Anfängerfragen zu Treibern die <4,2 DD fahren

[Affentanz]

Schönen guten Abend,

trotz SuFu und google steige ich bei einigen Dingen noch nicht so ganz durch und würde euch bitten, mir da etwas auf die Sprünge zu helfen.

Manche Treiber sind ja, wie z.B. der meines Solarforce R2 Dropins, für 4,2-8,4V ausgelegt. Wenn man das Dropin nun nur mit einer Zelle betreibt, fällt die Lichtleistung linear ab.

Entspricht das nun einer DD Schaltung? Bei 2 Zellen, also innerhalb des angestrebten Spannungsbreiches des Dropins, hätte ich dann eine dauerhaft geregelte Ausgangsleistung? Begrenzt der Treiber dann die Spannung und Stromstärke die entnommen werden darf?
Wenn ich mir nun ein 0,8-4,2V Dropin zulege und dies mit einer 18650 befeuere, kann ich dann davon ausgehen, dass die Ausgangsleistung von Anfang bis Ende konstant geregelt wird?

Wie ist das bei einer DD Schaltung überhaupt. V max ist bei einer XR-E R2 4V. Wenn das Dropin aber bereits bei 4,2V auf DD schaltet, müsste die LED ja überlastet werden. An der Tailcap messe ich auch 1,35A - Verlust des Treibers kenne ich nicht. Heißt also Überlastung bis die Zelle <=4V abgefallen ist?

Was ist nun z.B. wenn ich - rein theoretisch - exakt 4,00V an eine XR-E R2 anlege. Ich meine, die LEDs sind doch nicht immer gleich (Bauteilschwankungen). Kann es nicht sein das es dann auch welche gibt die keine 1A ziehen sondern mehr oder sogar weniger?! Irgendwie fehlen mir da die technischen Hintergründe.

Wäre euch dankbar, wenn ihr mir da etwas auf die Sprünge helfen könntet.

Danke im Voraus!

 

[Affentanz]

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Scheinbar fahren die meisten billig Dropins einfach DirectDrive mit nen paar Modis per Treiber.(?)
Gibt es auch günstige XR-E R2 / XP-G R5 / MC-E oder P7 Dropins die mit einer 18650 von Anfang bis Ende wirklich konstant die gewünschten 1A bzw. 2,8A liefern?

 

[ex Vento]

Manche Treiber sind ja, wie z.B. der meines Solarforce R2 Dropins, für 4,2-8,4V ausgelegt. Wenn man das Dropin nun nur mit einer Zelle betreibt, fällt die Lichtleistung linear ab.
Entspricht das nun einer DD Schaltung?

Jepp, da es sich wahrscheinlich um einen Bucktreiber handelt, geht der Treiber bei Eingangsspannung unterhalb Vf der LED in den DD

Bei 2 Zellen, also innerhalb des angestrebten Spannungsbreiches des Dropins, hätte ich dann eine dauerhaft geregelte Ausgangsleistung? Begrenzt der Treiber dann die Spannung und Stromstärke die entnommen werden darf?

Eigentlich sollter der Treiber, ähnlich wie ein Trafo, die Spannung umwandeln und nicht nur die "zuvielen Volt" verbraten. Testen kannst du das, indem du den Strom bei einem (voll geladenen) Akku und bei zwei Akkus mißt. Bei einem Akku sollte der Strom deutlich höher liegen als bei zwei Akkus.

Wenn ich mir nun ein 0,8-4,2V Dropin zulege und dies mit einer 18650 befeuere, kann ich dann davon ausgehen, dass die Ausgangsleistung von Anfang bis Ende konstant geregelt wird?

Hier sollte dann ein Bucktreiber drin sein. Dieser sollte den Strom durch die LED eigentlich solange konstant halten, solange der Akku den benötigten Strom liefern kann

Wie ist das bei einer DD Schaltung überhaupt. V max ist bei einer XR-E R2 4V. Wenn das Dropin aber bereits bei 4,2V auf DD schaltet, müsste die LED ja überlastet werden. An der Tailcap messe ich auch 1,35A - Verlust des Treibers kenne ich nicht. Heißt also Überlastung bis die Zelle <=4V abgefallen ist?

Sicher, daß der Akku voll (4,2V) war? Sonst brät er halt die 1,35A durch die LED (deshalb sind die Chinesen auch immer so schön hell)

Was ist nun z.B. wenn ich - rein theoretisch - exakt 4,00V an eine XR-E R2 anlege. Ich meine, die LEDs sind doch nicht immer gleich (Bauteilschwankungen). Kann es nicht sein das es dann auch welche gibt die keine 1A ziehen sondern mehr oder sogar weniger?!

Richtig, der Strom bei 4V hängt von der Vf der LED ab, er kann also kleiner, gleich oder größer 1A sein.

 

[Affentanz]

Vielen Dank für deine Hilfe!

Eigentlich sollter der Treiber, ähnlich wie ein Trafo, die Spannung umwandeln und nicht nur die "zuvielen Volt" verbraten. Testen kannst du das, indem du den Strom bei einem (voll geladenen) Akku und bei zwei Akkus mißt. Bei einem Akku sollte der Strom deutlich höher liegen als bei zwei Akkus.

Weil er bei 4,2V schon im DD ist und bei >4,2V bis 8,4V auf 1A regeln sollte?

Sicher, daß der Akku voll (4,2V) war? Sonst brät er halt die 1,35A durch die LED (deshalb sind die Chinesen auch immer so schön hell)

Zelle war rand voll (4,22V) und an der Tailcap lagen 1,35A an. Fällt dann bei sinkender Zellenspannung linear ab. Ab 3V schaltet der Treiber von high automatisch auf mid und signalisiert mir die leere Zelle.

Richtig, der Strom bei 4V hängt von der Vf der LED ab, er kann also kleiner, gleich oder größer 1A sein.

Ich dachte die Vf bestimme ich quasi selbst, je nach dem welche Spannung ich anlege? Und wenn ich den Strom nicht begrenze, steigt dieser auch automatisch mit höher anliegender Spannung.
Zudem eben der Gedanke, dass eine XR-E R2 != XR-E R2 ist, also bei LED 1 bei 4V mehr A fließt als bei LED 2 aufgrund von Bauteilschwankungen. Also das man eine LED im DD selbst bei max Spannung == max Vf ggf. überlastet, wenn sie eben von sich aus etwas "stromfreudiger" ist.

Oder missverstehe ich das ganze?

Wäre nett wenn du mit das mit der Vf etwas genauer erklären könntest.

 

[rsfyfy]

Hier mal das Schaltbild eines typischen Abwärtswandlers (Buck), vielfach bei Schaltungen für 1/2 Li-Ion-Zellen verwendet:

Ohne jetzt das letzte Detail der Schaltregler-Grundlagen zu beleuchten, vereinfacht dargestellt, treibt der IC mittels Impulsen (über den Transistor Q1 als leistungsfähigen Schalter) die Spule wie eine Art Schwungrad an. Bei hoher Eingangsspannung reichen verhältnismäßig kurze Impulse (gegenüber der "Auszeit"), umso näher sie der LED-Spannung kommt, umso länger werden diese. Irgendwann stellt der IC über den Mess-Eingang "Isense" (die Spannungsdifferenz über R1 nach Masse gibt Rückschluss über den LED-Strom) fest, daß er mit der Impulslänge am Ende ist, den Ausgangsstrom nicht weiter regeln kann. Der Transistor wird dann dauerhaft eingeschaltet, sozusagen DirectDrive über Spule, FET und Mess-Widerstand (Shunt) R1, deren Gesamtwiderstand je nach Komponenten so bei 0,2 bis 0,5 Ohm liegt. Bei manchen IC geschieht der Übergang der Umschaltung sehr fließend, bei anderen (wie etwa dem hier zum Beispiel gewählten Zetex 300) springt der Strom nochmal um 0,1-0,2A hoch.

Echte Buck-Boost (Kombination aus beidem) hab ich unter dem ganzen DX-üblichen Kram noch nicht entdeckt, solche für 0,8 bis 4,2V ausgelegten Treiber sind in aller Regel reine Boost-Regler, obige Erklärung so etwa umgekehrt zutreffend, die 4,2V einer vollen Zelle werden durch Spannungsabfall im Treiber (Spule, Schottky-Diode,...) "entschärft".

Wenn Modi integriert sind, geschieht das meist (leider) recht simpel über PWM-Ansteuerung des Schaltregler-IC. Dieses selbst arbeitet mit einer sehr hohen Frequenz im dreistelligen KHz (teils gar MHz) Bereich und wird dann einfach mit einem verhältnismäßig langsamen PWM für ein paar hundert Takte an- und ausgeschaltet, ohne weitere Rückmeldungen der Zusammenarbeit.

 

[Affentanz]

Hab zu den "Grundregeln" noch was dausicherers gefunden.
Wenn mal jemand vor den gleichen Fragen stehen sollte, hilft das vielleicht.

http://pcb-components.de/anleitungen/Ledtreiber.pdf

Danke auch für deine Mühen!

Ich denke ich werde den Treiber hier mal versuchen, wobei mich das 1,6A in den Bewertungen etwas abschreckt.

http://kaidomain.com/ProductDetails.aspx?ProductId=10243

 

[rsfyfy]

Vermutlich ist auch beim KD-Board die Bezeichnung Buck&Boost nicht so ganz korrekt, würde mich jedenfalls überraschen, wenn dort der Eingangsstrom jemals niedriger als der Ausgangsstrom wird, wie es bei echten Buck-Boost ab gewissen Überschuss an Eingangsspannung der Fall wäre.

Ich find ja immernoch den AMC7135 die nahezu optimale Lösung, wenn man sich auf 1-LiIon festlegen kann. Man sollte sich fragen, ob ein superkonstanter Strom bis zur Abschaltung wirklich so erstrebenswert ist. Bei der XP-G mit unter 3,3V@1A gehen locker 80-90% der Kapazität in den geregelten Bereich des 7135. Ist es wirklich ein Vorteil, wenn die letzten Tröpfchen Saft des schwächelnden Akkus in ein paar Minuten Regelung verbraten werden und die Lampe plötzlich (ohne entsprechende Programmierung: unerwartet) abschaltet?
Vielleicht reden sich viele auch Vorurteile gegen Längsregler ein, gestützt von pauschalen bzw. gar unsinnigen Aussagen, wie z.B. der des PCB-Link.
Wenn man die durchschnittliche Effizienz der betreffenden Anwendung mal durchrechnet, stellt man fest, daß in dem Fall kaum ein Schaltregler mithalten kann. (>90%)

 

[Affentanz]

Denkst du also bei ner LED mit Vf von z.B. 3,3V würde der KD Treiber bei 4,2V input

a) die LED überlasten, da quasi DD bis zum Bereich <Vf und ab dort boost

oder

b) er verbrät die Energie einfach in Form von Wärme, sofern die Vf < Eingangsspannung ist?

Zwecks Längsregler:

Sind die Infos zur (sehr) schlechten Effizienz in besagtem PDF falsch? Ich würde mir als Laie einen Regler wünschen, der ~85% der Kapazität mit 100% Leistung raus drückt und dann erst abfällt, inklusive Warnung bei 3V.

Dann wüsste man anhand der geringeren Lichtleistung das bald Schluss ist, könnte sich darauf einstellen (z.B. beim Biken wäre eine spontane Abschaltung sehr schlecht) und hätte zudem noch eine Warnung bei 3V (blinken oder schalten von high auf mid wie es z.B. mein Solarforce Dropin macht). Oder eben 100% von Anfang bis Ende, aber eine Warnung bei z.B. 3,3V, die mir sagt das bald Ende ist. (Wäre mir sogar noch lieber.)

Mich stört an meinem aktuellen Solarforce Dropin eben die von Anfang bis Ende nachlassende Lichtleistung. Die Anfangshelligkeit hätte ich gerne konstant bis (fast) zum Schluss und weiß nun leider nicht, mit welchem China Treiber das möglich ist.

Nachtrag:
Oder in Werten gesagt.

Volle Zelle mit 4,2V -> 1,35A Tailcap
Zelle mit 3,80V -> 0,7A Tailcap

Das sieht man natürlich auch sehr deutlich.

 

[rsfyfy]

Ich gehe davon aus, daß der KD-Treiber ab einem (mir unbekannten) Überschuss der Eingangsspannung (gegenüber LED Vf) zwar nicht mehr "boostet", jedoch auch keinen Einfluss zur Strombegrenzung hat, daher womöglich Überlastungsgefahr von LED und Treiberkomponenten besteht.

Die Rechnung zur Effizienz von Längsreglern ist einfach, da der Strom ein- und ausgangsseitig immer gleich bleibt. Wenn man 10V auf 3 bis 6V längsregelt, kommt man auf solch miese Werte (30-60%), da nimmt man besser Schaltregler. Auf unseren Fall betrachtet, kann man grob überschlagen die Vf durch die Akku-Nennspannung (3,7V) teilen, also ca. 90%.

0,12V "Drop" des 7135 Reglers zur LED-Vf addiert (+ ein paar kleine Widerstände auf dem Weg des Stromfluss durch Lampe, besonders Schalter), hat man die untere Spannungsgrenze bis zu der die Lampe in Regelung bleibt.
Bei Schaltreglern ist dieser Drop deutlich höher, so bei 0,3 bis 1V (ich glaub meine ohmschen Angaben in #5 waren etwas zu optimistisch). Da kommt die eigentliche Schaltregler-Funktion mit einer LiIon also nicht groß in Fahrt (vielleicht 10 Minuten vom vollen Akku), man wäre mit einem profanen Vorwiderstand besser beraten.