LEDuri pe automobile vs varfuri tensiune (surge protection))

[Dxxx]

Evient cred ca toata lumea e de acord ca un LED (nu numai pe masina) se "duce" din cauza ca e prost sau cine l-a montat nu a apreciat/realizat corect montajul.

Asta include incalzirea distructiva, adica solutie de racire proasta din sumedenie de cauze.

 

Nu putem sa nu bagam in seama insa tensiunile tranzitorii, daca le neglijam nu inseamna ca au disparut.

 

Daca imi cumpar LEDuri de calitate (si scumpe) + driver cel putin activ (serial sau comutatie) nu vreau sa fie omorate de asa ceva, se presupune ca am apreciat corect si tipul / parametrii solutiei de racire.

Ce e intersant la LEDuri este ca potential au viata mai lunga decat masina pe care sunt instalate si daca dai banii / faci eforturile ca electronist de calcul, proiectare, realizare vrei ca la sfarsit sa beneficiezi de exploatare fara intretinere si fara probleme, practic nelimitat in timp. (sa-ti iei la revedere de la becurile clasice care se ard exact cand vremea e nasoala, nu ai tui altul de schimb sau nu ai timp...)

Si eu am facut mai demult montaje auto care au mes bine-merci fara nici un surge-protection, insa cunoscand acum problema si tinand seama de raportul financiar intre restul montajului si circuitul de protectie, eu zic nu numai ca merita, dar e obligatoriu.

 

Costul pentru niste TVS sau chiar un montaj de deconectare totala activa sunt mici zic eu pe langa instalatiile LED de putere unde discutam de LED scumpe, drivere active si solutii de racire care fiind dispozitive mecanice tind sa coste mai mult ca componentele electronice.

[Vizitator aeon07]

cred ca e prea mare bataiade cap pentru asigurarea protectiei

un simplu zenner cu valoare putin peste tensiunea de alimentarea pus in paralel cu sirul de leduri e suficient

daca se mai inseriaza cu sirul si o dioda redresoare ai aisgurata si protectie la conectare inversa si tensiuni inverse

 

adica pentru auto e suficient sa pui un zenner de 18-20v (putere un pic mai mare, pl20 de ex) si o dioda serie 1n4007 (sau una de putere mai mare daca ai multe led-uri) si gata protectia

zenerul taie supratensiunile (scurte, nu face stabilizare!), dioda serie taie tensiunile inverse

 

am protejat asa o gramada de integrate folosite la dacia 1300 (bu1010, bu1011, mmc-uri sau alte integrate pentru ceas..)

fara diode se cam ardeau..

[Dxxx]

<<fara diode se cam ardeau..>>

 

Deci nu e chiar asa de inutila ideea de a proteja... Merci!

 

Defapt TVSurile sunt ca idee similare cu Zennerele, numai ca rezista la curenti mult mai mari, asa ca este aceeasi solutie, insa cu mijloace diferite.

 

Deci daca se confirma ca exista varfuri tranziente cred ca putem sa credem si faptul ca energiile pot fi mai mari decat valoarea la care va rezista un Zenner uzual (desigur aici vorbim statistic).

 

Poate TVSuri se gasesc mai greu si costa de 10 ori mai mult ca Zennerul, insa fata de un LED de putere sunt (mult) mai ieftine, asa ca merita sa ni le permitem.

 

 

Bun...

Dar despre solutia cea mai buna ca principiu - protectie prin deconectarea instantanee a sarcinii - nimeni nu are experienta?

 

[validae]

Deconectarea instantanee e mai problematică decât ,,tăierea,, vârfurilor de tensiune din cauza vitezei cu care ar trebui să răspundă acea protecție.Și nu aș avea încredere că ar fi cea mai fiabilă, nici nu am văzut asemenea sisteme la nivel industrial, probabil că au un motiv destul de bun. Și mai e și partea neplăcută a deconectării, nu cred că ai vrea să-ți clipească aleator luminile la apariția unor vârfuri de tensiune cauzate de pornirea aerotermei, de exemplu. Dacă protecția nu afectează efectul vizual, cu atît mai bine, zic eu.

[Dxxx]

Corecta observatia, insa am unele amendamente:

 

1. cred ca aplicatia pentru fazele principale (de drum = scurta si lunga) nu prea merita de incercat cu leduri, cel putin nu la nivel de amator.

Problema esentiala nu ar fi fluxul luminos, deja sunt accesibile ca pret diode acoperitoare, ci mai curand racirea. Basca un montaj mai complicat, nu as pune asa ceva fara protectie termica...

 

2. daca punctul anterior e corect, ramane ca aplicatiile ar fi pentru DRL, mers inapoi, eventual luminile din spate, si tot ce tine de puteri mai mici. La toate astea "clipirea" luminii nu ar fi periculoasa.

 

"nici nu am văzut asemenea sisteme la nivel industrial" - cauta un string cu <surge protection, Maxim>

Firma Maxim face sisteme cu deconectare instantanee cu Mosfeti complementari. Industrial.

Ideea este ca deconectarea dar si reconectarea pot fi aproape instantanee, ceea ce e probabil sa produca subiectiv (ochiul are remanenta de ~ 40ms) nici macar o clipire, ci doar o usoara scadere a intensitatii, asa ceva se produce in functionarea normala a driverelor controlate de un PWM, spre exemplu la ecranele cu LED backlightning.

[ardiles]

@Dxxx, limiteaza-te la cateva randuri in postari!

sunt mult prea mari si se pierde informatie pretioasa!

 

PS: am cumparat led-uri 5050 alb cald pentru lumina interioara a loganului din dotare, cum sa le alimentez? ce driver recomanzi Dxxx?

m-am plictisit de led-urile chinezesti....

[Dxxx]

1. Sunt gazda aici, trebuie sa incerc sa raspund pe intelesul diversilor, si cateodata trebuie sa raspund la nazbatii... De principiu s-ar putea mai sec si eu prefer concis, dar am impresia ca de multe ori e necesar sa explic mai pe larg.

 

Si din pacate trebuie sa tot cer stoparea off-topicului...

 

Acum, cat de "pretioasa" e informatia, stabileste fiecare.

 

2. Iti raspund pe PM, sau mai bine deschide un thread, sa lasam aici Surge Protection

 

3. Pe topic: Eu sunt disponibil sa continuam discutia ... nimeni???

[Alexutz]

As pune o baterie AGM doar pentru leduri, una de 15-20Ah, mai ales ca nu trag mult si care sa se incarce periodic printr-un booster. Circuite booster exista gata  facute, scot 14.5V din 12 insa n-au nici un surge asa ca AGM-ul ar trebui incarcat cu motorul in repaos, din bateria mama. "Kit"-ul format ar fi util si la un picnic daca tot avem lampi led pe 12V. Alta varianta...un flyback al carui feti (un etaj PP) sa fie comandati de un controller. Problema latentei citirii caderii de tensiune pe rezistenta/sunt ramane in continuare. Poate ceva pe frecventa mare, sute de kHz?

Editat Septembrie 18, 2014 de Alexutz

[ardiles]

Pana la urma am citit mai cu atentie topicul, este interesant.

- Becurile in special sunt dispozitive mecanice/termice si au o inertie care le face sa treaca cu bine peste impulsuri, nu existau TVSuri cand s-a facut primul automobil.

pai dupa parerea mea, aceste supratensiuni/glich-uri apar de la? alternator? electromotor? daca apar de la astea din urma, ele erau prezente si pe masinile vechi insa nu erau luate in seama/nu erau aparatele asa sensibile la ele(supratensiuni/glich-uri).poate si injectoarele fac nasoale?ca si cum este mandretea de aparat MAVO, precis domne, nemaipomenit insa daca nu e sinusoidala forma de unda cand se masoara alternativ, ciuciu... pai ce retelele nu erau deformate si inainte? am carte de-a lui Remus Radulet - bazele electrotehnicii, in care scrie destul de clar despre TrueRMS...cu traducerea de rigoare. dar cu maistrii electricieni nu te poti intelege, daca nu scrie in agenda electricianului despre TrueRMS, nu exista domne! n-are cum!.am avut placerea de a ma juca la Logan cu niste module de geam care erau cam prost executate si cand claxonam sau aleator, surpriza: se ridica geamul sau cobora...pana nu am intervenit ssa-i schimb stabilizatorul, ceva condensatoare montate in plus, ceva diode cu K-ul spre 12V, nu s-a rezolvat. dupa interventie, munceste ok(cel putin pana acum nu au mai facut probleme).PS: cum eliminam/estompam aceste supratensiuni?

Editat Septembrie 19, 2014 de Dr.L
Editat la cererea lui ardiles

[Dxxx]

Uite cum iarasi vorbesc de altceva ... dar ce sa-i faci.

 

Alexutz

Bun care-i intrebarea si care e gaselnita - vrei sa te protejezi de surge-uri prin folosirea unei baterii in locul a ceva specializat? De ce a doua baterie, ce nu ai deja una pe masina?

Oricum ai unele erori:

- in primul rand bateria de masina nu este deep-cycle, deci daca incarci din ea bateria secundara cand masina sta asta inseamna un ciclu de descarcare majora si in curand bateria devine inutilizabila pentru pornirea masinii pentru ca ciclurile respective o fac sa-si creasca rezistenta interna.

Bateria auto cu acid trebuie sa stea mereu incarcata 100% pentru viata maxima.

Atunci cand folosesti demarorul debiteaza sute de amperi, dar timpul fiind foarte scurt nu se descarca semnificativ, plus ca imediat este reicarcata de alternator ca motorul e pornit.

- circuitul booster trebuie sa preia tensiunea din sistem (12-14,2V normal) si sa "scoata" o tensiune superioara.

Evident poate fi configurat cu iesire in curent constant, OK

Dar ce tensiune are AGMul tau, cred ca iti dai seama ca trebuie sa fie peste 14,2 cu circa 2V...

- ce lampi de 12V?

- daca vrei si randamente. .. - pai deocamdata nu ai proiect

 

Ardiles

 

Surge - greu sa traduc, inseamna descarcari sau supratensiuni suprapuse pe tensiunea nominala (auto = 14,2V) care pot fi inductive, sau traznete etc...

 

TVS - sunt niste componente vezi posturile numarul 10, 11, 12 (mai pe inteles) si in zona aia

 

DECI CE SPUI TU E FUNDAMENTAL GRESIT CONFUNZI FENOMENUL CU DISPOZITIVUL CARE IL CONTRACAREAZA

 

Surge-uri sunt produse la masini de toate sarcinile inductive: motorase, relee si pot fi de tensiuni mari, insa cea mai importanta ca consecinte este LOAD DUMP. cu durata foarte mare.

 

 

Bun, ma opresc - ideea era sa discutam fenomenul nu sa revin cu explicatii puerile, de asta exista Google daca aveti lacune, documentati-va mai intai, si macar cititi tot topicul!

[The Stressmaker]

Vad ca nu s-a gasit solutia.

Propun eu cateva metode. Prima metoda consta intr-o bobina de soc cu cateva zeci de spire cu sectiune mare pe miez de ferita inseriata cu montajele cu led. Dupa aceasta bobina serie se monteaza un mosfet canal n cu drena la plus dupa bobina si sursa la minus si cu un zenner intre plus si poarta de 10V (tehnic, la un irfz44n tensiunea de prag este undeva la 4-5V si cu zennerul de 10V fac 15V dar se poate ridica tensiunea si la 16-17V avand o marja de siguranta) si o rezistenta de 10k intre poarta si minus (compensarea curentului rezidual al zennerului). Asa, la depasirea tensiunii de 15V, avem un zenner cu o capabilitate de zeci de amperi doar daca exista si un radiator generos in cazul in care impulsul dureaza zeci sau sute de milisecunde (daca impulsul trebuie disipat la o valoare de maximum 3 W si apare la cateva zeci de secunde nu este necesar un radiator pentru mosfet). Bobina de soc se comporta ca un filtru si ca o impedanta (rezistenta) pentru momenul amorsarii mosfet-ului ca intr-un montaj clasic de stabilizare cu zenner unde bobina de soc, mai precis impedanta ei la tensiunea de impuls, se comporta ca limitator. Sa nu uitam ca discutam de tensiuni tranzitorii de pana in jumatate de secunda. Avantajul este ca se poate folosi orice mosfet cu tensiune mica D-S pentru ca tensiunea nu va depasi tensiunea zennerului adunata cu tensiunea de prag a mosfet-ului. Aceasta metoda functioneaza "la rece" in mod normal si se incalzeste doar la tensiuni tranzitorii.

A doua metoda este principial opusa primeia adica mosfet-ul intrerupe circuitul de alimentare cand se atinge tensiunea maxima. Acest lucru se realizeaza cu un zenner in poarta unui tranzistor bipolar care scurtcircuiteaza poarta la sursa blocand mosfet-ul. Dezavantajul acestei metode este faptul ca mosfet-ul trebuie sa reziste la tensiunea maxima de impuls care necesita mosfeti mai scumpi. Daca se folosesc mosfeti cu canal n pe bara de minus atunci varful de tensiune se manifesta si intre corpul ledurilor si izolatia spre radiator solicitand-o si pe aceasta in tensiune. Aceasta metoda functioneaza " la cald" pentru ca mosfet-ul este inseriat cu circuitul introducand in serie rezistenta D-S si se receste in momentul aparitiei tensiunii tranzitorii.

La prima metoda se poate renunta la bobina de soc daca se considera ca se pot folosi ca si rezistenta echivalenta impedanta conductorilor de alimentare. Asa, tensiunea de impuls se distribuie doar intre conductorii de alimentare si mosfet solicitand suplimentar mosfet-ul. S-ar putea compensa cu mai multi tranzistori in paralel comandati simultan.

Am ales tranzistorii mosfet pentru ca au o comanda simpla si nu au ambalarea termica asa de pronuntata ca a tranzistorilor bipolari plus ca la varianta a doua nu introduc cadere de tensiune pe jonctiune in circuit. Am dat aceste solutii pentru conectarea la instalatia electrica auto in ideea protejarii oricarei metode de alimentare, directa sau prin montaj electronic a ledurilor si desigur ca trebuie sa existe si o siguranta fuzibila intre acumulator si acest montaj.

Editat Septembrie 21, 2014 de The Stressmaker

[Dxxx]

OK, ideile sunt in mare parte corecte teoretic ... numai ca:

 

- prima idee (crowbar circuit - google) este redundanta atat timp cat se gasesc TVS (diode cu avalansa) capabile sa preia in impulsuri puteri de 600 sau 1200W si un singur component face totul, fara nici o bobina cum spuneai bazandu-se pe impedanta conexiunii.

 

- a doua idee merge doar cu mosfeti tip P (PMOS) pentru ca masa sa ramana comuna, insa astia sunt mai scumpi si mai greu de gasit la tensiuni mari.

Ideal ar fi MOS complementari.

 

Acum, de teorii putem imagina diverse si oricum orice varianta posibila a fost deja analizata de cineva undeva.

Problema este ca la asa ceva ai nevoie de variante practice si de analiza propagarii impulsurilor prin dispozitiv, pentru ca daca intarzierea este prea mare , protectia nu are nici un rost ca nu va fi eficienta.

 

 

In nici un caz nu putem spune ca nu s-a gasit solutia, am realizat asa ceva (vezi postul nr 5 cu schema) dar ma gandesc si la alte variante...

Editat Septembrie 22, 2014 de Dxxx

[The Stressmaker]

Se poate face si cu mosfeti cu canal n daca se folosesc cateva artificii adica o sursa de aproximativ 10V pentru polarizare si un optocuplor pentru blocare. La leduri nu este necesar ca masa sa ramana comuna pentru ca nu este nevoie de aceasta referinta ca la transmisia de date. Dar, cand exista VOM1271, de exemplu, folosirea unui mosfet canal n pe bara de plus devine triviala si circuitul poate fi comandat de un simplu zenner+tranzistor care sunteaza alimentarea acestei componente.

Diodele tvs, la cat am citit despre SDC15 (a iesit prima la cautare pe google) de exemplu, au o caracteristica crescatoare a tensiunii odata cu cresterea amplitudinii impulsului si poate ajunge pana la 25V care, pentru niste leduri este foarte mult, mai ales daca aceste impulsuri se repeta. Montajul cu mosfet paralel se mai cunoaste si sub denumirea de stabilizator sunt (paralel) si face exact ce trebuie sa faca, mentine tensiunea la valoarea reglata fara cresteri substantiale asa ca varful este limitat la o valoare cu putin mai mare decat cea reglata. Cel mai lent dispozitiv de aici este optocuplorul mentionat cu 54 microsecunde asa ca urmarirea impulsului este foarte buna.

Totusi noi discutam despre efect si nu despre cauza...

[UDAR]

54µs este enorm comparativ cu viteza de reacție a TVS ( ps ! ). E drept că depinde de aplicație și de natura supratensiunilor dacă acest timp e mare sau mic , cert este că un LED se arde în 54µs sau cel puțin se deteriorează grav. Pe de altă parte tensiunea la care limitează un TVS este relativ mare față de valoarea nominală dar aceea tensiune apare la curenți mult mai mari decât curenții uzuali prin circuit . Exemplu P6KE15 - ca să luăm aceeași tensiune limitează la maxim 21V la 28A și la maxim 27V la 147A . Această protecție se pune, de regulă , înainte de driver-ul LED deci acesta preia scurta suprasarcină , nu LED-ul.

[Dxxx]

Sincer cred ca si viteza de reactie si simplitatea montajului exclud o varianta cu optocuplor.

 

TVS, inaintea driverului (este evident ca asta e configuratia, nu credeam ca mai trebuie mentionat - facem protectia anti-surge nu punctiform pentru LED ci pentru tot montajul) si un driver capabil sa reziste la tensiunea maxim posibila pe TVS pare si mai simplu si mai sigur si mai ieftin.  Si mai rapid... ca viteza de reactie.

 

Este clar ca TVSul va incepe sa se deschida binisor peste valoarea maxim normala si va conduce la maxim la tensiuni si mai mari, dar asta este doar specificul lui, de care trebuie tinut seama in alegerea componentelor din jur.

Este adevarat ca la camioane cu 24 V tensiunea maxima posibila este maricica, peste 40V si asta restrictioneaza alegerile sau le face ceva mai scumpe.

Pentru 12V ne descurcam cu componente uzuale deoarece maximumul va fi pe la 25V, cel mult 30V.

 

Revenind la schema cu deconectare se poate usor desena o schema cu un Pmos, Zenner si un tranzistor insa ceea ce ramane este cat de rapida va fi propagarea, este vorba de fenomene tranzitorii.

Ramane necesarul unui Pmos cu rezistenta DS suficient de mica si care sa reziste la varfuri de 200V (asta ar fi valoarea care pare a fi acoperitoare) ceea ce nu e insa nici usor nici ieftin.