Михайлик

Безиндуктивный Led Драйвер На 220В

111 сообщение в этой теме

Михайлик    2 305

Решил создать отдельную тему, т.к. считаю, что она должна выделиться от остальных.

В журнале "Радиолоцман" №8 за 2011г., стр.51 опубликована схема драйвера светодиодов без привычных индуктивных элементов. Она меня заинтересовала тем, что с неплохим КПД можно получать заметные токи потребления. В реальности это подтвердилось. Позже возникло желание опробовать её и как предлагал автор в роли LED драйвера.

Схема с моими изменениями

post-135625-0-39205000-1416301369_thumb.jpg

Для МС9 выкладываю модель

БП.rar

В реальности С2 отсутствует, но в симуляторе шла сильная генерация, пришлось ставить.

В качестве нагрузки были выбраны два 6W модуля производства LG Innotek

LNB36-06J401A.pdf

собранные на св-диодах

LEMWS59T75HZ00.pdf

Выбор определялся высоким (45 В) напряж. питания модулей, т.к. при моделировании схемы было замечено повышение КПД с ростом напряж. питания нагрузки.

В конечном счете получена следующая конструкция

post-135625-0-04417700-1416301756_thumb.jpg

Х1 - 4х1N4007

R5 - термистор диам. 8мм

D4 - BZX55-12

Q1 - 2SC1815

D5 - КС213Б

M1 - IRFI730G

C1 - 220 мкФ на 160 В

X2 - LM317T

Результаты измерений (использован тестер M-890G):

Напряжение на модулях 87 В, ток 100 мА

Напряжение питания сети 212 В, ток потребления 0,046 А.

КПД = 87 * 0,1 / 212 * 0,046 = 0,89 (89% !).

Безусловно, измерения проводились не RMS и рез-ты явно искажены, но всё равно не плохо.

Полевик и ЛМ-ка греются не сильно, рука терпит, термистор с той же примерно темпер-рой.

Используя данные из datasheet на модули и св-диоды получаем свет. поток 35 * 14 * 2 = 980 Лм. При пересчёте на лампу накаливания (13 Лм/Вт) получаем 75 Вт аналога. Выигрыш в 7,7 раза.

Ещё раз подчеркну не совсем правильную методику измерения - не RMS. Реально похуже.

  • Одобряю 3

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Vascom    644

В чём преимущества перед драйверами с трансформатором? У них, вроде бы, КПД 90-95% может быть.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Михайлик    2 305

У меня, конечно, ещё меньше, чем по расчетам. Преимуществом считаю для себя именно отсутствием индукт. элементов. В реальности для достижения высоких технич. данных классич. драйверов требуется серьёзный расчет всех элементов схемы и, в первую очередь, дросселя (трансформатора). ( Ну не люблю я это дело! А намотку его ещё меньше!) Для промышленного выпуска имеет смысл проведения подобных действий, а вот для радиолюбителей не всегда.

Опять же считаю плюсом данной схемы её возможная малогабаритность и универсальность (!!! Просто меняем номиналы резисторов делителя и конденсатора!).

В дальнейшем хочу "загнать" ПП в цоколь КЛЛ, использовав SMD компоненты. И моделирование и практика показывают небольшое (менее 1 Вт) тепловыделение элементов.

Попозже проверю работу с эл-литом меньшего номинала (и размеров!). В симуляторе, вроде, неплохие рез-ты.

Изменено пользователем Михайлик

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Vascom    644

В реальности расчёт элементов схемы почти и не нужен. Берёшь микросхему драйвера, схему из даташита на него, покупаешь требуемый импульсный трансформатор - и готово.

  • Лайк 1

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Михайлик    2 305

Можно купить и драйвер... Мне просто было интересно сделать самому. А вот изготовление транса, да еще и для однотактника - головная боль для меня.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Их сейчас готовых на любой вкус найти не проблема.

Например, производства Premier Magnetics.

Imho, минус Вашей схемы - отсутствие гальванической развязки, но большой плюс - компактность.

.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Михайлик    2 305

Не считаю БОЛЬШИМ минусом отсутствие гальванразвязки. У лампы накаливания её нет. (У меня в ванной комнате сделан светильник (правда по другой схемотехнике) под потолком. Работает уже три года без проблем. Помещение довольно влажное, но я не представляю себе ситуацию попадания под напряж., кроме как залить его водой... Кроме всего прочего, в квартире всё защищено УЗО.) При её аварии (взрыв колбы) держатели спирали так же под напряж.

Основным плюсом считаю всё-таки универсальность и легкость настройки. Правда в нек-рый ущерб КПД.

Изменено пользователем Михайлик

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Михайлик    2 305

У ранее изготовленного с преобраз. по ВЧ ( на основе HV9961.pdf) помеха идёт. На нек-рых каналах кабельного ТВ заметно. Фильтры на входе той схемы отсутствуют.

Здесь фильтр также не стоит. Плата - макет для отработки номиналов и проверки самой идеи. Переключение идёт на частоте 100 Гц (а не 40 кГц как вышеупомянутая). Фронты включения полевика, судя по симулятору (да и по логике его работы) затянутые. Помех пока не наблюдал.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Михайлик    2 305

Ток определяется резистором R6. Для LM317 падение на нём 1,25 В. По з-ну Ома делим на нужный ток и получаем искомое сопротивление. Всё это описано в datasheet на 317.

По напряжению. Расчитываем падение на св-диодах (3в х кол-во) + 3-4 В на м-схему (если меньше, то будет хуже стабилизировать ток). Вычисленное напряж. будет определяться цепочкой R1,R2, D4. Как только напряж. на делителе R1,R2 превысит напряж. на стабилитроне D4, он откроется и заряд С1 прекратится. При наладке можно ставить перем. резистор в одно из плеч делителя. Для R1, чем меньше его номинал, тем меньше напряж. на выходе. Для R2 - наоборот. Дабы не сжечь м-схему или светики, поставьте при наладке в параллель С1 просто резистор, соотв. мощности и номинала.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
mvkarp    3 757

"и заряд С1 прекратится" - прекратиться ток в цепи. Т.к. полевик М1 закроется.

Ток в цепи проходит короткими импульсами в начале и в конце полупериода сети. Поэтому, Михайлик, все Ваши выкладки по поводу кпд и светового потока - очень-очень далеки от истины. Даже с учетом, что Вы предупреждали о погрешности измерений.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Михайлик    2 305

mvkarp

Всё не так плохо. Попробуйте "поиграться" с вышевыложенной моделью в Капе.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
mvkarp    3 757

Вы и световой поток в капе увидели? :)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Vascom    644

Зная ток через светодиод, не сложно заглянуть в даташит и найти уровень светового потока.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
mvkarp    3 757

И он в данном случае измеряется при токе 150 мА.

А в схеме ограничение тока на уровне 125 мА, да еще и подается импульсами, пока полевик открыт.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Vascom    644

Там есть график, где световой поток указан при токах от 0 до 300мА. Ну и поделить на скважность, раз импульсы у нас.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
mvkarp    3 757

Вот поэтому и не получится световой поток двух модулей "35 * 14 * 2 = 980 Лм. ", как указал ТС.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Михайлик    2 305

Я не уверял, что эта схема - решение всех проблем. Просто она мне нравится заметно больше, нежели с конденс. балластом.

Зимой, когда будет время, оценю светоотдачу, как делал с HV9961.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
mvkarp    3 757

Вот более свежая версия документа. LEMWS59T75HZ00 Rev.2.0 (2012-03-29).pdf

Максимально допустимый импульсный ток для данных светодиодов 300 мА. Т.е., в принципе, можно повысить световой поток, подняв ток ограничения и напряжение отключения.

А в принципе, сама схема достаточно интересна. И для определенных приложений должна найти свое место.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Меня заинтересовало другое. Если драйвер линейный и для участка цепи

Напряжение на модулях 87 В, ток 100 мА

, то как получается в полной цепи?

...ток потребления 0,046 А.

Изменено пользователем Геннадий

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
mvkarp    3 757

Импульсы тока, Геннадий, импульсы. 100 мА - это ток в импульсе, 0,046 - потребляемый от сети (хотелось бы измерить его действующее значение).

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
mvkarp    3 757

Что будет, если рядом с ним ядреная бомба взорвется? :crazy:

Как по мне, так C1, C2, R4 вообще не нужны.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Войти сейчас


  • Сообщения

    • Судя по отсутсвию каких либо самостоятельных действий по диагностике, с этим и другими аппаратами, смысла действительно мало.
    • @max820 Симистор ВТА41-600, судя по даташит,   http://www.ween-semi.com/documents/BTA41-600B.pdf является 4-х квадрантным, поэтому он будет управляться во всех 4-х квадрантах обязательно. Но дело в том что максимальный ток управления в 4-м квадранте выше тока управления в 1.2 и 3 квадрантах и составляет 70 мА вместо 50 мА в других квадрантах. Судя по Вашей схеме, когда на МТ2 +, то на УЭ - , а когда на МТ2 - , то на УЭ +. Получается, что симистор работает во 2 и 4 квадрантах и возможно из за тока управления 4-го квадранта добавляется температура. Не уверен в этом, но возможно. А насчет 80-90 градусов можете не волноваться. Это для нашей руки горячо, а для симистора это вполне комфортные условия. По даташит его предельная рабочая температура 150 град. Доводить до этого конечно же не надо, но и 90 град. - это не проблема.  А попробуйте поменять условные катод и анод симистора местами на Вашей схемке (это выводы 1 и 2, переверните симистор вверх ногами) Тогда, полагаю, управление будет происходить в 1 и 3 квадрантах - это любимые квадранты симисторов. Во всяком случае, в типовых схемах симисторных регуляторов такое включение наиболее популярно. Может и греться будет меньше, но не на много. И еще. Если будете пробовать поменять терминалы местами, то добавьте обязательно резистор 1К. Это R5 на другой схемке. Этот резистор необходим для защиты от ложных срабатываний симистора. Его рекомендуется ставить, чтобы УЭ не "висел в воздухе".
    • Угу, нет никакой причины использовать отдельные модули. Пусть LM358 регулятора тока воздействует не на затвор своего полевика, а на регулирующий элемент, который стоит в стабилизаторе напряжения. По такому примерно принципу и построено большинство универсальных блоков питания.
    • Спасибо @РадиоНастройщик  Я как то и не подумал, что может быть так просто. Собрал в Симе 14 и посмотрел. Работает на 300 кГц нормально. , Думаю и в железе будет работать . Только ток светодиода подгоню под даташит драйвера.   Ключ для генератора.ms14
    •  что, собственно, здоровья им конечно же не добавляет - но, и не отнимает. Современные конденсаторы расчитаны на длительную работу, минимум, при 85о. Если конденсатор можно длительно держать рукой - это абсолютно безопасная температура. 60 - 70о, уже не очень удержите. Но, и это безопасно. Вообще, это нормально, когда ламповая техника греется. допустимо заменить эти конденсаторы на 47 мкФ х 250в? - да. Цепочка 5,1 кОм + 20 мкф снижает пульсации со средней точки выпрямителя более, чем в 30 раз. 47 мкф даст подавление пульсаций в 75 раз.
    • @max820 Симистор ВТА41-600, судя по даташит,   http://www.ween-semi.com/documents/BTA41-600B.pdf является 4-х квадрантным, поэтому он будет управляться во всех 4-х квадрантах обязательно. Но дело в том что максимальный ток управления в 4-м квадранте выше тока управления в 1.2 и 3 квадрантах и составляет 70 мА вместо 50 мА в других квадрантах. Судя по Вашей схеме, когда на МТ2 +, то на УЭ - , а когда на МТ2 - , то на УЭ +. Получается, что симистор работает во 2 и 4 квадрантах и возможно из за тока управления 4-го квадранта добавляется температура. Не уверен в этом, но возможно. А насчет 80-90 градусов можете не волноваться. Это для нашей руки горячо, а для симистора это вполне комфортные условия. По даташит его предельная рабочая температура 150 град. Доводить до этого конечно же не надо, но и 90 град. - это не проблема.  А попробуйте поменять условные катод и анод симистора местами на Вашей схемке (это выводы 1 и 2, переверните симистор вверх ногами) Тогда, полагаю, управление будет происходить в 1 и 3 квадрантах - это любимые квадранты симисторов. Во всяком случае, в типовых схемах симисторных регуляторов такое включение наиболее популярно. Может и греться будет меньше, но не на много.
    • Ключ на биполярном транзисторе в картинках.