Драйвер светодиодов на HV9961 (220В), грееться

[alexander.k]

Расчитал и собрал схему:


Диод D1 - Sf28
Вход цепи диммирования (оптрон и тразистор Q2 с обвязкой) висит в воздухе.. Эту часть полностью взял из головы. Она правильная?

Собранное устройство отличается немного:
Дроссель - 3.5mH (с зазором)
С1, С4 - не установлен
R1, R10 - не установлен, перемычка

Включается и даже выдает ток 1А (мерял обычным мультиметром. знаю, что не правильно) при подключении галогенок. Расчетный ток 1.2А. С подключенными светодиодами тоже работает, но ток пока не мерял, да и нет true RMS амперметра. Первое устройтво которое сразу заработало

Суть проблемы в том, что очень грееться транзистор Q1 (std5n52K3, корпус DPAK, datasheet: http://www.farnell.com/datasheets/1785253.pdf). Китайский пирометр показал 90 градусов, дальше ждать не стал и отключил все от греха подальше. Под транзистор сделана рекомендованная площадка, а рядом переходное отверстие на другую сторону. В него запаяна медная перемычка на медный полигон. По задумке это должен быть радиатор. ИМХО 90 градусов для транзистора это плохо. В чем может быть дело и как с этим бороться?

ЗЫ. Осцилографа нет . Частота преобразования около 45кГц)

PS2: после отключения конденсаторы C6/C7 остаются заряжены. Можно как нибудь сделать чтобы они разряжались в течении нескольких секунд, но при работе не было лишнего потребления тока?

Добавлено:
При моделировании в MicoCap на диоде D1 образуются иголки тока до 6А. Похоже на обратное восстановление. Есть ли подходящие и доступные диоды с временем восстановления менее 30нс? Это по идее должно уменьшить импульсный ток через транзистор и нагрев. Есть в этом смысл?

[alexander.k]

Сегодня сделал импровизированный радиатор - к контактной полащадке транзистора припаял медный провод, раснятнул его по плате и через переходные отверстия припаял к медному полигону на другой стороне. Температура доползла до 100градусов (в течении 30 сек примерно), дальше не стал ждать.

В схеме вроде бы нет явных косяков. Скорее всего надо просто брать другой транзистор с меньшим Rds или под внешний радиатор. Их скорее всего придется заказывать, поэтому есть время подумать/поэксперементировать с тем что есть. Что вообще можно попробовать поменять в схеме?

В даташите указано, что кристал можно греть до 150градусов. Что будет если он перегрееться? Откроется и через него пойдет сквозной ток?

[Martin76]

Дроссель то рассчитан на ток, через него протекающий? Может в насыщение сердечник входит.

[alexander.k]

Да, дроссель расчитывал с запасом на 1.6А. Я увеличивал зазор (запас по индуктивности позволяет без перемотки), но результат тот же. Разве при насыщении сердечника светодиоды не погорят?

[Martin76]

Первым делом от резкого уменьшения индуктивности пострадает ключ. И по моему скромному мнению эти микросхемы - неудачное решение для питания мощных диодов, со всех сторон имеющее недостатки. Уже одно то, что при пробое ключа - недорогого элемента, гибнет нагрузка, многократно более дорогие диоды.

[alexander.k]

Да, решение не очень удачное. Оно подкупает своей простотой - у меня это первая хоть как-то заработавшая схема. Для меня это важно. На выходе стоит предохранитель - есть шанс что он спасет от пробоя ключа. В финальном варианте хочу еще супрессоры поставить, но пока не решу проблему с нагревом дальнейшие улучшения не имеют смысла.

[alexander.k]

Есть ли смысл диод ультрабыстрый SF28 поменять на несколько последовательно соединенных диодов Шоттки (скажем 4шт 100В*2А)? У них по идее нет (или меленькое) время обратного восстановления. Должны уменьшиться "иголки" при включении ключа по моему мнению чайника.

[alexander.k]

И по моему скромному мнению эти микросхемы - неудачное решение для питания мощных диодов, со всех сторон имеющее недостатки.

@Martin76, А какое решение Вы бы порекомендовали с минимальным количеством недостатков? Желательно чтобы схему не надо было настраивать после *правильной* сборки.

[Martin76]

какое решение Вы бы порекомендовали с минимальным количеством недостатков?

Флайбэк с токовой ОС. До 15-25Вт например на Tiny switch 3, мощнее на чем то более мощном.

[alexander.k]

Я смотрел в их сторону. Проблема в том, что я не видел схем с ОС по току, хотя перерыл несколько десятков веток на разных форумах. Например для схем на основе UC3844 (или на чем лучше?). А сам я слабо представляю как туда ее вкорячить.

[Martin76]

я не видел схем с ОС по току, хотя перерыл несколько десятков веток на разных форумах.

Как же ж, тут есть схема на ОУ со стабилизацией по току, можно китайские схемы использовать , там вообще оптроно, шунт, пара резисторов и стабилитрон, либо еще транзистор добавлен. Еще есть микросхемы под это дело заточенные, со встроенным ИОН - NCS1002, TSM103,1052 и тп.
Вот пара схем, которые нашлись быстро

[alexander.k]

Про схему Обратноход со стаб напр и тока.GIF
Правильно ли я понимаю, что если мне нужна только стабилизация по току, то мне надо оставить только ОР2 с обвязкой, а ОР1 полностью выкинуть?

[YS]

Согласно даташиту на HV9910 резистор в цепи затвора не нужен. Уберите его (только экспериментируйте осторожно, устройство-то сетевое ).

А от обратнохода, как по мне, больше проблем, чем пользы. Тем более, что с понижающей топологией легче добиться минимального коэффициента пульсаций светового потока. От выгорания же диодов в случае чего поможет предохранитель и шунтирование оных стабилитроном/супрессором. Единственно надо помнить, что в случае применения бестрансформаторной топологии матрица диодов гальванически связана с сетью.

Если в долговременном режиме температура транзистора не превысит 75 - 80 °C, можно считать, что все хорошо.

[Martin76]

что если мне нужна только стабилизация по току

Нужны оба канала, чтобы ограничить выходное напряжение при отключении нагрузки. В зависимости от расчетных данных БП без ОС выходное напряжение может вырасти до 2-3 раз.

[alexander.k]

Согласно даташиту на HV9910 резистор в цепи затвора не нужен. Уберите его (только экспериментируйте осторожно, устройство-то сетевое ).

Я под него делал место на печатной плате, но сейчас там перемычка. Если получиться я на днях сниму осциллограммы, может быть они прояснят ситуацию. Может быть дело в кривой разводке печатки, а может в том что сопротивление открытого ключа 1.4Ома. При токе 1.2А (расчетный), на нем выделяется пиковая мощность около 2х ватт. На выходных попробую впаять транзистор с меньшим сопротивлением или в другом корпусе, чтобы внешний радиатор прикрутить. Ну и до кучи попробую заменить сверхбыстрый диод на несколько последовательных диодов Шоттки. О результатах буду писать, вдруг кому еще пригодиться.

[alexander.k]

С осциллограммами пролет - смотрели в сервисе, и вместо картинок выдали словесное описание. Удалось намерить - VDD около 7.5В, на затвор транзистора приходит примерно столько же. Почему микросхема не выдает положенных 12В? Практически на всех линиях какие то сильные помехи - но тут трудно сказать потому что картинку на осциллографе стабилизировать по словам мастера не получилось.

Из того что сделал - уменьшил индуктивность до 3мГн, перемотал катушку более аккуратно (виток к витку). После этого катушка стала "петь". Сделал короткую перемычку от Gate к затвору полевика, т.к. печатный проводник был длинный. Установил конденсатор C1 на 1мФ (до этого был не установлен). Еще параллельно С3 впаял керамический конденсатор на 2.2мкФ.

Доступа к осциллографу нет, а платить каждый раз за словесное описание сильно накладно получаеться... Я к тому, что после этих переделок померил обычным мультиметром - на ноге VDD 7-8В (показания плавают).

Если закоротить стабилитрон D3 перемычкой - меняется тональность, громкость "пения" катушки. Но нагрев транзистора никуда не девается. Если вместо перемычки ткнуть амперметром - показывает ток потребления 1.5мА.

Похоже, что первоочередная проблема - решить вопрос с напряжением на VDD. Без него очевидно полевик раскачать не получиться.

PS/ похоже ошибся, на VDD и должно быть 7.5В

Добавлено: я в датащите дано напряжение на GATE как +-0.3V к VDD. Мне кажется, что этого явно мало, чтобы полностью открыть полевик. Можно ли в эту схему вставить драйвер MOSFET (или может быть как то транзисторы каскадом подключить), и если можно то какой порекомендуете.

[alexander.k]

Вот еще печатная плата. Может быть тут где то сильно накосячил?
https://yadi.sk/i/KS2GQGKEo3WnJ (зеленая это перемычка)

[alexander.k]

Уменьшил частоту до 25кГц, удвоил емкости по питанию рядом с м.с., длинные дорожки на печатке заменил перемычками. Температура упала до 70-75градусов на кристалле. Радиатор около 60 град.

В целом жить можно, но не нравиться мне. Буду переделывать печатку, т.к. наблюдаются колебания тока просто от приближения руки. Возможно еще что нибудь поправлю. Без осциллографа трудно искать проблемы

[YS]

Я вот тут перечитывал даташит на HV9961 и снова увидел, что у нее есть два режима работы в зависимости от включения внешних цепей генератора. Может быть проблема связана с этим. Увы, у меня пока что нет времени самому углубиться в анализ вашей схемы на эту тему.

[alexander.k]

Это вроде у 9910 два режима работы, а у 9961 оставили только один. Я еще раз просмотрел даташит и не нашел упоминаний о других режимах работы генератора.

В общем решил переделать печатную плату. Текущая - полная отсебятина. За основу возьму чью нибудь готовую конструкцию. Попробую добавить внешний драйвер для полевика с выходом 15-18 вольт и пару снабберных цепочек, чтобы снизить выбросы тока при коммутации. Если получится победить эту м.с. - отпишусь о том что получилось.

Кстати, у меня сейчас на исток транзистора напаян радиатор из медной фольги. Он не изолирован от схемы и в теории может давать хорошие наводки как антенна (или не может?). Есть ли какие нибудь способы охлаждения транзистора в корпусе DPAK без создания наводок на другие части схемы?

PS: получается существенное усложнение/удорожание конструкции, что сводит на нет преимущества этой м.с. - простоту включения по даташиту . Можно конечно поставить транзистор и диоды с креплением под радиатор, навесить охлаждение посильнее и забыть про все оптимизации. Это будет самый запасной вариант.