Категории раздела

ХИТы [5]
химические источники тока
Ремонт [0]
Генераторы и преобразователи [3]
Светотехника [1]

Поиск






Понедельник, 21.10.2019, 11:22
Приветствую Вас Гость | RSS
inerton
Главная | Регистрация | Вход
Каталог статей


Главная » Статьи » Электроника » Генераторы и преобразователи


Доработка LED драйвера TR-0021B на микросхеме AX2002.

Не секрет, что в китайских интернет магазинах DealExtreme и Kaidomain продаётся много чего. Есть откровенное фуфло, а есть очень полезные и что самое главное - недорогие вещи. В том числе драйверы для светодиодов. Я купил для экспериментов несколько понижающих TR-0021B. Эти драйверы сделаны на микросхеме AX2002.

Схема включения AX2002 Это понижающий DC-DC преобразователь сделанный по типовой схеме включения AX2002.

Расположение элементов на плате TR-0021B Только у драйвера отсутствует цепочка D6R4, это защита от короткого замыкания по выходу на тот случай если светодиод выйдет из строя, чтобы при этом микросхема осталась цела.

Зная, как китайцы любят экономить, я решил проверить КПД данного девайса. Естественно он был очень плох, в некоторых режимах (выход: 3,5 В, 250 мА и входном напряжение выше 14,5 В) его КПД был ниже 70% (см. график ниже по тексту). Это не удивительно, ведь плата рассчитана на выходной ток 1...1,2 А. В целом же коэффициент полезного действия был неплох, хотя и не идеален, что приводило к сильному разогреву некоторых компонентов платы (L1, U1). Так как драйверы планировалось использовать в велопутешествиях и при небольших значениях выходных токов, то низкий КПД - это очень плохо. Поэтому я сделал некоторые перерасчёты исходя и рекомендаций профессиональных инженеров. В этих рекомендациях даны формулы для расчётов параметров всех основных компонентов понижающего DC-DC преобразователя. В имеющемся драйвере можно заменить входной конденсатор C2, выходной конденсатор C1, дроссель L1 и диод D5. Диод я оставил пока нетронутым, а вот по конденсаторам и дросселю сделал расчёты. Я решил прикинуть, какова зависимость ёмкостей входного и выходного конденсаторов, а так же индуктивности дросселя от выходного тока драйвера. В графическом виде, естественно, данная информация намного нагляднее.

Зависимость индуктивности дросселя от тока и входного напряжения За основу я взял максимальное (по утверждению китайского производителя) напряжение питания драйвера - 18 В. Это входное напряжение. Расчёт ведётся для самого тяжелого режима работы преобразователя, когда напряжение на выходе составляет половину входного напряжения. Кроме этого интересно посмотреть зависимость тех же емкостей и индуктивности от входного напряжения драйвера. Поэтому был сделан ещё один расчёт для входного напряжения 6 В и, соответственно, выходного - 3 В.По графику видно, что зависимость индуктивности дросселя от выходного тока экспоненциальная. Чем выше выходной ток и ниже входное напряжение, тем меньше расчётная индуктивность дросселя.

График зависимости ёмкости конденсаторов от выходного тока драйвера С конденсаторами ситуация иная. Тут зависимость линейная, чем выше ток драйвера, тем больше должна быть ёмкость конденсаторов. Для расчёта выходного конденсатора был взят уровень пульсаций на нагрузке в 100 мВ. Естественно, если надо уменьшить или увеличить уровень пульсаций, то ёмкость конденсатора С1 надо либо увеличить, либо уменьшить соответственно. Входное напряжение никак не влияет на расчётные ёмкости этих конденсаторов и прямые 18 В и 6 В совпадают.

Тестирование драйвера решил проводить на выходных токах 0,5 А и 0,25 А, так как драйвер предназначен для питания светодиодов, а "прокачка" через светодиоды больших токов чревата возникновением определённых трудностей (низкий ресурс, отвод и рассеяние тепла, низкий КПД). Чтобы получить такие токи надо заменить токозадающий резистор R2 на другой, с соответствующим сопротивлением. Сопротивление находиться по формуле: R = 0,25 / I, где R - искомое сопротивление резистора (Ом), I - выходной ток драйвера (А). Сопротивление нагрузки подбиралось таким образом, чтобы напряжение на ней было равно 3,5 В, 7 В и 10,5 В, что примерно соответствует подключению одного, двух и трёх мощных светодиодов. Напряжение питания драйвера изменялось в интервале 11...18 В, что приблизительно соответствует рабочему диапазону напряжений на Li-ion батарее, составленной из 4 элементов. Результаты тестирования недоработанного драйвера представлены на графике внизу страницы целыми (не пунктирными) линиями разного цвета (красно-коричневые тона - ток 255 мА, сине-фиолетовые тона - ток 510 мА).

Замена входного конденсатора на драйвере TR-0021B После тестирования драйвер подвергся небольшой доработке. Входной танталовый конденсатор (10 мкФ 16 В) был заменён на алюминиевый "электролит" (47 мкФ 25 В). По поводу установленных конденсаторов нужно сказать отдельно. Дело в том, что драйвер позиционируется китайцами для работы в диапазоне от 3 В до 18 В. А установленные конденсаторы рассчитаны на максимальное напряжение 16 В. Конечно у танталового "электролита" есть запас по уровню напряжения, но зачем же испытывать судьбу и рисковать дорогостоящими светодиодами. Так что либо для питания этого драйвера использовать напряжение не выше 16 В (а лучше не выше 12...13 В), либо заменять конденсаторы на более высоковольтные. Хочу отметить, что надобности в такой большой ёмкости по входу (47 мкФ) нет. По расчётам там достаточно 5,5 мкФ, то есть 10-микрофарадного конденсатора для диапазона выходного тока до 0,5 А более чем достаточно. Но другого алюминиевого на нужное напряжение у меня не было, а танталовый по входу ставить не рекомендуют.

Замена дросселя на плате TR-0021B На выходе драйвера конденсатор был заменён на танталовый 22 мкФ 25 В, а вместо имеющегося дросселя индуктивностью 22 мкГн я установил, точнее втиснул туда, дроссель индуктивностью 150 мкГн. Его пришлось подпаивать на медных проволочках. К сожалению фотография с доработанным драйвером утеряна, есть только эта, от другого проекта. На ней можно увидеть как припаян дроссель.

График КПД драйвера до и после доработки Результаты изображены на графике пунктирными линиями соответствующих цветов. КПД находился просто: сначала рассчитывалась входная мощность P(in) = U(in) x I(in), затем выходная мощность P(out) = U(out) x I(out). После чего находилось соотношение между этими двумя величинами КПД = (P(out) / P(in)) х 100%.

Выводы:

  • драйвер предназначен для питания светодиода током от 1 А, и в этом режиме имеет относительно неплохой КПД, особенно в тех случаях, когда разница между входным и выходным напряжениями не велика;

  • если предполагается использовать драйвер во всём диапазоне указанных на сайте продавца напряжений, то необходимо заменить электролитические конденсаторы на более высоковольтные;

  • при использовании драйвера на более низких токах питания светодиода, то для поднятия КПД следует заменить дроссель на дроссель с большей индуктивностью и как можно меньшим сопротивлением постоянному току;

  • чем меньше разница между входным и выходным напряжением, тем выше КПД драйвера.

Категория: Генераторы и преобразователи | Добавил: inerton (27.04.2011) E W
Просмотров: 10032 | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

Copyright by inerton © 2019
При перепечатывании материалов сайта, активная ссылка на http://inerton.ucoz.ru обязательна