LED Dimmen an AL886x?...

[Jürgen Hüser]

Hallo!

Teile meiner selbstgebauten LED-Beleuchtungen will ich komplett erneuern.
Die alten basieren auf Mid-Power LED\'s (1W) über Vorwiderstand an 25V
und Lowside einen N-FET der via PWM dimmt.

Und das ist ein Grund weswegen ich nach gefühlt 6 Jahren etwa das Zeugs
ersetzen will:
Trotz PWM-Frequenzen um 1kHz rum gibt es merkwürdige Flackereffekte.
Nicht in der direkten Wahrnehmung des Auges, dafür aber in den diversen
Sicherheitskameras die hier rumhängen.

Zum anderen stört mich die Effizienz durch die abfallende Leistung am Shunt.

Für die neue Lösung schaute ich daher bei Buck-Reglern für LED\'s und
landete bei den AL8861 und AL8862 von www.diodes.com.

https://www.diodes.com/assets/Datasheets/AL8861.pdf
https://www.diodes.com/assets/Datasheets/AL8862Q.pdf

Wenn ich die Induktivität bei 33-47µH klein halte, laufen die Dinger mit
900kHz-1MHz PWM wo ich hoffe das damit nichts mehr flackert in den Kameras.

Dimmen kann man die über einen Steuerungseingang Vset bzw. CTRL laut
Datenblatt auf zwei Arten:

Analog mit Spannungen von 0,3V - 2,5V womit der Strom durch die LED\'s
linear von 1% auf 100% des festgelegten Maximalstromes geregelt werden kann.

Digital mit einem niederfrequenten PWM-Signal.
Hier wird aber, wenn ich die Datenblätter verstehe der LED-Strom nicht
mehr linear (über die interne ~1MHz PWM) geregelt, sondern wie bei
direktem PWM nur wieder die gemittelte Stromstärke durch hartes On/Off
des Buck-Reglers erzielt.

Da letzteres in mir die Vermutung nährt das ich mir damit wieder
Bildstörungen einhandeln könnte:

Hat hier jemand Praxiserfahrungen mit diesen AL8861 / 8862Q bezüglich
Modulation der (laut Datenblatt empfohlenen) 100-1000Hz PWM am Vset/CTRL
auf die LED-Helligkeit?

Oder wäre es angebrachter mit meinem PWM-Dimmersignal vom µC über ein
Lowpass eher die analoge Dimmfunktion (0,3-2,5V) zu nutzen?

Jürgen Hüser

 

[Helmut Schellong]

On 09/23/2022 16:45, Jürgen Hüser wrote:

Hallo!

Teile meiner selbstgebauten LED-Beleuchtungen will ich komplett erneuern.
Die alten basieren auf Mid-Power LED\'s (1W) über Vorwiderstand an 25V und Lowside einen N-FET der via PWM dimmt.

Und das ist ein Grund weswegen ich nach gefühlt 6 Jahren etwa das Zeugs ersetzen will:
Trotz PWM-Frequenzen um 1kHz rum gibt es merkwürdige Flackereffekte.
Nicht in der direkten Wahrnehmung des Auges, dafür aber in den diversen Sicherheitskameras die hier rumhängen.

Man sollte mindestens 30 kHz haben.




--
Mit freundlichen Grüßen
Helmut Schellong var@schellong.biz
http://www.schellong.de/c.htm http://www.schellong.de/c2x.htm http://www.schellong.de/c_padding_bits.htm
http://www.schellong.de/htm/bishmnk.htm http://www.schellong.de/htm/rpar.bish.html http://www.schellong.de/htm/sieger.bish.html
http://www.schellong.de/htm/audio_proj.htm http://www.schellong.de/htm/audio_unsinn.htm http://www.schellong.de/htm/tuner.htm
http://www.schellong.de/htm/string.htm http://www.schellong.de/htm/string.c.html http://www.schellong.de/htm/deutsche_bahn.htm
http://www.schellong.de/htm/schaltungen.htm http://www.schellong.de/htm/math87.htm http://www.schellong.de/htm/dragon.c.html

 

[Jürgen Hüser]

Hallo!

Am 23.09.2022 um 17:14 schrieb Helmut Schellong:

> Man sollte mindestens 30 kHz haben.

Tja, die Datenblätter der AL8861 und AL8862Q definieren für die
PWM-Dimmfunktion per Default 500Hz PWM und begründen das mit der Auflösung.
Für höchste Auflösung (500Hz PWM soll 1% Auflösung bieten) soll man gar
noch niedriger in Richtung 100Hz als PWM gehen.

Ich will keine absolut hochauflösende Regelung, habe vor als PWM ein
8Bit Counter zu nehmen.

Dumm ist nur: Laut den Datenblättern wird der komplette Buck mit dieser
niedrigen PWM On/Off geschaltet. Ob und wie sich das dann auf den
LED-Strom aufmoduliert ist nirgendwo genauer spezifiziert.
Ein geflacker mit 100-500Hz will ich nicht, das wäre ja schlimmer als
meine 1kHz bisher.

Daher hier die Frage ob jemand mit diesen AL886x Buckreglern bereits
Erfahrungen gesammelt hat.
Die Frage...soll ich riskieren mit 500Hz PWM die AL8861/8862 zu dimmen,
oder eher einen Tiefpass vorsehen um analog mit 0,3-2,7V zu dimmen?

Jürgen Hüser

 

[Michael Schwingen]

On 2022-09-24, Jürgen Hüser <dg7gj@gmx.de> wrote:

Dumm ist nur: Laut den Datenblättern wird der komplette Buck mit dieser
niedrigen PWM On/Off geschaltet. Ob und wie sich das dann auf den
LED-Strom aufmoduliert ist nirgendwo genauer spezifiziert.

Wie soll das anders gehen, als daß der LED-Strom dem PWM-Eingang folgt? Will
sagen: es wird mit PWM-Frequenz flackern.

Es gibt ein Diagramm im Datenblatt (AL8862, Seite 9, \"PWM dimming\") welches
das bestätigt.

Ich habe vor einiger Zeit mal einen LT3474 verbaut, die haben extra
Zusatzlogic, die den Regelkreis fallender Flanke am PWM-Pin einfriert, damit
der beim nächsten Einschalten nicht erneut einschwingen muss (da ist
zusätzlich ein externer FET für PWM vorgesehen).

Daher hier die Frage ob jemand mit diesen AL886x Buckreglern bereits
Erfahrungen gesammelt hat.
Die Frage...soll ich riskieren mit 500Hz PWM die AL8861/8862 zu dimmen,
oder eher einen Tiefpass vorsehen um analog mit 0,3-2,7V zu dimmen?

Wenn 1kHz bei Dir sichtbar flackert, bleibt wohl nur die Analoglösung. Die
hat den Nachteil, daß die evtl. nichtlinear ist, und daß sich mit dem
Strom die Farbtemperatur der LED leicht verschieben kann.

cu
Michael

 

[Helmut Schellong]

On 09/24/2022 14:44, Jürgen Hüser wrote:

Hallo!

Am 23.09.2022 um 17:14 schrieb Helmut Schellong:

Man sollte mindestens 30 kHz haben.

Tja, die Datenblätter der AL8861 und AL8862Q definieren für die PWM-Dimmfunktion per Default 500Hz PWM und begründen das mit der Auflösung.
Für höchste Auflösung (500Hz PWM soll 1% Auflösung bieten) soll man gar noch niedriger in Richtung 100Hz als PWM gehen.

Ich will keine absolut hochauflösende Regelung, habe vor als PWM ein 8Bit Counter zu nehmen.

Dumm ist nur: Laut den Datenblättern wird der komplette Buck mit dieser niedrigen PWM On/Off geschaltet. Ob und wie sich das dann auf den LED-Strom aufmoduliert ist nirgendwo genauer spezifiziert.
Ein geflacker mit 100-500Hz will ich nicht, das wäre ja schlimmer als meine 1kHz bisher.

Daher hier die Frage ob jemand mit diesen AL886x Buckreglern bereits Erfahrungen gesammelt hat.
Die Frage...soll ich riskieren mit 500Hz PWM die AL8861/8862 zu dimmen, oder eher einen Tiefpass vorsehen um analog mit 0,3-2,7V zu dimmen?

Du hast doch von störendem Flimmern trotz 1 kHz geschrieben.

Das kommt von Stroboskop- und Intermodulations-Effekten.

https://de.wikipedia.org/wiki/Vorschaltger%C3%A4t#Elektronische_Vorschaltger%C3%A4te_(EVG)
Dort wird von 32 bis über 40 kHz geredet.
Ich las mal von 80 kHz irgendwo vor langer Zeit.


--
Mit freundlichen Grüßen
Helmut Schellong var@schellong.biz
http://www.schellong.de/c.htm http://www.schellong.de/c2x.htm http://www.schellong.de/c_padding_bits.htm
http://www.schellong.de/htm/bishmnk.htm http://www.schellong.de/htm/rpar.bish.html http://www.schellong.de/htm/sieger.bish.html
http://www.schellong.de/htm/audio_proj.htm http://www.schellong.de/htm/audio_unsinn.htm http://www.schellong.de/htm/tuner.htm
http://www.schellong.de/htm/string.htm http://www.schellong.de/htm/string.c.html http://www.schellong.de/htm/deutsche_bahn.htm
http://www.schellong.de/htm/schaltungen.htm http://www.schellong.de/htm/math87.htm http://www.schellong.de/htm/dragon.c.html

 

[Jürgen Hüser]

Hallo!

Am 24.09.2022 um 15:57 schrieb Michael Schwingen:

Wie soll das anders gehen, als daß der LED-Strom dem PWM-Eingang folgt? Will
sagen: es wird mit PWM-Frequenz flackern.

Nun, weil es mich wundert das der Hersteller da eine Funktion hinter dem
CTRL bzw. Vset gesetzt hat, welche die analoge Spannung 0,2/0,3-2,5V als
anologe Funktion 20-100% des dimensionierten Nennstromes via 1MHz PWM
abbildet, bei PWM-Dimmen aber nicht.

Es gibt ein Diagramm im Datenblatt (AL8862, Seite 9, \"PWM dimming\") welches
das bestätigt.

Oh, ein neues Datenblatt. Hatte den AL8862 bislang ignoriert da ich nur
nach aktuell lieferbaren Modellen gesucht habe.
Bei Mouser wären das der AL8861 in SOT-23-5 und der AL8862Q in SO8-EP.
Scheint aber weitgehend ein und das Selbe zu sein.

https://www.diodes.com/assets/Datasheets/AL8862Q.pdf
Hier Seite 5 die untersten zwei Diagramme ist PWM und analoges Dimmen
nebeneinander gestellt.
Geht man davon aus, sind bei PWM 100Hz bis 10kHz möglich mit einer
weitgehend linearen Regelkurve. Insbesondere am unteren Ende wirklich
bis 0mA bei 0% PWM.
Das da nicht steht, ist der Hinweis das der Output Current gemittelt ist.
Rechts daneben die analoge Dimmfunktion wo am Vctrl 0,4V schlagartig der
Strom mit 20mA einsetzt.
Wäre daher für mich nur eine Notlösung, denn bei 20mA sind meine LED\'s
schon deutlich hell.

Auf Seite 9 unten stehen dann die Details:
Analoges Dimming von 10-100% Iout linear mit CTRL 0,4-2,5V.
PWM Dimming, so wie ich es verstehe:
PWM 500Hz wird vorgeschlagen weil die Auflösung besser als 1% über
1-100% Iout sein soll. Für PWM <500Hz soll die Auflösung steigen, bei
höheren sinken.

Das genau widerspricht aber dem Diagramm Seite 5 unten links wo die
Kurven für PWM zwischen 100Hz bis 10kHz deckungsgleich bezüglich
Auflösung und linearität dargestellt werden.


Was mich zudem irritiert:
Als ich letzte Woche anfing nach Buck-LED Treiber zu suchen und
entsprechende Datenblätter zu wälzen, hatte ich definitiv ein Pauusu
gefunden der klar sagte:
\"PWM-Dimming mit 500Hz wird nicht auf Iout moduliert.
Egal ob Dimming analog oder PWM, Iout und damit die Lichtstärke werden
immer linear geregelt.\"

Dummer weise weis ich nicht mehr welches Datenblatt das genau war.
War bis gestern eigentlich überzeugt das dieses auch auf die AL886x
zutrifft.
Daher...Schaltplan zu 90% fertig, als ich gestern begriff (Seite 9
unten) das der Buck hart On/Off-Geschaltet wird mit den PWM-Dimmsignal.
Nun hänge ich dazwischen:
Einfach mit PWM weiter machen und später probieren mit 500Hz, 10kHz oder
auch >30kHz...
Oder sollte ich sicherheitshalber noch RC-Tiefpässe und OPV als
Buffer/Spannungsfolger mit einplanen?

Jürgen Hüser

 

[Michael Schwingen]

On 2022-09-24, Jürgen Hüser <dg7gj@gmx.de> wrote:

Nun, weil es mich wundert das der Hersteller da eine Funktion hinter dem
CTRL bzw. Vset gesetzt hat, welche die analoge Spannung 0,2/0,3-2,5V als
anologe Funktion 20-100% des dimensionierten Nennstromes via 1MHz PWM
abbildet, bei PWM-Dimmen aber nicht.

Das ist halt universell: es gibt Anwendungen, da will man explizit per PWM
dimmen und nicht analog - der Chip kann beides.

Es gibt ein Diagramm im Datenblatt (AL8862, Seite 9, \"PWM dimming\") welches
das bestätigt.

Oh, ein neues Datenblatt. Hatte den AL8862 bislang ignoriert da ich nur
nach aktuell lieferbaren Modellen gesucht habe.

Ich hatte das erste Datenblatt genommen, das Diodes bei der Suche ausspuckte.

https://www.diodes.com/assets/Datasheets/AL8862Q.pdf
Hier Seite 5 die untersten zwei Diagramme ist PWM und analoges Dimmen
nebeneinander gestellt.
Geht man davon aus, sind bei PWM 100Hz bis 10kHz möglich mit einer
weitgehend linearen Regelkurve. Insbesondere am unteren Ende wirklich
bis 0mA bei 0% PWM.
Das da nicht steht, ist der Hinweis das der Output Current gemittelt ist.
Rechts daneben die analoge Dimmfunktion wo am Vctrl 0,4V schlagartig der
Strom mit 20mA einsetzt.

Auf Seite 8, \"PWM dimming 50%\" sieht man, wie der LED-Strom gepulst dem
PWM-Signal folgt.

Wäre daher für mich nur eine Notlösung, denn bei 20mA sind meine LED\'s
schon deutlich hell.

Dann brauchst Du eine analoge Umschaltung des Stromes (z.B. per
umschaltbarem Sense-Widerstand, oder mit einem IC, das getrennte Eingänge
für Analogdimmen und PWM hat)

Was mich zudem irritiert:
Als ich letzte Woche anfing nach Buck-LED Treiber zu suchen und
entsprechende Datenblätter zu wälzen, hatte ich definitiv ein Pauusu
gefunden der klar sagte:
\"PWM-Dimming mit 500Hz wird nicht auf Iout moduliert.
Egal ob Dimming analog oder PWM, Iout und damit die Lichtstärke werden
immer linear geregelt.\"

Zumindest das AL8862-Datenblatt sagt das Gegenteil.

Daher...Schaltplan zu 90% fertig, als ich gestern begriff (Seite 9
unten) das der Buck hart On/Off-Geschaltet wird mit den PWM-Dimmsignal.
Nun hänge ich dazwischen:
Einfach mit PWM weiter machen und später probieren mit 500Hz, 10kHz oder
auch >30kHz...
Oder sollte ich sicherheitshalber noch RC-Tiefpässe und OPV als
Buffer/Spannungsfolger mit einplanen?

Mir sind die Anforderungen nicht ganz klar - PWM mit 1kHz flackert bei
Deiner Anwendung sichtbar?

Wenn Du ein Layout machst und der Platz nicht absolut eng ist, würde ich auf
jeden Fall RC und OPV vorsehen - hinterher weglassen kostet ja nichts.

cu
Michael

 

[Jürgen Hüser]

Hallo!

Am 25.09.2022 um 10:29 schrieb Michael Schwingen:

Mir sind die Anforderungen nicht ganz klar - PWM mit 1kHz flackert bei
Deiner Anwendung sichtbar?

Anwendung ist eine Flurbeleuchtung eines Flures welcher durch zwei
CCD-Kameras überwacht wird.
Bei der alten Lösung mit LED\'s über Shunt an +12V und masseseitig mit
1kHz PWM traten Bildstörungen auf welche die Erkennbarkeit von
Gesichtern negativ beeinflusste - insbesondere im PWM-Bereich von ca.
40-70%.

Die neue Lösung soll effizienter werden (Buck-Regler statt schnöden
Shunt), und zudem fiese Flimmereffekte in den CCD-Kameras eliminieren.

Wenn Du ein Layout machst und der Platz nicht absolut eng ist, würde ich auf
jeden Fall RC und OPV vorsehen - hinterher weglassen kostet ja nichts.

Da wird es wohl oder übel drauf hinauslaufen.
Zumindest erst mal in der Testvariante für die ersten Platinen.
Wenn ich es mit PWM 500Hz - 30kHz nicht CCD-flimmerfrei hin bekomme,
muss ich wohl über RC-TP und OP die analoge Variante wählen.

Etwas Hoffnung habe ich ja das die Induktivität die PWM glättet.
Für den AL8862Q hatte ich mit 68µH gerechnet, womit der Buck bei
928,9kHz laufen sollte.
Wenn ich da mit z.B. 30kHz PWM dimme, und es nur um <10% von Imax
(150mA) geht, könnte der Strom aus der Spule eventuell reichen um den
30kHz Ripple zu glätten.
Bei den im Datenblatt empfohlenen 500Hz hingegen hätte ich da meine Zweifel.

Jürgen Hüser

 

[Michael Schwingen]

On 2022-09-25, Jürgen Hüser <dg7gj@gmx.de> wrote:

Mir sind die Anforderungen nicht ganz klar - PWM mit 1kHz flackert bei
Deiner Anwendung sichtbar?

Anwendung ist eine Flurbeleuchtung eines Flures welcher durch zwei
CCD-Kameras überwacht wird.
Bei der alten Lösung mit LED\'s über Shunt an +12V und masseseitig mit
1kHz PWM traten Bildstörungen auf welche die Erkennbarkeit von
Gesichtern negativ beeinflusste - insbesondere im PWM-Bereich von ca.
40-70%.

Hm. Kann man das evtl. mit der Bildfrequenz der Kameras synchronisieren,
bzw. geht es vielleicht auch asynchron mit 100Hz/120Hz-PWM?

Kameras sind teilweise in der Bildfrequenz umschaltbar und unterdrücken
bei passender Einstellung Flimmern mit Netzfrequenz brauchbar - das ist ja
auch bei Leuchtstoffröhren ein Thema.

cu
Michael

 

[Joerg Niggemeyer]

In message <tgnbcn$3i5h6$1@gwaiyur.mb-net.net>
Jürgen Hüser <dg7gj@gmx.de> wrote:

Das da nicht steht, ist der Hinweis das der Output Current gemittelt ist.
Rechts daneben die analoge Dimmfunktion wo am Vctrl 0,4V schlagartig der
Strom mit 20mA einsetzt.
Wäre daher für mich nur eine Notlösung, denn bei 20mA sind meine LED\'s
schon deutlich hell.

Moonlight wird ab einer geringen Stromstärke üblicherweise, dann
mit PWM kombiniert erreicht ;-)

D.h. man dimmt z.B. Analog von 1A auf 200mA und von da ab weiter
runter über PWM.

Auf Seite 9 unten stehen dann die Details:
Analoges Dimming von 10-100% Iout linear mit CTRL 0,4-2,5V.
PWM Dimming, so wie ich es verstehe:
PWM 500Hz wird vorgeschlagen weil die Auflösung besser als 1% über
1-100% Iout sein soll. Für PWM <500Hz soll die Auflösung steigen, bei
höheren sinken.

Text noch mal genauer lesen. Diese Regler laufen ja
mit einer Buck Schaltfrequenz <= 1Mhz. Wenn du jetzt eine
PWM Dimm Frequenz wählst, die an diese F ranreicht, dann gibbet Probleme
, weil eben dann das Ganze nicht mehr linear ist ;-)

Das genau widerspricht aber dem Diagramm Seite 5 unten links wo die
Kurven für PWM zwischen 100Hz bis 10kHz deckungsgleich bezüglich
Auflösung und linearität dargestellt werden.

Das kann in diesem Falle noch ganz gut stimmen, wenn 10kHz deutlich
kleiner als die Buch F ist, wobei bei ganz kleinen Duty % ich das als eine
idealisierte Kurve betrachte.

Oder sollte ich sicherheitshalber noch RC-Tiefpässe und OPV als
Buffer/Spannungsfolger mit einplanen?

Na klar, am besten einen uC mit einem DAC ;-)



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