Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Dioda wysokiej mocy (1MHz) na TS555 z wypełnieniem poniżej 1%

30 Cze 2013 01:36 2082 8
  • Poziom 2  
    Witam

    Chciałbym zrobić układ z diodą PowerLED (Cree mk-r Imax=1250 mA 14Vmax) migającą z częstotliwością 1MHz. Standardowe NE555 działa z częstotliwością max 500kHz i wypełnieniem w zakresie 1%-99%. Znalazłem jego szybszy odpowiednik, TS555. Max 2.7Mhz i nie wiem jak to jest u niego z wypełnieniem. Jaki zakres? Da się to jakoś wyliczyć na podstawie danych z datasheetu? Wydaje mi się, że 1%-99% można osiągnąć na pewno, ale może da się osiągnąć jeszcze mniejszą wartość? Wypełnienie chciałbym żeby było jak najniższe dające możliwość osiągnięcia maksymalnego natężenia prądu na LED.

    Wiem że o 555 i migających diodach napisano już tony stron, ale nie doczytałem się tego co mi potrzeba do szczęścia.

    Dioda wysokiej mocy (1MHz) na TS555 z wypełnieniem poniżej 1%
    Na obrazku znajduje się schemat jaki spłodziłem w programie Tina.
    Wartości R1,R2 i C2. wg kalkulatora powinny dać 1MHz i 1% wypełnienia. Na wejściu zasilacz 16V (4,5A). T1 jaki jest na rysunku daje max 1A więc trzeba go wymienić na jakiś lepszy. R3 też sobie dostosuję jak już będę wszystko wiedział. No i U1 to nie NE555 tylko TS555.


    Mam kilka pytań a propos.
    Już mi głowa od tego wszystkiego, dosłownie, pęka. Google milczy a ja ledwo widzę na oczy.

    1. Czy przy wypełnieniu np. 1% dioda będzie zużywała 1/100 prądu Np. zamiast 16W będzie zużywała 0.16W? (wydaje mi się, że tak, ale muszę się upewnić)
    2. Czy jeśli R3 przy ciągłej pracy wymagałby np. 20W to przy takim taktowaniu będzie to 0.20W. Czy będzie potrzebny rezystor 20W czy wystarczy 0.25W.(Wiem, że w normalnych warunkach powinno się zastosować przetwornicę, ale jeśli moje oczekiwania się spełnia to po co zawracać sobie głowę 1W czy 2W)
    3. Czy zasilacz 16V w tym wypadku wystarczy ?
    4. Robiłem symulacje w programie Yenka (dla dzieci w wieku przedszkolnym chyba to jest ) i wszystko działało cacy. W Tinie nie mogę się jeszcze odnaleźć do końca i wywala mi błędy (Operating point not found). Przy różnych komponentach i konfiguracjach. Np. raz oscylator pokazuje odpowiednią falę prostokątną. Po chwili jakieś dziwne kropki, albo trzeba zmniejszać skalę żeby coś zobaczyć i wrócić do tego zakresu który mnie interesuje. Nie ufam Tinie.
    Tak czy siak czy wg. was układ z załącznika powinien działać ( po uwzględnieniu zmiany głównie U1 T1 i R3)?


    Moderowany przez Mirek Z.:

    Pisownię postu (głównie jednostek) poprawiłem.


    Jestem w temacie trochę zielony. Wybaczcie. Dzięki za pomoc.
  • Poziom 14  
    Skąd pomysł żeby sterować diodą z tak wielką częstotliwością? Przy takiej częstotliwości to już pojemności i indukcyjności pasożytnicze będą miały wpływ na działanie układu.

    Poza tym, wyższe częstotliwości -> konieczność szybszego przeładowywania bramki MOSFETa -> większe impulsowe prądy na wyjściu układu. Może nie wyrobić.

    Diodę dobrze by było zamienić na jakąś Shottky. Szybkie i mniejszy spadek napięcia.

    Co do pytań:
    Cytat:
    1. Czy przy wypełnieniu np. 1% dioda będzie zużywała 1/100 prądu Np. zamiast 16W będzie zużywała 0.16W? (wydaje mi się, że tak, ale muszę się upewnić)

    W teorii tak, a nawet lepiej. Z prawa Ohma i wzorków na moc, 100 raz mniejszy prąd przy tym samym oporze daje 100² razy mniejszą moc. Zakładając że tranzystor nadąży z otwieraniem się, że zasilanie wyrobi, że pominiemy pojemności pasożytnicze...

    Cytat:
    2. Czy jeśli R3 przy ciągłej pracy wymagałby np. 20W to przy takim taktowaniu będzie to 0.20W. Czy będzie potrzebny rezystor 20w czy wystarczy 0.25W.

    Wystarczy 0.25W (przy założeniach jak wyżej + zakładając że uzyskamy w rzeczywistości takie małe wypełnienie).

    Cytat:
    3. Czy zasilacz 16V w tym wypadku wystarczy ?

    O ile ma odpowiednią wydajność prądową, to czemu by nie. Weź tylko pod uwagę że obciążenie ma charakter mocno impulsowy, więc przyda się trochę kondensatorów filtrujących.


    Cytat:
    (...) nie doczytałem się tego co mi potrzeba do szczęścia.

    Zejścia z częstotliwością, przynajmniej z 20 razy.
  • Poziom 2  
    Dzięki za zainteresowanie tematem.

    W datasheet tego TS555 znalazłem takie wartości:

    dla +5V
    tR Output rise time (Cload= 10 pF) 25 ns
    tF Output fall time (Cload= 10 pF) 20 - ns
    tPD Trigger propagation delay 100 ns
    tRPW Minimum reset pulse width (Vtrig= 5 V) 350 ns

    Czy te wartości nie są przypadkiem odpowiedzialne za wypełnienie?
    Jeśli tak to wychodzi na to, że można je zredukować poniżej 1%...

    Generalnie chodzi mi o coś takiego: Gwałtowny wyrzut fotonów co jakiś stosunkowo długi czas. Wyczytałem, że ten LED wytrzyma nawet 300MHz, ale mi tyle nie potrzeba. Oprócz tego powinien "wytrzymać" do 300% nominalnego (maksymalnego, przewidzianego dla pracy ciągłej) natężenia prądu przy wypełnieniu do 10% wg. datasheet

    Dioda wysokiej mocy (1MHz) na TS555 z wypełnieniem poniżej 1%

    Częstotliwość i "czystość" sygnału nie jest tak istotna (byle osiągał zadaną prze ze mnie wartość I). Wystarczy 100kHz.

    Chciałbym żeby ten układ był maksymalnie prosty.
    Kondensatory filtrujące i diodę shottky'ego oczywiście wezmę pod uwagę.
  • Moderator HydePark/Samochody
    kr2ychu2 napisał:
    W datasheet tego TS555 znalazłem takie wartości:

    dla +5V
    tR Output rise time (Cload= 10 pF) 25 ns
    tF Output fall time (Cload= 10 pF) 20 - ns
    tPD Trigger propagation delay 100 ns
    tRPW Minimum reset pulse width (Vtrig= 5 V) 350 ns

    Czy te wartości nie są przypadkiem odpowiedzialne za wypełnienie?
    Jeśli tak to wychodzi na to, że można je zredukować poniżej 1%...



    Nie są odpowiedzialne za wypełnienie .

    To są czasy narastania i opadania zbocza impulsu wyjściowego ( dla pojemności obciążenia 10pF ) , oraz opóźnienie przełączenia wewnętrznego przerzutnika. Ostatni z parametrów to minimalna szerokość impulsu na pinie reset układu.
  • Poziom 34  
    1-dioda do swej pracy potrzebuje nominalnej wartości Id i napięcia Ud .
    2-przy wartościach nominalnych będzie pobierać prąd w czasie t .
    3-w czasie t1=t:100 pobierze prąd nominalny Id przy napięciu Ud -
    o ile żródło prądu będzie wysokosprawne w czasie t1=t:100
    4-czyli coraz więcej warunków jest do spełnienia .Źródło tez musi być szybkie .
  • Poziom 43  
    To nie jest takie proste 1% z 1µs okresu to 10ns żeby to wyglądało jak impuls prostokątny czasy narastania i opadania muszą być znacznie krótsze 1-2ns, do tego potrzeba dobrze przemyślanego projektu.

    Z danych które podąłeś wynika że TS555 obciążony pojemnością 10pF może zmienić stan w 25ns czyli dziesięć razy za wolno, w praktyce obciążony tranzystorem będzie potrzebował kilkadziesiąt krotnie więcej czasu na zmianę stanu, z tego wniosek że sam TS555 nie nadaje się do bezpośredniego szybkiego przełączania tranzystorów.

    Żeby tak szybko przełączyć MOSFET'a będziesz potrzebował odpowiedniego tranzystora i drivera o odpowiedniej wydajności prądowej znacznie większej niż ten 1A

    Skąd wziąłeś tego IRF448 to jakiś stary mosfet na 500V w TO-3 do którego nie można znaleźć kompletnej dokumentacji.
    Każdy nadmierny "zapas" parametrów takich jak Uds Id Rdson będzie szkodził większym Qg i wolniejszym przełączaniem.

    Jaka jest pojemność złączowa tego LED'a, skąd wiesz że da radę do 300MHz ?

    A co do rezystora R3 jak byś dał 20W czyli drutowy, LED nie świecił by, z powodu indukcyjności rezystora.

    A może by zastosować generator na tranzystorze lawinowym?
  • Poziom 43  
    kr2ychu2 napisał:
    Witam

    Chciałbym zrobić układ z diodą PowerLED (Cree mk-r Imax=1250 mA 14Vmax) migającą z częstotliwością 1MHz. Standardowe NE555 działa z częstotliwością max 500kHz i wypełnieniem w zakresie 1%-99%. Znalazłem jego szybszy odpowiednik, TS555. Max 2.7M[h]Hz i nie wiem jak to jest u niego z wypełnieniem. Jaki zakres? Da się to jakoś wyliczyć na podstawie danych z datasheetu? Wydaje mi się, że 1%-99% można osiągnąć na pewno, ale może da się osiągnąć jeszcze mniejszą wartość? Wypełnienie chciałbym żeby było jak najniższe dające możliwość osiągnięcia maksymalnego natężenia prądu na LED.

    Wiem, że o 555 i migających diodach napisano już tony stron, ale nie doczytałem się tego co mi potrzeba do szczęścia.

    Dioda wysokiej mocy (1MHz) na TS555 z wypełnieniem poniżej 1%
    Na obrazku znajduje się schemat jaki spłodziłem w programie Tina.
    Wartości R1,R2 i C2. wg kalkulatora powinny dać 1MHz i 1% wypełnienia. Na wejściu zasilacz 16V (4,5A). T1 jaki jest na rysunku daje max 1A więc trzeba go wymienić na jakiś lepszy. R3 też sobie dostosuję jak już będę wszystko wiedział. No i U1 to nie NE555 tylko TS555.


    Mam kilka pytań a propos.
    Już mi głowa od tego wszystkiego, dosłownie, pęka. Google milczy a ja ledwo widzę na oczy.

    1. Czy przy wypełnieniu np. 1% dioda będzie zużywała 1/100 prądu Np. zamiast 16W będzie zużywała 0.16W? (wydaje mi się, że tak, ale muszę się upewnić)
    2. Czy jeśli R3 przy ciągłej pracy wymagałby np. 20W to przy takim taktowaniu będzie to 0.20W. Czy będzie potrzebny rezystor 20W czy wystarczy 0.25W.(Wiem, że w normalnych warunkach powinno się zastosować przetwornicę, ale jeśli moje oczekiwania się spełnia to po co zawracać sobie głowę 1W czy 2W)
    3. Czy zasilacz 16V w tym wypadku wystarczy ?
    4. Robiłem symulacje w programie Yenka (dla dzieci w wieku przedszkolnym chyba to jest ) i wszystko działało cacy. W Tinie nie mogę się jeszcze odnaleźć do końca i wywala mi błędy (Operating point not found). Przy różnych komponentach i konfiguracjach. Np. raz oscylator pokazuje odpowiednią falę prostokątną. Po chwili jakieś dziwne kropki, albo trzeba zmniejszać skalę żeby coś zobaczyć i wrócić do tego zakresu który mnie interesuje. Nie ufam Tinie.
    Tak czy siak czy wg. was układ z załącznika powinien działać ( po uwzględnieniu zmiany głównie U1 T1 i R3)?


    Mirek Z. napisał:
    Pisownię postu (głównie jednostek) poprawiłem.

    Jestem w temacie trochę zielony. Wybaczcie. Dzięki za pomoc.
    Recydywa, poprzedni Twój post o tym samym w Koszu, a Moderator wyraźnie dopisał:
    Cytat:
    A w nocie katalogowej NE555 jest wszystko opisane -> Maximum Operating Frequency Area than 500kHz.
    Oczywiście, w nocie katalogowej dla układu NE555, a jego tzw. szybki odpowiednik najpierw sobie kup, zamiast "dzielić skórę na niedźwiedziu".
    Wobec powyższego, o czym tu dyskutować?
    Zaś każdy symulator - udowodniona przeze mnie wielokrotnie teza - to typowy "ogłupiacz" niedouczonych, a która i tu została przez Kolegów Tobie udowodniona.
    A o tym, czy przedmiotowy dużej mocy LED (ma dość znaczną wartość pojemności dyfuzyjnej) w ogóle tak wielką wartość częstotliwości - jakżeś sobie tu założył - przyjmie, to już wolę nie wspominać.
  • Poziom 2  
    Specjalnie napisałem w "piaskownicy". Liczyłem na Waszą pomoc w rozwiązaniu problemu. Wiem ,że jestem "elektronicznym debilem". Nie ogarnę wszystkiego w tydzień dlatego napisałem tutaj.
    Jeszcze raz dziękuję tym, którzy zechcieli dodać coś konstruktywnego od siebie.

    Cytat:
    Recydywa, poprzedni Twój post o tym samym w Koszu, a Moderator wyraźnie dopisał:
    Cytat:
    A w nocie katalogowej NE555 jest wszystko opisane -> Maximum Operating Frequency Area than 500kHz.



    Temat powtórzony za zgodą moderatora.

    W nocie katalogowej TS555 napisane jest: High maximum astable frequency of 2.7 MHz

    Cytat:
    Jaka jest pojemność złączowa tego LED'a, skąd wiesz że da radę do 300MHz ?

    Co do częstotliwości (cytat z dokumentu ze strony Cree XLampPulsedCurrent.pdf):
    Maximim swithing frequency
    The maximum switching frequency for pulsing LEDs is limited by the turn-on time of the device as well as the rise- and fall-time limits of the switching circuitry. The typical turn-on time for an Xlamp device is on the order of 10 nanoseconds or less, which provides the maximum switching frequency of approximately 100 MHz.

    Rzeczywiście nie 300MHz a 100MHz. Tak czy siak mnie wystarczy 0.1-1 MHz

    Oprócz tego przy okazji (z tego samego dokumentu). Dane dla częstotliwości 1KHz:
    1. For duty cycles between 51-100%, do not exceed 100% of the maximum rated current;
    2. For duty cycles between 10-50%, do not exceed more than 200% of the maximum rated current;
    3. For duty cycles less than 10%, do not exceed more than 300% of the maximum rated current.

    Dla diody Mk-r maximum rated current wynosi 1250mA

    Cytat:
    To nie jest takie proste 1% z 1µs okresu to 10ns żeby to wyglądało jak impuls prostokątny czasy narastania i opadania muszą być znacznie krótsze 1-2ns, do tego potrzeba dobrze przemyślanego projektu.

    Z danych które podąłeś wynika że TS555 obciążony pojemnością 10pF może zmienić stan w 25ns czyli dziesięć razy za wolno, w praktyce obciążony tranzystorem będzie potrzebował kilkadziesiąt krotnie więcej czasu na zmianę stanu, z tego wniosek że sam TS555 nie nadaje się do bezpośredniego szybkiego przełączania tranzystorów.

    Żeby tak szybko przełączyć MOSFET'a będziesz potrzebował odpowiedniego tranzystora i drivera o odpowiedniej wydajności prądowej znacznie większej niż ten 1A


    Jeszcze raz dodam, że fala nie musi być idealnie prostokątna. Byle zdołała na chwilę osiągnąć oczekiwany szczyt. Może go przekroczyć. Wypełnienie też nie musi wynosić 1% czy mniej. Byle było tak krótkie na ile pozwalają podzespoły. Przy stosunkowo prostej konstrukcji całego układu.

    Cytat:
    A może by zastosować generator na tranzystorze lawinowym?

    Właśnie o takie rady mi chodzi. Zaraz lecę do wujka google.

    Cytat:
    A co do rezystora R3 jak byś dał 20W czyli drutowy, LED nie świecił by, z powodu indukcyjności rezystora.

    Dobrze wiedzieć

    Cytat:
    Skąd wziąłeś tego IRF448 to jakiś stary mosfet na 500V w TO-3 do którego nie można znaleźć kompletnej dokumentacji.
    Każdy nadmierny "zapas" parametrów takich jak Uds Id Rdson będzie szkodził większym Qg i wolniejszym przełączaniem.

    To jest domyślny mosfet w Tinie. Chodziło mi o samą ideę układu a nie konkretny podzespół.
  • Poziom 43  
    Cytat:
    Specjalnie napisałem w "piaskownicy". Liczyłem na Waszą pomoc w rozwiązaniu problemu. Wiem ,że jestem "elektronicznym debilem". Nie ogarnę wszystkiego w tydzień dlatego napisałem tutaj.


    Problem w tym że wybrałeś sobie temat nie dla początkujących, temat w którym nieliczni mogą pomóc, bo mało kto, w praktyce, budował tak szybkie układy impulsowe, na taki prąd, oczywiście nie jest to temat do piaskownicy.
    Ja też nie należę do grupy ekspertów, bo budowałem układy kilkukrotnie wolniejsze :).

    Znajdź notę aplikacyjną GATE DRIVER DESIGN For Switch-Mode Applications a w niej driver FPS-4N - to układ który da radę wygenerować te 10ns choć nie będzie to prostokąt.

    Albo scalonym driverem mosfet'ów IXRFD630 katalogowe minimum to 8ns nawet z obciążeniem pojemnościowym 1nF, zobacz też inne układy z tej rodziny.