Драйвер мощного светодиода на UC3843. Uвх=9..18, Uвых=13

[Coolish]

Имеется светодиод (матрица) на 20 ватт, с характеристиками 1.4А, прямое падение около 13 V.

Хочется иметь источник, обеспечивающий стабильное "токовое" питание светодиода, при напряжении на входе 9-18 вольт.
Ясно, что повышающий или понижающий преобразователи в чистом виде не годятся.

Мне кажется, что подойдет схема на UC3843 с высокочастотным трансформатором с соотношением витков вход-выход примерно 1:1.5 .

Возникли вопросы (возможно, глупые, так как сунулся в эту область первый раз).
Возможно ли при данных требованиях технически использовать UC3843 с трансформатором на выходе?
Можно ли для трансформатора использовать сердечник от 20-ваттной сберегайки (изначально намотанная на нём индуктивность 2.7 микрогенри)?
Сердечник в сберегайке, он с зазором или без? Нужен ли зазор в однотактной трансформаторной схеме? Ведь энергия сразу передаётся во вторичную обмотку, а не накапливается в магнитопроводе.
Можете ли порекомендовать стандартный апноут трансформаторного включения UC3843 с расчётом? Никогда не работал с этой микросхемой и с трансформаторными импульсными преобразователями, но надо когда-то учиться. Привлекли в UC3843 встроенный драйвер мосфета и высокая частота ШИМ.

[Телекот]

Ну зачем сразу трансформатор, он нужен для гальванической развязки.
Можно применить преобразователь с инверсией.
Примерно так.

У трансформатора есть недостатки: Он в два раза крупнее, и есть вредная индуктивность рассевания.
Про дроссель, здесь на форуме были програмки расчёта, старичка.
http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=11&t=33756
Зазор нужен обязательно, в энергозберегайке зазора наверно нет.

[serg_ns]

Как правило, в энергосберегайках в дросселях зазоры есть. (Встречались на 11Вт даже просто на куске феррита). Но есть и варианты без зазора.
Ну это так , к сведению просто.

[Coolish]

Телекот спасибо за мысль. Про инвертирующий что-то не подумал. Гальваническая развязка и точка подключения нагрузки действительно, не критичны.
С дросселем проще, я могу покупной использовать.

В приведённой схеме не понятно, что удержит полевик в открытом состоянии, ведь при открытии потенциал истока сравняется с потенциалом стока, а на затворе не может быть больший плюс, чем подан на вывод 7. Потенциалы всех выводов транзистора сравняются и открытым он уже не будет. Лучше поставить P-полевик и внешнюю инверсию управления, или я ошибаюсь?

По идее, ещё можно токоизмерительный резистор оставить внизу, а светодиоды, катушку и шоттки "вверх" перекинуть. Тогда преобразователь будет уже даже не инвертирующим относительно входного, а чёрт знает каким, но зато можно будет работать с N транзистором и напрямую от UC3843?

[serg_ns]

В целом, цепочка из VT2 и R8 не очень понятна. Токоизмерительный резистор для м/с это R7.

светодиоды, катушку и шоттки "вверх" перекинуть.

А почему бы и нет

[Телекот]

В момент когда ключ открыт микросхема питается от конденсатора С2 заряженного в предыдущем цикле, это так называемая бустерная ёмкость.
Токовый резистор в истоковой цепи не совсем годится для датчика тока, потому что микросхема может работать только в режиме разрывных токов дросселя. В результате ток будет зависеть от напряжения.

[Coolish]

В момент когда ключ открыт микросхема питается от конденсатора С2 заряженного в предыдущем цикле.

А, во, увидел. Потенциал точки 7 в момент открытия ключа вырастает выше U питания.


Ещё б понять, почему 2 вывод на "земле микросхемы" сидит... Т.е. обратная связь то ли не используется, то ли по достижению нужного падения на R8, как-то грубо шунтируется по 1 выводу , после внутреннего усилителя ошибки...

[Starichok51]

Токовый резистор в истоковой цепи не совсем годится для датчика тока, потому что микросхема может работать только в режиме разрывных токов дросселя. В результате ток будет зависеть от напряжения.

бред.
задача резистора ограничить максимальный ток дросселя, что он успешно делает.
Coolish, да, обратная связь работает мимо усилителя ошибки, и подключена к выходу усилителя ошибки. а 2 нога на "земле", чтобы усилитель ошибки не мешал регулировать.

[Телекот]

Отключен внутренний усилитель ошибки. Дело в том что если использовать этот усилитель то на токоизмерительном резисторе должно быть напряжения 2.5 вольта, а это почти 4 ватта.
А если использовать транзистор то мощность на резисторе менее 1 ватта.
На счёт бреда, я вас уверяю что в таком варианте стабильность тока будет больше.
Дело в том что собирал схему стабилизатора тока и наступил на эти грабли, пришлось паять транзистор соплями.

[Телекот]

Если автору нестабильность тока в пределах 5% устроит, транзистор можно и исключить, и нагрузку переместить в стоковую цепь.

[Starichok51]

бред №1 был про микросхему. микросхема работает сама по себе, разрывный или неразрывный ток ее не касаются. в режиме разрывного или неразрывного тока работает дроссель.
бред №2 про зависимость тока от напряжения. я в теме про блокинг задолбался повторять про эту независимость. а также посмотрите документацию на драйвер HV9910, там сплошь стабилизация тока за счет истокового резистора, без какого-либо отдельного датчика тока.

[Телекот]

Вот как раз эта микруха не любит не разрывных токов, начинаются низкочастотные колебания шима.
Дроссель начинает шуметь, хотя все работает но не уютно.
Даже в дотащите на микруху написано что плохо работает на неразрывных токах.

Свободны от этого только 3844 и 3845, у них коэффициент заполнения ограничен на уровне 50%.
Всё зависит от точности поддержание нужного тока, допустим микросхемы LM предпочитают отдельный датчик тока.

[Телекот]

Короче этот спор не к чему не приведёт. Можно узнать где больше точность, только собрать в железе.
Чего я не собираюсь делать.

[Coolish]

5% вполне годится. Светодиод не буду на максимум выводить, оставлю ему хотя бы 10% запаса по току. Лишь бы ток не превышал максимум, а пульсация тока не страшна, питается всего лишь светодиод, а не точная аппаратура.

Читаю даташит, разбираюсь. Их оказалось несколько, причём даташит от OnSemi похоже, самый полный и с примерами. Спасибо за подсказки.

[Телекот]

Если большая точность не нужна то схема будет проще.

Настраивать надо на эквивалент нагрузки.

[Coolish]

Если большая точность не нужна то схема будет проще.

Настраивать надо на эквивалент нагрузки.

То есть работать только по отсечке тока, дожидаясь накачки 1/0.22 = 4.5 A в дроссель. Дроссель надо взять такой, чтоб он наполнялся меньше чем за полпериода, для получения разрывного тока. А отрегулировать ток нагрузки путём подбора R5. Я правильно понял идею?

[Coolish]

Правильно я рассуждаю?

Ток в дросселе в двух крайних случаях: на входе 9 вольт и на входе 18 вольт. На нагрузке всегда 13 вольт.



Мощность в нагрузке зависит от передаваемой энергии в катушке за период, т.е. от значения Ipk и индуктивности, и стабилен, так как микросхема контролирует Ipk.
Т.е. вообще говоря, получился стабилизатор не тока, а мощности?

Чтобы эта логика работала, нужно обеспечить снижение тока катушки до 0 в конце периода - разрывный ток дросселя.
Для этого, достаточно, чтобы в худшем случае (минимальное входное напряжение) t_on было около половины периода. Тогда, при большем напряжении, t_on будет только уменьшаться.

[Starichok51]

идею понял правильно.
но не знаю, какие светодиоды выдержат 4,5 Ампера.
тебе надо ток подбирать под твои светлодиоды.
соотношение времен прямого и обратного хода зависит от соотношения входного напряжения и напряжения на нагрузке, а не от индуктивности дросселя. это подтверждают твои рисунки. но индуктивностью дросселя можно обеспечить, чтобы прямой ход был не более 0,5 времени периода. то есть, обратный ход плюс пауза должны получиться не менее 0,5 периода.
по номиналам времязадающих элементов частота будет примерно 1 МГц. индуктивность дросселя будет сравнима с индуктивностью монтажа. на такой частоте не сможешь заставить схему нормально работать. нужно понижать частоту до 100-150 кГц.
никакой конденсатор емкостью 10 мкФ в выпрямителе не выдержит даже 1 Ампера разрывного тока.

[Coolish]

Starichok51, спасибо! Провёл приблизительный расчёт, на 100 кГц получаются вполне адекватные номиналы, только пиковый ток 8,45A немного смущает. Дроссель нужно будет сильно толстым проводом мотать, правда схема, конечно, тут не при чём. Начальные условия взял с небольшими запасами относительно требуемых.

Имеет ли смысл в цепь светодиодов последовательно ставить ещё один дроссель на 1-2 микрогенри для сглаживания тока, или он сильно изменит работу преобразователя и лучше обойтись просто LowESR электролитом?

PS. Дроссель на 3.16 мкгн нужной "мощности", подозреваю будет выглядеть примерно так...

[Starichok51]

при расчете индуктивности ты ошибся в арифметике. формула правильная. получается 4,73 мкГн. пиковый ток ты определил правильно.
но почему ты взял 8 Вольт? тебе же надо было минимум 9 Вольт.
это значение индуктивности максимальное. реально тебе надо изготовить чуть меньше, для запаса по времени.