Питаем светодиоды драйвером PT4115 — DRIVE2
Привет всем читателям моего БЖ!
Итак…
Для начала обращусь к тем, что просил меня что либо сделать: я заболел((( так что прийдётся ещё немного подождать((( Надеюсь за выходные прийду в себя и продолжу
Теперь ближе к делу. В прошлой записи я писал о том, как подключать светодиоды в авто. Там фигурировал стабилизатор тока PT4115. О нём я бы хотел рассказать по-подробнее.
Схема у него достаточно простая
Ставим пару конденсаторов, резистор и катушку — на выходе получаем требуемый ток. Надо ток 0.350 мА — ставим резистор на 0.33 и катушку от 68 до 220 мкГн, надо 0.650 мА — ставим резюк на 0.13 Ом и катуху от 47 до 100 мкГн.
Решил я попробовать сделать плату под драйвер своими руками (была необходимость). За основу взял пост Notturno. Развёл плату так, чтобы она была и по-меньше, и всё влезло
На скрине уже второй вариант платы, первый был чуть по-больше.
Так, сделал я значит по-старинке ЛУТом пару плат.
Полный размер
Спаял
Полный размер
Полный размер
Проверил — работает
Полный размер
Ток что надо
Полный размер
Понял, что это работает и сделал сразу много плат
Полный размер
Спаял
Полный размер
Полный размер
Сравнил
Полный размер
Потом надо было запитать трехваттники
Полный размер
Полный размер
Ток тут тоже как надо
Полный размер
А потом мне нужно было сделать плавное включение светодиода через драйвер. Подключать напрямую на вход питания не пойдёт — конденсатор не даст. Для регулировки яркости у драйвера есть нога DIM. Вот её и надо тыкать.
Долго я искал в интернете какую-нибудь инфу по этому поводу. Сначала подключил МК — то эффект ксенона (вспышка и плавное включение с не полностью выключенного состояния), то просто тускло горит и потом разгорается. Основой к размышлению стал пост Саши argoncik. Ух и заколебал я его наверное))) Но ему спасибо огромное))
Взял тиньку, сделал аппаратный ШИМ, показал Саше
Кинул исходник, в ответ “Я использую софтовый ШИМ”. Думаю “какая нафиг разница?” Ну ОК, переделал. И блин, заработало!
С чем связано — не знаю, но вдруг при
www.drive2.ru
Простой LED драйвер для 3w светодиода на PT4115
Микросхема PT4115 от компании PowTech продолжает зарабатывать положительные отзывы среди российских радиолюбителей. Малоизвестному китайскому производителю удалось вместить в компактном корпусе несколько блоков управления с мощным транзистором на выходе. Микросхема разработана для стабилизации тока и питания им светодиодов мощностью более 1 Вт. Драйвер на основе PT4115 имеет минимальную обвязку и высокий КПД. Убедиться в этом и узнать о тонкостях подбора элементов принципиальной схемы поможет данная статья.
Краткое описание микросхемы PT4115
Согласно официальной документации, LED драйвер с функцией диммирования на основе PT4115 обладает следующими техническими характеристиками:
- диапазон рабочего входного напряжения: 6–30В;
- регулируемый выходной ток до 1,2А;
- погрешность стабилизации выходного тока 5%;
- имеется защита от обрыва нагрузки;
- имеется вывод для регулировки яркости и включения/выключения при помощи DC или ШИМ;
- частота переключения до 1 МГЦ;
- КПД до 97%;
- обладает эффективным корпусом, с точки зрения рассеивания мощности.
Назначение выводов PT4115:
- SW. Вывод выходного переключателя (МОП-транзистора), который подключен непосредственно к его стоку.
- GND. Общий вывод сигнальной и питающей части схемы.
- DIM. Вход для задания диммирования.
- CSN. Вход с датчика тока.
- VIN. Вывод напряжения питания.
Микросхема PT4115 имеет отдельный вывод для управления включением и выключением светодиодов, а также возможностью регулировки яркости с помощью изменения уровня напряжения или ШИМ на выводе DIM.
Принципиальная схема драйвера
На рисунке представлены две принципиальные схемы драйвера для 3w светодиода на основе PT4115. Первая схема питается источником постоянного тока напряжением от 6 до 30 вольт. Вторую схему дополняет диодный мост, питается она источником переменного тока с напряжением 12-18В.
На выходе диодного моста рекомендуется дополнительно установить конденсатор емкостью 1000 мкФ. Он сгладит колебания выпрямленного напряжения.
Важным элементом обоих схем является конденсатор CIN. Он непросто сглаживает пульсации, но и компенсирует энергию, накопленную в катушке индуктивности в момент закрытия ключа (МОП-транзистора). Без CIN индуктивная энергия через диод Шоттки D поступит на вывод VIN и спровоцирует пробой микросхемы по питанию. Поэтому включение драйвера без входного конденсатора категорически запрещено.
Индуктивность L подбирается исходя из количества светодиодов и тока в нагрузке.
Согласно документации, в схеме драйвера для 3 ватного светодиода рекомендуется использовать индуктивность на 68-220 мкГн.
Несмотря на имеющиеся табличные данные, допускается монтаж катушки с отклонением номинала индуктивности в большую сторону. При этом снижается эффективность всей схемы, но схема остается работоспособной. На малых токах индуктивность должна быть больше, чтобы компенсировать пульсации, возникающие из-за задержки при переключении транзистора.
Резистор RS выполняет функцию датчика тока. В первый момент времени, при подаче входного напряжения ток через RS и L равен нулю. Затем внутрисхемный CS comparator сравнивает потенциалы до и после резистора RS и на его выходе появляется высокий уровень. Ток в нагрузке, ввиду наличия индуктивности, начинает плавно нарастать до величины, определяемой RS. Скорость увеличения тока зависит не только от величины индуктивности, но и от размера напряжения питания.
Работа драйвера основана на переключении компаратора внутри микросхемы, который постоянно сравнивает уровни напряжения на выводах IN и CSN. Отклонение тока через светодиод от расчетного не превышает 5%, при условии монтажа резистора R S с максимальным отклонением от номинала 1%.
Для включения светодиода на постоянную яркость вывод DIM остаётся не задействован, а ток на выходе определяется исключительно номиналом RS. Управление диммированием (яркостью) можно осуществляться одним из двух вариантов.
Первый способ предполагает подачу на вход DIM постоянного напряжения в диапазоне от 0,5 до 2,5В. При этом ток будет меняться пропорционально уровню потенциала на выводе DIM. Дальнейший рост напряжения, до 5В, не влияет на яркость и соответствует 100% току в нагрузке. Снижение потенциала ниже 0,3В приводит к отключению всей схемы. Таким образом, можно эффективно управлять работой драйвера без снятия напряжения питания. Второй способ подразумевает подачу сигнала с широтно-импульсного преобразователя с выходной частотой 100-20000 Гц.
Конструкция и детали сборки
Выбор элементов, расположенных в обвязке микросхемы PT4115, следует производить на основании рекомендаций изготовителя. В качестве CIN рекомендуется использовать конденсатор с низким ESR (эквивалентным последовательным сопротивлением). Данный параметр является вредным и негативно влияет на КПД. При питании от стабилизированного источника достаточно одного входного конденсатора ёмкостью не менее 4,7 мкФ, который должен быть размещен в непосредственной близости от микросхемы. При питании от источника переменного тока компания PowTech указывает на необходимость монтажа танталового конденсатора ёмкостью более 100 мкФ.
Типовая схема включения PT4115 для 3w светодиода подразумевает установку катушки индуктивности на 68 мкГн, располагать ее следует максимально близко к выводу SW PT4115.
Катушку индуктивности можно сделать своими руками, используя кольцо из старого компьютера и провод ПЭЛ-0,35.
К диоду D выдвигаются особые требования: малое прямое падение напряжения, малое время восстановления во время переключения и стабильность параметров при росте температуры p-n перехода, чтобы не допустить увеличения тока утечки. Этим условиям отвечает диод Шоттки FR103, способный выдерживать импульсы тока до 30А при температуре до 150°C.
Наконец, самый прецизионный элемент схемы драйвера для 3w светодиода – резистор RS. Минимальное значение RS=0,082 Ом, что соответствует току 1,2 А. Его рассчитывают, исходя из необходимого тока питания светодиода, по формуле:
RS=0,1/ILED, где ILED – номинальное значение тока светодиода, А.
В схеме включения PT4115 для 3w светодиода значение Rs составляет 0,13 Ом, что соответствует току 780 мА. В магазинах не всегда можно найти резистор такого номинала. Поэтому придется вспомнить формулы расчета суммарного сопротивления при последовательном и параллельном включении резисторов:
- Rпосл=R1+R2+…+Rn;
- Rпар=(R1xR2)/(R1+R2).
Таким образом, можно с высокой точностью получить нужное сопротивление из нескольких низкоомных резисторов.
В заключение хочется ещё раз подчеркнуть важность стабилизации тока, а не напряжения для обеспечения нормальной длительной работы мощных светодиодов. Известны случаи, когда в светодиодах китайского происхождения ток плавно продолжает нарастать в течение некоторого времени после включения и останавливается на значении, превышающем паспортный номинал. Это приводит к перегреву кристалла и постепенному снижению яркости. Драйвер для 3w светодиода на микросхеме PT4115 – это гарантия стабильной светоотдачи в сочетании с высоким КПД при условии эффективного отвода тепла от кристалла.
Читайте так жеledjournal.info
PT4115 — Понижающий преобразователь (драйвер светодиодов) — DataSheet
Общее описание
PT4115 представляет собой индуктивный понижающий преобразователь с непрерывным режимом работы, предназначенный для управления одним или несколькими последовательно подключенными светодиодами, питающимися от источника напряжения выше, чем общее напряжение цепи светодиодов. Микросхема может работать от источника питания с напряжением от 6 до 30 В и обеспечивает внешний регулируемый выходной ток до 1,2 А. В зависимости от напряжения питания и внешних компонентов, PT4115 может обеспечивать выходную мощность более 30 Вт. PT4115 включает в себя выключатель питания и схему контроля выходного тока, которая использует внешний резистор для установки номинального среднего выходного тока, а на отдельный вход DIM можно подавать либо постоянное напряжение, либо широкий диапазон ШИМ. Если подать напряжение 0,3 В или меньше на вывод DIM, отключает выход и микросхема переходит в ждущий режим. PT4115 выпускается в корпусах SOT89-5 и ESOP8.
Свойства
- Малое количество подключаемых внешних компонентов
- Широкий диапазон напряжения питания: от 6 до 30 В
- Выходной ток до 1.2 А
- Один вывод для включения/выключения и регулировки яркости, использующий постоянное напряжение или ШИМ
- Частота коммутации до 1 МГц
- Номинальная точность поддержания выходного тока 5%
- Встроенная схема отключения для защиты светодиодов
- Высокий К.П.Д. (до 97%)
- Отслеживание тока на стороне высокого напряжения
- Гистерезисное управление: без компенсации
- Регулируемый постоянный ток светодиода
- Корпус ESOP8 для схем с большой выходной мощностью
- Соответствует RoHS
Применение
- Замена низковольтных галогенных ламп светодиодами
- Освещение в автомобилях
- Низковольтное промышленное освещение
- Светодиодное резервное освещение
- Световые вывески
- Освещение с использованием безопасного сверхнизкого напряжения
- Подсветка в ЖК-телевизорах
| Корпус | Температурный диапазон | Номер серии | Маркировка |
| SOT89-5 | от -40 °C до 85 °C | PT4115B89E:Atype PT4115BS9E-B:B type | PT4115 xxxxxX |
| ESOP8 | от -40 °C до 85 °C | PT4115BSOH: A type PT4115BSOH-B:B type | PT4115 xxxxxX |
Типовая схема включения PT4115
Расположение выводов для разных корпусов PT4115
| Номер вывода | Обозначение | Описание |
| 1 | SW | Выходной ключ. SW — это сток внутреннего N-канального MOSFET-ключа. |
| 2 | GND | Земля общая для цепей сигнала и питания. |
| 3 | DIM | Логический вход для управления яркостью. Когда на вывод DIM поступает сигнал низкого уровня, регулятор тока отключается. Когда на вывод DIM поступает сигнал высокого уровня, регулятор тока подключается. |
| 4 | CSN | Контроль тока на входе. |
| 5 | VIN | Питание. |
| — | Exposed PAD | Внутренне подключен к GND. Соединен с корпусом для снижения теплового сопротивления. |
| ESOP8 4,5 | NC | Не подключены |
| Обозначение | Описание | Значение | Ед. изм. |
| VIN | Напряжение питания | -0.3~45 | В |
| SW | Напряжение на выводе стока внутреннего мощного ключа | -0.3~45 | В |
| CSN | Напряжение на выводе контроля тока на входе (По отношению к VIN) | +0.3~(-6.0) | В |
| DIM | Напряжение на выводе логического вход для управления яркостью | -0.3~6 | В |
| Isw | Выходной ток ключа | 1,5 | A |
| PDmax | Рассеиваемая мощность (1) | 1,5 | Вт |
| Ptr | Тепловое сопротивление, SOT89-5 0JA | 45 | °C /Вт |
| Ptr | Тепловое сопротивление, ESOP8 0JA | 40 | °C /Вт |
| Tj | Диапазон рабочих температур кристалла | от -40 до 150 | °C |
| Tstg | Температура хранения | от -55 до 150 | °C |
| Восприимчивость к электростатическим разрядам (2) | 2 | кВ | |
| VIN | VDD напряжение источника питания | 6 ~ 30 | В |
| TOPT | Рабочая температура | от -40 до +85 | °C |
- Максимальная рассеиваемая мощности должна снижаться при повышенных температурах и задается TJMAX, θJA и температурой окружающей среды TA. Максимально допустимая рассеиваемая мощность рассчитывается по формуле PDMAX = (TJMAX — TA) / θJA или является числом, указанным в абсолютных максимальных значениях, в зависимости от того, что меньше.
- Модель человеческого тела, 100 пФ, разряжаемая через резистор 1,5 кОм.
| Обозначение | Описание | Условия | Мин. | Тип. | Макс. | Ед. изм. | |
| Vin | Входное напряжение | 6 | 30 | В | |||
| VUVLO | Напряжение блокировки | Vin пониженно | 5,1 | В | |||
| VUVLO, HYS | UVLO гистерезис | Vin повышенно | 500 | мВ | |||
| Fsw | Максимальная частота переключения | 1 | мГц | ||||
| Чувствительность по току | |||||||
| VCSN | Средний текущий порог чувствительности по напряжению | VIN-VCSN | A тип | 95 | 98 | 101 | мВ |
| В тип | 99 | 102 | 105 | мВ | |||
| VСSN_hys | Порог чувствительности по гистерезису | ±15 | % | ||||
| ICSN | Входной ток на выводе CSN | VIN — VCSN = 5 мВ | 8 | мкА | |||
| Рабочий ток | |||||||
| loFF | Потребляемый ток в режиме покоя при отключенном выходе | VDIM < 0.3 В | 95 | мкА | |||
| Управление яркостью | |||||||
| VDIM | Внутреннее напряжение питания | Плавающий DIM | 5 | В | |||
| VDIM_H | Напряжение высокого уровня на выводе DIM | 2,5 | В | ||||
| VDIM_L | Напряжение низкого уровня на выводе DIM | 0,3 | В | ||||
| VDIM_DC | Регулировка яркости постоянным током | 0,5 | 2,5 | В | |||
| fDIM | Максимальная частота | fosc= 500 кГц | 50 | кГц | |||
| DPWM_LF | Диапазон коэффициента заполнения для низкочастотного диммирования | fDIM =100 Гц | 0,02% | 1 | |||
| Диапазон регулировки яркости | 5000:1 | ||||||
| Обозначение | Описание | Условия | Мин. | Тип. | Макс. | Ед. изм. |
| Вход управления яркостью (DIM) | ||||||
| DPWM_HF | Коэффициент заполнения высокочастотного диммирования | fDIM = 20 кГц | 4% | 1 | ||
| Диапазон регулировки яркости | 25:1 | |||||
| RDIM | Подтягивающее сопротивление внутри микросхемы, подключенное к источнику питания | 200 | кОм | |||
| IDIM_L | Ток утечки | VDIM = 0 | 25 | мкА | ||
| Выходной ключ | ||||||
| Rsw | Сопротивление в открытом состоянии | VIN= 12 В | 0,6 | Ом | ||
| VIN= 24 В | 0,4 | |||||
| ISWmean | Допустимый ток | 1,2 | А | |||
| ILEAK | Ток утечки | 0,5 | 5 | мкА | ||
| Тепловая защита | ||||||
| TSD | Тепловой порог отключения | 160 | °C | |||
| Tso-hys | Гистерезис теплового отключения | 20 | °C | |||
*Типовые параметры измеряются при 25 ° С и представляют собой параметрическую норму.
**Минимальные / максимальные пределы гарантируются проектированием, тестом или статистическим анализом.
Блок-схема внутреннего устройства микросхемы PT4115
Описание
Устройство в сочетании с катушкой (L1) и токочувствительным резистором (RS) формирует автоколебательный вольтодобавочный преобразователь с непрерывным режимом работы.
Когда входное напряжение на ввод VIN подается первый раз, начальный ток в L1 и RS равен нулю, а также отсутствует выходной сигнал от токоизмерительной схемы. При этом условии, на выходе компаратора CS присутствует высокий уровень сигнала. Этим осуществляется включение внутреннего переключателя. Вывод SW переключается и находится в состоянии низкого логического уровня, в результате чего ток протекает от VIN к земле через резистор RS, катушку L1 и светодиод(-ы). Ток возрастает со скоростью, определяемой VIN и L1, для создания линейно-изменяющегося напряжения (VCSN) через сопротивление RS. Когда (VIN-VCSN) > 115 мВ, выход компаратора CS переключается в состояние низкого уровня и переключатель выключается. Ток, проходящий по RS, уменьшается с другой скоростью. Когда (VIN-VCSN) < 85 мВ, переключатель включается снова, а средний ток на светодиоде определяется по формуле:
Схема измерения тока с высокой стороны и встроенная схема регулирования тока минимизируют количество внешних компонентов, поддерживая при этом ток через светодиоды с точностью ± 5%, используя 1% -ный резистор.
PT4115 осуществляет диммирование с помощью ШИМ-сигнала на входе DIM. Если на входе DIM напряжение логического уровня ниже 0,3 В PT4115 отключает светодиод. Для того чтобы через светодиод проходил полный ток, на вход DIM необходимо подать напряжение высокого логического уровня не менее 2.5 В. Частота изменения яркости ШИМ колеблется в диапазоне от 100 Гц до более чем 20 кГц.
Выводом DIM можно управлять от внешнего источника постоянного напряжения (VDIM), для регулировки выходного тока до значения ниже номинального среднего значения, определенного резистором RS. Напряжение постоянного тока может быть в пределах от 0,5 В до 2,5 В. Когда напряжение на выводе DIM выше 2,5 В, выходной ток не изменяется. Ток светодиода также можно регулировать с помощью резистора, подключенного к выводу DIM. Внутренний подтягивающий резистор (номиналом 200 кОм) подключен к встроенному стабилизатору напряжения 5 В. Напряжение на выводе DIM делится внутренним и внешним резисторами.
Вывод DIM подтягивается к встроенному стабилизатору напряжения (5 В) резистором номиналом 200 кОм. Он может изменяться при нормальной работе. Когда напряжение, подаваемое на DIM падает ниже порога (0,3 В ном.), выходной переключатель выключается. Внутренний стабилизатор и источник опорного напряжения остаются включенными во время выключения, чтобы иметь опорное напряжение для схемы выключения. Номинальный потребляемый ток в выключенном состоянии 95 мкА и ток утечки ниже 5 мкА.
Кроме того, для обеспечения надежности PT4115 обладает встроенной функцией защитного отключения при перегреве (TSD) и теплоотводящей площадкой. TSD отключает ИС при перегреве (160 ℃). Также теплоотводящая площадка усиливает рассеивание мощности. В результате PT4115 обеспечивает безопасное прохождение больших токов.
Номинальные эксплуатационные характеристики
Применение
Установка номинального среднего выходного тока с помощью внешнего резистора RS
Номинальный средний выходной ток в светодиоде(-ах) определяется номиналом внешнего токочувствительного резистора (RS), подключенного между VIN и CSN, и рассчитывается следующим образом:
Это уравнение справедливо, когда вывод DIM плавает (изменяется) или на нем присутствует напряжение выше 2,5 В (должно быть меньше 5 В). На самом деле, RS устанавливает максимальный средний ток, который может быть скорректирован до меньшего при диммировании.
Регулировка выходного тока с помощью внешнего управляющего напряжения постоянного тока
Вывод DIM может управляться внешним напряжением постоянного тока (VDIM), как показано на рисунке ниже, для регулировки выходного тока на значение ниже номинального среднего значения, определенного токочувствительным резистором RS.
Средний выходной ток определяется следующим образом:
Обратите внимание, что 100% настройка яркости соответствует диапазону:
Регулировка выходного тока с помощью ШИМ-управления
Для регулировки выходного тока до значения ниже номинального среднего значения, установленного резистором RS, применяется широтно-импульсная модуляция (ШИМ) с коэффициентом заполнения на выводе DIM, как показано ниже.
Диммирование с использованием ШИМ обеспечивает уменьшенную яркость за счет модуляции прямого тока светодиода от 0% до 100%. Яркость светодиода контролируется путем регулирования относительных соотношений времени включения и выключения. 25% уровень яркости достигается за счет включения светодиода при прохождении полного тока в течение 25% времени от периода одного цикла. Для того чтобы обеспечить процесс переключения между включенным и выключенным состоянием невидимый человеческими глазами, частота переключения должна составлять больше 100 Гц. Выше 100 Гц, человеческие глаза усредняют время включения и выключения, видя только эффективную яркость, которая пропорциональна коэффициенту заполнения во время работы светодиодов. Преимущество использования ШИМ диммирования заключается в том, что прямой ток всегда постоянный, поэтому цвет светодиода не меняется при изменении яркости, как это происходит при аналоговом диммировании. Импульсный ток обеспечивает точное регулирование яркости при сохранении чистоты цвета. Частота диммирования PT4115 может достигать 20 кГц.
Режим выключения электропитания
При появлении напряжения ниже 0,3 В на выводе DIM происходит отключение выхода, а ток питания снизится до низкого уровня потребления в режиме ожидания — 95 мкА.
Плавное включение
Внешний конденсатор, подключенный между выводом DIM и землей обеспечит дополнительную задержку плавного включения, увеличив время, необходимое для того, чтобы напряжение на этом выводе поднялось до порога включения и замедление скорости нарастания управляющего напряжения на входе компаратора. Добавление емкости конденсатора увеличивает эту задержку примерно на 0,8 мс/нФ.
Встроенная защита светодиода при обрыве цепи
Если в цепи со светодиодом(-ами) произойдет обрыв, катушка изолируется от вывода SW микросхемы, поэтому микросхема и светодиод не будут повреждены.
Выбор конденсатора
Для развязки входных сигналов необходимо использовать конденсатор с низким ЭПС (ESR), так как ЭПС (ESR) этого конденсатора появляется последовательно с импедансом источника питания и снижает общий КПД. Этот конденсатор должен выдавать относительно высокий пиковый ток в катушку и сглаживать текущую пульсацию на входе. Допустимое минимальное значение конденсатора составляет 4.7 мкФ, если источник входного питания постоянного тока находится близко к устройству, но более высокие значения емкости дают большую производительность при более низких входных напряжениях, особенно когда импеданс источника является высоким. Для выпрямленного входного переменного тока рекомендуется использовать танталовый конденсатор, номинал которого должен быть выше 100 мкФ. Входной конденсатор должен быть расположен как можно ближе к ИС.
Для максимальной стабильности по температуре и напряжению рекомендуется использовать конденсаторы X7R, X5R или лучшим диэлектриком. Конденсаторы с диэлектриком Y5V не подходят для развязки в этом применении и НЕ должны использоваться.
Подходящим конденсатором от производителя Murata является GRM42-2X7R475K-50.
Следующие веб-сайты полезны при поиске альтернатив:
www.murata.com
www.t-yuden.com
www.avxcorp.com
Выбор индуктивности
Рекомендуемые значения индуктивности для PT4115 находятся в диапазоне от 27 мкГн до 100 мкГн. Рекомендуется использовать катушки индуктивности с более высокими номиналами при более низком выходном токе, чтобы минимизировать ошибки из-за задержек переключения, приводящих к увеличению пульсаций и снижению эффективности. Использование катушек индуктивности с более высокими номиналами приводит к меньшему изменению выходного тока в диапазоне напряжений питания. (см. графики). Индуктивность должна располагаться как можно ближе к микросхеме и иметь низкоомные соединения с выводами SW и VIN. Выбранная катушка индуктивности должна иметь ток насыщения выше пикового выходного тока и номинальное значение постоянного тока выше требуемого среднего выходного тока.
В следующей таблице приведено руководство по подбору индуктивности:
| Ток нагузки | Индуктивность | Ток насыщения |
| Iout > 1A | 27-47 мкГн | 1.3-1.5 раза от тока нагрузки |
| 0.8A < Iout ≤ 1A | 33-82 мкГн | |
| 0.4A < Iout ≤ 0.8A | 47-100 мкГн | |
| Iout ≤ 0.4A | 68-220 мкГн |
Подходящие катушки индуктивности для использования с PT4115 приведены в таблице ниже:
| Номер партии | L (мкГн) | DCR (Ом) | ISAT (A) | Производитель |
| MSS1038-333 | 27 | 0.089 | 2.48 | CoilCraft www.coilcraft.com |
| MSS1038-333 | 33 | 0.093 | 2.3 | |
| MSS1038-473 | 47 | 0.128 | 2 | |
| MSS1038-683 | 68 | 0.213 | 1.6 | |
| MSS1038-104 | 100 | 0.304 | 1.3 |
Номиналы индуктивности должны быть выбраны для поддержания коэффициента заполнения и времени «вкл»/«выкл» в указанных пределах по напряжению питания и диапазону тока нагрузки.
В качестве руководства можно использовать следующие уравнения.
Время «Включения» для вывода SW:
Время «Выключения» для вывода SW:
Где:
L — индуктивность катушки (Гн)
rL — сопротивление катушки (Ом)
RS — токочувствительное сопротивление (Ом)
Iavg — это необходимый ток для питания светодиода (A)
Δ I – максимальный ток пульсаций в катушки (A) {Внутренне установлен на 0,3 x Iavg}
VIN — напряжение питания (В)
VLED — общее прямое напряжение светодиода (В)
RSW — сопротивление переключателя (Ом) {0,6 Ом номинальное}
VD — прямое напряжение диода при требуемом токе нагрузки (В)
Выбор диода
Для максимальной эффективности и производительности, выпрямитель (D1) должен быть быстродействующим диодом Шоттки с низким ёмкостным сопротивлением и малым обратным током утечки при максимальном рабочем напряжении и температуре.
Эти диоды обеспечивают лучшую эффективность, чем кремниевые, из-за комбинации более низкого прямого напряжения и меньшего времени восстановления.
Важно выбирать детали с пиковым номинальным значением тока выше пикового тока катушки и постоянным номинальным значением тока выше, чем максимальный выходной ток нагрузки. Очень важно учитывать ток обратной утечки диода в работе при температуре выше 85 °C. Избыточная утечка увеличит рассеиваемую мощности в устройстве, а также при близком расположении к нагрузке может привести к быстрому перегреву.
Более высокое прямое напряжение и перерегулирование из-за обратного времени восстановления в кремниевых диодах увеличат пиковое напряжение на выводе SW. Если используется кремниевый диод, необходимо следить за появлением полного напряжения на контакте SW, включая пульсации питания, не превышающем указанное максимальное значение. Следующие веб-сайты полезны при поиске альтернатив: www.onsemi.com.
Снижение выходных пульсаций
Максимальный пиковый ток пульсаций в светодиоде(-ах) может быть уменьшен, если это необходимо, при помощи шунтирующего конденсатора CLED установленного параллельно светодиоду(-ам), как показано на рисунке ниже:
Значение 1uF уменьшит ток пульсации питания в три раза (приблизительно). Пропорционально более низкая пульсация может быть достигнута с более высокими значениями конденсатора. Обратите внимание, что конденсатор не будет влиять на рабочую частоту или эффективность, но это увеличит задержку запуска и уменьшит частоту диммирования за счет снижения скорости повышения напряжения светодиода. Добавляя этот конденсатор, токовый сигнал через светодиод(-ы) изменяется от треугольной формы до более синусоидальной без изменения среднего значения тока.
Внутренний регулятор отключает драйвер от переключателя до тех пор, пока напряжение питания не превысит порог запуска (VUVLO). Выше этого порога устройство начнет работать. Однако при напряжении питания ниже заданного минимального значения коэффициент заполнения при переключении будет высоким, а рассеиваемая мощность устройства будет максимальной. Следует соблюдать осторожность, чтобы избежать использования устройства в таких условиях, чтобы свести к минимуму риск превышения максимально допустимой температуры. (См. Следующий раздел, посвященный тепловым характеристикам). Управление выключателем отключается, когда напряжение питания падает ниже порога пониженного напряжения (VUVLO-0.5V).
Тепловые характеристики
При работе устройства при высоких температурах окружающей среды или при максимальном токе нагрузки следует соблюдать осторожность, чтобы избежать превышения пределов рассеивания мощности. На приведенном ниже графике приведены сведения о снижении рассеиваемой мощности. Это предполагает, что устройство должно быть установлено на печатной плате 25 мм2 c толщиной медного слоя 1 oz, находящейся в невентилируемом помещении.
Обратите внимание, что рассеивание мощности устройства чаще всего будет максимальным при минимальном напряжении питания. Она также будет увеличиваться, если КПД схемы-низкий. Это может быть вызвано использованием непригодных катушек или чрезмерной паразитной емкостью на выходе переключателя. Когда есть ограничения по внутренней рассеиваемой мощности устройства, рекомендуется использовать корпус ESOP8 из-за его повышенной способности рассеивать мощность.
Температурная компенсация выходного тока.
Светодиоды высокой яркости часто должны идут с температурной компенсацией по току, чтобы поддерживать стабильную и надежную работу на всех уровнях управления. Светодиоды обычно монтируются удаленно от устройства, поэтому по этой причине температурные коэффициенты внутренних цепей для PT4115 оптимизированы для минимизации изменения выходного тока при отсутствии компенсации. Если требуется компенсация выходного тока, можно использовать внешнюю цепь измерения температуры — обычно с использованием термисторов и / или диодов с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), установленных очень близко к светодиоду (светодиодам). Выход измерительной цепочки можно использовать для управления выводом DIM, чтобы уменьшить выходной ток с повышением температуры.
Защитное отключение при перегреве
Для обеспечения надежности PT4115 оснащена функцией защитного отключения при перегреве (TSD). TSD отключает ИС при перегреве (160 ℃). Когда температура микросхемы уменьшается (140 ℃), работа ИС снова восстанавливается.
Рекомендации по компоновке
Тщательная компоновка печатной платы имеет решающее значение для достижения низких потерь при переключении и стабильной работы. По возможности используйте многослойную плату для лучшей помехоустойчивости. Минимизируйте шумы заземления, подключив высокоточное заземление, провод заземления входного байпас-конденсатора и заземление выходного фильтра в одну точку (звездой).
Вывод SW
Вывод SW устройства является быстродействующим коммутационным узлом, поэтому дорожки печатной платы должны быть как можно короче. Чтобы свести к минимуму «обрыв» земли, вывод заземления устройства должен быть припаян непосредственно к шине заземления.
Катушки развязывающие конденсаторы и токочувствительный резистор тока
Особенно важно установить катушку и входной развязывающий конденсатор как можно ближе к выводам микросхемы, чтобы минимизировать паразитное сопротивление и индуктивность, что может ухудшит эффективность. Также важно свести к минимуму любое сопротивление дорожки последовательно с токовым резистором RS. Лучше всего подключить VIN непосредственно к одному концу RS а CSN непосредственно к противоположному концу RS без других токов, протекающих в этих дорожках. Важно, чтобы катодный ток диода Шоттки не протекал по дорожке между RS и VIN, так как это может дать кажущуюся более высокую степень тока, чем есть на самом деле из-за сопротивления дорожек.
Схема подключения
Рисунок 1 – Схема подключения светодиода мощностью 1 ВтРисунок 2 – Схема подключения 3-х светодиодов мощностью 1 Вт
Рисунок 1 – Демонстрационная плата для массового производстваРазмеры корпусов
Корпус SOT89-5
| Обозначение | Миллиметры | Дюймы | ||
| Мин | Макс | Мин | Макс | |
| A | 1.400 | 1.600 | 0.055 | 0.063 |
| b | 0.320 | 0.520 | 0.013 | 0.020 |
| b1 | 0.360 | 0.560 | 0.014 | 0.022 |
| c | 0.350 | 0.440 | 0.014 | 0.017 |
| D | 4.400 | 4.600 | 0.173 | 0.181 |
| D1 | 1.400. | 1.800 | 0.055 | 0.071 |
| E | 2.300 | 2.600 | 0.091 | 0.102 |
| E1 | 3.940 | 4.250 | 0.155 | 0.167 |
| e | 1.500 Ном | 0.060 Ном | ||
| e1 | 2.900 | 3.100 | 0.114 | 0.122 |
| L | 0.900 | 1.100 | 0.035 | 0.043 |
Корпус ESOP-8
| Обозначение | Размеры в миллиметрах | Размеры в дюймах | ||
| Мин | Макс | Мин | Макс | |
| A | 1.350 | 1.750 | 0.053 | 0.069 |
| A1 | 0.050 | 0.150 | 0.004 | 0.010 |
| A2 | 1.350 | 1.550 | 0.053 | 0.061 |
| b | 0.330 | 0.510 | 0.013 | 0.020 |
| c | 0.170 | 0.250 | 0.006 | 0.010 |
| D | 4.700 | 5.100 | 0.185 | 0.200 |
| D1 | 3.202 | 3.402 | 0.126 | 0.134 |
| E | 3.800 | 4.000 | 0.150 | 0.157 |
| E1 | 5.800 | 6.200 | 0.228 | 0.244 |
| E2 | 2.313 | 2.513 | 0.091 | 0.099 |
| e | 1.270(BSC) | 0.050(BSC) | ||
| L | 0.400 | 1.270 | 0.016 | 0.050 |
| θ | 0° | 8° | 0° | 8° |
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
rudatasheet.ru
Alex_EXE » Светодиодный драйвер PT4115
Светодиоды питаются не напряжением, а током, их нельзя напрямую подключить к привычному источнику питания в виде простого блока питания или набора аккумуляторов: светодиод будет светить, но очень быстро деградирует. Для их включения нужно использовать токоограничивающие драйверы.
Самый простой токоограничитель — резистор включенный последовательно со светодиодом, вариант получше — линейный стабилизатор LM317 включенный в режиме генератора тока. Но линейные стабилизаторы при использовании мощных светодиодов применять не рекомендуется, т.к. они будут все излишки входного напряжения преобразовывать в тепло. С мощными светодиодами нужно применять специальные импульсные драйверы.
Светодиодный драйвер PT4115
В статье пойдёт речь об одном таком распространённом китайском импульсном драйвере светодиодов PT4115. Напряжением до 30В и током до 1,2А.
Микросхемы и готовые собранные модули на китайских интернет площадках достаточно распространены. Применяют их во всевозможной светодиодной технике средней мощности: светодиодные лампы, небольшие прожекторы, световые установки…
Стоимость одной микросхемы примерно 5р, стоимость готового драйвера на основе данной микросхемы примерно 50р (данные актуальны на 4 января 2018, курс доллара примерно 58р).
Характеристики:
| Тип | понижающий (step-down) |
| Напряжение питания | 6-30В |
| Выходной ток | до 1,2А |
| Максимальная частота | 1МГц |
| Падение напряжения | 500мВ |
| Погрешность стабилизации тока | 5% |
| Высокая эффективность | до 97% |
| Рабочая температура | -40 ÷ +85 °С |
| Тепловая защита | 160 °С |
| Защита от обрыва нагрузки |
Драйвер оснащен входом управления
При использовании димирования:
| Напряжение на входе диммирования | до 5В |
| Порог 1 | 2,5В |
| Порог 0 | 0,3В |
| Максимальная частота управляющего сигнала | 50КГц |
Драйвер имеет простую схему включения, это вызвано тем, что силовой ключ уже интегрирован в корпус микросхемы. Минимальная обвязка для включения 4 элемента не считая самого драйвера и светодиода.
Схема 1
Ток задается резисторами R1 и R2. Задание тока двумя резисторами выполнено для увеличение точности, т.к. разнообразие номиналов резисторов ограничено, особенно низко омных. Если получилось подобрать нужный номинал одним резистором то второй устанавливать не нужно. Тепловая мощность выделяемая на одном резисторе при максимальном токе в 1,2А будет примерно 0,12Вт, что меньше 0,25Вт для резисторов типоразмера 1206.
Без использования входа димирования формула расчёта протекающего через светодиод тока будет выглядеть следующем образом:
из которой можем рассчитать сопротивление токозадающего резистора/резисторов.
Напомню, что при параллельном включении резисторов одинакового номинала их сопротивление делиться пополам, а при использовании разных номиналов:
Примеры расчёта резисторов:
| Ток (мА) | R1 (Ом) | R2 (Ом) |
| 100 | 1 | |
| 200 | 1 | 1 |
| 294 | 0,68 | 0,68 |
| 343 | 0,51 | 0,68 |
| 489 | 0,43 | 0,51 |
| 740 | 0,27 | 0,27 |
| 1000 | 0,1 | |
| 1180 | 0,18 | 0,16 |
В зависимости от тока индуктивность катушки:
| Ток | Индуктивность |
| 1А< Iout | 27-47uH |
| 0,8А< Iout ≤1А | 33-82uH |
| 0,4А< Iout ≤0,8А | 47-100uH |
| Iout ≤0,4А | 68-220uH |
Яркостью подключенного светодиода можно управлять несколькими способами используя вход DIMM:
1. Изменением напряжения от 0.3 до 2.5В
Формула расчета тока будет выглядеть следующим образом:
где Vdim лежит в диапазоне от 0.5 до 2.5В (во время теста светодиод начал светиться в районе 0.3В), что соответствует 0% и 100% яркости. В диапазоне от 2.5 до 5В яркость будет 100%.
2. Используя переменный резистор сопротивлением примерно до 120 ~ 150 кОм
Регулируя сопротивление до 120кОм можно менять яркость от 0 до 100%.
3. ШИМ
На вход димирования можно подать ШИМ сигнал напряжением логической единицы от 2.5В до 5В частотой до 50кГц, изменяя скважность которого можно изменять яркость от 0 до 100%.
Формула расчёта будет:
где Vpulse напряжение ШИМ сигнала от 0,5 до 2.5В, а D скважность о 0% до 100%.
Схемы управления
Если вывод оставить висеть в воздухе (как на схеме 1) то у подключенного светодиода будет максимальная яркость, а на выводе будет примерно 5В, т.е. его специально подтягивать не нужно. Коммутируя вывод к общему проводу светодиод можно выключать.
Для сборки предлагаю небольшую печатную плату размером 25х16мм. Плата соответствует схеме 1.
Печатная плата
Основой выступает светодиодный драйвер PT4115 в корпусе SOT89-5. Резисторы R1 и R2 типоразмером 1206 сопротивлением по 0.68 Ом задают ток протекающий через светодиод 294мА, ток подбирался под 350мА светодиоды с запасом. 2 амперный диод D1 SS24 был изначально подобран на максимальный рабочий ток драйвера 1.2А, т.к. драйвер работает на значительно меньшем токе его можно заменить на SS14 с током 1А. Индуктивность L1 68мкГн с током 0,9А VLS5045EX-680M размером 5х5х4,5мм, была в наличии. Конденсатор по входу C1 на 100мкФ 35В рассчитан на питание схемы от батарейного или иного другого постоянного выпрямленного и уже сглаженного источника питания напряжением до 30В (максимальное рабочее напряжение драйвера). Что бы питать от переменного источника напряжения (если нужно будет) по входу понадобится поставить диодный мост и добавить ёмкость около 1000мкФ. Вход и выход выполнены PLS2 контактами.
3D вид платы светодиодного драйвера PT4115
Плата светодиодного драйвера PT4115
Подтеки на плате — это один слой защитного лака plastik.
Сборочный чертеж
Это не классический сборочный чертеж выполненный по ГОСТ’у с прилагаемой к нему спецификацией, в таком виде мне удобнее собирать по нему печатные платы для себя, прикрепляю, что бы и Вам было удобнее. Лучше с ним, чем без него. На сборочном рисунке сопротивление токозадающих резисторов отличается от схемы.
Скачать файлы печатной платы для ЛУТ и производства
Содержимое архива:
altium — PCB файл для альтиум (v17.1)
cam — CAM файлы для производства печатной платы
CAM_drill.Cam — сверловка
CAM_gerber.Cam — проводники и контур платы
gerber — gerber файлы для производства печатной платы
PCB1.GKO — контур платы
PCB1.GTL — проводники
PCB1.TXT — сверловка
LUT.PDF — PDF файл для ЛУТ
Статья обновлена 29.08.2018
alex-exe.ru
ДРАЙВЕР СВЕТОДИОДОВ НА PT4115
В поисках драйвера для мощного светодиода, который также может действовать как диммер для LED 10 Вт, нашел микросхему PT4115, которая заинтересовала своей простотой и функционалом. Она работает от входного напряжения питания в диапазоне от 6 до 30 В и обеспечивает внешне регулируемый выходной ток до 1,2 ампера, и, теоретически, может обеспечить до 30 Вт выходной мощности. Эффект снижения яркости достигается с помощью переменного напряжения постоянного тока, например, от генератора на таймере 555. Уровень ниже 0,3 В на DIM контакте PT4115 позволит выключить светодиод и логический уровень на DIM не менее 2,5 В необходим для полного включения тока через диод. Частота ШИМ от 100 Гц до более чем 20 кГц.
Потенциал управляющего контакта DIM может быть обусловлен и постоянным напряжением в диапазоне от 0,5 В и 2,5 В. Если напряжение выше 2,5 В -выходной ток будет постоянным и не сможет больше увеличивается.
Схема LED драйвера на PT4115
Схема довольно проста и использует 12 – 24 В переменки, или же вы можете предоставить напряжения постоянного тока, которое не должно превышать 30 В, тогда конечно нужно удалить диоды D1, D2, D3 и D4. Rs резистор рассчитывается по следующей формуле: Rs = 0,1 / Івых (A). Например, если нам нужно 500 мА выходного тока, тогда Rs = 0,1 / 0,5 А = 0,2 Ом.
Катушки L могут быть выбраны с помощью приведенной ниже таблицы:
Номиналы деталей схемы
- D1-D4 = любые выпрямительные диоды
- Cin = 100µF/35V
- D5 = 1N5819
Примечания к схеме
- Низкоомный резистор 0,2 Ом можно также набрать параллельным включением 4-х резисторов по 0,8 Ом, тогда и мощность каждого из них может быть меньшей в 4 раза.
- Защитный диод 1N5817 имеет предельное обратное напряжение 20 В. Лучше поставить 1N5818, он на 30 В, как и сама PT4115.
- Для фильтрации хорошо подходят конденсаторы твердотельные, танталовые или керамика. Керамика бывает до 4.7 и даже 10 микрофарад, твердотельные и танталовые есть и на 47 мкФ. Это все SMD элементы, но их можно паять советским 25 Вт паяльником, так как они довольно габаритные. Если требуется ёмкость побольше – то ставить уже электролит, low-ESR варианты приветствуются. Рекомендуется использовать параллельное включение конденсаторов различных типов, например, электролита на 220, твердотельного на 10 и керамики на 0,1 микрофарады – такая комбинация имеет низкое сопротивление переменному току как по низкой, так и по высокой частоте.
elwo.ru
Микросхема и другие компоненты драйвера мощного светодиода.
Я публиковал несколько обзоров светодиодов, пришло время написать чем их можно кормить.В обзоре учавствуют три позиции деталей (ссылки и цены присутствуют), но все они нужны для одной цели, сделать драйвер для светодиода.
Сразу извиняюсь за заглавное фото, оно упорно пытается масштабироваться по своему, исправить я не смог, более правильное на странице продавца.
Все знают, что светодиоды питаются током, желательно стабилизированным, что бы не менялась яркость при изменении напряжения. Для этой цели служит драйвер, по сути стабилизатор тока.
Ограничивать ток можно простыми микросхемами типа LM317 и специально предназначенными для этого стабилизаторами тока (на муське есть обзор одной такой детали), но они выделяют обычно достаточно много тепла, так как имеют низкий КПД. А ведь преимущество светодиодов как раз в высоком КПД.
Более интересными являются импульсные стабилизаторы тока, они посложнее, но имеют гораздо больший КПД, особенно если напряжение питания сильно отличается от напряжения на светодиоде.
Да, многие скажут что такой драйвер проще купить в Китае и не заморачиваться, соглашусь.
Но ведь всегда приятнее сделать что то своими руками. Собственно я так и решил, заказывая компоненты для драйвера.
Возможно я изобретаю велосипед. Но в обзоре учавствуют компоненты, которые пригодятся для многих других задач, и возможно многим будет полезна информация о том, что на продают и что мы получаем на самом деле.
Начну собственно с микросхемы. Это довольно хорошо известная любителям светодиодов PT4115. описание — www.micro-bridge.com/data/CRpowtech/PT4115E.pdf
Микросхема имеет вывод для управления яркостью. Вход, насколько я понял, может управляться и ШИМом или изменением напряжения. Вход довольно высокоомный, так как при прикосновении к этому выводу светодиод начинал мерцать с частотой 100Гц.
Стоимость лота из 10 штук — 2 доллара.
После заказа микросхемы продавец отписался что посылка будет без трека и спросил, устроит ли это меня, я решил что 2 доллара не те деньги что бы сильно беспокоиться и дал добро.
Через некоторое время в почтовом ящике я обнаружил конверт.
Внутри был пакетик с необходимыми мне микросхемами.
Проверил одну микросхему, подключив ее навесным монтажом, отписал продавцу что все в порядке, подтвердил получение и стал ждать остальные детали.
После этого пришли дроссели. aliexpress.com/item/NEW-12-12-7-68UH-standard-word-680-shielded-inductor-SMD-Power-Inductors-20pieces/1496762525.html
Стоимость лота из 20 штук 7.36 доллара.
Их уже принесли мне на дом (впрочем как и следующий заказ).
Они были упакованы в картонную коробочку, хотя мне такая мера кажется излишней.
К слову у нас такие дроссели стоят значительно дороже, да и покупал я их не только для этого.
Собственно дроссели, Индуктивность 68 мкГн, ток 1.6 или 1.8 Ампера (у продавца не указано, потому ориентировочно), размеры 12х12х7мм.
Замер индуктивности показал отклонение в пределах погрешности.
Аналогично первому случаю подтвердил заказ, оставил хороший отзыв.
Ну и в конце пришли диоды Шоттки. Так как вещь в хозяйстве нужная, то заказал я их сотню.
Хотел больше, но не стал рисковать.
aliexpress.com/item/Free-Shipping-100pcs-IN5822-SS34-DO-214AC-1N5822-SMD-Schottky-Barrier-Diodes/882503650.html
Цена лота из 100 штук 5.26 доллара. У нас они тоже стоят дороже.
Диоды промаркированы как SS34, на самом деле они меньше, по габаритам и характеристикам полностью соответствуют диодам SS24. www.onsemi.ru.com/pub_link/Collateral/SS24-D.PDF
Сделал замер падения напряжения на диоде при токе в 1 Ампер и меня он устроил.
На этом часть закупок на Алиэкспресс закончилась.
В принципе на этом можно было и обзор закончить, но купить детали и не опробовать их в деле было бы неправильно. Потому естественно было решено довести дело до какого то логического конца.
Когда был у нас на рынке, попутно купил smd резисторы 1206 сопротивлением 1 Ом для датчика тока.
Думал сначала купить сразу низкоомные резсторы как в даташите на микросхему, но они выходят значительно дороже и если захочется настроить на разные токи, то надо покупать несколько номиналов, в общем неудобно, а резисторы 1 Ом я и так иногда использую.
в итоге получилось, что 1 такой резистор примерно соответствует току 0.1 Ампера, два параллельно 0.2 Ампера и т.д. smd резисторы и конденсаторы удобно паяются друг на друга потому можно легко подбирать необходимый ток.
Конденсаторы на входной фильтр питания и обрезки текстолита у меня были, а больше ничего не требуется.
Ну в общем стал я изобретать свой велосипед драйвер. накидал побыстрому платку в Спринте, схема из даташита, потому придумывать ничего не пришлось.
подобрал кусочек текстолита что бы сделать сразу 5 плат (планирую переделать 5 галогеновых светильников на светодиоды).
Немного фоток процесса и схема
Печатная плата в Спринте 6
Перенёс на текстолит.
Вытравил, просверлил отверстия, порезал на отдельные платки, пролудил дорожки и промыл от остатков флюса.
Собрал все необходимые компонеты
На выходе получилась такая платка, она больше по размерам чем продающиеся у китайцев, но имеет более мощный дроссель и два параллельных диода, соответственно меньшие потери и большую надежность, а габариты мне были совершенно некритичны.
После этого естественно захотелось проверить (куда же без этого).
Проверял с этими светодиодами — mysku.ru/blog/aliexpress/24091.html
Попутно выяснилось, что микросхема ток стабилизирует нормально, но все равно при полуторакратном повышении напряжения на входе, ток на выходе хоть несильно, но меняется.
Но я немного грешу на то, что может быть большая погрешность из-за пульсирующего тока (выходной ток измерял последовательно со светодиодом).
Можно было конечно померять ток при помощи резистора и осциллографа, но я счел это излишним, так как хорошо было заметно переход с линейного режима до ограничения тока, и последующий переход в режим стабилизации в режиме с ШИМ стабилизацией.
Номинал шунта был 1/6=0,166 Ома.
При таких параметрах на входе, на выходе был ток 0.7 Ампера.
При таких ток на выходе был 0.65 Ампера
Перед пороговым напряжением перехода в режим ШИМ стабилизации я получил максимальный ток —
При плавном повышении напряжения питания, входной ток сначала плавно рос, после перехода в режим стабилизации и дальнейшем повышении начинал плавно падать, что говорит о работе ШИМ стабилизации.
Кстати, при очень плавном повышении напряжения питания заметен переход, яркость светодиода сначала плавно увеличивается, после перехода скачкообразно снижается процентов на 10, после этого (при дальнейшем повышении входного напряжения) больше не меняется.
Видимо так микросхема отрабатывает включение ШИМ стабилизации.
Нагрев при токе 600мА практически не чувствуется, бесконтактно мерять нечем, а контактное измерение внесет большую погрешность.
Пробовал давать на выход 1 Ампер, нагрев конечно увеличивался, но несильно. да и нагрев был только у микросхемы. В общем остался доволен.
Спросите почему не купил готовое на том же Али?
-Детали пригодятся и в других поделках.
-Хотелось немного «размять руки».
-Затраты на все компоненты получились примерно 1 доллар на 1 плату.
-Решил протестировать не готовое устройство, а детали, так как их применяют не только в драйверах.
-На выходе получил устройство надежнее, чем предлагают магазины Китая.
Очень надеюсь, что данный обзор будет полезен.
mysku.ru
Простой драйвер постоянного тока на LM317 и PT4115 для подключения мощных светодиодов
Чтобы правильно подключить светодиоды и обеспечить им долгую и продуктивную работу требуется источник стабильного тока или, как его называют, драйвер для светодиодов. Как выбрать готовый или собрать самому простой драйвер для подключения светодиодов – в этой статье.
Основной параметр при подключении светодиодов – это не напряжение, а именно величина тока, протекающего через него. Известно не мало случаев, когда после включения светодиодов, особенно “китайских”, ток через них медленно продолжает увеличиваться (по мере нагрева) и через некоторое время может достигать значений, серьезно превышающих номинальные. Все это приводит к перегреву кристалла, скорой деградации, морганию в предсмертной конвульсии и неминуемого выхода из строя.
Для обеспечения одинакового тока, светодиоды к стабилизатору тока подключаются последовательными группами.
Линейный драйвер на LM317
Описание и Характеристики
По-сути, LM317 представляет собой стабилизатор напряжения, который можно включить и как стабилизатор тока. Схема драйвера на этой микросхеме проста, как угол дома: вам потребуется сама микросхема и… один опорный резистор – и все! Все детали можно спаять навесным монтажом, прикрутив микросхему прямо к радиатору. Благодаря простоте и доступности при стоимости микросхемы около 0,2 у.е., эта микросхема многие годы пользуется огромной популярностью среди радиолюбителей. Один из аналогов микросхемы – популярная отечественная «КРЕН-ка» КР142ЕН12.
В зависимости от исполнения LM317 может иметь добавочный индекс, характеризующий корпус микросхемы. Наиболее распространенный варинат – LM317T в корпусе TO-220 под винт для крепления непосредственно к радиатору охлаждения. LM317D2T в корпусе D2PAK рассчитана для монтажа на плате при небольшой мощности нагрузки.
Принцип регулирования напряжения/тока линейного стабилизатора состоит в том, что стабилизатор изменяет сопротивление p-n перехода выходного мощного транзистора (по сути, последовательного резистора в цепи) и тем самым адаптивно отсекает “лишнее” напряжение или гасит на себе “лишний” ток. Благодаря этому к питающему напряжению не домешиваются какие-либо высокочастотные помехи, поскольку их нет в принципе. Однако, у линейных стабилизаторов есть и серьезный недостаток. Как известно, при прохождении тока через любой резистор, на нем рассеивается мощность в виде тепла. Поэтому у линейного стабилизатора на LM317 склонность к сильному нагреву и, как следствие, достаточно низкий КПД.
| Макс. выходной ток, А | 1,5 |
| Напряжение питания, В | 4,2 … 40 |
| Напряжение на выходе, В | 1,2 … 37 |
| Температура, °C | 0…125 |
Схемы и примеры включения
Схема подключения LM317 для стабилизатора тока предельна проста – просто подключить опорный резистор заданного номинала между ножками выхода и регуляторным входом. Значения сопротивления и мощности опорного резистора можно расчитать по упрощеной формуле:
R = 1,25 / Iout P = 1,25 ⋅ Iout
Полученные значения округляем до ближайшего значения номиналов сопротивления и до ближайшего бо́льшего значения мощности, например для подключения полуваттных SMD 5730 получаем резистор на 8,2 Ом, мощностью 0,25 Вт, а для светодиодов на 1 Вт (300 мА), соответственно – 4,3 Ом и 0,5 Вт. Может оказаться, что резисторов требуемого номинала нет в наличии, тогда можно скомбинировать составной резистор из нескольких одинаковых, соединив из параллельно. В таком случае суммарное сопротивление такого составного резистора будет равно сопротивлению каждого резистора поделенного на их кол-во, а мощность будет равно мощности каждого резистора помноженного на их кол-во. Для простоты расчетов в Сети есть достаточно много он-лайн калькуляторов, например, такой.
Для работы стабилизатора тока на LM317 происходит падение напряжения не менее 3 В – это надо учитывать при подборе входного напряжения и количества последовательно соединенных светодиодов. Например, рабочее напряжение для SMD 5730 – 3,3…3,4 В. Следовательно, если подключать по 3 светодиода в группе, то входное напряжение должно быть от 13 В (рабочее напряжение исправной бортовой сети автомобиля – 14 В).
При всей свое простоте линейный стабилизатор тока на LM317 отличается низким КПД и потребностью в дополнительным охлаждением.
Импульсный драйвер на PT4115
Описание и Характеристики
Стабилизатор тока на базе PT4115 относится к “ключевым” или импульсным устройствам, т.е. регулировка величины тока через подключенную нагрузку осуществляется не за счет ограничения тока на полупроводниках, как это делается в линейных стабилизаторах LM317, а благодаря высокочастотному открытию/закрытию выходного ключа.
В импульносном стабилизаторе PT4115 постоянный ток преобразуется в импульсный с высокой частотой, а затем снова сглаживается до постоянного. Вот как раз, в момент формирования импульсов, и происходит регулировка величины тока за счет уменьшения или увеличения длительности самого импульса или пауз между ними (скважности). Поскольку импульсный регулятор ничего не ограничивает, а просто замыкает/размыкает цепь, то падения мощности не происходит, а значит импульсный регулятор мало греется и имеет высокий КПД (до 97%!). Поэтому, импульсный драйвер может иметь очень маленькие размеры и не требует громоздкого охлаждения.
Для работы стабилизатора тока на PT4115 требуется минимум деталей. Кроме того, PT4115 может работать как диммер: для этого подается на специальный вход постоянное напряжение в диапазоне 0,3…2,5 В или сигнал ШИМ.
| Макс. выходной ток, А | 1,2 |
| Напряжение питания, В | 6 … 30 |
| Напряжение на выходе, В | 1,2 … 37 |
| Температура, °C | -40 … +80 |
Схемы и примеры включения
Схема источника стабильного тока с использованием PT4115 стандартна и использует минимум обвязки. Кроме самой микросхемы потребуется сглаживающий конденсатор, задающий низкоомный резистор (скорее всего составной), диод Шоттки да катушка индуктивности (дроссель). При подключении к источнику переменного напряжения потребуется еще диодный мост. Все детали достаточно миниатюрны и позволяю собрать плату размером с пять копеек.
Для нормальной работы стабилизатора наличие конденсатора (лучше танталовый) в цепи питания обязательно, иначе при включении микросхема неминуемо выйдет из строя. Конденсатор не просто сглаживает пульсации питания, его основная задача – компенсация тока самоиндукции, возникающего в дросселе при закрытии ключа. Без конденсатора ток самоиндукции через диод Шоттки вызовет пробой микросхемы.
Параметры опорного резистора рассчитываем по упрощенной формуле:
R = 0,1 / Iout
Для одноваттных светодиодов (300мА) получаем резистор на 0,33 Ом. Для получения такого резистора можно “бутербродом” спаять параллельно 3 SMD резистора на 1 Ом.
Идуктивность дросселя определяется в зависимочсти от тока нагрузки по таблице:
| Ток нагрузки | Индуктивность, мкГн |
|---|---|
| Iout > 1A | 27 … 47 |
| 0.8A < Iout ≤ 1A | 33 … 82 |
| 0.4A < Iout ≤ 0.8A | 47 … 100 |
| Iout ≥ 0.4A | 68 … 220 |
При питании схемы от источника постоянного напряжения достаточно одного входного конденсатора ёмкостью не менее 4,7 мкФ. При подключении к переменному напряжению через выпрямительный диодный мост необходим танталовый конденсатор емкостью не менее 100мкФ. Конденсатор и катушку индуктивности необходимо подключать как можно ближе к микросхеме.
Просмотры: 11 313
www.it-spectrum.com.ua
