Dimmer pentru Becoled

[Vizitator dimmache]

Vorbit de dimmer in care acei MOSFET  sunt atacati in pulsuri de 30KHz ?

 

Pai in acest caz avem un duty cycle(DT). MOSFET sta un timp inchis si un timp deschis. In paralel pe Drena-Sursa putem regasi o tensiune atata timp cat MOSFET este OFF.

 

La 0% aprindere avem tensiune de alimentare.

La 100% aprindere nu aveam tensiune de aimentare, dar nu vom ajunge la 100% ci mai de graba la maxim 90% sa mai lasam si un timp inchis MOSFET pentru sursa de alimetare.

 

La 0% aprindere nu-i nicio problema daca montajul trage 1mA.

 

Dar ce te faci daca ii pui modul bluetooth care ar trage 200mA ?

Si de ce 2 fire si nu 3 ? In majoritatea intrerupatoarelor intra faza (F) si iese 2xF  . O pereche faza-nul este folosita pentru alimentarea permanenta, iar a doua faza conectata ii da aprinderea.

 

E regula ca prin intrerupator sa treaca faza, dar mai sunt si exceptii dupa cheful celui care a facut instalatia.

[The Stressmaker]

Doua fire pentru ca multe din instalatii asa sunt construite iar varianta cu 3 fire (lustra) nu se regaseste decat in cazuri limitate.

Comutarea se face la 50Hz (sau 100Hz) si functionarea este asemanatoare cu a unui montaj cu triac, selecteaza numai o parte din sinusoida. Modularea cu 30kHz este problematica ca alimentare pe 2 fire din cauza consumului cu comanda mosfet-ului plus ca se forteaza condensatorul de filtraj din becoled.

Daca exista 3 fire atunci nu este nevoie de mosfeti de putere, o simpla sursa, in plafoniera, cu comanda in tensiune 0-10V poate fi folosita cu al treilea fir.

[Vizitator dimmache]

A.... pentru 30KHz(sine wave dimmer) este nevoie de minim 3 fire. Cum altfel ai putea pune filtrul LC? El va lucra ca o sursa în comutație.

 

O alta varianta ar fi dimmer pe 3 fire iar întrerupătorul sa îl poți lipi oriunde în casa, sa fie un buton se sonerie wireless.

Dar in acest caz nu cred ca se poate diferența intre apăsat scurt și apăsat lung și cred ca este oricum exagerat.

Caut driver MOSFET cu un singur canal.

Mi se pare aiurea sa folosesc IR2110 doar pentru un singur MOSFET.

Editat Noiembrie 1, 2016 de dimmache

[Vizitator dimmache]

Testat schema asa:

-- tranzistori folositi 2xIRF840

-- semnal PWM 30KHz dat Soft PWM din PIC12F675, capabilitate pin 20mA sourced/sink(0-5V sau 0.2-4.8V cat ii da PIC12F), dar nu stiu in comutatie ce curent ofera.

-- sarcina un bec cu leduri de 5-10W

 

Rezultate:

-- pin HIGH bec aprins puternic

-- pin LOW bec aprin foarte slab

- pin PWM DT 50% aprins la fel de puernic

- pin PWM DT 10% timp de 1s si PWM DT 90% timp de 1s, nu se cunoste diferenta in palpaire

- pin PWM DT 1% timp de 1s si PWM DT 99% timp de 1s, incepe sa se cunosaca o diferenta slaba intre cele 2 stari

 

Consider ca rezultatul este normal avand in vedere ca nu am filtrul LC.

Dar cum pun filtru LC daca folosesc doar 2 fire la la dimmer normal ?

 

As putea sa pun in serie cu becul o bobina cu inductanta mare dar ma tem ca va arde cei 2 IRF840.

 

Cine vrea sa ajute poate sa ajute cu ceva simulari. Voi face si eu simulari.

 

Pentru modelul becului cu leduri in simulare vom folosi urmatoarea schema:

 

Cum realizez filtrul LC stiind ca folosesc doar faza care intra in dimmer si faza care iese din el ?

 

Pai sa ne inspiram de la altii:

Aici:

http://slideplayer.com/slide/702809/

dau:

40-50KHz

 

Aici observ in serie cu becul pus un condensator:

http://www.powerguru.org/a-better-shade-of-green/

 

Cred ca asta e dimmerul pe 2 fire:

http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/application_note/54/cd/a9/c4/d5/00/4e/23/CD00165304.pdf/files/CD00165304.pdf/jcr:content/translations/en.CD00165304.pdf

 

Nu, de fapt foloseste tot 3 fire. Dar ei folosesc cei 2 MOSFET Half-Bridge, nu cum am incercat noi!

 

Am gasit macar o schema de start ?

[The Stressmaker]

Abordarea este gresita pentru ca nu ia in calcul cum a fost proiectat un echipament electric.

1. IRF741 are tensiunea maxima Uds de 350V iar tensiunea de varf a sinusoidei la 230V este de 325V. In datasheet la parametrul Idss se specifica curentul de scurgere de 0,25mA pentru o tensiune mai mare de 85% din cea maxima. Daca nu exista radiator acest curent creste pana la 2,5mA cand jonctiunea atinge 100 grade celsius.

2. Becoledul nu a fost proiectat sa fie alimentat in pulsuri de 30000Hz modulati cu 50Hz. Condensatorul se comporta ca un rezistor cu valoarea de 600 ori mai mica. Diodele redresoare nu pot urmarii variatiile de tensiune pentru ca nu sunt proiectate sa comute asa de rapid, ramanand deschise si incalzindu-se.

3. Schema aceea foloseste 3 contacte in fasung ca sa modifice nivelul de iluminare. Schemele pe doua fire folosesc detectia unghiului la care dimmerul opreste tensiunea sau masoara tensiunea redresata. Dar acelea au integrate specializate pentru asa ceva si nu un becoled ieftin cu un condensator ca balast.

Ce ati observat dv. este ca la 0% (mosfeti blocati), becoledul lumineaza pentru ca exista Idss (punctul 1). Restul valorilor de iluminare par a fi nemodificate pentru ca le observati cu ochiul liber plus ca apar pierderile de la punctul 2 care cresc odata cu factorul de umplere. Dv. modificati factorul de umplere in mod liniar iar ochiul are un factor de raspuns logaritmic. Nu se vor arde mosfetii ci ledurile.

Editat Noiembrie 7, 2016 de The Stressmaker

[Vizitator dimmache]

Schema anterioara este pentru 120V alternativ.

IRF840 www.vishay.com, Zero Gate Voltage Drain Current Idss V DS = 400 V, V GS = 0 V, T J = 125 °C MAX 250μA

[Vizitator dimmache]

In simulare in da la fel ca in practica:

Modific DT la PWM din Grila/Poarta 5%...50% si tensiunea pe LED-uri se patreaza relativ constanta:

(bine ca sunt diode si tind sa tina tensiunea constanta pe ele)

 

Dar atunci cand am incercat sa introduc si o bobina L nu am mai reusit sa fac simuarea.

Am modificat tot felul de parametrii System/Simulare/SPICE: GMIN, Tran fara succes.

 

Voltmetru acela AC e pus gresit in simulare.

Am pus si ampermetru virtual in serie cu LED si la fel de la DT5% la DT50% nu se cunoaste diferenta.

[Vizitator dimmache]

Concluzia de pana acum este ca sine wave dimmer pe doar 2 fire nu se poate.

[Vizitator dimmache]

 

La fel da in simulare. Duty cycle 10%...50% nici o diferenta in tensiunea obtinuta.

 

Prin C2, punte redresoare si LED am desenat circuitul intern al becului cu leduri.

 

L1 si C3 fac parte din dimmer si punctul dintre ele este iesirea.

 

Nu ar fi trebuit sa mearga ca o sursa buck ?

 

Doar ca lipseste dioda D, care nu poate fi pusa ca lucram in curent alternativ:

Inteleg rolul diodei D la buck, tocmai de asta m-am temut sa nu se arda tranzistorul, dar

credeti ca putem concepe buck fara dioda D ?

 

Explicatie:

La fel cum un condensator tine sa isi mentina tensiunea la borne constanta,

o bobina tine sa isi mentina intensitatea prin ea constanta.

 

Cand Q1 e blocat in lipsa lui D1 bobina este nevoita sa pastreze acceasi intensitate modificand tensiunea pe ea.

Daca il arde pe Q1 si il baga in scurt poate indeplini conditia intensitatii ce variaza lent.

 

Totusi in simulare arata ca nu va arde tranzistorul.

Tensiunea alternativa folosita in simulare a fost aprox 110V sau putin sub.

[Vizitator dimmache]

Trebuie sa apara si dioda D1 la step down ? Sau nu e musai ?

 

 

Altii ce fac?

http://weiming-sz.blogspot.ro/2012/05/working-principle-of-sine-wave-dimmers.html

 

Punte redresoare + IGBT este echivalentul a celor 2xIRF840 folositi de noi. 50Kz. Banuiesc ca este o punte redresoare fast.

Dar schema asta este functionala, sau este doar o explicatie ?

 

Si schema functionala ar fi doar asta:

 

Este un fel de buck sincron.

VD1+punte are rol de Q1

si VD2 +VD3 are rol de D1

 

Apoi ce driver folosec eu pentru configuratia asta ?

Optocuplor ar fi prea lent

Transformator de inalta frecventa pentru atac grile nu ma descurc sa il fac

[The Stressmaker]

Pana la urma ce fel de becoled veti folosi?

[Vizitator dimmache]

Becuri cu LED normale, nedimabile. Ce au in componenta o sursa realizata dintr-un condensator si o punte redresoare.

Vreau sa realizez "sine wave dimmer".

[The Stressmaker]

Deci, dv. trebuie sa modulati 30kHz cu o sinusoida de 50Hz ca sa simulati o rezistenta in curent alternativ. Ganditi in curent, nu in tensiune sau factor de umplere. Masurati curentul si in functie de el dati comanda de control a mosfetului pentru ca este un circuit serie iar curentul care trece prin dimmer trece si prin ledurile becoledului.

Aici aveti doua solutii. Prima solutie este cea clasica, analogica. Adica, mosfet-ul sau BJT-ul il setati sa se comporte ca o rezistenta, sau o sursa de curent constant mai degraba, cu disipatia specifica acestei rezistente si asa aveti o luminozitate constanta prin becoled. Montajul va fi dupa o punte redresoare ca sa functioneze in curent alternativ la 50Hz si folosind becoledul asa cum a fost proiectat. Generarea caldurii, pentru cei cativa zeci de mA se va face in elementul serie si va fi necesar calculul radiatorului care poate fi chiar carcasa dimmerului, mai putin partea frontala unde este atins cu mana.

A doua varianta implica simularea unei surse de curent constant prin redresarea curentului, alimentarea montajului in prima parte a sinusoidei apoi incarcarea unui condensator. Descarcarea acelui condensator se va face printr-o combinatie bobina+mosfet ca a nu apara frecventa mare de comutatie a montajului la iesirea dimmerului. Combinatia condensator si bobina formeaza un filtru LC de joasa frecventa. Monitorizarea curentului prin suntul de curent va controla factorul de umplere al tranzistorului si astfel descarcarea lui si generarea unui curent prin circuit. Generarea caldurii se face in toate elementele serie dar in special in mosfet si bobina. Curentul comutat este invers proportional cu factorul de umplere si poate ajunge si la cativa amperi, la un factor de umplere mic.

Se poate masura curentul pe ramura de minus, la ambele variante, dupa puntea redresoare, simplificand comanda.

Variantele pe care le-am prezentat nu implica aplicarea directa a celor 30kHz la bornele becoledului ci ofera o rezistenta echivalenta inseriata cu reactanta condensatorului astfel scazand curentul aplicat ledurilor.

[Vizitator dimmache]

Variantele pe care le-am prezentat nu implica aplicarea directa a celor 30kHz la bornele becoledului ci ofera o rezistenta echivalenta inseriata cu reactanta condensatorului astfel scazand curentul aplicat ledurilor.

 

Pai si de ce sa inseriem o rezistenta variabila care se va inclazi si disipa termic,

cand putem inseria o reactanta variabila.

 

Frecventa pusurilor va determina val reactantei.

[The Stressmaker]

Toate schemele precedente prezentate au 3 fire si folosesc principiul de functionare al unei surse in comutatie care are iesirea in curent continuu. Intr-un caz real nu aveti decat doua fire si curentul prin dispozitiv, la bornele dimmerului, este alternativ. Principiul la care ma refer este reprezentat aici (Eng): https://diyhacking.com/arduino-lamp-dimmer/ cu mentiunea ca intre mosfet si puntea redresoare mai trebuie sa existe un circuit "de netezire" a impulsurilor de 30kHz ca sa nu se aplice becoledului (nu reactioneaza prea bine la frecvente mari de comutatie, sa nu uitam ca se taie direct alimentarea acestuia de 30000 ori pe secunda ceea ce la un bec cu incandescenta nu este o problema), ca aici (Eng): http://www.powerguru.org/triac-dimmers-for-led-lamps/

Prima imagine prezinta si modul de alimentare a montajului iar a doua imagine modul de filtrare cu bobina. Condensatorul inaintea bobinei nu este neaparat necesar dar corecteaza unele fenomene tranzitorii. Daca la aceste doua scheme se adauga un senzor de curent atunci se poate regla direct iluminarea ledurilor intocmai ca la o alimentare in curent continuu fara a mai fi necesare scheme complicate de control al fazei. Plus ca este necesar ca sa existe o filtrare a interferentelor care apar din cauza frecventelor mari de comutare si care la prima schema nu se face.