Светодиодные сценические осветители, Прошу подсказки в направлении дальнейшего движения Опции

[Falkonist]

Ваяю сценические светодиодные осветители на 5-ваттных RGB светодиодах (ток 1 А, по 12 последовательно каждого цвета). Практически вся электроника сделана (пульт управления, ИИП, поворотные механизмы, автоматика и пр.), работает. И тут затормозился на главном - драйверах самих светодиодов. Регулировка яркости - низкочастотный ШИМ.

Сначала думал выполнить их по классической схеме на HV9910 (уже даже затоварился) или НV9961, но застремался: очень не хочется подводить к светодиодам гальванически не развязанное сетевое питание с точки зрения электробезопасности. Начал искать схемы на флай-бэках с трансформаторной развязкой (типа UC3842), со стабилизацией не выходного напряжения, а тока (переделать ООС по току - не проблема, знаю, как). И снова облом: все они (и микросхемы и схемы на их основе) расчитаны на автономное использование: при нулевом управляющем напряжении выдают "со всей дури" максимальную длительность импульсов ШИМ для быстрой зарядки цепи самопитания М/С. В результате этого при включении/выключении из-за переходных процессов просматриваются проблемы с превышением выходных токов светодиодов.

Осветители являются не автономными, уже имеется питание + 12 и + 5 В по вторичной (холодной) стороне, что позволит запитать и дополнительные ОУ токовой ООС. Не трудно организовать и дополнительную "дежурку" по горячей стороне (т.е., обмотка самопитания в принципе, и не нужна).

Из изложенного (очень коротко, распишу по запросу неясности подробно) вытекают несколько вопросов:
1) Не создаю ли я сам себе псевдопроблем? Не исключено, что двигаюсь в совершенно неправильном направлении.
2) Возможно, всё-таки, есть М/С с поцикловым отслеживанием тока ключа и неинвертирующим входом управления?
3) Может быть, существуют не видные мне пути решения данной задачи?

[Falkonist]

Уважаемый тау, несколько вопросов, пока разогревается паяльник.

1. Насколько я понял, цепь R18, R19, D6, D7, C9 - для "мягкого старта"?
2. Резисторы R3, R6 по 10 МОМ - "служебные", для симулирования? Тогда R4 = 2 мом предназначен для "подтяжки" входа Sence?
3. Правилен ли номинал С4 = 470 пф? У меня для цепи С4 (пф) R7 (Ом) получилась частота = 6,55 МГц по формуле из даташита 1,72/С4R7...
4. Вход Vfb "заглушен" резистором R13?
5. С7 = 1000 мкф. Не много ли? Хоть Вы и дали расчет его параметров, но что-то сомнения берут...
6. Можно ли попробовать в макете на UC3842 (просто она у меня сейчас есть)?
7. R2 (токоизменительный резистор) у Вас стоит. Значит ли это, что с него берется сигнал для оптрона?
8. Номинал R9 - действительно 80 Ом? Или в миллиОмах = 0,8 Ома (что вероятнее)?
9. Хотя бы примерные данные трансформатора. Сердечник - от "силового" трансформатора из компьютерного БП (ЕІ с сечением центрального керна 9,8 х 12,5 мм, внешний размер 28,5 х 33 мм).

Вы уж извиняйте за наглость...

[тау]

1. Насколько я понял, цепь R18, R19, D6, D7, C9 - для "мягкого старта"?
2. Резисторы R3, R6 по 10 МОМ - "служебные", для симулирования? Тогда R4 = 2 мом предназначен для "подтяжки" входа Sence?
3. Правилен ли номинал С4 = 470 пф? У меня для цепи С4 (пф) R7 (Ом) получилась частота = 6,55 МГц по формуле из даташита 1,72/С4R7...
4. Вход Vfb "заглушен" резистором R13?
5. С7 = 1000 мкф. Не много ли? Хоть Вы и дали расчет его параметров, но что-то сомнения берут...
6. Можно ли попробовать в макете на UC3842 (просто она у меня сейчас есть)?
7. R2 (токоизменительный резистор) у Вас стоит. Значит ли это, что с него берется сигнал для оптрона?
8. Номинал R9 - действительно 80 Ом? Или в миллиОмах = 0,8 Ома (что вероятнее)?
9. Хотя бы примерные данные трансформатора. Сердечник - от "силового" трансформатора из компьютерного БП (ЕІ с сечением центрального керна 9,8 х 12,5 мм, внешний размер 28,5 х 33 мм).

1. Да, это мягенький старт первого включения. Конденсатор С9 разряжен поначалу, и заставляет шим работать вначале на пониженной частоте, постепенно доходя до номинальной частоты. Тем самым делается попытка не допустить возникновения режима непрерывных токов дросселя-трансформатора. Можно и без этой цепи , как принято обычно в подобных схемах, но все же заряд выходной емкости провоцирует неразрывный режим токов дросселя и это выражается во всплеске напряжения на стоке при старте и обратимому лавинному пробою полевика. Что вобщем то можно было бы терпеть , но в вашем случае из-за многократных пусков-стопов Шим-а после длительных пауз, полевику будет неприятно. ВОбщем для надежности. Поскольку у Вас и дежурка и основное питание могут втыкаться в непонятной последовательности , нодо бы еще дополнить схему мягкого старта парой транзисторов , которые бы разряжали принудительно С9 как в случае пропадания дежурки , так и держали бы её разряженной при отсутствии основного питания.
2. служебные, а R4 - для компенсации роста выходного тока при повышении напряжения в розетке. Подбирается точно после манипулирования ЛАТРом.
3. Правилен для 3845 и частоты примерно 50 кГц (если симуль не врет), для 3842 надо что-то обязательно увеличить, в ней частота с теми же номиналами в 2 раза больше обычно (по потрохам)
4. Fb не используется и заглушен
5. Самое то, причем надо крепкий ставить , чтобы ампера 1.5-2 Irms допускал. Поставите 470мкф - если окажется слаб то скоро вздуется. Хотя можно попробовать высоковольтный на нужный ток . Только зачем?
6. Можно, но С4 при этом поставьте примерно 1 nF , уточните по макету - чтоб частота была та на которую посчитаете транс ( в районе 50 кГц). И от 12 вольт она не запускается , надо городить еще цепочку для запуска либо дежурку 17 вольт.
7. это я грубо симитировал дифференциальное сопротивление линейки светодиодов и просто симулятором контролирую ток в нем. Реально он Вам не нужен. Обратная связь по току в этой схеме не используется и не советую.
8. R9=0,8 Ома , задает ток светодиодов, важный элемент схемы в том смысле , что изменение его номинала на 10% приводит к изменению выходного тока на 20 %. На выходной ток также влияют , индуктивность, коэфф трансформации, частота ШИМа, пороговое напряжение по входу Sense микрухи (примено 1 вольт).
9. в модели первичка 1 mH , коэффициент трансформации во вторичку 0,3 (отраженное напряжение около 100 вольт + гвоздь). На указанном сердечнике намотать скорее всего получится. Только зазор подобрать. Оптимизация намотки такого транса - весьма увлекательное занятие. Расположите вторичку между двумя половинками первички. Мотайте так чтобы каждый слой первички и один единственный слой вторички занимали всю длину каркаса ( для лучшей связи) . Тут надо подбирать (варьировать) и диаметр провода, возможно вторичку мотать в 2-3 провода впараллель (но не внавал) . В модели был принят коэффициент связи 0.98 , но реально сделать лучше , если постараться , при этом потери на демпфере и клэмпере D2 C5 R8 можно будет подоптимизировать. Это актуально для R8 - возможно его номинал надо увеличивать, но без хорошего транса с малым рассеянием это непросто. Витки посчитайте калькулятором каким-нибудь.
перед каждым очередным включением полевика на осциллограмме должна быть полочка с небольшими осцилляциями типа как обведено красным на рисунке , не менее 20% перида работы, чтобы застраховаться от перехода в режим непрерывных токов. Осцилляции давит немного демпфер С3 R14, реально они могут быть меньше.

ps забыл рисуночек. Tf> 20% периода для запаса по регулировке тока истоковым резистором. Tf регулируется через индуктивность, зазором.

Сообщение отредактировал тау - Jul 14 2011, 15:40

Эскизы прикрепленных изображений