin ich Informatik-Student, der gerne mit Mikrocontrollern arbeitet und gerade hier geht doch erst der Spaß für mich los!

Deinen Widerstand R_sens von 0,0714 kommt einem 0,1 recht Nahe, oft auf Treiberplatinen anzutreffen (der 0,1 Ohm)

Damit würde der Treiber dann aber nur noch 2A, statt 2,8 A ausspucken.

Aber gut, dass Wichtel meine Befürchtung bestätigt hat. Ich versuche es nun mit einem LM27673, dessen Beschaltung mit weniger ausgefallenen Bauteilen zurecht kommt.
Den hat mir zwar das vorgefertigte LED-Tool von NationalSemiconductor verschwiegen, aber nach meinem Verständnis tut er aber genau das gleiche.
Einziger Knackpunkt ist der fehlende PWM-Dimmer Eingang. Aber ich such mich schon noch weiter durch. Irgendwann finde ich das Passende.



Gleich noch eine Frage: Conrad hat diesen IC nicht. Reichelt auch nicht. Pollin auch nicht. Und schwuppdiwupp schon stößt der Laie an seine Grenzen.
Wer hat einen Tipp für Bezugsquellen für mich?
 
versuchs mal bei Rs-components. Die haben zurzeit keine Versandkosten.
Ansonsten wirst du sicherlich bei Farnell oder Digikey fündig. Allerdings verlangt Digikey relativ hohe Versandkosten, die erst ab einer Bestellung über 65€ entfallen.
 
Schau dir mal den LT3475 an. Bin grad dabei mir einen P7 Treiber damit zu schnitzen, ist dafür eigendlich sehr gut geeignet.

P7_Treiber.JPG


Gruß
Matthias
 
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