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Sonntag, 10. Januar 2010, 12:46

PMW LED Backlight Hochstromregelung

Hallo QRPForum,

ich habe für mein BATRON LCD-Display BT21608 eine PMW LED Backlight Hochstromregelung entworfen.

Das Backlight-LED hat ein Spannung con 4,2V und verbraucht maximal (typisch) 240mA.

Ich habe die Schaltung für den Betrieb direkt an 13,5V ausgelegt, um nicht noch einen (vor) Spannungsregler mit z.B. 9V einsetzen zu müssen.

Die Schaltung besteht aus zwei Teilen
a) NE555 für die PWM Erzeugung und
b) einer Stromreglung mit BD135 in Kaskodenschaltung über den Emtitterwiderstand R1;
ich möchte hier die Verlustleistung besser verteilen.

Meine 5V sind in meiner µP-Applikation und die kann nur 100mA liefern.

Ich möchte gerne eure Meinungen und Idee dazu erfahren.

Hier die Schaltung und das Datenblatt zum BT21608.

.
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73 de Uwe
DC5PI

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2

Sonntag, 10. Januar 2010, 20:27

RE: PMW LED Backlight Hochstromregelung

Moin Uwe,
das erscheint mir als eine "sehr ordentliche" Schaltung. Nur, wie du schon selbst festgestellt hast, ist
die (sich aus dem Konzept ergebende) Verlustleistung ziemlich unschoen. Hier wird mehr Leistung
"verbraten" als genutzt... Vielleicht waere hier ein Abwaertsregler eher angebracht.
Ich habe einige Experimente mit IRF7413 und BYV27 (es gibt sicher auch "besser geeignete") in
Kombination mit einer Drossel (50-100uH) , impulsfesten Kondensatoren, und einem OpAmp
oder PIC zur Regelung unternommen, aber so ganz ausgereift ist das auch noch nicht ;) Was ich sicher
dazu sagen kann, ist, dass sich diese Schaltungen auch ausgezeichnet als "Bauteilkiller" oder
"Rauchgeneratoren" eignen -> Also bitte (im Versuchsstadium) nicht mit "wertvoller Last" betreiben, und
immer eine Schmelzsicherung davorschalten, denn die Strombegrenzungen von Labornetzteilen haben
oftmals Probleme mit den Impulsstroemen. Es gibt diese Art von Reglern auch als fertige (nicht grad
preisguenstige) Chips, z.B. LT1076 + MBR340. Der Wirkungsgrad dieser Schaltungen ist natuerlich
wesentlich besser, als bei (gepulsten) Laengstreglern, aber sie sind auch "recht heikel" (inbesondere bei
langsam ansteigender Betriebsspannung). Vielleicht waere es trotzdem ein Loesungsweg.

73 de Roland / DK1RM

3

Sonntag, 10. Januar 2010, 20:46

RE: PMW LED Backlight Hochstromregelung

Hallo Roland,

ja mit Schaltreglern habe ich auch schon 'gespielt'.
Gute Idee, der LM2575-5.0 liefert gut 1A und den habe ich noch hier.

Meinst Du, dass trotz max. Strom von ca. 200mA es doch noch zu "Überschringen" durch die PWM-Schaltung kommen kann ?

Meine µP-Schaltung steuert das "Schaltbare Dämpfungsglied bis 66 dB für den NWT", [BX-150] an und deshalb will ich natürlich so wenige Störungen auf der 12V-Leitung habe wie es geht.

Meine Steuerung ersetzt den FA-NWT und so wird das "Schaltbare Dämpfungsglied bis 66 dB für den NWT" universell einsetzbar.

Das 'große' LCD-Display kommt natürlich nur bei mir zum Einsatz! :P

Im endgültigen Aufbau sitzt die 2x16Z LCD-Anzeige huckepack auf der µP-Steuerung und da können werden 20mA-50mA für eine LCD-Hintergrundbeleuchtung reichen..

Um überhaupt keine Störungen zu produzieren, könnte ich noch die eingendliche Stromreglung mit umschaltbaren R1 ausstatten.
Mir geht es also mehr um Störungsfreiheit, als um Effizienz.

Formel für die Berechnung des konstanten Stroms
R1 = 0,6V / I

Hier einige Werte
R1=5,6R||5,6R; I=214mA
R1=3,3R; I=182mA
R1=5,6R; I=107mA
R1=6,8R; I=88mA
R1=10R; I=60mA
R1=12R; I=50mA
73 de Uwe
DC5PI

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4

Sonntag, 10. Januar 2010, 21:11

RE: PMW LED Backlight Hochstromregelung

Moin Uwe,

Zitat

Meinst Du, dass trotz max. Strom von ca. 200mA es doch noch zu "Überschringen" durch die PWM-Schaltung kommen kann ?

Ein "Ripple" auf der Spannung wird es bestimmt geben. Wie stark (stoerend) das ist, haengt sehr von
den verwendeten Bauteilen, dem Layout (->"Impulsstromleitungen" mit Draehten verstaerken), und
der "Siebung" ab. Ich wuerde "in kritischen Faellen" sicherheitshalber zwei L/C-Stufen davorschalten,
um nicht andere Schaltungsteile "zu verseuchen".

Zitat

Mir geht es also mehr um Störungsfreiheit, als um Effizienz.

Das geht schon schwer in Richtung "Gewissensfrage": Wenn du ganz sicher gehen willst,
wirst du wohl mit der erhoehten Verlustleistung leben muessen. Ich denke, einen Versuch mit
"Sternverdahtung" der Betriebsspannung von einem sehr niederohmingen Punkt und entsprechend
aufwendiger Filterung waere es schon wert ;)

73 de Roland / DK1RM

5

Sonntag, 10. Januar 2010, 21:49

RE: PMW LED Backlight Hochstromregelung

Hallo Roland,

ja mit dem LM2575-5.0, dann 7,5 Ohm / 1V Spannungsabfall, dann + LED Anode ist die Helligkeit ausreichend.

Siehe: LM2575-5.0.pdf

Ich werden dann noch den kleinen Spannungswandler besser von Vcc=13,5V entkoppeln und dann sollte das schon gehen.

Da ich noch stromkompensierte 2x2,2mH Drosseln habe, könnte ich die als C-L-C-L-C Filter verwenden ?

Mehr in der Anlage.
»de0508« hat folgende Dateien angehängt:
  • 13,5V C-L-C Filter.pdf (11,49 kB - 654 mal heruntergeladen - zuletzt: 13. November 2018, 13:11)
  • LM2575-5.0.pdf (7,6 kB - 507 mal heruntergeladen - zuletzt: 9. November 2018, 21:05)
73 de Uwe
DC5PI

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6

Sonntag, 10. Januar 2010, 22:27

RE: PMW LED Backlight Hochstromregelung

Moin Uwe,

Zitat

...mit dem LM2575-5.0, dann 7,5 Ohm / 1V Spannungsabfall,...

keine schlechte Idee -> ein wenig mehr Verlustleistung, dafuer aber eine bessere Entkopplung -> es ist
und wird ein gewisser Kompromiss bleiben;)

Zitat

Da ich noch stromkompensierte 2x2,2mH Drosseln habe, könnte ich die als C-L-C-L-C Filter verwenden ?

Wenn die den Strom "vertragen", warum nicht? -> Je mehr "Siebung", desto besser (deine aktuelle
Schaltung hat noch recht wenig davon). Beim Abwaertsregler stoeren die Spannungsspitzen beim
Abschalten des L ("Reaktionszeit" der Diode) auch meist mehr als die Impulsstroeme. Auf jeden Fall
solltest du dir einmal die Eingangs- und Ausgangsspannung mit einem (kapazitiv gekoppelten) Scope
ansehen, um beurteilen zu koennen, ob "die Sauerei" darauf "im zulaessigen Rahmen" bleibt (-> die
"gemeinen" Impulse koennen sehr kurz sein).

73 de Roland / DK1RM

PS: Ich habe es einmal "geschafft", mehrere (weisse) LEDs zu "schlachten", indem ich ein Koaxrelais
(ohne jegliche Siebung) mit der gleichen Betriebsspannung geschaltet habe ;)

7

Montag, 11. Januar 2010, 11:45

RE: PMW LED Backlight Hochstromregelung

Zitat

Original von de0508
Hallo QRPForum,

ich habe für mein BATRON LCD-Display BT21608 eine PMW LED Backlight Hochstromregelung entworfen.

Das Backlight-LED hat ein Spannung con 4,2V und verbraucht maximal (typisch) 240mA.


.


Hallo Uwe,
Mir drängt sich da eine ganz andere Frage auf:

Wenn ich das richtig sehe, dann handelt es sich doch um ein einfache, 2-zeiliges LCD Display. Wenn ja, dann verstehe ich nicht, wieso man für so ein Display 240mA brauchen soll?

Das ist ja mehr als doppelt so viel wie mein kompletter Transceiver im Empfang bei voll aufgedrehter Lautstärke samt Hintergrund beleuchtetem Display benötigt.
73/2 de Peter, DL2FI
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8

Montag, 11. Januar 2010, 14:54

RE: PMW LED Backlight Hochstromregelung

Hallo Peter,

oben habe ich von dem LCD-Display das Datenblatt angehängt:

* BT21608_IC-ON-LINE.CN.pdf

Es ist riesig groß, z.B. die Breite beträgt 11cm !

Auch benötigt es eine negative Hilfsspannung an Pin 3, die ich mit einem ICL 7660 erzeuge, nicht wie bei den kleinen Display ca. +0,2V - +1V.

Im Datenblatt werden typ. 240 mA angegeben, um die nicht zu überschreiten, habe ich nach weiteren Ideen gesucht.
Mit 20mA glimmt das 'Rücklicht' nur, erst ab ca. 50mA ist da ganz schwach zu sehen.
73 de Uwe
DC5PI

9

Montag, 11. Januar 2010, 15:32

RE: PMW LED Backlight Hochstromregelung

Zitat

Original von de0508


Es ist riesig groß, z.B. die Breite beträgt 11cm !



Das ist natürlich deutlich größer als die Displays, die wir sonst nehmen. Das wird dann eine Anzeige in der Art der "Senioren Telefone " :D

Alles klar, habe mich nur über die Stromaufnahme gewundert, auf die Größe nicht geachtet.
73/2 de Peter, DL2FI
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10

Montag, 11. Januar 2010, 17:56

RE: PMW LED Backlight Hochstromregelung

Hallo Uwe

Wenn du sichergehen willst mit Schaltreglern, könntest du ev. eine Crowbarschaltung an den Ausgang hängen.
Also Zehnerdiode die den Kurzschlusstrom aufnehmen kann. Die benötigt ja im normalen Betrieb keine Leistung.

vy73 de Mark, HB9DRN

11

Mittwoch, 13. Januar 2010, 13:06

Hallo Uwe,

ich würde der Einfachheit halber einen LM317 im TO220 Gehäuse als Konstantstromregler verwenden. Mittels umschaltbarer Widerstände hat man sicher zwei oder mehr Stellungen, bei denen die Helligkeit genehm ist.

vy 73
Andy
DK3JI
AK

12

Mittwoch, 13. Januar 2010, 18:20

Hallo Andreas,

danke für die Idee.

Für alle Mitleser hier noch die standard Beschaltung des LM317 als Stromquelle.

Datenblatt: http://www.national.com/ds/LM/LM117.pdf

Der Strom ergibt sich aus der Fomel:
I = 1,25V/R

Gleiches geht natürlich auch mit dem 5V/1A Linear Regler LM7805.

Datenblatt: http://www.sparkfun.com/datasheets/Components/LM7805.pdf
»de0508« hat folgende Bilder angehängt:
  • lm317-Stromquelle.png
  • LM7805-stromquelle.png
73 de Uwe
DC5PI