OVP circuite sensibile pe 5V.

[Bandi Szasz]

Am nevoie de un circuit OVP prin care sa protejez niste benzi LED digitale ( WS2812b ), in total o sa am cam 5 sau 6 benzi a cate 5m. Am facut niste teste cu o singua banda sub alimentata la 4.5V si trage cam 700-800mA, dupa care am reusit sa fac scurt pe iesirea sursei reglabile care a intrat in protectie si la revenire mi-a omorat toata banda, mult mai probabil a existat un varf de tensiune mult mai mare decat cel setat pe iesire. Facand niste calcule daca supraestimez curentul necesar per banda la 2A am nevoie de aproximativ 10A la 4.5V, alimentarea o sa-l fac cu o sursa modulara de 100 - 150W reglabila intre 4.5 - 5.5V, ceva de genul acesta . Nu stiu cat de frumos sau urat se comporta sursa la pornire si nu vreau sa risc sa omor 25 de metri de banda si am hotorat sa pun un circuit OVP decent ca sa fiu sigur ca nu ajung varfuri de tensiune la led-uri.

 

Ca cerinte am urmatoarele:

 

- tensiune in regim normal de functionare 4.5 - 4.8V

- OVP la cel mult 5.5V de preferat sa actioneze pe la 5.2V

- curent maxim 10A

 

 

Cautand diferite solutii am gasit urmatoarele:

 

1. Dioda transil, am gasit unele SMD cu strapungere la 5.4V ( sunt putin cam la limita da unele cu valoare mai mica nu am gasit) in combinatie cu un PTC.

2. Circuit cu op-amp sau chiar analogic cu tranzistori care sa comande un Mosfet-P sau chiar doua in paralel care sa deconecteze la o tensiune reglabila din trimmer. Un fell de regulator de tensiune.

3. Punctele 1,2 combinate.

 

Daca are cineva un sfat cam care metoda ar oferii o protectie mai buna sau daca sunt si alte abordari pentru un OVP cu cerintele enumerate.

 

[Craciun]

Dioda Zener de 5V pe alimentare.

[cimitavita]

mai este o metoda mai sigura: tiristor de putere + dioda zener.

[Dxxx]

Cu TVSul nu faci nimica - deschiderea lui este progresiva, pe un interval de tensiune prea mare pentru ca sa-ti protejeze benzile. Tipic daca la 5,6V este complet inchis, atunci la curentul maxim vor fi peste 10V...

 

Eu ti-as sugera ca cel mai simplu in acest caz particular ar fi un limitator DE CURENT LDO dimensionat la curentul maxim absorbit la tensiune normala. In felul asta nu ar intra in actiune decat la varfuri, in rest ar fi ca si cum nu ar exista si nici nu s-ar incalzi.

[Bandi Szasz]

Limitatorul de curent cred ca este foarte util in cazul benzilor normale, nu stiu daca se aplica si la cele colore mai ales cele digitale care contin si un integrat. Ma gandesc ca curentul maxim este cand se afiseaza culoarea alba, dar ce se intampla daca se transmite la leduri sa se stinga toate moment in care consumul scade aproape la 0 find alimentat doar driver-ul integrat in LED-uri. In momentul acesta daca creste tensiunea este afectat doar driver-ul din LED si nu stiu daca suporta curentul maxim cu toate cele trei culori oprite, ma gandesc ca in cazul asta tot curentul cade pe driver. Posibil sa gresesc si driver-ul din led sa suporte curentul maxim chiar daca nu are nici o culoare activata si creste tensiunea, nu am gasit nimic foarte detaliat despre arhitectura interna a driver-ului: WS2812b. In cazul in care gresesc si chiar ar suporta curentul maxim poti sa imi recomanzi un astfel de regulator sau este vorba de banalele regulatoare de tensiune configurate pentru curent printr-o rezistenta de shunt ?

[Dxxx]

Nu - este corect ce spui - ai variabilitate a consumului si poti sa arzi ceva prin supra-tensiune, intr-un moment cand se consuma putin.

 

In cazul asta raman:

- taiere a supratensiunii - montajul functioneaza ca un sunt / in paralel - dar nu cu TVS ci cu ceva care intra ferm, imediat adica un regulator tip shunt (un Zenner amplificat sau mai bine un TL431 "amplificat" pentru capabilitate mare de curent)

- protectie cu decuplare, cum ai spus

- poate si "dublarea" stabilizarii, adica sa mai inseriezi un stabilizator LDO intre alimentator si sarcina

 

Poate ar fi insa mai simplu / mai ieftin / mai util un circuit de soft-start pentru ca inteleg ca la pornire ai probleme - desigur asta trebuie inserat in structura alimentatorului.

[naebv]

 

 

Daca are cineva un sfat cam care metoda ar oferii o protectie mai buna sau daca sunt si alte abordari pentru un OVP cu cerintele enumerate.

 

 

O abordare simpla cu rezultate bune ar fi un filtru trece jos (cu rol de a "indulci" variatiile rapide dU/dt, dintr-o inductanta pe miez de ferita de cca 0,2-0,4 mH si un condensator nepolarizat de cca 0,1uF) urmat de o dioda zener de 4V7 serie cu o banala 1N4001 (catod in catod impreuna ar limita la cca. 5,3-5,4Vcc si, in plus "zenerul" rezultat ar fi si compensat termic).

[The Stressmaker]

Una din variante este cea de tip "crowbar" in care se foloseste un TL431 ca zener reglabil si un triac ca element de suntare a alimentarii, (Eng): http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl431.pdf , la pagina 26, figura 32. In combinatie cu o siguranta resetabila (ptc) se poate face "resetarea" daca se alege curentul de mentinere al sigurantei sub curentul de mentinere al triacului. Triacul trebuie ales la un curent mai mare de 10A si depinde de capabilitatea sursei, in special al condensatorilor de la iesire.

 

A doua varianta este un stabilizator de tensiune de tip LDO, reglat la 5V (fix sau reglabil), si care, la depasirea tensiunii limiteaza tensiunea la cea reglata. Curentul de lucru al LDO trebuie sa fie adaptat la cel al benzii, o idee mai buna ar fi folosirea mai multor stabilizatoare, pentru fiecare banda in parte. Ca sa nu aveti disipatie termica excesiva pe stabilizator trebuie sa alegeti tensiunea la intrare cu putin peste cea de iesire.

 

Prima varianta este foarte rapida la protectie dar intrerupe alimentarea benzii pana la resetarea sigurantei iar a doua este fara intreruperea alimentarii benzii. Se poate face o combinatie intre limitator crowbar, dioda schottky, condensator, stabilizatoare LDO, in ordinea aceasta, pentru a avea o protectie eficienta.

 

Personal, recomand prima varianta pentru inceput daca banda led nu este afectata de intreruperea alimentarii pe perioade scurte. O atentionare este ca daca exista astfel de probleme in mod frecvent siguranta resetabila nu va rezista mai mult de aproximativ 100 de cicluri si se va intrerupe. Atentie mare si la metoda de conectare la date a benzii, uneori distrugerea se face pe acei pini prin diferitele tensiuni intre cele doua surse, daca exista a doua. Alimentati controlerul din aceeasi sursa sau folositi optocuploare intre ele.

Editat Februarie 3, 2018 de The Stressmaker

[Bandi Szasz]

Multumesc pentru sfaturi, o sa incerc variantele propuse pana imi vine o noua banda led si o sa aleg una dintre ele, cred ca o sa merg pe o varianta cu TL431 si eventual un soft start sau varianta filtru trece jos propus mai sus pentru a evita eventuale spike-uri la pornire.

[The Stressmaker]

La dispozitivele de tip "crowbar" nu exista soft-start. Presupun ca veti folosi un al doilea stabilizator pe post de soft start. Va recomand, ca alternativa, un tranzistor n-mos pe bara de minus (sau p-mos daca se pune pe bara de plus) care sa aiba o rezistenta si un condensator in poarta. Asa se realizeaza un filtru RC in poarta mosfet-ului care realizeaza acel soft-start. Avantajul este caderea minima de tensiune, in esenta caderea pe Rds-on cu tranzistorul saturat. Atentie la acest tranzistor ca in perioada "analogica" de scadere a rezistentei si de crestere a tensiunii la iesire, se disipa caldura in mod rezistiv, tranzistorul necesitant o masa termica mai mare sub forma unui disc sau alta forma si nu neaparat un radiator in sensul clasic, cu aripioare de racire.

Editat Februarie 5, 2018 de The Stressmaker

[Bandi Szasz]

Multumesc de sfat, exact la asta m-am gandit si eu. Am facut in trecut tot asa cu mosfet si merge fara probleme. La pornire ca consumator o sa fie doar placuta de comanda cu PIC, care o sa astepte cateva secunde pana da drumu la benzi sa aiba mosfet-ul timp sa deschida complet.

 

Intre timp m-am mai gandit sa inserez si cate un regulator LDO la inceputul fiecarei benzi, singura problema e ca se cam complica legarea in sir a liniei de date pe care va trebuii sa-l izolez cumva sa nu vada diferenta de tensiune intre cele doua regulatoare. Cred ca as putea sa rezolv cu un optocuplor dar nu am nici o informatie despre pin-ul de data out sa stiu cam poate la iesire, dar cred ca poate da suficient ca sa deschida un darlington care sa comande optocuplorul.

[Dxxx]

Am impresia ca tu vrei sa folosesti LDO intr-o zona unde semnalul sa fie controlat on/off, probabil PWM.

Daca este asa nu cred ca merge cu ceva obisnuit, pentru ca nu reactioneaza suficient de repede, uzual ai condensatori de filtraj si inainte si dupa:

- fie ai un LDO care sa aibe intrare PWM sau ENABLE compatibil PWM

- ori pui LDO alimentat permanent (fara intreruperi), inclusiv condensatoarele de filtraj aferente pentru stabilitate si apoi pui un MOSFET care sa comute curentul, dar dupa ce a iesit deja din LDO.

(in ambele cazuri, acolo ai putea sa pui un delay (pe post de "soft start"- impropriu spus) fara sa ai nevoie de componente care sa comute curentul mare...)

 

Nu inteleg nici problema cu conectarea a doua regulatoare - ai unul principal care da spre toate catenele si de la el pleaca X perechi de fire.

La fiecare catena ajunge un fir + care trece prin LDO si ajunge la catena, iar masa este comuna - de ce ar trebui izolare/optocuplor, poate tu vezi alta structura...

[Bandi Szasz]

Eu m-am gandit in felul urmator. Sursa in comutatie la 5.5 - 5.7V -> protectie "crowbar" reglat putin peste valoarea iesirii din sursa -> Soft start. De acolo plec cu un fir mai gros pe intreaga lungime unde vreau sa montez benzile (cam 25m in total) la inceputul fiecarei benzi ma leg la firul pozitiv si pun un regulator LDO reglat la 4.5V ( cadere de tensiune cam de 1.2V) care alimenteaza banda led, la inceputul bandei a 2 - a la fell, ma leg la firul pozitiv si al doilea LDO. Masa o sa fie comuna. Acuma la sfarsitul primei benzi am iesirea de date ( leduri controlate digital) care va trebuii sa mearga la intrearea de date pt a 2 - a banda. Ma gandesc sa nu am cazuri in care prima banda are alimentarea putin mai mare cat are al doilea si pe pinul de DataIn sa am tensiune mai mare decat cel de alimentare, da cred ca daca pun o rezistenta si un zener de 3V9 la intrarea in a doua banda nu o sa am probleme.

 

Editat Februarie 6, 2018 de Bandi Szasz

[Dxxx]

Pai daca nu explici ce anume contine circuitul colorat albastru nu se intelege nimic - ca intra/ies "date" asta sunt de acord - dar care este interfata intre "date" si sirul de led??? Cine comuta ledurile si cu ce frecventa?

Indiferent ce comanda da microprocesorul, ceva trebuie sa interfateze cu ledurile.

In mod normal semnalul este dat de miroprocesor si el nu este prelucrat de nici o banda, deci de principiu nu are nici o importanta tensiunea, pentru ca unitatile secundare doar preiau semnal de acolo nu dau ele semnal... sau nu inteleg eu bine?

 

Pentru LDO corecte diferenta de tensiune este uzual mai mica de 0,5V, nu trebuie 1,2V... acum depinde si ce vei folosi.

In al doilea rand nu vad nici un sens ca sa pui 10 protectii diferite - una si buna ar fi suficienta.

[Bandi Szasz]

Fiecare LED are un mic controller integrat. Se transmit 24 de biti cate 8 biti pentru fiecare culoare, de acolo acel integrat incorporat comanda cele trei diode ( R,G,B). https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/WS2812B.pdf. Fiecare led are 4 pini, Vss, GND, Din, Dout. Primul led primeste pe Din de la microcontroller cei 24 biti pe care ii salveaza intern pe un buffer, dupa care orice informatie pe care il primeste il da mai departe afara pe Dout care este legat la pin-ul Din de la al 2 lea LED, in felul asta poti lega in cascada oricate LED-uri doresti si transmiti cei 24biti x numarul de led-uri pe intrarea primului led iar apoi fiecare led dupa ce isi primeste cei 24biti pe restul il pasasea mai departe la urmatoarele led-uri. Eu vreau sa leg 5 benzi in final o sa am cam 800 de led-uri in cascada. Treaba interesanta la benzile astea este ca fiecare led poate sa aiba diferite culori. Un exemplu https://www.youtube.com/watch?v=2FXs1arWMrE

 

Probabil ar fi fost util sa explic de la inceput ce sunt aceste LED-uri dar m-am gandit ca majoritatea persoanelor au auzit de ele find deja destul de populare, vina mea.

 

Revenind la protectie, daca as merge pe un soft start sa elimin orice posibilitate de varf la pornirea sursei si la fiecare banda pun un LD1085V (tensiune iesire reglabila, max 3A) care la 1.1A are o cadere de 0.5V ar fi suficient (banda in general o sa consume in jur de 0.7 - max 1A)? Sau ar reusii stabilizatorul linear sa scapa de varf ?

Editat Februarie 6, 2018 de Bandi Szasz