Reconfigurare convertor DC/DC la driver LED/COB

[Dxxx]

(Incerc sa refac alt topic vechi, dupa ce am refacut deja imaginile in cel cu DTP)

 

Module convertoare fie BUCK fie BOOST sunt disponibile la preturi atractive la prietenii chinezi.

Este evident ca exista tentatia de a le folosi prin modificari minore ca drivere LED.

 

Hai sa vedem cum facem asta.

 

 

1. convertoare DC/DC in comutatie

 

(atentie, aici este vorba de modulul respectiv cum vine el, inainte de modificare, adica iese tensiune constanta)

 

Un convertor DC/DC converteste o tensiune in alta tensiune mai mica (buck) sau mai mare (boost) fata de tensiunea de intrare.

 

Tensiunea de iesire a convertorului este reglata la o valoare destul de precisa.

Acest lucru se realizeaza prin divizarea tensiunii de iesire, in asa fel incat la iesirea divizorului sa fie in permaneta 1,25V, asta pentru ca tensiunea de referinta a comparatorului respectiv este de 1,25V 

<Desigur ca 1,25V nu e singura tensiune de referinta utilizata, dar este cea uzuala. Sesizarea aceasta a tensiunii de iesire este exact la fel realizata si la convertoarele buck si la cele boost>

 

https://www.ultraimg.com/image/ZmuA

 

In schema intrarea notata FB (feed-back) este intrarea comparatorului.

Deci montajul va functiona in asa fel incat tensiunea pe intrarea FB sa fie exact 1,25V.

 

Nota: este evident ca pentru a vedea care terminal (picior) al integratului are o anume functie trebuie consultat DS, pentru ca diverse integrate au numar diferit de terminale si pozitionare diferita a conexiunilor interne.

 

 

2. driver prin reconfigurarea schemei

 

Cu o mica schimbare, convertorul de mai sus poate fi modificat incat sa dea la iesire un curent constant, asa incat practic devine driver LED:

https://www.ultraimg.com/image/Zmu6

 

- Rs este rezistenta de sesizare a curentului. Practic curentul va fi determinat de valoarea Rs, asta deoarece tensiunea pe aceasta rezistenta este constanta, egala cu 1,25V, asa ca din legea lui Ohm reiese direct valoarea curentului cand avem Rs / sau se poate calcula Rs daca avem deja stabilit un curent.

- cele doua leduri din sarcina semnifica ledurile folosite. Cu un driver buck poate sa fie un singur led, iar cu un driver boost se poate sa fie o catena mult mai lunga, spre exemplu la multe COBuri sunt 12 jonctiuni inseriate.

- de aici sesizam si o "problema": mai ales la catene cu putine jonctiuni, pe rezistenta Rs se va pierde relativ multa energie, scazand randamentul.

In mod contrar, la 12 jonctiuni vom avea 35-40V deci pierderea a 1,25V va fi neglijabila.

 

 

3. imbunatatirea schemei

 

Daca atacam problema de mai sus ajungem la varianta urmatoare:

 

https://www.ultraimg.com/image/ZmuD

 

- amplificatorul operational pur si simplu amplifica semnalul de pe Rs.

Daca amplificarea este x10 inseamna ca la intrare vor fi 125mV, insa cu componente uzuale se poate cobori tensiunea pe Rs chiar si sub 50mV... conditie in care pierderile devin neglijabile si daca sarcina driverului este un singur LED.

- montajul devine un pic mai complicat.

- in plus bucla de reglaj a tensiunii poate sa devina mai lenta datorita intarzierii pe OA.

 

 

4 pasul urmator, simplificare

 

Colegul Mihai Cozac a venit cu o varianta simplificata, care reduce si ea tensiunea pe Rs:

 

https://www.ultraimg.com/image/Zmu6

 

- in acesta varianta tensiunea pe Rs va fi Us = 1,25V minus tensiunea pe jonctiunea diodei. Daca este o jonctiune normala cu siliciu, sa zicem 0,7V. Deci pe Rs va cadea mai putin decat jumatate fata de situatia initiala, adica 0,55V.

- o astfel de varianta poate fi foarte usor realizata pe cablajul original al convertorului DC/DC: in loc de 2 rezistente in divizor vor fi necesare doua rezistente si o dioda.

 

 

Editat Iunie 3, 2019 de Dxxx

[Dxxx]

Colegul Turcu_Dan mi-a readus aminte de acest topic.

 

Este necesar sa adaugam la continutul de mai sus  o idee - valabila NUMAI pentru convertoarele boost (ridicatoare):

- in caz de decuplare a sarcinii  tensiunea de la iesire poate sa creasca necontrolat si asta ajunge la valori la care condensatoarele de filtraj sau mosfetul vor ceda.

- daca contactul este imperfect posibil ca condensatorul sa se incarce la o tensiune mare ... si daca contactul sarcinii se reface (contact intermitent) condensatorul va descarca un impuls de curent foarte mare care va arde firele de conexiune din structura COB sau va distruge jonctiunea.

 

Pentru aceste motive INTOTDEAUNA la montajele boost se adauga un zenner in paralel pe bucla de feedback, cu tensiune mai mare ca a COBului folosit, dar in acelas timp mai mica decat rezista modulul de conversie DC/DC.

In acest mod cand tensiunea de iesire depaseste pe cea a Zennerului cu Vr (1,25V) comutarile vor fi intrerupte si tensiunea nu va mai creste.

In functie de schema concreta va fi necesara o rezistenta in serie cu Zennerul, dispusa spre Rs incat curentul prin Zenner sa fie limitat.

[turcu_dan]

Deci daca am inteles bine........ dupa cum se vede in poza cu schema, in locul rezistentei R1 trebuie pusa o rezistenta cu o valoare de 3ohm pentru un curent prin led de cca 416mA. In loc de R2 se conecteaza ledul. Zenerul si rezistenta sunt cuplate corect cu schema?

[UDAR]

Nu , nu e corect - în teorie ar merge și așa dar practic prin Zener ar trece același curent ca și prin LED deci s-ar distruge rapid. Ca să fie OK pui o rezistență de câteva sute de ohm între punctul comun R1+LED respectiv pinul FB și conectezi dioda Zener direct la pinul FB. În funcționare normală rezistența aia nu are niciun efect - curentul luat de pinul FB este mic -  iar la întreruperea LED-ului curentul prin Zener va fi de câțiva mA , cât să dea 1.25V la bornele rezistenței despre care vorbeam. 

 

PS Acum ar mai încăpea poate o discuție despre cât de mare trebuie să fie condensatorul de la ieșire dar nu vreau s-o încep aici. 

Editat Aprilie 14, 2020 de UDAR

[turcu_dan]

Ok. Deci daca am înțeles bine:

-zenerul vine conectat între alimentare pozitiv led și pinul FB.

-rezistenta, conectata între alimentare pozitiv led și pinul FB.

Practic și dioda zener și rezistența vin montate in paralel cu ledul? Parca @Dxxx spunea mai sus că reziytrebuoe sa fie in serie cu zenerul

Condensatorul de la ieșire este de 100uF/50V

@D a n

[Vizitator]

[UDAR]

 

Nu.

 

 

Rezistența e practic în serie cu Zener-ul.

[turcu_dan]

Ok. Deci circuitul complet este acesta:

[turcu_dan]

Am incercat sa adaptez schema si pentru varianta 2. Credeti ca este corecta? R3 cum se calculeaza?

[Dxxx]

Nu merge sa pui de toate ca sa faci ghiveci...

 

Daca doresti sa scazi tensiunea pe Rs (in schema este R1) atunci trebuie sa pui o rezistenta exact in paralel pe dioda Zenner (hai sa o notam Rx).

In ideea ca va exista prin aceasta rezistenta un curent, sa zicem Ix

Acest Ix va determina o cadere pe R2 ... si respectiva cadere se scade din cei 1,25V.

Nu iti recomand ca sa fie mai mult de 0,4V pe R2.

Deci poti sa claculezi Rx. Daca rezultatul nu convine, atunci poti modifica R2, poti sa o cresti si de 10 ori.

 

Calcul, ca exemplu, poate este necesar:

- raman 0,4V deci curentul prin R2 este 0,4:330 =  sa zicem 1,2mA

- Rx va fi:    Vf-0,4 / 1,2 (in kiloOhmi). Unde Vf este tensiunea pe COB, care variaza intre exemplare si in functie de curent.

Daca presupunem Vf = 9V atunci tensiunea pe Rx este cam : 9V - 0,4V = 8,6V ... si daca impartim la curentul calculat de 1,2mA ne da o rezistenta de 7,2 kOhm, acceptam si 6,8K.

 

 

 

ATENTIE

1.

tensiunea Vf va fi variabila, deci si cei 0,4V vor avea o variatie... din cauza asta UDAR a dispus nu o rezistenta ci o jonctiune (traznzistorul ala PNP) incat tensiunea sa fie stabilizata de caracteristica jonctiunii. Din cauza asta nu recomand peste 0,4V. Totusi in practica rezultatul este multumitor.

2. Tensiunea pe R3 nu va mai fi 1,25V, ci va scadea cu acei 0,4V, deci valoarea va trebui recalculata, sau curentul va scadea proportional.

 

 

O OBSERVATIE IN FINAL

 

Eu m-am exprmat "o dioda Zenner" si colegul Udar a materializat-o ca DZ 12-15V

 

Si eu si el am lansat aici in mod subteran o alta discutie:

- Vf pe COBul tau este la curentii preconizati sub 9V

- de ce oare eu am fost vag si el a lasat un interval 12-15V

- oare nu este corect sa pui 9V???

- oare toleranta tensiunii DZ este asa mare?

 

UDAR a pus minim 12V nu pentru a compensa toleranta tensiunii, ci pentru ca DZ incepe sa se deschida sub tensiunea specificata, si nu deschide cum ar fi ideal, ci progresiv.

Ca sa ai curentul stabilizat de montaj DORESTI ca prin Zenner curentul sa fie ZERO in functionare normala.

 

Pai si atunci hai sa punem DZ de 30V, IC si condensatorii rezista...

Dar un condensator incarcat la 30 V se va descarca cu curenti foarte mari si distructivi printr-un COB de 9V in caz de conectare tardiva sau contact intermitent.

Deci bine ar fi sa poti pune DZ cat mai aproape de 9V.

 

In concluzie 12-15V pare ceva care va functiona bine... dar daca ai un DZ de tensune si mai mica prin care MASORI ca nu trec normal (adica masurat in functionare reala) peste 100 microamperi,  este si mai bine.

 

 

Editat Aprilie 15, 2020 de Dxxx

[turcu_dan]

Daca in paralel cu dioda zener pun rezistenta Rx, restul componentelor raman in circuit sau nu toate? Ma refer la ultima schema postata... si la dioda D1 (N4001).... In rest schema ar fi ok? Maine incerc sa fac un test, cel putin pentru prima varianta care este mai simpla.

Editat Aprilie 15, 2020 de turcu_dan

[Vizitator]

&Turcu: dumneata nu urmaresti postarile celor ce iti raspund? Nu ai vazut pregatirea lui &UDAR? Iti da o schema un inginer si d-ta care sigur nu ai tangenta cu electronica tot crosetezi in jurul ei.

[Dxxx]

R3 si dioda D1 nu au ce cauta in schema... in nici o schema, cu ele puse in maniera aia montajul nu merge.

 

Ai pus mai inainte schema fara ele, unde tensiunea pe Rs este 1,25V.

Daca adaugi rezistenta Rx despre care vorbeam eu o pui NUMAI PE EA in paralel cu Zennerul, in prima schema, dar trebuie sa reduci Rs (notat de tine R1) ca sa ai acelas curent deoarece tensiunea  pe Rs a scazut cu 0,4V.

 

 

[dan_mesterel]

Am incercat sa modific azi un modul cu xl6009, ghidandu-mă după indicatiile de pe acest topic si de pe topicul colegului vergil, pentru a aprinde un cob.

Am folosit dz 2x18v în serie, o dioda 1n4148, o rezistență de 10k între dioda si FB, o rezistență de 15k între dioda si output +. Rs calculat la 1,2 ohm.

Totul a fost realizat în două exemplare pe un cablaj de test pe care au fost prinse si cele 2 module boost. 

Rezultat: tensiunea de ieșire egală cu tensiunea sursei de alimentare. Ledul nu se aprinde. Nu stiu unde am gresit. Mâine încerc din nou.

[UDAR]

Electronica se face preferabil pe scheme . Fă un efort și pune o schemă cu ce ai făcut.