Драйвер мощного светодиода на UC3843. Uвх=9..18, Uвых=13

ARV · Сообщение **ARV** » Вт июл 05, 2011 07:42:01

вот еще вариант - в чем-то лучше, в чем-то хуже... http://www.simple-devices.ru/prj/9-elec ... led-driver

Реклама

Coolish

ARV писал(а):вот еще вариант - в чем-то лучше, в чем-то хуже... http://www.simple-devices.ru/prj/9-elec ... led-driver

Ну это только понижающий. Кстати, спасибо, хорошая схема, у меня так запитан аналогичный 10-ваттный светодиод, у него в 2 раза меньше матрица и прямое падение 7 вольт. Два преобразователя сделал, оба работают отлично.
А здесь я столкнулся с пересечением диапазона требуемых напряжений питания (9-18) и нагрузки (13), и пришлось на форум идти за советом.

(отсутствие радиатора на светодиодах допускает включение не более нескольких секунд

)

Реклама

Coolish

Итак, поменял:

- дроссель из цельного провода на "литцендрат"

- UltraFast диод на Шоттки

- В снаббере поставил 100 ом вместо 200

В результате:
- паразитные колебания сильно ослабли
- дроссель не греется
- диод почти не греется
- ключ всё ещё греется. Далеко не кипятильник, но за минуту с небольшим радиатором градусов 45. В корпусе без радиатора ему будет "веселее".

Можно ли снизить нагрев, и что может являться его причиной?
Вот осциллограммы стока, истока, затвора.

На управляющей ноге микросхемы осциллограмы чуть более "вертикальные". Может, резистор в затворе уменьшить (или увеличить)? Не уверен, что точно понимаю его назначение. А в даташите на IRFZ48N приводятся некоторые измерения, снятые для 25 Ом.

а ты хочешь, чтобы и ток бежал, и ничего не грелось? так не бывает. без радиатора в корпус ставить не получится.

Реклама

Телекот

Может 100кГц многовато, и транзистор греется по этому.
Резистор меньше ставить нельзя, превысит выходной ток микросхемы.
можно попробовать уменьшить время выключения применив форсированный разряд ёмкости полевика.

На затвор можно одеть ферритовую бусенку.

Реклама

Coolish

Starichok51 писал(а):а ты хочешь, чтобы и ток бежал, и ничего не грелось? так не бывает. без радиатора в корпус ставить не получится.

В пределе, да

, но понятно, что 100 процентов КПД не бывает. Скорее, интересно, какой именно эффект здесь вызывает потери, линейные режимы транзистора в моменты переключения, или например, какие-то токи через его обратный диод, можно ли с этим воевать дальше простыми средствами (как получилось с дросселем) или пора остановиться. Эта схема не в последнюю очередь для меня является наглядным пособием, на ней уже немало нового увидел на практике.

Телекот писал(а):Может 100кГц многовато, и транзистор греется по этому.
Резистор меньше ставить нельзя, превысит выходной ток микросхемы.
можно попробовать уменьшить время выключения применив форсированный разряд ёмкости полевика.
На затвор можно одеть ферритовую бусенку.

Попробую ещё повоевать, преобразователь работает нормально, но всегда хочется КПД чуть лучше

Ещё раз спасибо большое всем помогавшим!

Реклама

КотВаське

Телекот писал(а):Может 100кГц многовато, и транзистор греется по этому.
Резистор меньше ставить нельзя, превысит выходной ток микросхемы.
можно попробовать уменьшить время выключения применив форсированный разряд ёмкости полевика.

На затвор можно одеть ферритовую бусенку.

Судя по осцилограммам полевик закрывается прекрасно, да и uc384* на выходе кошерный totem-pole на нагрузку до 1А. так что с этим можно даже не заморачиваться.

Телекот

Прекрасно это когда фронт или спад длится 1-5% от импульса, а здесь побольше будет.
Здесь надо форсировать закрывание или снижать частоту.
Правда неизвестно сможет этот транзистор быстрей закрываться, во всех датащитах разное время.

Coolish

Докладываю. Повоевал ещё немного.

Схема приобрела следующий вид.

- Добавил разрядный транзистор.
- Конденсатор С15 в цепи токовой ОС убрал вообще. Без него стабилизация заметно лучше. С ним мощность, отдаваемая в нагрузку, гуляет +/- 2 Вт. Без него +/- 1 Вт.
- Поставил керамических конденсаторов 10 мкф по цепям постоянного напряжения, а параллельно всем электролитам ещё по 0.68 мкф керамики (на схеме их нет).
- Чему сейчас равна индуктивность катушки, не знаю. Что-то около 3-4 мкгн. Подгонял её по выходной мощности.

Осциллограмма на затворе в момент закрытия выровнялась. Открытие осталось относительно медленным, но там тока через ключ нет, так что не страшно вроде.
Появился какой-то небольшой ВЧ шум на стоке в момент закрытия. Ферритовую бусинку пока не ставил, возможно, решит проблему. Если нет, то и чёрт с ним. Для проверки откидывал защитный стабилитрон в затворе, не влияет.

С вот таким совсем небольшим радиатором полевик греется до 70 градусов, это на открытом воздухе. Заметно меньше, чем "до того".

Измеренные показатели в "среднем положении" 13 вольт:
Мощность на выходе: 19,2 Вт
На входе: 24,8 Вт
(Напряжения измерены непосредственно на плате, чтоб не считать потери в подводящих проводах)
КПД 77%

Стабилизация (разрывный ток) начинается уже от самого низа (когда стартует микросхема), что-то около 8 вольт. Ну это за счёт того, что я токовый резистор (0.1 ом) взял меньше расчётного (0.12 ом) для 9 вольт и время накачки индуктивности ещё снизилось.

Вроде всё хорошо, характеристики подходят для поставленной задачи

доб.
Поглядел ещё внимательно, кондёры на вход взял какие-то неудачные, без защитного клапана, на 85 градусов и не Low-ESR. Греются (потери

), а те, что на выходе - холодные. Заменю на такие же, как на выходе, на 50 вольт 105 град.

доб.
Намотал для проверки дополнительную обмоточку "на глазок" для питания вентилятора кулера светодиода. Там достаточно совсем небольшого обдува, вольт на 5, что и обеспечила со стабилизацией "нахаляву" (без всяких гасящих резисторов) дополнительная обмотка. Потребление по входу если и изменилось, то амперметру это не видно. Вроде, годный режим (а если вдруг напряжение и будет тут болтаться, не страшно).

Телекот

Интересная осциллограмма на стоке, как глюк самого осциллографа, луч не может двигаться в лева.
Может я плохо рассмотрел.
Ну картинки намного красивее, можно попробовать снизить частоту, это уменьшит потери не только в транзисторе но и в конденсаторах, хотя габариты дросселя чуть возрастут. Здесь можно поднять КПД примерно до 85%.

луч не может двигаться в лева.

это куда?

Coolish

Телекот писал(а):Интересная осциллограмма на стоке, как глюк самого осциллографа, луч не может двигаться в лева.
Может я плохо рассмотрел.
Ну картинки намного красивее, можно попробовать снизить частоту, это уменьшит потери не только в транзисторе но и в конденсаторах, хотя габариты дросселя чуть возрастут. Здесь можно поднять КПД примерно до 85%.

Да, именно так и выглядит, тоже не понял, вот и обозначил вопросом. Может это делитель 1:10 выделывается. Думал, может быть каждый период разные виды ВЧ шумов, вот и накладываются как-то на картинке друг на друга.
На дроссель можно домотать 1-2 витка к имеющимся 12, т.е. можно снизить частоту до 75 кГц примерно. Поможет ли, чёрт его знает. Завтра поменяю входные конденсаторы и попробую ещё повоевать за эти проценты. А может и хватит ему уже. Радиатор поставлю, по температуре видно будет.

Доб.

Coolish

Мудрил-мудрил, всё хорошо и ровно стабилизируется, кроме того, что ключ - печка. КПД 75-77. Затвор соединён минимальным путём, осциллограмма ровная. На 75 килогерц по частоте спускался, мало что меняется. Видимо, надо транзистор IRFZ48N на другой поменять, а вот на какой? Тем временем, вот здесь крутят похожую мощность: http://chav1961.narod.ru/radio/sources/notebook.zip , - и без радиаторов якобы. Но там транзисторы какие-то злые - сборка IRF7341. А вот есть ли что-нибудь аналогичное в TO-220, и не сдвоенное? Искать нужно по малому значению параметров Fall Time и Turn-Off Delay Time ?

Телекот

Хорошие полевики можно взять с старых иатеринок.
Там частота примерно такая же как у вас, и сопротивление маленькое.

по сопротивлению канала надо выбирать.
попробуй найти, например, irf3205z.

Coolish

Не могу понять следующее.

Если рассматривать статические потери, то 14 миллиОм сопротивления открытого IRFZ48N на среднем токе 2 ампера, потребляемого сейчас от источника, не дали бы сильно заметного рассеивания мощности и нагрева (56 милливатт), и снижение сопротивления до 6.5 миллиОм у IRF3205Z сильно ситуацию не поменяет - статические потери снизятся, но не более чем на десяток милливатт. Итак, статические потери менее 0.1 Вт.

В момент открытия ключа, ток равен нулю. Время открытия по осциллограмме составляет около 5% от периода. В конце процесса открытия, средний ток ключа равен примерно: Ipk*2*5% = 0,8A . Напряжение, пусть все 12В, хотя оно и быстро падает в процессе открытия. Средний ток за процесс открытия равен 0.4А. Итого, максимальная рассеиваемая мощность в процессе открытия - 0,4*12*5% = 0,24 Вт.

А греется как-то солидно, 90 градусов с радиатором 2x3, ватта на 3, не иначе.

Делаю вывод, что остальные потери из-за недостаточной скорости закрытия, т.е. активный режим работы в момент, когда там пролетает ток Ipk = 8 ампер.
Связаны ли эти потери каким-либо соотношением с сопротивлением полностью открытого канала?

У меня есть ещё IRLR2905, у того по даташиту очень хорошее время закрытия
Turn-Off Delay Time 26 против 34
Fall Time 15 против 50

Но корпус - D2PAk. Может рискнуть его попробовать, лишь бы затвор не вышибло - для проверки логики рассуждений.

там, где в даташите указаны времена, указан режим измерения. и там указано значение затворного сопротивления. еще на это обращай внимание.
то есть, при твоем резисторе в затворе еще не факт, что он будет быстрее открываться и закрываться.

Coolish

Кажется, ввёл уважаемую публику в заблуждение.

Когда в прошлый раз якобы снижал до 75 кГц, на самом деле, не глядя в даташит, увеличил резистор в 1.33 раза. А там у генератора зависимость нелинейная, значит, по факту было 95 примерно. Ещё ж удивился, что дроссель мало доматывать пришлось.
Сейчас выставил честные 80 кГц. Нагрев ключа (с тем же радиатором 2x3) упал до 50 градусов. Правда, греется дроссель, перемотанный чем попало (уже в пятый раз). Наверное, надо опять литцендрат изготовить. Требуется 23 витка, диаметр сердечника 5 мм. длина 30 мм
Текущий КПД 79%.
Наверное, потери дросселя и сжирают остаток до заветной цифры > 80%

С IRLR2905 нагрев был чуть меньше, но решил оставить IRFZ48N, его на радиатор проще, и затвор не пробъёт

Телекот

Ну если пошла погоня за % , то сердечник надо менять, на какой нибудь замкнутый с воздушным зазором.
Или тот же от материнки, что позволит снизить число витков.
Увеличение КПД это проблема комплексная, здесь влияют и частота и паразитные ёмкости, и даже качество намотки.

Coolish

Погоня за процентами сейчас исключительно с точки зрения перегревов. Непонятно, до каких градусов собирается греться этот дроссель и что станет с его проницаемостью в один прекрасный момент...

доб.
Намотал литцендрат, параметры по RLC-метру на частоте 80 кГц: 9 микроГенри, 40 миллиОм, добротность 115. Частоту можно будет ещё опустить - до 70 кГц. Посмотрим, что получится...

доб.
отлично - 82%, дроссель еле тёплый, ключ на радиаторе еле тёплый

доб.
Итак, отчитываюсь.

Вот окончательная схема.

Токовый резистор R17 увеличил до 0.15 Ом, таким образом, снизив пиковый ток, и немного облегчив связанные с ним негативные процессы. Очевидно, что это сдвинуло границу режима разрывных токов чуть выше по входному напряжению, но, при данном соотношении Uвх=9 и Uвых=13, всё ещё имеется режим разрывного тока (хотя накачка и длится при этом больше чем пол-периода, но отдача энергии быстрее, т.к. напряжение на нагрузке выше, чем на входе).

Максимально укоротил цепь затворного резистора R15 (непосредственно напаян на ножку микросхемы и другой стороной на затвор, минуя печать). А на печати, чуть поотдаль, находится разрядный транзистор Q2. Подозреваю, что если б его разместить ближе, то могло б ещё немного улучшиться, но некуда.

При меньшем пиковом токе и частоте 80 кГц, индуктивность дросселя увеличилась по сравнению с первоначальными расчётами, и стала равной 9 мкГн.
Дроссель перемотал уже в шестой раз, на том же 3-сантиметровом сердечнике (не кольцевом) 50-ю проводниками 0.1мм в изоляции (от первички какого-то дохлого сетевого трансформатора). Два часа мотал, но не зря

Хотя, возможно, это я сильно утрировал и перестарался. Вроде просто очень толстым проводом мотают, и всё. Например, как на дросселе групповой стабилизации компа.

Долговременная температура транзистора на радиаторе на открытом воздухе (в тех же условиях, где грелся до 90 с лишним) - 65-70 градусов.

Всё уместилось в габариты корпуса, который изначально планировал использовать. Так что осталось ещё собрать в корпус.
В нагрузку отдаётся 18,4 Вт, от источника потребляется 22,5 Вт. (Потери в подводящих проводах здесь не учитываются.)

Спасибо ещё раз всем за помощь.