Ingenieurbüro für Leistungselektronik und Antriebe
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Leistungselektronik

Mikrocontrollergesteuerter Hochsetzteller für eine LED-Beleuchtung

Für die Umrüstung der Beleuchtungseinheit eines Mikroskops von Halogen- auf LED-Beleuchtung, wurde eine einfache und kompakte Schaltung benötigt. Diese soll mit der zur Verfügung stehenden 12-Volt-Wechselspannung einen einstellbaren Ausgangsstrom von 50 bis 300 mA bei einer maximalen Ausgangsspannung von ca. 50 V erzeugen.

Da kein geeigneter integrierter Schaltregler verfügbar war, wurde ein einfacher Hochsetzsteller aus einem MOSFET-Leistungstransistor und einer Diode entworfen. Der MOSFET wird von dem Pulsweitenmodulator eines Atmel ATtiny861 Mikrocontrollers (MCU) angesteuert. Die MCU erfasst auch Strom und Spannung auf der Ausgangsseite und wertet einen Inkrementalgeber zur Eingabe des Sollwerts aus. Überspannung, beispielsweise durch einen Lastabwurf oder Überstrom als Folge eines Kurzschlusses, sperren den Pulsweitenmodulator unabhängig von der Software, über die Fault Protection Unit des Pulsweitenmodulators.

Die Schaltung ist kompakt auf einer einseitigen Leiterplatte aufgebaut, unter der überwiegenden Verwendung von SMD-Bauteilen. Die großen Bauteile, wie Speicherdrossel, spannungsfeste Folienkondensatoren und Schmelzsicherung, befinden sich als bedrahtete Bauteile auf der Bestückseite der Leiterplatte. Der Leistungs-MOSFET im TO-220-Gehäuse ist mit seiner Kühlfläche nach außen auf der Lötseite angeordnet. Diese wird am Metallgehäuse des Mikroskops montiert.