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

Sterownik HP LED - Proszę o wytłumaczenie działania schematu

21 Sty 2015 09:57 1470 21
  • Poziom 8  
    Sterownik HP LED - Proszę o wytłumaczenie działania schematu

    Cześć wszystkim,

    proszę o wytłumaczenie działania schematu. Nie rozumiem kilku rzeczy, a mianowicie>

    1. Jaką rolę spełnia tranzystor Q1?
    2. Czy tranzystor M2 nie powinien być MOSFETEM typu P?
    3. Czy ten sam uklad mozna zbudowac z tranzystorem PNP zamiast NPN?
    4. Czy mogę wykorzystać ten układ z diodą BXRA-40E0810-A-00?
    (http://www.farnell.com/datasheets/1504251.pdf)


    Z góry dzięki, Teh.
  • Poziom 8  
    @Marian B

    Dzięki za szybką odpowiedź, mógłbyś mi to wytłumaczyć bardziej 'łopatologicznie?
    Rozumiem, że wartością R2 ustalam płynący przez diodę prąd, w jaki sposób odbywa się ta regulacja? Dodam, że chcę zasilić diodę, której forward voltage jest równy około 28 V. Więc zasilanie prawdopodobnie będzie musiało mieć 30 V, a nie 5. Natomiast rezystor R2 100 omów.
  • Pomocny post
    Poziom 21  
    czemu 100 Ohm ? Czyżby miała być zasilana prądem: R=U/I => I=U/R => I=0.7v /100 Ohm = 0.007 A = 7 mA ?

    P.S. przy tak małym prądzie zawsze można zbudować podobny driver na jednym tranzystorze, 2 diodach prostowniczych i 2 rezystorach
  • Poziom 8  
    @penknife

    Wielkie dzięki, rzeczywiście aby uzyskać około 300 mA muszę zastosować 2 omowy rezystor.

    Wiem, że istnieją inne rozwiązania, ale chciałbym się trzymać tego. Możesz mi jeszce tylko wytłumaczyć jak dobrać napięcie zasilania? Zrozumiałem, że muszę je tak dobrać, żeby na rezystorze spadek nie przekraczał 0,7 bo wtedy tranzystor bipolarny odetnie prąd LEDowi?


    Pozdrowienia, Teh
  • Poziom 35  
    Prostota tego układziku "zbliża sie do doskonałości", jeżeli uwzględni się pojemności montażowe układu, oraz pojemność bramka/stok tranzystora NMOS. Wtedy szczegółowa analiza wykaże, że układ pracuje impulsowo, (przewodzi-nie przewodzi) co polepsza jego sprawność.
  • Specjalista elektronik
    Nie. Napięcie zasilania musi wystarczyć dla LED-ów, MOSFET-a i opornika (na tym ostatnim będzie 0,66V). MOSFET-owi pewnie wystarczy mały ułamek V spadku napięcia (to zależy, jakiego użyjesz - musisz sprawdzić oporność włączenia), ale on jeszcze potrzebuje napięcia na bramce (i powinien to być LogicLevels, jeśli masz niewiele LED-ów - bo inne potrzebują z 8V, a LL ze 4V; kolejny parametr do sprawdzenia w nocie katalogowej), LED-owi np. 3,5V (jeśli to będzie jeden biały). Pewnie poniżej 5V będzie za mało, nawet dla jednego LED-a, z powodu wymaganego napięcia na bramce.
  • Poziom 43  
    Cytat:
    Prostota tego układziku "zbliża sie do doskonałości", jeżeli uwzględni się pojemności montażowe układu, oraz pojemność bramka/stok tranzystora NMOS. Wtedy szczegółowa analiza wykaże, że układ pracuje impulsowo, (przewodzi-nie przewodzi) co polepsza jego sprawność.
    Nie prawda, ten układ nie oscyluje sam z siebie, ale jak każdy układ można schrzanić, gdyby oscylacje wystąpiły ukłąd przestał by należycie pełnić swoją funkcje, dlatego nie należy do nich dopuścić , no a pomysł że impulsowa praca układu liniowego poprawia sprawność to bzdura jakiej dawno nie słyszałem.
  • Poziom 35  
    jarek_lnx napisał:
    Cytat:
    Prostota tego układziku "zbliża sie do doskonałości", jeżeli uwzględni się pojemności montażowe układu, oraz pojemność bramka/stok tranzystora NMOS. Wtedy szczegółowa analiza wykaże, że układ pracuje impulsowo, (przewodzi-nie przewodzi) co polepsza jego sprawność.
    Nie prawda, ten układ nie oscyluje sam z siebie, ale jak każdy układ można schrzanić, gdyby oscylacje wystąpiły ukłąd przestał by należycie pełnić swoją funkcje, dlatego nie należy do nich dopuścić , no a pomysł że impulsowa praca układu liniowego poprawia sprawność to bzdura jakiej dawno nie słyszałem.


    Otóż układ jest na tyle prościutki, że po wypowiedzi Kolegi zadałem sobie trud, zmontowałem w pajączku i sprawdziłem oscyloskopem, są silne przebiegi impulsowe. Nie jest to prostokąt, nie mniej są i to na całą amplitudę 12V, takie było napięcie zasilające.
    Jeżeli się wypowiada jakieś zdanie stwierdzające fakty, to tzeba być tych faktów absolutnie pewnym.
  • Poziom 43  
    Cytat:
    Otóż układ jest na tyle prościutki, że po wypowiedzi Kolegi zadałem sobie trud, zmontowałem w pajączku i sprawdziłem oscyloskopem, są silne przebiegi impulsowe. Nie jest to prostokąt, nie mniej są i to na całą amplitudę 12V, takie było napięcie zasilające.
    Czyli twój układ nie działa, a u mnie w konfiguracji IRFZ34N BC237 1Ω i 10kΩ (co było pod ręką) jest stabilny, a jakby nie był to pomierzę i wstawie co trzeba żeby był..

    Cytat:
    Jeżeli się wypowiada jakieś zdanie stwierdzające fakty, to tzeba być tych faktów absolutnie pewnym.
    Jestem absolutnie pewnym, bo nie jeden taki układ zrobiłem, włącznie z wersjami z TL431 (jako wzmacniacz i referencja) i wzmacniaczem operacyjnym
  • Poziom 35  
    Nie licytujmy sie ilością wykonanych układów, bo też mam ich bardzo dużo.
    Niema prostych układów idealnie działających, a ten jest tego przykładem. Blokowanie i odblokowanie tranzystora nigdy nie będzie całkowicie liniowe, zawsze będą przeskoki, wahania w jedną i drugą stronę, i te wahania powiększają się na zasadzie rezonansu. Na samym początku wspomniałem, że przyczyną tego są pojemności powszechnie uznawane za szkodliwe, a w tym przypadku są nawet pomocne.
  • Poziom 29  
    Przepraszam, że się wtrącam, ale jak widzę zasilanie LEDa prądem 300mA i napięciem 28V - to widzę najzupełniej standardową 10W konstrukcję COB z 9 ledami połączonymi w szereg. A taką LEDę zasila się standardowym driverem, np. takim
    Cytat:

    (ten jest drogi... waterproof..., wziąłem pierwszy z brzegu)
    o ile chce się ją zasilać z sieci, jak z niższych napięć - także takowe drivery istnieją.
  • Poziom 43  
    Cytat:
    Nie licytujmy sie ilością wykonanych układów, bo też mam ich bardzo dużo.
    Nie licytuję sie tylko mowię że używałem trzech wersji tego układu, wszystkie dają siedoprowadzic do poprawnej pracy.

    Cytat:
    Blokowanie i odblokowanie tranzystora nigdy nie będzie całkowicie liniowe,
    W tym układzie tranzystor nie ma prawa się blokować i odblokowywać, to nie jest zasilacz impulsowy, kiedy są oscylacje to brak stabilizacji prądu
    Cytat:

    Na samym początku wspomniałem, że przyczyną tego są pojemności powszechnie uznawane za szkodliwe, a w tym przypadku są nawet pomocne.

    Ble ble ble, a spróbój w swoim ukąłdzie dać kondensator odsprzęgajacy na zasilaniu i krótkie zwarcie na wyjściu, jeśli nie połączyłeś tego pajaka zbyt długimi przewodami oscylacje powinny zgasnąć, jeśli nie trzeba będzie ograniczyć pasmo dodając układ RC.
  • Poziom 8  
    Dziękuje wszystkim po kolei za zainteresowanie i pomoc : )

    Troszkę pozmieniałem i planuję użyć komponenty takie, jakie mam. Schemat u dołu.

    Sterownik HP LED - Proszę o wytłumaczenie działania schematu

    Ponizej noty katalogowe

    1. IRFI640 > http://www.farnell.com/datasheets/480236.pdf
    2. BC547 > http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/16101/PHILIPS/BC547.html
    3. HP LED > http://www.farnell.com/datasheets/1869269.pdf

    Tak więc powinienem osiągnąć jakies 300 mA płynące przez LEDa i układ powinien działać prawidłowo. Na bramce tranzystora MOS powinienem mieć około 4 - 5 V i będzie on prawidłowo otwarty. Czy zgadzacie się ze mna?

    A tak zupełnie na marginesie, czy któryś z szanownych przedmówców mógłby wytłumaczyć mi trochę bardziej szczegółowo (nie wchodząc w to czy układ oscyluje czy nie) w jaki sposób tranzystor npn ogranicza prąd? Moje niezrozumienie może wynikać z tego, iż zakładam, że przy takim zasilaniu 5V tego określonego LEda nie mogę mieć na tym rezystorze więcej niz ~660 mV.


    Z góry dzięki i pozdrowienia, Teh.
  • Specjalista elektronik
    Licz się z tym, że nie każdy egzemplarz IRFI640 przepuści te 300mA, pewnie co trzeci mniej - to nie są LogicLevels. Najtańszy LL, jaki znalazłem w SemiconductorsBank, to SPD21N05L (1,05zł netto przy zakupie 5 - tam nie mają IRFI640, od IRF640 to jest dużo taniej). Można coś pokombinować z bipolarnymi (dużo taniej), ale to wymaga sporego prądu bazy, R1 byłby np. 680R, a nie 100k.

    Układ nie pownien oscylować. BC547 ma za zadanie ograniczać napięcie na bramce tak, by napięcie na R2 nie przekroczyło około 600mV (nawet mniej, bo on pracuje z małym prądem) - układ ma dojść do takiego stanu, że przez BC547 płynie taki sam prąd, jak przez opornik R1=100k, a na oporniku R2=2Ω jest potrzebne do tego napięcie.
  • Poziom 8  
    @_jta_

    Na wstępie chciałem powiedzieć, że naprawdę jestem wdzięczny za pomoc.

    Przyznam, że nie używałem dotąd tranzystorów MOS, a znałem jedynie pobieżnie teorie.
    Powinienem nadmienić, że układ będzie zasilany zasilaczem regulowanym, więc nie ma problemu, żeby zwiększyć napięcie do nawet 20 V.


    Załóżmy jednak, że zasilaie ma 5 - 6V.

    Stąd moje kolejne pytania.

    1. Dlaczego nie każdy IRFI640 przepuści 300 mA skoro napięcie na bramce powinno być wyższe niż 4.5 więc powinien być w pełni otwarty (mówiąc kolokwialnie)?

    2. Gdy przeprowadzam symulacje mam problemy z wysterowaniem napięcia bramki MOSa. Zmieniając wartość rezystora R1 w granicach 50 - 100 k Omów, napięcie na bramce praktycznie się nie zmienia. Czego nie rozumiem.

    Nie wiem jak to napisać, ale bardzo Ci dziękuje, po pierwsze, że chce Ci się mi to tłumaczyć a po drugie, że robisz to w zrozumiały dla mnie sposób.


    @up Reszcie też dziękuje bo sam się zastanawiałem, czy to nie jest przypadkiem praca impulsowa.
  • Specjalista elektronik
    1. Noty katalogowe IRFI640 nie zapewniają pełnego otwarcia przy napięciu bramki 4.5V, a dopiero przy 10V. Widać, że napięcie progowe (dla prądu drenu 250uA) może być od 2 do 4V; prawdopodobnie napięcie dla prądu 300mA może mieć nawet większy rozrzut, a do dyspozycji jest napięcie zasilania minus około 0.6V - można trafić na egzemplarz, któremu będzie trzeba więcej. Wykresy podają prąd około 0.5A przy napięciu bramki 4.5V - ale tak jest przeciętnie, część tranzystorów przy 4.5V na bramce przepuści znacznie większy prąd, a część znacznie mniejszy.

    2. Działanie ujemnego sprzężenia zwrotnego - układ tak dobiera prądy i napięcia, żeby T2 miał około 0,6V na bazie. Jeśli prąd T2 ma być 2 razy większy, to potrzebne jest napięcie na bazie o 19mV większe, czyli prąd M2 zamiast 300mA powinien być 309.5mA; napięcie bramki przy zmianie opornika ze 100k na 50k zmienia się o tyle, żeby spowodować wzrost prądu M2 o 9.5mA - a to chyba jest około 1mV (zmiany napięcia między bramką, a źródłem; zmiana napięcia między bramką, a minusem zasilania powinna być 20mV, bo napięcie na oporniku wzrasta o 19mV). Z tego, że to działa wynika, że napięcie zasilania jest wystarczające - dla tego egzemplarza MOSFET-a, którego użyłeś.
  • Poziom 8  
    @_jta_

    1. Więc moja droga rozumowania musi być błędna. Pozwól, że wytłumaczę co ustaliłem z noty. Na Fig 3. (str.3 ) odczytałem, iż przy napięciu bramka - źródło wynoszącemu około 4.7 V przez dren popłynie max 1 amper. Dodając do tego Fig. 1 (na tej samej stronie) dla napięcia dren - źródło wynoszącego 5 V maksymalny prąd to ponad 2 A? Jaki błąd popełniam?

    2. Muszę się jeszcze z tym przespać, żeby to zrozumieć.

    Jeszcze raz dziękuje.
  • Specjalista elektronik
    Rysunek dotyczy przeciętnego tranzystora - odchylenia od przeciętności wyrażone w napięciu na bramce są na poziomie 1V przy napięciu progowym (jest od 2V do 4V), a przy większym mogą być większe - czyli np. jeden może przewodzić 1A przy 3.2V na bramce, a drugi 200mA przy 5.9V. Oczywiście, jak masz w ręku tranzystor, to możesz go zmierzyć i stwierdzić, że on się nadaje - ale kupując w sklepie drugi nie wiesz, czy się nada, czy nie. Producenci tranzystorów uzgodnili między sobą jakieś wymagania co do ich parametrów - głównie te, które są podane jako minimalne i maksymalne - wszyscy mają się do tego stosować, jeśli chcą tak samo nazywać tranzystor - ale pozostałe parametry często się różnią.
  • Poziom 8  
    Przyznam szczerze, że nie wiedziałem o tej właściwości tranzystorów, myślałem, że są to wielkości rekomendowane.

    Czy w takim wypadku nie podniosę lekko prądu zmieniając oporność rezystora z 2 do 1 Oma? Mimo, że nie będzie to 500 mA, zawsze powinno być to więcej niż te zakładane 300 mA.


    Tehell
  • Pomocny post
    Specjalista elektronik
    A to zależy od charakterystyki tego tranzystora, który tam masz - kłopot w tym, że różne egzemplarze mają różne charakterystyki, możesz trafić na taki, że ten prąd wzrośnie niewiele, a możesz i na taki, że wzrośnie 2-krotnie. Takich nieprzewidywalnych sytuacji należy unikać - między innymi po to się stosuje ujemne sprzężenie zwrotne, żeby działanie układu było przewidywalne - ten układ z MOSFET-em nie-LL jest dobry do napięcia zasilania powyżej 11V, wtedy już jego działanie prawie nie zależy od indywidualnych różnic charakterystyk tranzystorów, ani od napięcia zasilania.

    Jeśli masz napięcie zasilania 6V, a na oporniku ma być 0.6V, to w zakresie działania sprzężenia zwrotnego na bramce (między bramką, a źródłem) może być nieco ponad 5V, a większe nie - jeśli takie napięcie wystarczy do uzyskania jakiegoś prądu, to taki prąd możesz uzyskać stosując odpowiednio mały opornik zamiast tego 2Ω.

    Sytuacja jeszcze nieco się komplikuje przez to, że do uzyskania na bramce takiego napięcia prąd T2 musi być bardzo mały, a wtedy mniejsze jest jego napięcie baza-emiter - np. zamiast 0.6V może już będzie tylko około 0.5V, czyli z opornikiem 1Ω prąd M2 będzie około 500mA (oczywiście, o ile do tego wystarczy napięcie bramki około 5.4V). A jeśli ten opornik zastąpi się zwarciem, to napięcie bramki będzie prawie 6V (bo od napięcia zasilania nie będzie się odejmować spadek napięcia na oporniku).
  • Poziom 8  
    @_jta_

    Układ zmontowałem i użyłem 1 omowego rezystora przy ograniczaniu prądu diody.
    Natomiast rezystor na bazie MOSa ma 100 kΩ.

    Działa dokładnie tak jak powiedziałeś, dla dwóch różnych tranzystorów MOS prąd był nieco inny.

    Przy 5 Voltach napięcie na bramce wynosiło jakieś 4.7 V, a prąd diody zawierał się w granicach 460 - 470 mA. Zwiększenie napięcia zasilania zwiększało także prąd diody, testowałem dla max. 10 V napięcia zasilania i prąd diody wyniósł wówczas 540 mA.

    Dodam jeszcze, że spodziewałem się, ie MOS będzie produkował ciepło i było to słuszne założenie.


    Jeszcze raz dziękuje wszystkim za pomoc, a najbardziej Ci _jta_ .