Skromne oświetlenie LED zasilane flyback HV9910

Zrobiłem sobie z lampy LED z odzysku, w której to padło kilka sztuk z 16 LED, skromne oświetlenie, na razie aż 5 led.

Diody po sztuce, zamontowałem na małych płytkach z rezystorem wyrównawczym 120 om. W płytkach jest nagwintowane standardowe fi 3. Płytki połączone są równolegle, przykręcone do szyny która stanowi jeden przewód. Diody tak zamontowałem, by domontować w razie czego jeszcze jakieś sztuki.

Nie znam dokładnie danych tych LED, ale 0,4W na diode myśle jest. Do zasilania potrzebują jakieś 20V i prąd max 20mA.

Poniewaz zależało mi na zasilaniu z 10-40V to zrobiłem sobie przetwornice flyback na HV9910. Z początku myślałem o UC3843 ale zaleta HV9910 to pobór prądu 0.5 mA oraz szerokie napięcie zasilania, upraszcza to konstrukcje i przekłada się na większą sprawność. Teoretycznie zasilana może być od 8V ale testy robiłem od 9V5.

Moc maksymalna troszke spada wraz zasilaniem (nie sugerujcie się wykresem):
9V5 - 3.6
19V - 3.9
40V - 4.5

Przetwornica ma regulacje napięcia wyjściowego w zakresie ok 13-21V. LEDy powinno się sterować prądowo, zrobiłem jednak inaczej, ponieważ możliwe że będe montował albo podłączał jeszcze inne diody. Dlatego każda ma rezystorek 120om. Z tego co widze działa to stabilnie.

W typowej aplikacji HV9910 ma minimalny czas włączenia klucza, dlatego na wyjściu są zenery 25 V na wypadek odpięcia LED. Można wyłączyć ją całkowicie, ale należy wejście PWM sprowadzić do zera. I tak byłoby bardziej profesjonalnie.

Z HV9910 z linii Vdd można pobrać prąd typowo 1mA, ograniczony mocą układu, zasila to mi potencjometr oraz dwa tranzystory pracujące różnicowo. Myślałem nawet by zamiast tego układu zastosować regulowaną diode zenera w sprzężeniu, ale jakoś tak zrobiłem i tak jest. W sumie nie wiem co byłoby lepsze.

Ponieważ jest to uproszczony układ różnicowy, jest rezystor zamiast źródła prądowego, prąd zmienia się. Dlatego wykorzystuje zakres 2-4V jego wejściowej regulacji (Ub Q1). Wiąże się to z tym że prąd ten nie może zmaleć poniżej i=Uodc/R9=0.25/4k2 inaczej nie zadziała ograniczenie i może być dym.

Na wykresie sprawności jak ktoś zauważy to pomiary były dwuetapowe, tzn do 1,2W były same LEDy, od 1,5W dołożyłem rezystory, co na pewno przełożyło się na sprawność.

Transformator to rdzeń TN13 z materiału 3C90, przecięty na połowe, ze szczeliną ok 0.15-0.2 mm z 2x24 zwojami. Drucik troche tam jest cienkawy 0.2 mm, ale nawet się nie nagrzewa. Aby się to nie rozleciało, owinąłem to blaszką mosiężną, zlutowałem, i dolutowałem dwa wyprowadzenia lutowane do PCB, dzięki czemu nie odpadnie ot tak sobie.
Indukcyjność powinna być tak dobrana, by od 9V układ działał na granicy trybu ciągłego prądu.

Tam na PCB widać pozostałości po zmianach elementów, m.in. którymi testowałem jak przetwornica zachowa się w quasirezonansie. Nie ma ich na schemacie.

LED



Przetwornica




W pliku dołączam schemat w pdf jak ktoś woli
.

Ciekawe rozwiązanie, aczkolwiek do regulacji nap. zastanowiłbym się nad wykorzystaniem pinu LD, zaś pin CS pozostawiłbym tylko na ograniczeniu prądowym.

Też się nad tym zastanawiałem, bo ma ono plusy i z resztą po to, to wejście jest. Nie zrobiłem tak, ponieważ często miałem problem ze stabilną pracą różnych komparatorów w pobliżu zera. Tutaj nie chciało mi się sprawdzać. Z tym że PCB jest tak zaprojektowane (pierwotna wersja ma na PCB więcej rezystorów) że może kiedyś to sprawdzę. Wystarczy wstawić odpowiedni rezystor w kolektor Q1 i podłączyć pod LD.

Ponieważ niektóre komparatory potrzebują napięcia ujemnego. Nie musi być symetryczne, ale tych -2 do -3V potrzebują, o ile chcesz stabilnie pracować na małych wartościach.
W tym przypadku raczej nie powinno być z tym problemów. Trzeba tylko wypróbować, bo też nie eksperymentowałem na tym scalaku.
Zastanawia mnie też i to, po co stosowałeś ten stopień różnicowy, skoro masz separowanie wyjście z trafo

Różnicówka zapewnia wzmocnienie błędu i po to jest. Może faktycznie dałoby się zastąpić zwykłym potencjometrem, zbocznikowanym zenerką dla bezpieczeństwa, zamiast ten stopień różnicowy. Ale znowu, czy będzie stabilnie w szerokich napięciach zasilania? Czasem jest tak że trzeba coś zrobić i ma działać bo nie ma czasu na zabawe w testy albo jak najprościej. Ledy w tej konfiguracji mają dość dużą zmianę jasności przy małych zmianach napięcia.

trol.six wrote:

Ale znowu, czy będzie stabilnie w szerokich napięciach zasilania?

Przecież to nie jest zasilacz laboratoryjny, a przy LED masz polutowane rezystory dopasowujące.
Ja na Twoim miejscu o ile stosowałbym różnicówkę, to sterowałbym prądem. LED-y lepiej pracują, a i można sobie fajnie regulować prąd w razie modyfikacji obciążenia, bez zbędnej przeróbki bocznika.

trol.six wrote:

zrobiłem sobie przetwornice flyback na HV9910

Interesujące i inspirujące eksperymenty. Także z tego powodu że robisz napięciowy flyback na kostce tak właściwie dedykowanej do dość specyficznej konfiguracji step-down i pracy prądowej. Tyle że trochę przeraża mnie ta komplikacja, tyle tych tranzystorów itd.
Jednak znalazłem jeden bardzo ciekawy w świetle tu opisanych Twoich prac schemat, pochodzący z firmy pierwotnie produkującej ta kość. Niestety nie udaje mi się ściągnąć albo znaleźć u Microchipa dokumentu z którego pochodzi ten schemat:

http://www.datasheetdir.com/Hv9910b-Isolated-Led-Driver+Application-Notes


Jest flyback i do stabilizacji po wtórnej stronie (akurat prądu nie napięcia, ale to tutaj nieistotne), jest użyte wejście LD jak sugerował tutaj wcześniej kolega spec220. U Ciebie z powodu tego że masy masz wspólne układ na tym sprzężeniu zwrotnym mógłby się bardzo uprościć. Bo tu w zasadzie może być potrzebne tylko odwrócenie fazy sygnału proporcjonalnego do napięcia na wyjściu.

spec220 wrote:

Przecież to nie jest zasilacz laboratoryjny

Znalazłem informacje w sieci, że zasilacz laboratoryjny ma tętnienia maksymalne 2%.
Teraz weź wartość 3%, zmiana napięcia przy 17V to 0.41V (załóżmy że przy 85% jasności diody)
Oszacuj sobie ile zmieni się prąd diody. Na pewno będzie to więcej niż 3%

rb401 wrote:

zwrotnym mógłby się bardzo uprościć.

Jak bardzo mógłby się uprościć? Gdybym robił z izolacją galwaniczną też pewnie dałbym TL431 z transoptorem.
.

trol.six wrote:

Znalazłem informacje w sieci, że zasilacz laboratoryjny ma tętnienia maksymalne 2%.

heh 2%, to już chyba "trzecia liga"

trol.six wrote:

Teraz weź wartość 3%, zmiana napięcia przy 17V to 0.41V (załóżmy że przy 85% jasności diody)
Oszacuj sobie ile zmieni się prąd diody. Na pewno będzie to więcej niż 3%

Tak ale nawet zakładając takie zniekształcenia nap. wyjściowego, to "dymu" i tak nie będzie, bo przecież zastosowałeś rezystory.

trol.six wrote:

Diody po sztuce, zamontowałem na małych płytkach z rezystorem wyrównawczym 120 om.

trol.six wrote:

Jak bardzo mógłby się uprościć? Gdybym robił z izolacją galwaniczną też pewnie dałbym TL431 z transoptorem.

Ale Ty masz akurat wspólną masę. Dlatego zamiast transoptora (zostawiając z niego tranzystor i "lewą stronę" tej aplikacji), można by, tak w ogólnym zarysie mówiąc, wstawić coś zeneropobobnego między jego bazę a plus wyjściowy.

Ale mając jednego tranzystora mamy dryft termiczny na złączu B-E. Pisałem że też o jakiejś zenerze myślałem. Ale zrobiłem tak i w sumie poza tą zenerą 10V dla obniżenia napięcia, która też może ma jakiś dryft którego nie mierzyłem, nie widze sensu dalszego kombinowania. A rezystor, który na pewno jakoś wiele nie stabilizuje, może nawet dałoby się zmniejszyć.

trol.six wrote:

Ale mając jednego tranzystora mamy dryft termiczny na złączu B-E. Pisałem że też o jakiejś zenerze myślałem.

Pisząc o czymś zeneropodobnym, miałem raczej na myśli coś co będzie sterować bazę tego tranzystora, ale nie będzie zależne od dryftu jego Ube. Np. LM4041 (który jest z grubsza jak TL431, tylko "obrócony do góry nogami" względem biegunowości).
Ale też teraz pomyślałem, czy sam TL431 by tu nie wystarczył (bez tranzystora).
Zauważ że w tej aplikacji, której tu dałem schemat, na nogę LD (gdzie cała regulacja odbywa się dla napięć 0-250mV) sygnał (z tranzystora transoptora) idzie przez dzielnik oporowy gdzieś 1:20. Czyli spodziewany zakres napięcia dla pełnej regulacji na kolektorze jest 0-5V.
Jeśli by zamiast tego tranzystora zastosować klasycznie TL431 którego Vref szedłby na dzielnik napięcia wyjściowego, to jedynym problemem było by to że TL w takim połączeniu minimalne napięcie (anoda, katoda) daje koło 2V. Czyli jakby przesunąć jego napięcie wyjściowe w dół o te ok. 2V (precyzja nieistotna), to mógłby być ten 431 jedynym elementem stabilizującym napięcie w tej przetwornicy.
Tak całkiem szkicowo, by tylko pokazać o co mi chodzi:

Ten dzielnik całkiem na lewo, to te istniejące oporniki R11 i R12 (piszę tu o schemacie z #7). Przesuwnik napięcia na ta chwilę narysowałem diodowy, ale to szczegół do dopracowania.

OK, dziękuje za uwagi do tematu. Generalnie można sprzęta wykonać na wiele sposobów. Mi chodziły po głowie też konstrukcje z tranzystorem bez sterownika oraz jakimś 555 w wersji cmos. Ale że ten układ był pod ręką to go zastosowałem. Jedyna rzecz to ten minimalny czas załączenia klucza. Można by poszukać jakiś innych układów jak UC3843 tylko w wersji bardziej oszczędnych. I wtedy konstrukcja rzeczywiście byłaby banalna.