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LED Dimmen an AL886x?

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  LED Dimmen an AL886x? Jürgen Hüser <dg7gj@gmx.de> - 2022-09-23 16:45 +0200
    Re: LED Dimmen an AL886x? Helmut Schellong <rip@schellong.biz> - 2022-09-23 17:14 +0200
      Re: LED Dimmen an AL886x? Jürgen Hüser <dg7gj@gmx.de> - 2022-09-24 14:44 +0200
        Re: LED Dimmen an AL886x? Michael Schwingen <news-1513678000@discworld.dascon.de> - 2022-09-24 13:57 +0000
          Re: LED Dimmen an AL886x? Jürgen Hüser <dg7gj@gmx.de> - 2022-09-24 18:31 +0200
            Re: LED Dimmen an AL886x? Michael Schwingen <news-1513678000@discworld.dascon.de> - 2022-09-25 08:29 +0000
              Re: LED Dimmen an AL886x? Jürgen Hüser <dg7gj@gmx.de> - 2022-09-25 15:33 +0200
                Re: LED Dimmen an AL886x? Michael Schwingen <news-1513678000@discworld.dascon.de> - 2022-09-25 17:07 +0000
            Re: LED Dimmen an AL886x? Joerg Niggemeyer <joerg.niggemeyer@nucon.de> - 2022-09-29 14:24 +0200
        Re: LED Dimmen an AL886x? Helmut Schellong <rip@schellong.biz> - 2022-09-24 17:57 +0200

#326809 — LED Dimmen an AL886x?

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

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#326812

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

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#326831

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

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#326834

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

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#326843

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

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#326879

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

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#326900

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

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#326906

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

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#327166

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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#326841

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

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