Lange Kabel bei getakteter KSQ (1A@500kHz) ein Problem? Im Unterforum Alle anderen elektronischen Probleme - Beschreibung: Was sonst nirgendwo hinpasst
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Lange Kabel bei getakteter KSQ (1A@500kHz) ein Problem? Suche nach: kabel (27343) |
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BID = 737262
Lupin III. Schriftsteller
Beiträge: 616 Wohnort: Salzburg
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Für eine Beleuchtung möchte ich ca. 10 3W-LEDs verbauen. Ich werde wohl zu einer fertigen getakteten Konstant-Strom-Quelle greifen, da es von denen eine riesen Auswahl gibt. Sogern ich sie selber bauen würde, aber an den Preis kommt man selbst einfach nicht ran, sofern man überhaupt einmal an die Teile kommt (z. B. einen LM3404 oder MIC3203).
Ich werde wahrscheinlich nur eine, evt. 2 KSQs brauchen, da die bis zu 40V Eingangspannung vertragen und damit 10 LEDs in Serie kein Problem sein sollten. Die LEDs werden kreisförmig in Serie verlegt, wobei zwischen je 2 LEDs ca. 1m Kabel sein dürfte, in Summe also ein Ring von 10m Länge. Die meisten KSQs haben eine Takt-Frequenz bis zu 1MHz. Größenordnungsmäßig gehe ich bei mir jetzt einmal von 750mA-1000mA bei 500kHz-1000kHz aus.
Meine Frage jetzt dazu: Kann diese Kabellänge schon ein Problem für die KSQ werden (z. B. dadurch, dass die Induktivität der Leitung bei dieser Länge nicht mehr vernachlässigbar ist)?
Wie sieht es mit Störsignalen aus? Ich selbst hör zwar weder Radio noch schaue ich fern, aber ich möchte nicht, dass plötzlich mal der Peilwagen in der Einfahrt steht.
Vielen Dank! |
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BID = 737269
perl Ehrenmitglied
Beiträge: 11110,1 Wohnort: Rheinbach
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Willst du die LEDs dimmen?
Falls nicht, kann man sie mit Gleichstrom betreiben und dann besteht kein Grund, mit PWM-Strömen auf der Zuleitung herumzufuhrwerken.
Man macht das nur deshalb, weil die LEDs bei geringeren Strömen eine u.U. deutlich sichtbare Farbverschiebung erfahren, während beim PWM-Betrieb das Licht aus einer Reihe einzelner Blitze mit vollem Strom und daher stets gleicher Farbe besteht.
Eine derart hohe Schaltfrequenz, wie du sie nennst, hat auch nur Sinn, wenn man am Ausgang des Wandlers Gleichstrom haben möchte. Durch die hohe Frequenz kann man die zur Glättung benutzten Kondensatoren und Drosseln kleiner machen.
Es ist immerhin möglich, daß der Wandler Schwingungspakete mit der hohen Frequenz herstellt, die mit einer viel geringeren PWM-Frequenz aufeinanderfolgen.
Dann sollte durch Filter dafür gesorgt sein, daß die hohe Schaltfrequenz am Ausgang praktisch nicht mehr auftaucht.
Was die EMV-Problematik angeht, so ist das übelste die Windung mit 3m Durchmesser, die von etwa 1A durchflossen wird.
Eine solch große Windung hat auch eine erhebliche Induktivität, die dir zu schaffen machen kann.
Man kann die Induktivität und die Störabstrahlung aber drastisch veringern, wenn man die Windung nicht vorn und hinten anschliesst, sondern eine Doppelleitung verwendet, bei der Vor- und Rückleiter möglichst nah aneinander liegen.
Im Idealfall ist das ein Koaxkabel, dessen Mantel durchgeht, während der Innenleiter an den LEDs unterbrochen ist.
Bei einer Leitungslänge von 10m und Frequenzen von einigen hundert kHz ist es richtig an Phänomene der Leitungstheorie zu denken, aber für eine derartige Anwendung werden sie noch eine völlig untergeordnete Rolle spielen.
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BID = 737272
Lupin III. Schriftsteller
Beiträge: 616 Wohnort: Salzburg
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Diese LED-Treiber sind allesamt Pseudo-Konstant-Stromquellen, da es sich um gepulste Stromquellen handelt. Die darauf verbauten Chips brauchen fast nur noch Induktivität und einen R_sense (siehe z. B. http://www.national.com/ds/LM/LM3404HV.pdf, "1.0A Constant Current Buck Regulator for High Power LED Drivers"). Die Frequenz ist bei denen mehr oder weniger festgelegt und eben im Bereich von bis zu MHz (insbesondere bei höheren Eingangsspannungen). Auch der Leistungstransistor ist schon im Gehäuse. Verwenden möchte ich so eine KSQ schon allein deswegen, weil deren Effizienz um ca. 90% liegt und das einzige, was hier dann einen Kühlkörper braucht, die LEDs sind. Mit Vorwiderstand müsste ich da zu viel verheizen.
Für das Dimmen (was ich dann auch machen will) selbst gibt es einen eigenen Eingang. Dort kann man ein PWM-Signal mit einigen kHz überlagern. In den "An"-Zeiten läuft der Regler mit seinen hunderten kHz - MHz, in den "Aus"-Zeiten, tja, da tut er nichts. Bei "normaler" PWM allein würde ich mir nichts denken. Aber die MHz kommen eben von woanders. Einen gewissen "ripple" brauchen diese ICs zur Regelung, das heißt man darf nicht alles "wegglätten". In den Beispiel-Schaltungen in den Datenblättern ist in Serie zu den LEDs eine Induktivität in der Größenordnung von 50µH. Wenn die Leiterschleife da noch groß was "drauflegen" würde (Induktivitäten sind für mich immer noch etwas undurchschaubar; da habe ich kein "Gefühl" dafür), könnte es Probleme geben.
Das mit dem Kabel habe ich mir schon gedacht. Ich wollte es nur nochmal hören, bevor ich "doppelt-und-verdrillt" verlege.
Zum Koax-Kabel: kann ich da eine altes Koax-Ethernet-Kabel nehmen (das habe ich evt. noch genau in solchen Längen wo rumliegen)? Oder ist das für bis zu 1A nicht geeignet? Wie sieht es da mit der Kapazität aus? Vor einem zu großen Kondensator am Ausgang dieser KSQs wird nämliche gewarnt, da diese dadurch überlastet werden könnte.
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BID = 737273
powersupply Schreibmaschine
Beiträge: 2921 Wohnort: Schwobaländle
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Moin
Wenn die KSQs am Ausgang einen Kondensator dran haben dürfte die Induktivität der LED-Zuleitung eine eher untergeordnete Rolle spielen.
Bei der Taktfrequenz gehe ich aber von 200 - 300kHz aus. Die Controller können bis über ein MHz.
Gedimmt wird zumeist mittels einer überlagerten PWM von einigen wenigen hundert Hertz. In wieweit die Dir EMV-Probleme bereiten kann ich nicht beurteilen. Bei Bikelampen hat man aber oftmals mit nicht mehr funktionierenden Funktachos und Pulsmessern zu kämpfen...
Was ist denn auf den KSQs für ein Chip verbaut. Manche vertragen nämlich keinen zusätzlichen Ausgangskondensator und dann ists natürlich Essig mit den langen Leitungen.
powersupply
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BID = 737348
Lupin III. Schriftsteller
Beiträge: 616 Wohnort: Salzburg
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Sag mal, haben wir nichts besseres zu tun als um kurz vor 6 in der Früh zumindest teilweise den gleichen Text zu schreiben?
Was auf den KSQs drauf ist, kann ich nicht genau sagen, da ich mich noch nicht für eine entschieden habe (Projekt ist noch in der Planungsphase). Dabeistehen tut es nirgends (bei den Chinesen meines Vertrauens ). Auf den Produktfotos selbst ist es entweder nicht lesbar oder unkenntlich gemacht. Das wäre natürlich ein Grund, die Schaltung selber aufzubauen. Dann weiß man, "was man hat". Aber dank Beschaffungsproblematik zahlt sich das nicht aus. Obwohl ich sowieso alles in SMD aufbauen würde, wo Teile meistens schon billiger sind, müsste ich ICs und Indutivitäten ca. in 500er Packungen kaufen um überhaupt in die Nähe des Preises einer fertig aufgebauten Schaltung zu kommen.
Ein LM3404 hat in einem Design-Example jedenfalls einen 1µF am Ausgang. Ein 10m Koax hat, nachdem was ich bis jetzt gefunden habe, ca. 1nF. Womit ich mir die Frage der Kapazität selbst beantwortet hätte. Bleibt nur noch die Frage, ob ein Standard-Koax den Strom verträgt.
PS: Wer SMD-Teile günstig übrig hat, ich könnte evt. welche brauchen.
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BID = 737358
perl Ehrenmitglied
Beiträge: 11110,1 Wohnort: Rheinbach
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Zitat :
| Bleibt nur noch die Frage, ob ein Standard-Koax den Strom verträgt. |
Das kommt natürlich auf die Sorte an, es gibt ja auch sehr dünne Leitungen. Die Daten sind aber veröffentlicht.
"Normale" Koaxleitungen (RG-58 etc.) haben mit 1A kein Problem, aber bei einigen Sat-Kabeln ist Vorsicht geboten.
Da bei den dort verwendeten Frequenzen von 1..2GHz der Strom ohnehin nur in einer dünnen Schicht an der Oberfläche fließt, gibt es dort Leitungen, bei denen die Seele aus einem lediglich verkupferten Stahldraht besteht. Dann könnte der ohmsche Widerstand für diesen fast Gleichstrom etwas hoch ausfallen.
Im Zweifelsfall hilft Messen.
P.S.:
Zitat :
| n den Beispiel-Schaltungen in den Datenblättern ist in Serie zu den LEDs eine Induktivität in der Größenordnung von 50µH. Wenn die Leiterschleife da noch groß was "drauflegen" würde (Induktivitäten sind für mich immer noch etwas undurchschaubar; da habe ich kein "Gefühl" dafür), könnte es Probleme geben |
Nein, 50µH haben bei 500kHz einen induktiven Widerstand von etwa 160 Ohm und bei den Oberwellen natürlich noch mehr.
Sie dienen zur Glättung des Ausgangsstromes. Solange die niederfrequente Stromregelschleife stabil bleibt, gilt hier das Prinzip "viel hilft viel".
Die Induktivität der Leiterschleife wirkt prinzipiell unterstützend, aber sie strahlt eben auch.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 31 Dez 2010 15:49 ]
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BID = 743736
Lupin III. Schriftsteller
Beiträge: 616 Wohnort: Salzburg
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Frage zum Koax-Kabel:
am bequemsten wäre es natürlich für jede LED einfach nur die Schirmung zu durchtrennen und die LED an die beiden neuen Enden zu löten. Der Mittelleiter bleibt auf ganzer Länge unangetastet.
Die andere Möglichkeit ist das Kabel jeden Meter zu druchtennen, den Mittelleiter in Serie mit der LED zu verbinden, und die Schirmung wieder zusammen zu löten. Die Schirmung wäre also durchgehend auf 10m.
Macht das EMV-mäßig einen großen Unterschied?
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BID = 743754
Bartholomew Inventar
Beiträge: 4681
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Klar. Wenn Du den Mittelleiter nicht benutzt, brauchst Du kein Koax-Kabel nehmen...
Gruß, Bartho
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BID = 743756
Lupin III. Schriftsteller
Beiträge: 616 Wohnort: Salzburg
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Der Mittelleiter wäre in dem Fall ja immer noch der "Rückweg" für'n Strom. Also brauchen tue ich ihn schon. Und bis auf ein die Unterbrechungen "schirmt" die Schirmung ja auch noch.
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BID = 743767
Bartholomew Inventar
Beiträge: 4681
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Ach so, also die Koax-Leitung nicht als Ringleitung verwenden, sondern an einem Ende Seele und Mantel verbinden und am anderen Ende einspeisen. Müsste gehen, wenn die Leitung den Strom verträgt und von der EMV her genau so gut sein wie die andere Methode.
Als Verbindung zwischen Koaxleitung und LED nimmst Du dann ein verdrilltes Litzenpaar.
Gruß, Bartho
[ Diese Nachricht wurde geändert von: Bartholomew am 25 Jan 2011 23:06 ]
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