Układ scalony i pozostałe elementy sterownika mocnej diody LED.

Opublikowałem kilka recenzji diod LED, więc pora napisać, czym można je zasilać.
W recenzji biorą udział trzy pozycje (są linki i ceny), ale wszystkie są potrzebne do jednego celu — zbudowania sterownika do diody LED.

Od razu przepraszam za zdjęcie główne — uparcie skaluje się po swojemu, nie udało mi się tego poprawić. Lepsze jest na stronie sprzedawcy.

Wszyscy wiedzą, że diody LED zasila się prądem, najlepiej stabilizowanym, żeby jasność nie zmieniała się wraz ze zmianą napięcia. Do tego służy sterownik, który w istocie jest stabilizatorem prądu.
Prąd można ograniczać za pomocą prostych układów scalonych, takich jak LM317, albo specjalnie przeznaczonych do tego stabilizatorów prądu (na Muszce jest recenzja jednego z takich elementów), ale zwykle wydzielają one sporo ciepła, ponieważ mają niską sprawność. A przecież zaletą diod LED jest właśnie wysoka sprawność.
Ciekawsze są impulsowe stabilizatory prądu. Są bardziej skomplikowane, ale mają znacznie wyższą sprawność, zwłaszcza gdy napięcie zasilania mocno różni się od napięcia na diodzie LED.
Tak, wiele osób powie, że taki sterownik łatwiej kupić w Chinach i nie zawracać sobie głowy. Zgadzam się.
Ale przecież zawsze przyjemniej zrobić coś samemu. Właśnie tak postanowiłem, zamawiając podzespoły do sterownika.
Może wyważam otwarte drzwi. W recenzji są jednak podzespoły, które przydadzą się też do wielu innych zadań, a informacje o tym, co jest w sprzedaży i co faktycznie dostajemy, mogą się przydać wielu osobom.

Zacznę od układu scalonego. To dość dobrze znany miłośnikom diod LED PT4115. Opis — www.micro-bridge.com/data/CRpowtech/PT4115E.pdf
Układ ma wejście do regulacji jasności. Z tego, co zrozumiałem, można nim sterować sygnałem PWM albo przez zmianę napięcia. Wejście ma dość dużą impedancję, bo gdy dotknąłem tego wyprowadzenia, dioda LED zaczęła migotać z częstotliwością 100 Hz.

Zestaw 10 sztuk kosztuje 2 dolary.
Po zamówieniu układu sprzedawca napisał, że przesyłka będzie bez numeru śledzenia, i zapytał, czy mi to odpowiada. Uznałem, że 2 dolary to nie majątek i nie ma się czym przejmować, więc się zgodziłem.
Po pewnym czasie znalazłem w skrzynce pocztowej kopertę.

W środku była torebka z potrzebnymi mi układami scalonymi.


Sprawdziłem jeden układ, podłączając go montażem przestrzennym, napisałem sprzedawcy, że wszystko jest w porządku, potwierdziłem odbiór i zacząłem czekać na pozostałe części.

Potem przyszły dławiki — link
Zestaw 10 sztuk kosztuje 1,66 dolara.

Tym razem przyniesiono mi je do domu (podobnie jak następne zamówienie).
Były zapakowane w kartonowe pudełko, choć wydaje mi się to przesadą.
Nawiasem mówiąc, u nas takie dławiki są znacznie droższe, a kupiłem je zresztą nie tylko do tego projektu.

Same dławiki: indukcyjność 68 µH, prąd 1,6 albo 1,8 A (sprzedawca nie podał, więc wartość jest orientacyjna), wymiary 12 × 12 × 7 mm.


Pomiar indukcyjności wykazał odchylenie mieszczące się w granicach błędu pomiaru.


Tak jak poprzednio potwierdziłem zamówienie i wystawiłem dobrą opinię.

Na koniec przyszły diody Schottky’ego. To przydatna rzecz w warsztacie, więc zamówiłem ich sto sztuk.
Chciałem zamówić więcej, ale nie chciałem ryzykować — link
Zestaw 100 sztuk kosztuje 2,26 dolara. U nas też są droższe.


Diody są oznaczone jako SS34, ale w rzeczywistości są mniejsze. Pod względem wymiarów i parametrów w pełni odpowiadają diodom SS24. www.onsemi.ru.com/pub_link/Collateral/SS24-D.PDF
Zmierzony spadek napięcia na diodzie przy prądzie 1 A był zadowalający.


Na tym zakupy na AliExpress się skończyły.
W zasadzie na tym można by zakończyć recenzję, ale kupić części i nie wypróbować ich w praktyce byłoby niewłaściwie. Dlatego oczywiście postanowiłem doprowadzić sprawę do jakiegoś logicznego końca.

Będąc na naszym targu, przy okazji kupiłem rezystory SMD 1206 o rezystancji 1 Ω do czujnika prądu.
Najpierw chciałem kupić od razu rezystory niskoomowe, takie jak w nocie katalogowej układu, ale są znacznie droższe, a jeśli zechce się ustawić różne wartości prądu, trzeba kupić kilka wartości. Krótko mówiąc, niewygodne, a rezystorów 1 Ω i tak czasem używam.
W efekcie wyszło, że jeden taki rezystor odpowiada mniej więcej prądowi 0,1 A, dwa połączone równolegle — 0,2 A itd. Rezystory i kondensatory SMD można wygodnie lutować jeden na drugim, więc łatwo dobrać wymagany prąd.
Kondensatory do wejściowego filtra zasilania i kawałki laminatu już miałem, nic więcej nie było potrzebne.

No więc zacząłem wymyślać własny rower sterownik. Szybko narysowałem płytkę w Sprincie, schemat pochodzi z noty katalogowej, więc nie trzeba było niczego wymyślać.
Dobrałem kawałek laminatu, żeby od razu zrobić 5 płytek (planuję przerobić 5 halogenowych opraw na LED-y).


W rezultacie powstała taka płytka. Jest większa od tych sprzedawanych przez Chińczyków, ale ma mocniejszy dławik i dwie diody połączone równolegle, a więc mniejsze straty i większą niezawodność. Wymiary nie miały dla mnie żadnego znaczenia.


Potem oczywiście chciałem sprawdzić, jak działa (a jakże).
Testowałem z tymi diodami LED

Przy okazji okazało się, że układ scalony prawidłowo stabilizuje prąd, ale mimo to przy półtorakrotnym zwiększeniu napięcia wejściowego prąd wyjściowy, choć nieznacznie, również się zmienia.
Podejrzewam jednak, że może to wynikać z dużego błędu pomiaru spowodowanego pulsującym prądem (prąd wyjściowy mierzyłem szeregowo z diodą LED).
Oczywiście można było zmierzyć prąd za pomocą rezystora i oscyloskopu, ale uznałem to za zbędne, bo wyraźnie było widać przejście z trybu liniowego do ograniczania prądu, a następnie przejście do stabilizacji w trybie stabilizacji PWM.

Rezystancja bocznika wynosiła 1/6 = 0,166 Ω.

Przy takich parametrach na wejściu prąd wyjściowy wynosił 0,7 A.


Przy takim prądzie wyjściowym wynosił on 0,65 A


Przed osiągnięciem napięcia progowego, przy którym układ przechodzi w tryb stabilizacji PWM, uzyskałem maksymalny prąd —


Przy stopniowym zwiększaniu napięcia zasilania prąd wejściowy początkowo płynnie rósł. Po przejściu w tryb stabilizacji i dalszym zwiększaniu napięcia zaczął płynnie spadać, co świadczy o działaniu stabilizacji PWM.
Przy okazji, przy bardzo powolnym zwiększaniu napięcia zasilania widać moment przejścia: jasność diody LED najpierw płynnie rośnie, a po przejściu skokowo spada o około 10%. Potem już się nie zmienia, nawet przy dalszym zwiększaniu napięcia wejściowego.
Wygląda na to, że tak układ scalony realizuje włączenie stabilizacji PWM.
Przy prądzie 600 mA nagrzewanie jest praktycznie niewyczuwalne. Nie mam czym zmierzyć temperatury bezdotykowo, a pomiar kontaktowy wprowadziłby duży błąd.
Próbowałem ustawić na wyjściu 1 A. Nagrzewanie oczywiście wzrosło, ale nieznacznie. Nagrzewał się zresztą tylko układ scalony. Ogólnie jestem zadowolony.

Zapytacie, dlaczego nie kupiłem gotowego modułu na Ali?
- Elementy przydadzą się też w innych projektach.
- Chciałem trochę „rozruszać ręce”.
- Koszt wszystkich elementów wyniósł około 1 USD na jedną płytkę.
- Postanowiłem przetestować nie gotowe urządzenie, lecz same elementy, bo stosuje się je nie tylko w sterownikach.
- Ostatecznie otrzymałem urządzenie bardziej niezawodne niż te oferowane przez chińskie sklepy.

Mam wielką nadzieję, że ta recenzja okaże się przydatna.