Драйвер мощного светодиода

ЯННП, Q1 замыкает питание на землю?

Это однотактный импульсный преобразователь. Q1 подаёт напряжение питания на дроссель L1, который накапливает энергию. Затем Q1 закрывается и L1 выдаёт накопленную энергию в нагрузку через диод. Разумеется, частота переключения Q1 должна быть достаточно высокой, чтобы L1 не успевал насытиться.

офигел от разводки SMD-платы с кучей компонентов и решил, что мне нужно что-то попроще.

Ошибок не заметил, но стандартная схема ничуть не сложнее твоей.

P.S. Можешь поискать другие варианты: LED Driver List.

Дело не в сложности принципиальной схемы, а в сложности разводки SMD-платы.

Раз схема вроде нормальная, можешь оценить разводку? Не будет каких-нибудь наводок, паразитных индуктивность, где не надо, и т. д. ?

http://itmages.ru/image/view/1695902/74c84ccc

можешь оценить разводку? Не будет каких-нибудь наводок, паразитных индуктивность, где не надо, и т. д. ?

ИМХО нормально. Дроссель L1 линейный или кольцо? Кольцо лучше.

офигел от разводки SMD-платы с кучей компонентов и решил, что мне нужно что-то попроще.

Какая разница-то, и там импульсный буст, и там.

можешь оценить разводку?

Чуть не забыл: посчитай площадь сечения силовой токопроводящей дорожки. «Меня терзают смутные сомнения», что для «кучи» ампер может понадобится продублировать её толстыи медным проводом.

Это однотактный импульсный преобразователь.

А, что-то я затупил.

А чего ты не взял готовый драйвер на 3.5А + 36-вольтовый источник напряжения?

добавь ОС по напряжению, чтобы твоя схема не взорвала электролит при отсутствии нагрузки

С3 слишком далеко от L1/Q1, будут импульсные токи фонить. Земля слишком длинная, и подсоединена неоптимально к U1. На длинной земле нахватаешь помех на обратную связь.

Номиналы компонентов не подписаны, но возникают сомнения по рассеиваемой мощности на R7 и D1.

upd. Если мне память не изменяет, U1 у тебя - TL494, и тебе, скорее всего, потребуется цепь коррекции на пин FB, так что лучше сразу равзеди её

U1 у меня TL598. Что за цепь нужна для FB?

Про мощность не беспокойтесь, просто R7 будет впаян вертикально, я знаю, что там нужно резистор на 2 ватта, а не 0.25.

Там имеется ОС по напряжению. При превышении 36 вольт открывается стабилитрон и выдаёт напряжение на вход усилителя ошибки, что прекратит генерацию.

Потому что я хочу питать светодиод от аккумулятора, который выдаёт 14.8 вольт.

Да, я пропаяю силовые проводники медным проводом.

7Ампер? А не дофига ли? Сколько этот аккумулятор в таком режиме протянет? Да и печатку разводить замучаешься, чтобы у тебя дорожки 7А тянули...

В application note расписан расчёт цепи компенсации. http://application-notes.digchip.com/001/1-919.pdf

На первых порах схема может работать и без этой цепи, но с очень большой долей вероятности будет склонна к самовозбуждению (светодиод будет мерцать)

Да, ещё забыл - почти наверняка надо будет +IN2(16) конденсатором на землю посадить (номинал зависит от R6 и частоты преобразования)

А, так D3 это стабилитрон? А правильного символа в библиотеке не нашлось?

там у него, по моим скромным подсчётам, до 20А в импульсе будет :)

Аккумулятор - авиамодельный LiPo. Тянет ток до 100 ампер продолжительно (разумеется, при этом он очень быстро сядет). А проблема с дорожками решается пропайкой их толстой проволокой.

Добавил конденсатор на +IN2 http://itmages.ru/image/view/1696131/41f4060e, а с цепью компенсации пока не совсем понял. Это вот это http://itmages.ru/image/view/1696134/6e3dc520 ?

Планирую раздобыть кольцо от компьютерного БП.

Да, оно. И перетащи уже C3 вплотную к L1-Q1. И вход питания туда же. А то нахватаешь помех в обратную связь по земле.

Ну и повесь блокировочную ёмкость 0.1мкФ между ногами 10 и 12 U1.

Так и не разобрался с цепью компенсации. В Application Note в качестве напряжения сравнения используется 5V c Vref, а у меня стоит делитель, потому что если на резисторе будет падать 5 вольт при 3 амперах, то он будет греться слишком сильно. Соответственно схему нужно переделать, но я не знаю как.

Изменил разводку, согласно твоим замечаниям.

http://itmages.ru/image/view/1698181/8425f236

1. отцепи C5 от толстой земляной шины, и проведи землю от истока полевика к 7 ноге U1.

2. C4 лучше разместить поближе к U1

3. По поводу цепи компенсации (C5/R9 у тебя на трассировке). Сначала схему можешь запустить без этой цепочки, и посмотреть осциллографом пульсации на выходе. Если пульсации менее 5%, и на глаз не заметны (по яркости светодиода), то можешь оставить как есть.

В даташите расписан расчёт компенсации по полюсам. Мне, если честно, с расчётом полюсов сразу не удавалось попасть на нужные параметры цепи компенсации, поэтому я ставил что-то вроде 0.1мкФ/47к, и потом, если результат не устраивал, игрался с номиналами.

Сделал вот так:

http://itmages.ru/image/view/1698426/e9e911a9

Теперь разводка близка к идеалу или ещё есть замечания? Большое спасибо за подсказки.

Я правильно понимаю, что RC-цепочки точно достаточно для коррекции и дело лишь в подборе номиналов её компонентов?

P.S.: Я собираюсь заменить R3-R5 на переменный резистор на проводках, чтобы менять соотношение. Это ведь не страшно?

Если ты собираешься его крутить в процессе работы, то имей ввиду, что из-за механического дребезга он будет на доли секунды размыкать цепь, и тогда на высокоомном входе дифференциального усилителя у тебя будут исключительно наводки. А без нормально работающей обратной связи имульсники обычно сначала стремятся распидорасить то, что подключено к ним на выход, а следом и самих себя.

И как с этим бороться? Поставить огромный резистор, притягивающий вход усилителя к земле? Чтобы в нормальном режиме он из-за высокого сопротивления он почти не влиял на соотношение, а при отваливании резистора вход окажется притянут к земле. А ещё конденсатор если поставить.

Т.к. твоя нагрузка статическая, то вполне достаточно RC-цепочки. (В appnote был разрисован фильтр второго порядка)

Окей. Ну да, по идее колебания тока светодиода не значительные.

А что насчёт разводки?

Да, оба варианта нормальные. Можно оба и использовать - поставить параллельно и кондёр, и резистор на землю.

Поставлю, пожалуй конденсатор, а то преобразователь при кручении резистора будет на долю секунды отключаться (ведь вход будет на земле) и светодиод может мерцать при регуляции.

А что можешь сказать насчет разводки?

Да, ты прав насчёт резистора и конденсатора.

А ещё лучше так: https://www.dropbox.com/s/w8cu9g7bv7847et/pot.png

Здесь C1/R3 защищают схему от дребезга потенциометра, а R2 ограничивает диапазон регулировки тока (иначе рабочий диапазон твоего переменного резистора будет где-нибудь 10% от полного оборота).

Если у тебя токоизмерительный резистор будет 0.1 Ом, то соотношение (по вышеприведённой схеме) R1 к R1+R2 будет примерно 1 к 12, R3 = 10R1

Так и сделаю, но это уже будет на другой платке (потенциометр, ограничительный резистор и конденсатор будут на другой плате маленькой, которая будет уже приделана к корпусу фонарика). Так что разводку можно считать окончательной, если косяков не осталось. Буду на этой неделе делать плату.

Всегда есть ещё что повылизывать, если разводка - самоцель :)

Транзистор скорее всего потребует радиатора - я бы повернул его на 90°, поставив параллельно длинному краю печатной платы. Но это зависит от того, какой имеется радиатор.

Потом, все силовые трассы максимально расширил бы полигонами. Где возможно - увеличил бы диаметры контактных площадок, особенно, у отверстий большого диаметра.

Собрал я эту вундервафлю... выдаёт около 30 ватт, не больше. При подключенном светодиоде на выходе 31 вольт и при таком напряжении он жрёт лишь 800-900 мА (нужно 34-35). Без светодиода напряжение 39 вольт, так что дело не в защите по напряжению. В качестве дросселя используется жёлтое кольцо из блока питания компьютера диаметром около 30-32 мм (где-то слышал, что у них есть немагнитный зазор - так и оказалось), на котором намотано 20 витков провода. Транзистор не грелся вообще, КПД схемы был достаточно хороший (соотношение тока потребления схемы и тока диода практически пропорционально соотношению напряжений). Зачем-то смотал половину витков (я не помню точно, что нужно для повышения мощности - уменьшить или увеличить индуктивность, извиняюсь за нубство, а лишнего провода не было, поэтому ответ был один - намотать ещё я не могу, а смотать и откусить лишнее - могу), мощность почти не изменилась, но транизстор и кольцо стали греться, так что долго теперь схему держать нельзя включённой теперь.

Данные с осциллографа (синий график - напряжение на затворе транзистора, жёлтый на стоке транзистора, то есть по сути на выходе дросселя перед выпрямительным диодом): http://itmages.ru/image/view/1801743/f5a38d67. В формате CSV (в несколько раз больше значений по времени, но график придётся строить самим в каком-нибудь Calc): http://pastebin.com/JmaCBcKX.

В чём может быть дело? Кстати, подумав (мне всё равно 2 драйвера в итоге нужно будет, потому что диода у меня 2), на мой взгляд, улучшил разводку: http://itmages.ru/image/view/1801750/23721706. Она лучше? Если по осциллограмме станет видно, что дело в наводках (мне кажется странными периодические длительные отключения транзистора, хотя с учётом замером мультиметром нужный ток никогда не достигается), то поможет ли переделка платы по новой разводке?

sudo cast ncrmnt (потому что у него этот светодиод работает нормально).

Дополнительные данные:

Посмотрел, что творится на датчике тока:

http://itmages.ru/image/view/1801767/fa63efe2

http://pastebin.com/izzCPr8x

И на входе усилителя ошибки микросхемы:

http://itmages.ru/image/view/1801768/b4dbaa4a

http://pastebin.com/7RQ8wgzE

Меня удивляет, что они совершенно разные. И вообще я прихожу к выводу, что ещё много чего не понимаю и поэтому прошу объяснений.

Вангую, что индуктивность на такой ток не рассчитана, сердечник уходит в насыщение и индуктивность падает. Потому тока оно больше дать и не может. Данные и схему не смотрел - с мобилы пишу.

Добавил ещё данных: Драйвер мощного светодиода (комментарий). Коротко: данные очень странные. Напряжение на датчике тока и на входе микросхемы очень сильно различаются. Есть версия, что в дорожке наводится напряжение и заряжает конденсатор-фильтр 100 нФ до почти 1 вольта (при том, что порог не более 0.3 вольт этого достаточно, чтобы преобразователь заглох, пока конденсатор не разрядится ниже порога).

Если когда будешь за компьютером зайдёшь ещё раз в мою тему, посмотришь все картинки (разводка в стартовом посте, схема, осциллограммы) и пояснишь какого чёрта тут происходит, то буду очень благодарен.

До какой температуры мосфет раскаляется?

Ну потихоньку греется, но кольцо его сильно обгоняет. 10-15 секунд точно выдерживает, температуру не мерил. Но меня это сейчас не сильно волнует - я сам виноват, что смотал половину витков - лучше не стало, только греться начало. Если намотаю назад всё будет ок (во всяком случае на данной мощности) - раньше мосфет вообще не нагревался сколько-нибудь заметно даже при продолжительной работе (без радиатора).

Меня сейчас волнуют странные осциллограммы. Вполне возможно, есть большие наводки на обратную связь и поэтому мощность не максимальная. Она может в 1.5-2 раза возрасти, если исправить (оцениваю по доле провалов на осциллограмме из-за срабатывания обратной связи, когда не надо). А потом намотать правильно кольцо и как раз ватт 100 и будет.

раньше мосфет вообще не нагревался сколько-нибудь заметно даже при продолжительной работе (без радиатора).

У него Ron<10мОм? Как он может не греться? Даже если 25мОм, то это ватта 2-3 на мосфете выделяется!

Кстати, а зачем ты запилил импульсный БП, а не управляешь напрямую ШИМом?

Сейчас мощность около 30 ватт, а не 100 из-за плохой работы схемы из-за наводок. Соответственно средний ток (импульсный больше, однако у транзистора есть не мало времени на отстывание) через транзистор всего лишь 2.5 ампера. И выделяется на нём (сопротивление у IRFZ48N 14 мОм) около 0.01 Вт. Да, я знаю, я скорее всего не правильно рассчитываю средний ток, но в любом случае там меньше 0.1 ватта и оно не перегреется. Когда мощность преобразователя возрастёт в 3 раза (до 100 ватт), возможно, придётся подумать о небольшой радиаторе на транзистор.

14 мОм

А, тады отваливаюсь. Отличное сопротивление.

Когда мощность преобразователя возрастёт в 3 раза (до 100 ватт)

Если КПД импульсника взять равным 0.8 (а это охренеть как много для такой схемы), то потреблять оно будет 125Вт, т.е. через транзистор будет течь ток в 10.4А, а выделяться на нем будет 10.4²·0.014=1.52Вт. В принципе, да, небольшой радиатор не повредит. Но можно и просто на плате сделать площадку и к ней транзистор прижать (т.е. лежа его разместить).

P.S. А где ты взял такой мощный 12-вольтный БП?

Это импульсный блок питания для 12В светодиодных лент с активным охлаждением на 400 ватт. Купил полгода назад в магазине, чтобы можно было тестироать свои вундервафли.

В будущем буду питать драйвер от двух авиамодельных литий-полимерных аккумуляторов 5 А*ч 14.8В с пиковым током разряда до 100 ампер каждый (то есть в сумме 200, а у меня там какие-то жалкие 10 ампер, а то и меньше). Но их ещё не довезла почта России (заодно зарядник на 200 ватт, чтобы их заряжать), а пока жду хочу довести до ума драйвер.

Хотя самое весёлое, наверное, будет, когда я буду делать корпус, который с одной стороны должен быть пассивным радиатором для светодиода, а с другой более-менее переносным и портативным.

более-менее переносным и портативным

а герметичность как же?

А тебе обязательно что ли регулировать яркость? Ну и, кстати, ведь чем больше ты запилишь напругу, тем больше придется тепла выделять на токоограничивающем резисторе! Кстати, про него-то мы и забыли! Сколько у тебя там ватт на нем выделяется?