Драйвер мощного светодиода

Да-да. Ещё и герметичным. Поэтому собственно пассивное охлаждение.

наверное, станок с ЧПУ и кусок алюминия и mx4 тогда в помощь

на велофонарях, например, типа «wally» самый мощный режим можно включать только при движении - оребрение не справляется с теплом

Проверь, сколько реально вольт у тебя подано на инверсный вход -IN2 усилителя ошибки. У тебя шим-контроллер блокируется, когда сигнал тока на +IN2 превышает ~0.4V (по скриншоту осциллографа).

Ещё посмотри, что у тебя творится на пине FB (выход усилителя сигнала ошибки).

Если хочешь проверить, входит ли индуктивность в насыщение - посмотри осциллограмму тока через индуктивность. Когда достигается насыщение, наблюдается резкое возрастание тока через индуктивность, а до насыщения ток возрастает линейно.

Когда домотаешь витки катушки, снова сними осциллограммы. Если картинка будет такой же, может потребоваться или увеличивать частоту преобразователя, или уменьшать duty cycle.

Кстати, а на 555-м таймере не проще было бы собрать ШИМ-генератор?

Итак, я переделал плату по новой разводке, намотал около 60 витков на кольце (вместо 10), но всё осталось как прежде. И тут я выпаял конденсатор 10 нФ в цепи обратной связи (при обратном ходе преобразователя сначала был большой выброс напряжения и ток диода на долю микросекунды значительно возрастал и это заряжало конденсатор, а вот разряжался он медленно, поэтому генерация надолго глохла). И схема выдала таки 100 ватт (при том нормально - поддерживая ток точь-в-точь на заданном уровне). Однако она очень сильно греется. Особенно дроссель. Транзистор тоже греется, но небольшой радиатор практически решил проблему. Я добавил регуляцию яркости (изменяемый делитель напряжения с конденсатором и притяжкой к земле, чтобы исключить дребезг). Теперь мощность изменяется от 0 до 100 ватт. Однако при мощности примерно больше 50 ватт всё начинает сильно греться (однако продолжает выдавать мощность вплоть до 100 ватт). Я эксперементировал (разумеется, не давая перегреться дросселю и транзистору) и в итоге перегорела дорожка на плате. Я пропаял её проводом и теперь схема начала греться при любой более-менее нормальной мощности (даже при ваттах 20-30, когда она раньше абсолютно ледяная была), хотя возможность получить до 100 ватт осталась.

Ещё при работе схемы наблюдается свист или жужжание. Как я понимаю, это вызвано тем, что выходной конденсатор слишком большой и поэтому между его зарядом до напряжения, при котором ток больше либо равен нужному и разрядом до напряжения, при котором ток меньше нужного, проходит время (чем меньше нужный ток, тем дольше конденсатор может питать светодиод без подпитки). Соответствуенно 150 кГц дросселя модулируется этими автоколебаниями. Частота становится выше при росте мощности, а при минимальной мощности составляет единицы герц и мерцание светодиода заметно глазу. Однако моя логика подсказывает, что проблема перегрева не от этого.

А какие у тебя сейчас параметры схемы?

давай новые осциллограммы, а заодно посмотри ток в индуктивности (самое простое - посмотри осциллограмму V[сток:исток])

Свист, скорее всего, из-за того, что режим работы схемы нестабильный - несколько тактов схема работает, потом пауза в несколько тактов.

Дополнительно, в таком режиме (смотрю по старым осциллограммам) индуктивность запросто может входить в насыщение, т.к. работает в режиме непрерывных токов (т.е. не успевает за время свободного хода всю накопленную энергию отдать в ёмкость)

Нужен фильтр в цепи обратной связи с соответствующей полосой пропускания и схема частотной коррекции.

В повышающих преобразователях проблему насыщения решают ограничением скважности (уменьшают время накачки энергии в индуктивность), и вводят контроль/ограничение тока ключа (токоизмерительный резистор в цепи истока транзистора)

Прикинул в онлайн калькуляторе твою схему - для частоты 150 кГц и повышения напряжения с 12 до 34В, ток 3А.

Получилась индуктивность 14мкГн, и рабочий цикл около 70%. На ETD39 получилось бы 7-9 витков в зависимости от величины зазора.

Под рукой нет кольца из компьютерного БП, но интуиция подсказывает, что 60 витков даст порядка 0.5мГн.

http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/aww_smps_e.html

повышения напряжения с 12 до 34В

Там, вообще-то, понижать надо. Иначе жопа. По-хорошему, надо вообще почти напрямую светодиод врубать и подавать на него нужное значение напряжения, а ток контролировать по напряжению на шунте сопротивлением в доли Ома.

Принципиальная схема вот такая:

http://itmages.ru/image/view/1805895/e8bfe40b

В настоящий момент C3 выпилен, а соотношение R5-R16 можно менять для изменения ограничения тока вот такой схемой:

http://itmages.ru/image/view/1805909/f67edb65

Регуляция отлично работает, заданный ток поддерживается точь-в-точь, если померять падение напряжения на датчике тока мультиметром.

Дроссель намотан на жёлтом ферритовом кольце из компьютерного БП, 64 витка лакированным проводом 0.63 мм.

Главная проблема схемы сейчас в чрезмерном нагреве кольца (транзистор тоже греется, но сильно меньше) при ЛЮБОМ ограничении тока больше 10-20 ватт. До того как сгорела дорожка и я её восстановил (точно ничего не закоротил, проверял несколько раз) схема перегревалась только при 50+ ваттах.

Я исхожу из начальных условий ТСа.

// У меня была похожая задача, питать 100Вт светодиод бустером от LiPo аккумулятора трёхбаночного (10-12В), делал на uc3843. Буду переделывать - надо уменьшать потери на токоизмерительных резисторах

Как мне уменьшить скваженность? Сейчас максимальный коэффициент заполнения около 96%. Мне тоже кажется, что это много, но я не знаю как перенастроить её по-нормальному (есть конечно возможность переключить её из параллельного режима в обычный, но тогда максимальный коэффициент заполнения станет около 48%, что маловато).

Наверное, самый правильный способ - сделать на втором канале TL-ки ограничение тока ключа, добавив в исток токоизмерительный резистор.

С этим есть проблема - на ток 10 ампер (а там и побольше 10 ампер будет в импульсе то) нужен очень маленький резистор, чтобы он не грелся, а меньше 0.1 ома 2 ватта я не могу найти.

А какое у этого светодиода нормальное прямое падение напряжения? Ты его этими 39В не сожжешь?

А шунт R7 можно и самому из куска железяки сделать. Напильничком отъюстировать...

Номинальное напряжение светодиода, которое написал продавец в описании - 34 вольта, однако на них он выдаёт лишь около 50 ватт, для 100 ватт нужно повысить напряжение ещё немного. А вообще главное, что я ограничиваю ток, так что 39 вольт ничего диоду не сделают (преобразователь не выдаст их, потому что нужный ток будет достигнут раньше, ограничение по напряжению вообще сделано только, чтобы при обрыве провода к светодиоду преобразователь не покончил с собой со спецэффектами).

Понятно. Ты, кстати, ширину дорожек предварительно рассчитывал? Если у тебя толщина меди 35мкм, то на каждый Ампер надо где-то 3мм. Т.е. если течет 10А, то нужно либо одну дорогу ~30мм, либо с двух сторон платы по ~15мм.

И дроссель наверняка греется из-за слишком большого сопротивления проволоки, из которой он намотан. Или сердечник на рабочую частоту не годится.

делал на uc3843

Если кому интересно, источники тока сверхмощных LED большинства сценической светотехники сделаны именно на UC3843. UC3843, мощный полевик, индуктивность и токоизмерительный резистор в десятки миллиом в транзисторном корпусе (типа TO-247 с двумя ногами). ОС по току через токоизмерительный резистор, никаких особых наворотов нет, работает годами.

Я прикидывал скин-эффект на 150 кГц - получил глубину 0.2мм, что примерно 2/3 диаметра провода 0.63мм, или почти 85% от сечения провода. Наверное, пока можно им принебречь.

Погонное сопротивление постоянному току для провода 0.63мм получилось примерно 0.05 Ом/м (удельное сопротивление 0.017 ом*мм²/м).

60 витков - это около 1.5-2м (на глазок, не зная параметров кольца). Получаем активное сопротивление дросселя около 0.1 Ом.

Если мои предположения о работе бустера в режиме непрерывного тока верны (индуктивность почти на 2 порядка больше необходимой), то получим мощность, рассеиваемую на активном сопротивлении дросселя, около 2-4 Вт.

ну да, классика же :)

Можно придумать схему, использующую падение напряжения на канале полевика для ограничения тока. Точность будет не очень высокая (сопротивление меняется при разогреве ключа), и придётся ставить дополнительный ключ для измерения напряжения только в момент открывания транзистора.

Наверное, тебе придётся ещё разок перемотать кольцо :)

В этот раз - мотать тем же проводом 0.63мм в три жилы. Концы спаять.

Переключил микросхему в режим максимального заполнения 48% вместо 96 (это легко делается на существующей плате). Теперь схема выдаёт максимум 10 ватт, но совсем не греется. Вероятно, теперь пришло время уменьшать индуктивность дросселя.

Удалось достичь где-то 40-45 ватт с обмоткой двойным проводом 0.63 мм 10 витков. Дроссель нагреватся где-то до 60 градусов, но делает это достаточно долго, поэтому есть все основания полагать, что его нагрев рано или поздно остановится на приемлемом значении. Думаю, что теперь придётся повысить коэффициент заполнения, иначе не получится. Хотя может и увеличение индуктивности поможет, мне это не совсем понятно.

Вот такие осциллограммы при коэффициенте заполнения 48%: http://itmages.ru/image/view/1806294/fa954873

По ним видно, что стоит увеличить коэффициент заполнения. Как правильно сделать обратную связь по току?

Картинка показательная - по наличию полочки видно, что дроссель работает в режиме разрывных токов.

Схема ограничения тока очень похожа на ту, что у тебя использована для стабилизации тока. Идея примерно такая:

http://archive.siliconchip.com.au/static/images/articles/i1123/112333_6mg.jpg

//сейчас рисовать нечем, а с ходу boost/flyback на tl598 с ограничением тока не нагуглился :(

Полуоффтоп: http://martin-jones.com/2013/02/15/150w-boost-converter-schematic/

Там разрисована схема 150-ваттного повышающего преобразователя с 12В до 36В на UC3843. В режиме стабилизации напряжения, но нас это не смущает ведь? ;)

Ну и совсем оффтопик: http://www.aliexpress.com/store/product/DC-DC-Boost-Converter-150W-Constant-C...

Китайцы за нас постарались :(

Applications:
Driving high-power LED lights.

Я тут уже тоже подумал, не переделать ли на UC3845, всё равно плату переделывать. Только вот будет ли достаточно стабилизировать максимальный ток через дроссель (у неё лишь один усилитель ошибки)? Регуляцию яркости я могу сделать ШИМом через функцию сброса микросхемы.

01.06.2014 10:22:43

А заказал бы внаибее, уже пришла бы давно платка!

Не, UC384x имеют и классический вход обратной связи, и вход контроля тока ключа. Только сразу обрати внимание, что у 3845 рабочий цикл не более 50% (внутреннее ограничение), лучше подойдёт 3843 (заполнение до 100%, Vuvlo=8.5В)

для саморазвития полезно потренироваться ;)

Да я тоже как 555-х жменьку получу, потренироваться хочу на "кошках".

Так... в таком случае насколько я понимаю можно сделать так:

Isense - подключить к датчику тока у ключа.

Vfb - подключить к датчику тока диода и стабилитрону (защита от перенапряжения).

Только вот напряжения срабатывания у входов UC384x не очень удобное - 1 вольт у Isense. При таком напряжении и токе ограничения дросселя 20 ампер на датчике будет выделяться 20 ватт тепла. Это очень не удобно. Можно ли воспользоваться операционным усилителем в неинвертирующем включении ( http://zpostbox.ru/operatsionny_usilitel_3.gif ), чтобы усилить напряжение с датчиков тока.

Вот такую схему сделать:

http://itmages.ru/image/view/1806586/df563a5d

Китайцев это не смущает :) (ссылка на схему выше)

Да, можно поставить дополнительный услилтель сигнала ошибки, только надо аккуратно оттрассировать землю, чтобы не наловить помех.

Сделал такую вот плату: http://itmages.ru/image/view/1808974/5db5c005

В качестве усилителя использую OPA2134.

В качестве датчика тока у истока транзистора используется медный лакированный провод 0.63 мм длинной 2 см. Настроил коэффициент усиления ОУ так, чтобы он выдал 1 вольт при токе около 20 ампер.

судя по осциллограмме, там частоте еще не оптимальна

Пока не могу приделать дроссель и посмотреть, что получится, но схема сейчас уже выдаёт частоту 150 кГц. Завтра продолжу...

Вроде отлично работает. Выдаёт 60 ватт. Можно больше, но нужно сделать фильтр на обратную связь по току диода. Кольцо почти не греется, транзистор перегреется где-то за минуту, но это думаю можно решить радиатором побольше, а то он сейчас совсем маленький.

Само это кольцо точно способно на многое :-) Когда я плохо пропаял дорожку обратной связи... эта штука подала на диод 38 вольт 5 ампер. Это практически 200 ватт (хорошо, что я быстро выключил, потому что компьютерный кулер не справлялся с охлаждением «разогнанного» светодиода и он медленно перегревался). При этом схема работала не на полную мощность (на осциллографе было видно, что преобразователь иногда выключается из-за наводок на болтающуюся обратную связь). Так что если сильно захотеть ватт 300 точно можно получить.