Led driver 120W ved 48V (Læst 2818x)

Offline pede

  • Nyfødt El-Elsker
  • *
  • Indlæg: 13
  • Antal brugbare Indlæg: 1
    • Vis profil
Led driver 120W ved 48V
« Dato: Juli 21, 2019, 15:49:26 »
Hej Allesammen,

Jeg vil bygge en LED driver til et LED panel der er rated til 48V og 120W (2.5A ved 48V).
LED lyset skal være dæmpbart fra en MPU (ESP8266 ) 3.3V logik.
Jeg har en 48V strømforsyning på 158W som skal forsyne LED panelet.
Mit spørgsmål er hvordan jeg mest effektivt kan bygge en "Constant current" forsyning som kan indstilles fra min MPU. Jeg har kigget på noget i den her stil: https://i.stack.imgur.com/1hPhr.png  (Kilde: https://electronics.stackexchange.com/questions/235659/led-driver-circuit-with-both-analog-and-pwm-control)
Men er lidt usikker på om det er den rigtige type  "Constant current" metode ved så høj effekt (120W). Derudover er det ummiledbart svært at finde en Opamp som kan tåle 48V...
Jeg håber der er nogle kloge hoveder herinde der kan hjælpe mig på rette vej  :D

På forhånd tak for jeres hjælp!

 

Offline Jakobsen

  • Lavpas filter
  • ****
  • Indlæg: 251
  • Antal brugbare Indlæg: 39
    • Vis profil
Sv: Led driver 120W ved 48V
« Svar #1 Dato: Juli 27, 2019, 14:30:28 »
Jeg ville nok prøve med PWM og en FET da den ikke bliver varm som en transistor
lidt some her https://www.george-smart.co.uk/arduino/arduino_ethernet_led_pwm/
men ved 48V og så en FET der kan klare spænding / strøm

 

Offline Icecap

  • U=I*R
  • ***
  • Indlæg: 32
  • Antal brugbare Indlæg: 3
    • Vis profil
Sv: Led driver 120W ved 48V
« Svar #2 Dato: Juli 28, 2019, 10:32:23 »
Det er fuldt muligt at lave en step-down SMPS med strøm feedback. Så får du mindst varme og så længe man kan styre hvilken strøm som enheden skal tillade er det godt.

MEN: hvis det er hvide LED kommer farvetonen at ændre sig når du minsker strømmen liniært. For at holde farvetonen skal man styre med PWM og fuld strøm. Det svære er at få duty-cycle langt nok ned.

 

Offline pede

  • Nyfødt El-Elsker
  • *
  • Indlæg: 13
  • Antal brugbare Indlæg: 1
    • Vis profil
Sv: Led driver 120W ved 48V
« Svar #3 Dato: August 26, 2019, 17:29:52 »
Jeg ville nok prøve med PWM og en FET da den ikke bliver varm som en transistor
lidt some her https://www.george-smart.co.uk/arduino/arduino_ethernet_led_pwm/
men ved 48V og så en FET der kan klare spænding / strøm


Tak for jeres svar, nu har jeg forsøgt med en IRLZ44N transistor men denne opvarmer hurtigt ved 48V og 1,9A (duty cycle 50%). Jeg driver gaten med 3.3V fra en ESP8266.

Jeg har forsøgt at scope gate og udgang og jeg kan se at der er oscillering når Mosfet transistoren slukker. Derfor har jeg forsøgt at ændre på gate modstanden for at minimere det strøm peak der kommer, det hjælper på oscillering men den bliver stadig varm...

Jeg har også forsøgt at bygge en emitter følger med en BC547 og BC557 for at drive gaten op og ned hurtigere end hvad min ESP8266 kan klare i håbet om at få en mere effektiv drift og derved mindre varme men dette hjælper desværre ikke det store...

Håber der er en klog M/K herinde der kan pege på en anden Mosfet og eventuelt en mosfet driver IC som vil kunne klare jobbet uden at overophede. Load er som tidligere nævnt et LED panel 48V og maks 120W (2,5A). Gaten skal drives med en frekvens >10kHz så SMPS ikke støjer (den piver ved 1kHz)

Jeg har følgende mosfets liggende hvis nogle af dem kan bruges:
* IRF540
* IRF520
* IRF740
* IRLZ44N
- hvis ikke må jeg bare købe det der skal til :)

På forhånd tak for jeres hjælp!


« Senest Redigeret: August 26, 2019, 17:33:14 af pede »

 

Offline Jakobsen

  • Lavpas filter
  • ****
  • Indlæg: 251
  • Antal brugbare Indlæg: 39
    • Vis profil
Sv: Led driver 120W ved 48V
« Svar #4 Dato: August 26, 2019, 18:16:50 »
Hej

Den FET IRLZ44N du har valgt burde kunne klare mosten  55V, 47A, Ron 0.022 Ohm

Lige et opklarende spørgsmål?

Virker konstruktionen ... får du PWM på udgangen som pæn firkant og 48V ?
Jeg mistænker FET ikke bliver kørt helt on

Dimmer dit LED panel som forventet?

Har du nogen køleplade på din FET?

Hvad hvis du blot sætter en high ud af din ESP er der så fuld spænding på dit LED og er FET så kold?

Faldt lige over en tråd der omhandler det samme problem
https://electronics.stackexchange.com/questions/73041/why-mosfet-is-getting-very-hot





« Senest Redigeret: August 26, 2019, 19:41:53 af Jakobsen »

 

Offline Icecap

  • U=I*R
  • ***
  • Indlæg: 32
  • Antal brugbare Indlæg: 3
    • Vis profil
Sv: Led driver 120W ved 48V
« Svar #5 Dato: August 26, 2019, 21:24:20 »
MOSFET'en bliver varm fordi den drives med 3,3V!
Du skal op på 7-10V for at den skal gå helt ON - men det kan klares rimeligt enkelt, enten med en driver-IC for dette eller et par transistorer.

De fleste MOSFET har en maximal Vds som man ikke skal overstige men for at drive "lidt Ampérer" ska styringen af gate'n faktisk op omkring 10V.

 

Offline pede

  • Nyfødt El-Elsker
  • *
  • Indlæg: 13
  • Antal brugbare Indlæg: 1
    • Vis profil
Sv: Led driver 120W ved 48V
« Svar #6 Dato: August 27, 2019, 16:55:06 »
Hej

Den FET IRLZ44N du har valgt burde kunne klare mosten  55V, 47A, Ron 0.022 Ohm

Lige et opklarende spørgsmål?

Virker konstruktionen ... får du PWM på udgangen som pæn firkant og 48V ?
Jeg mistænker FET ikke bliver kørt helt on

Dimmer dit LED panel som forventet?

Har du nogen køleplade på din FET?

Hvad hvis du blot sætter en high ud af din ESP er der så fuld spænding på dit LED og er FET så kold?

Faldt lige over en tråd der omhandler det samme problem
https://electronics.stackexchange.com/questions/73041/why-mosfet-is-getting-very-hot

Tak for dit svar.

Ja mosfeten drives fint on / off. Dog kan man se lidt oscillering når den slukker samt en afladnings kurve på et par nano sekunder.

Jeg ser lige om jeg ikke kan fange et billede fra mit scope i aften når jeg komme hjem. Jeg tror det ville hjælpe os alle en hel del :)

Mit LED panel dimmer helt fint og stabilt. Dog kan jeg se at strømmen stiger i takt med transistoren bliver varm (har ingen feedback på strømmen endnu).  ca. 0.5A efter 10-15 minutter.

Der er køleplade på min FET enda en pænt stor en men den bliver stadig varm efter noget tid.

Jeg kan ikke sætte indgange konstat high da min strømforsyning er i stand til at levere mere effekt end mit led Panel kan tåle, det er også derfor jeg helst ikke vil drive min mosfet inverteret.



 

Offline pede

  • Nyfødt El-Elsker
  • *
  • Indlæg: 13
  • Antal brugbare Indlæg: 1
    • Vis profil
Sv: Led driver 120W ved 48V
« Svar #7 Dato: August 27, 2019, 16:56:06 »
MOSFET'en bliver varm fordi den drives med 3,3V!
Du skal op på 7-10V for at den skal gå helt ON - men det kan klares rimeligt enkelt, enten med en driver-IC for dette eller et par transistorer.

De fleste MOSFET har en maximal Vds som man ikke skal overstige men for at drive "lidt Ampérer" ska styringen af gate'n faktisk op omkring 10V.

Tak for dit svar.

Jeg har som sagt forsøgt med emitterfølger både ved 3.3V og 48V men kan se at Gate-to-Source Voltage er + - 16V så 48V holder gaten på min mosfet nok ikke ret længe til...  Men det skulle være en logic level transistor så den skulle kunne fungere ved 3.3 V eller er jeg helt ved siden af?

 

Offline Jakobsen

  • Lavpas filter
  • ****
  • Indlæg: 251
  • Antal brugbare Indlæg: 39
    • Vis profil
Sv: Led driver 120W ved 48V
« Svar #8 Dato: August 27, 2019, 17:33:14 »
Hej, har ikke regnet / testet på dette men kunne du ikke gøre noget i denne stil

R1 / R2 er spændingdeler fra de 48V til den spænding du vil have på gaten og BC547 gounder den når  FET skal slukkes

 

Offline pede

  • Nyfødt El-Elsker
  • *
  • Indlæg: 13
  • Antal brugbare Indlæg: 1
    • Vis profil
Sv: Led driver 120W ved 48V
« Svar #9 Dato: August 27, 2019, 22:02:19 »
Hej, har ikke regnet / testet på dette men kunne du ikke gøre noget i denne stil

R1 / R2 er spændingdeler fra de 48V til den spænding du vil have på gaten og BC547 gounder den når  FET skal slukkes

Fedt, det vil prøve at teste i morgen og eventuelt lige regne lidt på hvis det ikke fungere optimalt.
Vil det kredsløb ikke invitere min indgang således at 0% PWM giver fuld power og 100% er helt slukket?

Jeg har forsøgt at tage et par billeder fra mit scope håber der er noget som kan bruges til at finde årsagen til den bliver så varm:
https://imgur.com/a/uPUTnyN
Der er kommentar på billederne inde på imgur.
« Senest Redigeret: August 27, 2019, 22:06:10 af pede »

 

Offline Icecap

  • U=I*R
  • ***
  • Indlæg: 32
  • Antal brugbare Indlæg: 3
    • Vis profil
Sv: Led driver 120W ved 48V
« Svar #10 Dato: August 28, 2019, 08:38:35 »
En emitterfølger får IKKE spændingssvinget til at stige!

En MOSFET har en kapacitet mellem gate og source oc ved PWM ska den lades hurtigt op og af. Dette betyder at der skal trækkes "lidt strøm" hver gang transistoren ska bytte mellem ON og OFF.

Jo højere PWM-frekvens, jo højere strøm.

Dette kan gøres på en del måder men at have en pull-up impedans på 825 Ohm som Jakobsen viser er ikke vejen frem. Samtidig skal den kapacitet afledes og en BC547 klarar ikke speciellt høje strømme.

Til test og lave PWM-frekvenser kan det fungere OK - men skal det være "permanent" bør man indføre et modstand i basen på BC547, måske 22 Ohm eller så. Det vil give en strømbegrænsende effekt så at BC547 overlever.

Hvilken PWM-frekvens anvender du?

Og i øvrigt er koplingen inverterende så 100% PWM på portpinden giver 0% lys og vice-versa.
Dette er dog bare et program-problem som meget enkelt kan løses.

 

Offline pede

  • Nyfødt El-Elsker
  • *
  • Indlæg: 13
  • Antal brugbare Indlæg: 1
    • Vis profil
Sv: Led driver 120W ved 48V
« Svar #11 Dato: August 28, 2019, 20:15:57 »
En emitterfølger får IKKE spændingssvinget til at stige!

En MOSFET har en kapacitet mellem gate og source oc ved PWM ska den lades hurtigt op og af. Dette betyder at der skal trækkes "lidt strøm" hver gang transistoren ska bytte mellem ON og OFF.

Jo højere PWM-frekvens, jo højere strøm.

Dette kan gøres på en del måder men at have en pull-up impedans på 825 Ohm som Jakobsen viser er ikke vejen frem. Samtidig skal den kapacitet afledes og en BC547 klarar ikke speciellt høje strømme.

Til test og lave PWM-frekvenser kan det fungere OK - men skal det være "permanent" bør man indføre et modstand i basen på BC547, måske 22 Ohm eller så. Det vil give en strømbegrænsende effekt så at BC547 overlever.

Hvilken PWM-frekvens anvender du?

Og i øvrigt er koplingen inverterende så 100% PWM på portpinden giver 0% lys og vice-versa.
Dette er dog bare et program-problem som meget enkelt kan løses.

Ja det meste af det du skriver er jeg med på parasit kondensator osv. Det var også derfor jeg selv bragte en mosfet driver på banen. Den eneste grund til jeg spørg er fordi jeg ingen ide har om hvad jeg skal købe og jeg ønsker ikke at købe 100 forskellige komponenter og så lave "monkey test" indtil jeg finder noget der virker.

Jeg tænker der må findes en driver IC der kan gøre det meget bedere end hvad jeg selv kan bygge med transistore og modstande?

Min PWM frekvens er pt 32kHz. Den kan godt være lidt lavere men helst ikke under 6kHz af hensyn til det kan give noget støj som man kan hører.

På forhånd tak!

 

Offline Icecap

  • U=I*R
  • ***
  • Indlæg: 32
  • Antal brugbare Indlæg: 3
    • Vis profil
Sv: Led driver 120W ved 48V
« Svar #12 Dato: August 28, 2019, 20:36:54 »
Har du 10 - 12V tilgængeligt i konstruktionen?
De fleste driverkredse kan nemlig køre på op til 12V.

Man kan dog lave en egen version af et par transistorer i emitterfølger-koppling, en NPN + en PNP hvor emitterne er kopplet sammen og videre til MOSFET gate og baserne er kopplet sammen.

PNP kollektor till GND og NPN kollektor til +12V.

Så tager du en NPN (f.eks. BC547), emitter på GND og kollektor på emitterfølgernes baser. Du behøver OGSÅ en pull-up modstand fra BC547 kollektor til +12V.

Så klapper du en modstand mellem PWM-pinden og BC547 base og du er i mål.

Du kan skabe 12V med en spændningsdeler men HUSK en elektrolytkondensator (220µF+) til at stabilisere. De 12V er ikke voldsomt kritiske men ska være 9V < X < 13V.

 

Offline Jakobsen

  • Lavpas filter
  • ****
  • Indlæg: 251
  • Antal brugbare Indlæg: 39
    • Vis profil
Sv: Led driver 120W ved 48V
« Svar #13 Dato: August 29, 2019, 09:33:21 »
Blot et ligge indspark

Pas på med at have fuld tillid til den slags breadboard du har din opstilling på de har ofte "dårlige" forbindelser (ikke egnet til høje strømme / høje frekvenser) og kan tilføre modstand til dit setup (oxideret overflader på konkter samt evt. slappe kontakter hvis der har været tykkere ledning i tidligere.

Jeg ville nok lodde ledninger til LED modulet direkte på FET'en

Vedr. snakken om at drive FET korrekt så fald jeg lige over denne tråd på hackaday hvor du sikkert kan få lidt mere inspiration
https://hackaday.com/2016/12/13/ask-hackaday-dude-wheres-my-mosfet/

Prøvede du det forslg jeg gav dig med BC547 og open collector?
Kan se i et svar til artiklen på hackaday at de har samme tiltag dog kun med en modstand mindre.

 

Offline pede

  • Nyfødt El-Elsker
  • *
  • Indlæg: 13
  • Antal brugbare Indlæg: 1
    • Vis profil
Sv: Led driver 120W ved 48V
« Svar #14 Dato: August 29, 2019, 21:45:28 »
Blot et ligge indspark

Pas på med at have fuld tillid til den slags breadboard du har din opstilling på de har ofte "dårlige" forbindelser (ikke egnet til høje strømme / høje frekvenser) og kan tilføre modstand til dit setup (oxideret overflader på konkter samt evt. slappe kontakter hvis der har været tykkere ledning i tidligere.

Jeg ville nok lodde ledninger til LED modulet direkte på FET'en

Vedr. snakken om at drive FET korrekt så fald jeg lige over denne tråd på hackaday hvor du sikkert kan få lidt mere inspiration
https://hackaday.com/2016/12/13/ask-hackaday-dude-wheres-my-mosfet/

Prøvede du det forslg jeg gav dig med BC547 og open collector?
Kan se i et svar til artiklen på hackaday at de har samme tiltag dog kun med en modstand mindre.

Hej Jakobse, oprindeligt var det loddet på et hulprint men fordi transistoren blev så varm måtte jeg tilbage på breadboard og teste.

Jeg har forsøgt med dit kredsløb men den bliver stadig meget varm efter noget tid og man kan også se den oscillering på gaten af mosfetten når den slukker.