Warum brauche ich einen Kondensator vor einem LED-Streifen?

Anleitungen zum Anschließen von RGB-LED-Streifen wie WS2812B, die einzeln adressiert werden können, schlagen oft vor, einen Kondensator vorzuschalten. Das sagt zum Beispiel der NeoPixel Guide

Bevor Sie NeoPixels an eine große Stromquelle (Gleichstrom-„Wandwarze“ oder sogar eine große Batterie) anschließen, fügen Sie einen Kondensator (1000 µF, 6,3 V oder höher) zwischen den + und – Anschlüssen hinzu […] Der Kondensator puffert plötzliche Stromänderungen vom Streifen gezeichnet.

Aber warum sollte ich das puffern wollen? Was passiert, wenn ich keinen Kondensator hinzufüge?

zu Ihrer Information – Ich habe keinen Hintergrund in Elektronik und mir fehlen hier wahrscheinlich die Grundlagen.

Antworten (2)

Der Draht zwischen Ihrer Stromversorgung ist nicht nur ein Draht – er hat einen Widerstand und eine Induktivität. Die Leute neigen dazu, dünne Drähte zu verwenden, viel zu dünn, und fragen sich dann, warum ihre Sachen auf mysteriöse Weise versagen.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Wenn Sie viele Ihrer NeoPixel gleichzeitig einschalten, verlangen diese eine Stromänderung, die ein dünner Draht nicht im Handumdrehen liefern kann – denn dieser Draht hat zu viel Induktivität. Das Ergebnis sind Spannungseinbrüche, die sichtbar sein können, aber auch zu falschen Brownout-Resets führen können.

Der Ratschlag in der Anleitung ist jedoch unvollkommen, da herkömmliche 1000-µF-Aluminiumkappen auch eine hohe parasitäre Induktivität in Reihe haben. Sie mussten stattdessen eine Reihe von Keramikkappen verwenden. Al-Kappen mit niedrigem ESL-Wert sind eine Alternative dazwischen.

Aber vergessen Sie diese Idee vollständig, Sie sollten einfach dicke Drähte zwischen Ihrem Netzteil und Ihren NeoPixels verwenden.

Wollen Sie damit sagen, dass dicke Drähte eine geringere Induktivität haben als dünne Drähte?
@marcelm Weniger Induktivität und weniger Widerstand. Beides ist hilfreich.
Ja, und ich spreche nicht von einem Durchmesserfaktor von 2, sondern von 10 oder mehr. Dann macht sich der Unterschied bemerkbar. Die Leute schließen heute 10-A-Schaltkreise über 0,1-mm²-Kabel an und fragen sich dann, warum dies fehlschlägt.
@duskwuff Wird die Induktivität wirklich reduziert?
@duskwuff Soweit ich weiß, hat der Drahtdurchmesser nichts mit der Induktivität zu tun (es kommt auf die Schleifenfläche an). Können Sie diese Behauptung belegen?
Für ein Leiterpaar muss das Verhältnis Abstand/Durchmesser für kleine Induktivität klein sein. Der Abstand ist Durchmesser plus Dämmstärke, das Verhältnis ist also kleiner, je größer der Durchmesser ist.
Das behebt dann nur ein zu dünnes und zu langes Kabel vom Netzteil zum LED-Streifen? Wenn ich einen langen LED-Streifen und ein geeignetes Stromversorgungskabel verwende, muss ich dann eine Kappe z. B. in der Mitte des LED-Streifens anbringen?
Wenn Ihr Streifen ziemlich lang ist, sollten Sie darüber nachdenken, ihn mit einem dicken Stromkabel parallel zu führen und diesen dazwischen anzuzapfen.
Macht Sinn. Was bedeutet dann parasitäre Induktivität in Reihe ? Und wie berechne ich eigentlich die Induktivität meines Drahtes?
Eine Aluminiumkappe hat auch eine Serieninduktivität ESL. Er ist nicht beabsichtigt, hängt aber von der Dicke der verwendeten Folien ab, ebenso wie der Serienwiderstand ESR.
Danke. Ist diese Eigeninduktivität für die Drahtinduktivität wie in diesem Rechner berechnet ?
Ja, zum Beispiel.

Sie benötigen einen Kondensator, denn während der LED-Farbwechsel aufgrund von Widerstand, Induktivität, Stromversorgungsqualität usw. einen großen Spannungsabfall verursachen kann, liegt das Problem darin, dass diese intelligenten LEDs einen kleinen Mikrocontroller enthalten, der empfindlich auf Brownouts reagiert ( Einbrüche der Eingangsspannung) . Sobald sie braun werden, werden sie auf unvorhersehbare Weise zurückgesetzt. Der Kondensator soll dazu beitragen, dies zu verhindern, indem er die Spannungsabfälle in der Nähe des Kondensators und damit der ersten LED puffert.

In diesem Fall kann ein Brownout also eine vorübergehende Fehlfunktion eines LED-Mikrocontrollers verursachen, aber es wird kein dauerhafter Schaden genommen, oder? Und für WS2812B kann dies laut WS2812B-Datenblatt unterhalb einer Spannung von VDD von 3,5 V passieren ? Oder bei welcher Spannung?
Manchmal. Die schnelle Spannungsänderung kann ebenso das Problem sein wie die tatsächliche Spannung, auf die sie abfällt. Aber nein, Brownouts würden normalerweise keinen Schaden anrichten.
In der Tat. Ich kenne die Besonderheiten von Neopixel nicht, aber adressierbare LED-Streifen verwenden normalerweise so etwas wie eine serielle Peripherieschnittstelle in einer Daisy-Chain-Konfiguration . Wenn ein Mikrocontroller zurückgesetzt wird, führt dies wahrscheinlich zu verstümmelten Daten für den Rest der Kette.
Warum brauche ich einen Kondensator vor einem LED-Streifen?
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