Zasilanie panelu diodowego na 320 LEDow - stabilizacja pradu

Witam!

Niedawno wykonalem stroboskop na 320 LED´ow czerwonych 7,8cd.
Urzadzenie ma dwa tryby pracy:
- ciagla - moze sluzyc wtedy jako np. reflektor
- przerywana - pracuje jako stroboskop z regulacja czestotliwosci od niemal zera do kilkudziesieciu hertzow
W obu trybach pracy mozliwa jest regulacja jasnosci swiecenia wspolczynnikiem wypelnienia od 0 do 100%.
LEDy sa polaczone w kolumnach po 16szt. rownolegle i 4 grupy po 5 kolumn szeregowo.
Uklad jest bardzo prosty: dwa generatory na NE555, jeden do trybu przerywanego, drugi do regulacji jasnosci, oraz zasilacz liniowy z transformatorem i stabilizatorem LM317. LEDy sa zasilane poprzez MOSFETa kluczowanego z generatora. I tu zaczyna sie problem.
Prad jednej diody to 20mA przy napieciu ponizej 2V. Przy takim polaczeniu diod laczny maksymalny prad wynosi 1,28A.
Ustalilem bezpieczny prad 1,2A (ponizej 19mA na diode). Jednak jak sprawdzalem na amperomierzu prad stopniowo rosl w ciagu dwoch godzin do wartosci dwukrotnie wyzszej. Sprawdzalem na multimetrze i napiecie jest dalej na tym samym poziomie.
Wiem ze LED jest elementem nieliniowym i prad rosnie dosyc gwaltownie. Zastosowalem wiec drut oporowy jako szeregowa rezystancje (kilkaset mΩ). Pomoglo to o tyle, ze prad nie rosnie tak gwaltownie, a powyzej pewnej wartosci jest wzglednie stabilny. Ale pojawil sie nastepny problem: duze straty i grzanie drutu oporowego.
Pozostaje mi tylko jedno rozwiazanie. Zasilacz impulsowy.
I tu jest prosba do kolegow z forum: potrzebuje wykonac stabilne zrodlo pradowe do zasilania panela diodowego. Zalezy mi na ukladzie nieskomplikowanym w regulacji, bo w zasilaczach impulsowych jestem lajkonikiem.
Zasilacz wyglada nastepujaco. Trafo 40VA 1x12V 3,3A, mostek prostowniczy 4A, kondensatory filtrujace 4x4700µF i stabilizator liniowy LM317.

PS Przepraszam za brak polskich znakow, ale jestem teraz w Meksyku, a tu takowych nie maja .

Pozdrawiam

A nie prosciej by ci bylo skonfigurowac tego LM317 jako zrodlo pradowe a nie napieciowe?
Stabilizator impulsowy owszem jest fajny bo ma duza sprawnosc ale przy takich pradach nie jest konieczny.
Domyslam sie ze diody sa polaczone bez jakichkolwiek rezystorow dlatego takie problemy masz ze stabilnym pradem przy zasilaniu napieciowym. Ledy zawsze trzeba zasilacz pradowo albo za pomoca stabilizatora pradu albo zwyklego rezystora i stabilnego napiecia.

Czy nie bedzie w takim razie problemow z praca impulsowa ukladu?
Regulacja jasnosci jest impulsowa, czy zasilacz nie bedzie wariowal?
Myslalem o zasilaczu impulsowym poniewaz mam w planach panel na tysiac bialych LEDow, a tam beda duzo wieksze prady.

Chcialbym zachowac mozliwosc pracy przy napieciu okolo 12V, gdyz urzadzenie moze pracowac takze z akumulatora 12V (przelaczanie napiec przez przekaznik).

Cale urzadzenie jest dosyc zwartej budowy. Chcialbym uniknac nadmiernego grzania (niezawodnosc), wiec jesli moglibyscie zaproponowac jakis prosty zasilacz impulsowy z opcja zwiekszenia wydajnosci, to bede bardzo wdzieczny.

PS Mozecie pisac polskimi znakami, odczytam je bez problemu, ale tylko ja nie moge nimi pisac.

sa specjalne firmowe wykonania impulsowych stabilizatorow pradu do sterowania ledami. Maja wejscia kluczujace ktore obsluguja regulacje swiecenia przez modulacje PWM. Typowo jest to czestotliwosc ok 200hz.
Jest wiele sterownikow PWM na ktorym mozna wykonac taki stabilizator pradu. Dosc popularnym z wewnetrznym kluczem 1,5A jest MC33063

Witam.

Serkules napisał:

Witam!

Niedawno wykonalem stroboskop na 320 LED´ow czerwonych 7,8cd.
Urzadzenie ma dwa tryby pracy:
- ciagla - moze sluzyc wtedy jako np. reflektor
- przerywana - pracuje jako stroboskop z regulacja czestotliwosci od niemal zera do kilkudziesieciu hertzow
W obu trybach pracy mozliwa jest regulacja jasnosci swiecenia wspolczynnikiem wypelnienia od 0 do 100%.
LEDy sa polaczone w kolumnach po 16szt. rownolegle i 4 grupy po 5 kolumn szeregowo.

tylko dlaczego 16szt. równolegle? Przecie wtedy na każdej diodzie LED jest takie samo napięcie i to jest bardzo złe połączenie.
Charakterystyka prądowo-napięciowa każdej diody LED podobna jest do cha-tyki prądowo-napięciowej prawie idealnego źródła napięcia. Tak więc w przypadku połączenia równoległego na każdej diodze w całej grupie 16szt. LED jest takie samo napięcie i już bardzo niewielkie różnice (a takie występują) w przebiegu charakterystyki prądowo-napięciowej pomiędzy poszczególnymi egzemplarzami diód spowoduje ich nierównomierne świecenie (i może ono zmieniać się, także tak, jak będzie zmieniać się temperatura złącza diody), ponieważ jasność świecenia diody LED zależy od wartości prądu.
Proponuję tak pozmieniać połączenie, by podstawowa grupa połączeniowa, była połączeniem szeregowym, z właściwym sobie rezystorem stabilizujacym prąd, lub też źródłem stałoprądowym, a dopiero potem taką grupę połączyć równolegle.
Schemacik byłby bardzo pomocny dla zrozumienia istoty połączeń.

Serkules napisał:

Uklad jest bardzo prosty: dwa generatory na NE555, jeden do trybu przerywanego, drugi do regulacji jasnosci, oraz zasilacz liniowy z transformatorem i stabilizatorem LM317.

Ta jest dobre rozwiązanie, ale kiedy będzie dokonana zmiana połączeń jak wyżej i LM317 pracuje jako stabilizator napięcia. Wyznaczenie wartości prądu pojedyńczej diody LED w grupie połączonej szeregowo należy powierzyć układowi stabilizacji prądu, wykonanemu w postacji badź to rezystora szeregowego, lub żródła stałoprądowego.

Serkules napisał:

LEDy sa zasilane poprzez MOSFETa kluczowanego z generatora. I tu zaczyna sie problem.
Prad jednej diody to 20mA przy napieciu ponizej 2V. Przy takim polaczeniu diod laczny maksymalny prad wynosi 1,28A.
Ustalilem bezpieczny prad 1,2A (ponizej 19mA na diode). Jednak jak sprawdzalem na amperomierzu prad stopniowo rosl w ciagu dwoch godzin do wartosci dwukrotnie wyzszej. Sprawdzalem na multimetrze i napiecie jest dalej na tym samym poziomie.
Wiem ze LED jest elementem nieliniowym i prad rosnie dosyc gwaltownie. Zastosowalem wiec drut oporowy jako szeregowa rezystancje (kilkaset mΩ). Pomoglo to o tyle, ze prad nie rosnie tak gwaltownie, a powyzej pewnej wartosci jest wzglednie stabilny. Ale pojawil sie nastepny problem: duze straty i grzanie drutu oporowego.
Pozostaje mi tylko jedno rozwiazanie. Zasilacz impulsowy.
I tu jest prosba do kolegow z forum: potrzebuje wykonac stabilne zrodlo pradowe do zasilania panela diodowego. Zalezy mi na ukladzie nieskomplikowanym w regulacji, bo w zasilaczach impulsowych jestem lajkonikiem.
Zasilacz wyglada nastepujaco. Trafo 40VA 1x12V 3,3A, mostek prostowniczy 4A, kondensatory filtrujace 4x4700µF i stabilizator liniowy LM317.

Po zmianie połączeń wymagania co do zasilacza ulegną zmianie i cały powyższy ustęp jest bezprzedmiotowy.
Stabilne źródło stałoprądowe na 20mA można wykonać za pomocą tranzystora z opornikiem emiterowym i stabilizacją napięcia pomiędzy bazą a dolnym (ta co nie jest połączona do emitera) wyprowadzeniem rezystora emiterowego.
Są też specjalne układy (programowalne jednym rezystorem o spadku napięcia 60mV) służące do tego celu, np. LM334 (zakres napięcia od 1V do 40V, maksymalna moc strat 400mW).

Serkules napisał:

PS Przepraszam za brak polskich znakow, ale jestem teraz w Meksyku, a tu takowych nie maja .

To akurat najmniej przeszkadza w zrozumieniu tekstu.

Serkules napisał:

Pozdrawiam

Również pozdrawiam
Greg

Prosba do kolegi GregBa: prosze o propozycje jakiegos rozwiazania. Przekopalem niemal wszystkie zasoby elektrody na ten temat i nie znalazlem odpowiedniego rozwiazania.

Witam,
do projektu potrzebne są mi następujące dane:
- maksymalne napięcie przewodzenia na pojedyńczej diodzie; Udmax przy zadanym prądzie przewodzenia Id,
- prąd przewodzenia pojedyńczej diody Id,
- zakres napięć wejściowych zasilający zasilacz stabilizowany; Uwemin, Uwemax.
Domyślam się, że sposób połączenia tych diód LED w grupy niczym innym już nie jest uwarunkowany i zawsze mają świecić się wszystkie diody?

Linka do datasheet z LM334 tu:
http://www.national.com/pf/LM/LM334.html

Pozdrawiam
Greg

Witam!

W zalaczniku jest karta katalogowa do tych LEDow.
Konfiguracja podlaczenia LEDow moze byc dowolna. Jedyne ograniczenie to juz nawiercone otwory w obudowie 16x20 LEDow. Plytke (a raczej plytki) wykonalem dosc nietypowo. Sa to paski laminatu dwustronnego, LED wsadzony jest tak, ze jedna noga jest po jednej stronie laminatu, a druga po drugiej stronie (rownolegle do laminatu). Na jednym pasku jest 16 LEDow. Ale mam spory kawalek laminatu, z ktorego moge wyciac dowolny wymiar.

PZDRV

Witam,
proponuję takie rozwiązane; szesnaście diod LED należy połączyć szeregowo i do tego w szereg ze stabilizatorem prądu na LM334, jako podstawowy blok.
Takich bloków musi być dwadzieścia (16*20=320).
Policzmy maksymalne napięcie dla połączenia szeregowego.
Z karty katalogowej wynika, iż maksymalne napięcie przewodzenia dla jednej diody Udmax=2,35V, przy prądzie przewodzenia Id=20mA. Dla 16 szt. połączonych szeregowo będzie to napięcie:
16*Udmax=16*2,35V=37,6V.
Należy wziąć niewielki zapas na stabilizator prądu (1,0V) i ewentualny rozrzut Udmax, więc napięcie zasilające bloku wyniesie Uz=40,0V.
Pobór prądu przez cały zespół to I=20*20mA=400mA.
Wartość rezystora Rset programującego prąd dla LM334 należy przyjąć według zaleceń z datasheet; Rset=67,7mV/20mA=3,3Ω +/-5%.
Mam nadzieję, iż układy sterowania, oraz zasilacz rozwiążesz sobie sam.
Dopowiem tylko, iż regulację jasności świecenia poprzez modulację wypełnienia należy wykonać za pomocą tranzystora włącznego w szereg z całym zespołem diod. Natomiast sterowanie załączaniem można zrealizować w samym stabilizatorze LM317, poprzez zwieranie trzeciej części rezystancji dolnego rezystora (ten od ADJ do minusa) dzielnika wyznaczającego wartość napięcia wyjściowego, bezpośrednio z wyjścia układu 555 poprzez diodę włączoną swą katodą do wyjścia 555, a anodą do szeregowego połączenia owych rezystorów (R2g i R2d). Mamy tu co prawda regulację odwróconą, ale przy symetrycznym wypełnieniu ciągu impulsów na wyjściu układu 555 nie ma to znaczenia.
Natomiast załączenie na stałe świecenia diod LED (wyjście układu 555 musi utrzymywać wtedy stan wysoki) można zrealizować poprzez zwarcie wejścia górnego (THRESHOLD) komparatora układu 555, a więc tego gdzie jest dołączony kondensator wyznaczający czas impulsu i ładujący go od plusa zasilania rezystor, do minusa (GND).
Oczywiście napięcie zasilania tego układu 555 musi wynosić ok. 15V, lub więcej.
Rezystory dzielnika dla LM317 powinny mieć wartość:
- pomiędy wyjściem (Vout) i czujnikiem (ADJ) R1=240Ω +/-1%
- pomiędzy czujnikiem a minusem; całkowita wartość to
R2=(40V-1,25V)/(1,25V/240Ω)=7,44kΩ, a więc
R2g=2/3•R2=4,99kΩ i
R2d=1/3•R2=2,49kΩ, oba z szeregu tolerancji +/-1%.

Pozdrawiam
Greg

Rset=67,7mV/20mA=3,3Ω !

No i LM334 można obciążać do 10 mA...

Witam

-RoMan- napisał:

Rset=67,7mV/20mA=3,3Ω !

bywa, przecinek mi wcięło ...

-RoMan- napisał:

No i LM334 można obciążać do 10 mA...

Tiaa... katalogowe ograniczenie wynikające z faktu: 10mA•40V=400mW, ale kiedy maksymalnej mocy strat (400mW) nie przekracza się nawet w połowie, to można sobie śmiało pozwolić na prąd 20mA.
Sprawdzone przeze mnie wielokrotnie i bez ubocznych skutków

Pozdrawiam
Greg