Led driver projekt *Färdigt*

[Everest159]

Tänkte dela med mig lite utav mitt senaste projekt.
Inget stort eller avancerat egentligen, men förhoppningsvis ger det lite inspiration till er där ute som vill göra saker själva.
Detta är mitt första projekt som jag delar med mig utav, är inte den bästa på att formulera mig, så förvänta er inte för mycket =)
Om ni har förslag på förbättringar så skriv gärna i kommentarerna.

Bakgrund:
Beställde ett gäng 7W led lampor till hemmet.
Dem är kina import och led drivaren så ut så här:

IMG_20150912_161343.jpg

IMG_20150912_161404.jpg

Utan att gå in i detalj så litar jag inte på små 230V kina-transformatorer.
Så för att hitta en ersättare började jag med att kolla vad jag hade för lampa.
Inget datablad kom med (inte förvånad).
På LED drivaren stod det "Output: 300mA +/-10%", jag mätte även med multimeter och fick värdena:
Tomgångsspänning: 42,3 V
Spänning vid belastning: 21,6 V
Ström: ca 260mA
Värt att notera är att ström och spänning kan variera med temperaturen så dessa värden är endast för att uppskatta specifikationerna på lampan.

Då 350mA är en standard som är tillräckligt nära 300, så gissar jag på att dessa lampor tål det (Kan bli på bekostnad av livslängd).
Jag kollade runt på dem vanliga kedjorna (clas ohlson, kjell, osv), lägsta pris (jag hittade) för en 350mA led drivare var runt 150 kronor.
Dem flesta led drivare ger 42V utspänning vilket i mitt fall ger 2 seriekopplade lampor per led drivare.
Själv tycker jag att detta kostade lite mycket, samt att jag började fundera på framtida projekt med PWM dimmer samt individuellt styra lampor.
(Jag har även en hemmabyggd solpanel så funderade även på att kunna driva det direkt med DC).


Projektet:
Nya kravlistan blev:
300mA driver
PWM dimmer
möjlighet till att drivas med DC

Jag tittade runt massor på olika lösningar, där den enklaste bestod en LM317 och en resistor (googla på "Super simple high power led driver").
Men jag vill ha en "snyggare" lösning och fastnade på en ic-krets: STCS2 från ST http://www.st.com/web/catalog/sense_pow ... 7/PF194396
Egentligen hade jag tänkt använda STCS05A (upp till 500mA), men då jag hittade STCS2 till ett bättre pris så fick det bli den istället.

IC kretsens egenskaper (för alla detaljer refererar jag till databladet)
Input: Upp till 40V
Output: Upp till 2A
PWM dimmer pin (max 50kHz)
Shutdown pin
Diagnos pin (ger utslag om lampan kopplas ur och förhoppningsvis även då den gått sönder)

Nu när jag hade valt en IC-kret följde jag i princip databladets exempel:

diagram.png

Jag ritade upp kretskortet i mitt pcb program. (för övrigt mitt första kretskort som skickats för tillverkning)

kretskort.png

*OBS* Det står fel i texten på kretskortet, korrekta värden 330m ohm = 300mA, 142m ohm = 700mA (Tack Lond för att du uppmärksammade detta).
Jag skickade mina gerber-filer till Dirtypcb http://dirtypcbs.com/ i Kina för tillverkning. (Skicka inte till dessa om du har bråttom)

Jag blev dock nöjd med resultatet.

kretskort2.jpg

Och efter att ha lödigt alla komponenter.

IMG_20150912_174009.jpg

Jag återanvände sedan skalet från orginalet (modifierat för den extra sladden), ska dock ändra texten på skalet vid ett senare tillfälle.

IMG_20150912_174042.jpg

Slutsats:

Jag blev nöjd med resultatet som förutom att det blev snyggt (subjektivt) även ger möjlighet för framtida projekt (tex individuellt styrda lampor via mikroprocessor).
Då dessa inte kostade så mycket (ca 40 kr, har inte räknat exakt) så kunde jag placera en led drivare per lampa utan att behöva känna att det kostade för mycket.

Värt att poängtera är att till skillnad från originalet så klarar denna inte 230 AC spänning utan en extra transformator krävs, i mitt fall kommer jag troligen att köpa en 24V adapter som är lätta att få tag på. Ett plus i mitt fall är att jag kan driva dessa "direkt" (+transformator 12V-24V) via min batteribank (skrev tidigare att jag har en solpanel).
Nästa projekt blir förhoppningsvis en kontroller till belysningssystemet samt automatisk övergång till 230AC om batterinivån går ner för lågt.

För övrigt så kommer en lista på externa komponenter (på kretskortet) jag använt:
* Diod = 1N5822
* Rin = 100 ohm
* C bypass (C1 på kretskort) = 100nF
* C Drain (C2 på kretskort) = 100nF (Använd 470nF om möjligt, jag hade dock ingen hemma)
* R Feedback = 0.33 ohm (strömbegränsar till 300mA)

OBS! Denna lösning är inte alltid lämplig för alla, så kopiera inte rakt av utan att du vet vad du gör. Jag ger inga garantier att detta fungerar för dig.

[superx]

Fint!
Ser att du inte kopplat värmeavledningsmetallen på kapseln till kortet. Det brukar vara bra att löda dessa mot så stora kopparytor som möjligt, gärna på båda sidor av kortet. Som det är nu lär kretsen bli för varm redan vid något watts förlusteffekt. Så länge du kör med 24V in (och dioderna har ett spänningsfall på 20V) går det bra. Men vid 40V in kommer det nog rök rätt snabbt.

[qx5]

Diagnos pin (ger utslag om lampan kopplas ur och förhoppningsvis även då den gått sönder)

Är det någon som mätt upp hur lysdiod beter sig elektriskt när livslängden går mot sitt slut?

Jag skickade mina gerber-filer till Dirtypcb http://dirtypcbs.com/ i Kina för tillverkning. (Skicka inte till dessa om du har bråttom)

Hur lång tid tar de på sig? Vad kostade mönsterkortet?

Värt att poängtera är att till skillnad från originalet så klarar denna inte 230 AC spänning utan en extra transformator krävs, i mitt fall kommer jag troligen att köpa en 24V adapter som är lätta att få tag på. Ett plus i mitt fall är att jag kan driva dessa "direkt" (+transformator 12V-24V) via min batteribank (skrev tidigare att jag har en solpanel).

Hur pass ren är inspänningen till kortet? är det bara transformator för 24V och glättning?
Du kanske t.om kan mäta hur mycket rippel mm som STCS2 matar ut bakvägen? kan ju ha betydelse för om man planerar en mikrokontroller framöver.

Gillar skarpt projektet

[lond]

Bra första projekt.

Ser dock två saker som behöver åtgärdas till nästa mönstervarv: Jordpad för värmeavledning under kretsen (kolla i databladet hur stor den skall vara) och texten för att sätta strömmen blev nog bakvänd (lägre motstånd = högre ström (enligt databladets formel ger ett värde av 142mohm för 700mA)).

Men det bara att finputsa, för mej brukar det bli ett flertal versioner av kretskort innan jag blir nöjd

/// Marcus

[qx5]

Kanske man kan skjuta in en liten metallplatta för att fixa kylningen på befintligt kort?

[lond]

Lättast är nog att löda loss kretsen och sedan med en skalpell skrapa bort lacken, för att sedan sätta allt tillbaka igen.

/// Marcus

[Everest159]

Tackar för alla kommentarer.

Angående kylningen så hade jag läst om att ha en platta bakom som kan leda värme (det finns en platta bakom), tänkte dock inte på att jag skulle ju ha tagit bort solder masken.
Men som superx sa, nu när jag har så låg inspänning så blir ju inte så mycket värme (blir knappt varm).
Dock är det en bra ide att ändra för framtida versioner, om någon annan använder den och inte vet om ev. brister.

lond, tack för att du såg att texten var fel. Min är i nuvarande utformande begränsad till 300mA (får editera i texten).

qx5
Angående diagnos pinnen så ger den utslag vid urkoppling av lampan, jag hoppas att den även känner av ifall den går sönder.
Men någon "börjar blir dålig" funktion tror jag knappast den har, är nog går ström igenom eller inte.

Angående pcb tillverkaren, jag skrev inte priser då jag tänkte att folk kanske kollar på deras hemsida. (det kanske ändras)
I skrivande stund tar dem 14$ (inkl frakt) for protopack. Det är 10st +/- 2 5x5cm kort (jag fick 12 kort).
Dem har även 10x10cm variant.
Det tar ca 3-4 veckor att få grejerna.

Jag skulle kunna göra ett försök att mäta ripplet, återkommer senare med data.

[superx]

Knappt varm låter lite skumt. Ett spänningsfall på 4V och 350mA borde ge 1,4W och en höjning på kanske 70 grader (det står 50C/W i databladet, om man inte har någon extra kylande yta som jag tolkar det). Men det är väl bara att testa (som du redan gjort), och funkar det så är det ju bra. Det är dock lite farligt med saker som bygger på subtraktion av stora tal för att funka, alltså det faktum att 24V-20V blir ett litet tal. Har man otur och toleranserna slår åt olika håll kan det gå illa.

Om t.ex. inspänningen och strömmen stiger med 10% samtidigt som spänningsfallet över dioderna sjunker med 10% ökar förlusteffekten från 1,4W till 3,2W, och det lär iaf steka drivaren.

[Everest159]

Jag testade med en ställbar DC-DC transformator,
inställd på:
23V - knappt varm
26V - varm, men går bra att hålla i, mesta utav värmen känns på baksidan.
Så jag tror min platta är tillräckligt stor (kanske inte för 40V, men då behövs nog aktiv kylning).

Jag hade tänkt skriva på skalet max spänning 26V eller något i den stilen.
(Eller max spänningsskillnad mellan in och ut bör inte vara mer än typ 5V)
Även om databladet tillåter högre så är ju inte denna produkt anpassad för detta.

[gunne]

Mycket intressant!

Jag skulle behöva ca 50 st led-drivare till kinatakspottar som har usla drivare som flimrar. Men jag måste kunna driva med 230V och dimmra med triacdimmer.

Det borde väl gå att lägga till en liten transformator + likriktare för att få typ 12 VDC och sen omvandla triacsignalen till PWM på nåt smart sätt?

[lond]

Måste det vara en triacdimmer? Räcker det inte med en pot i ett passande hus som reglerar PWM-signalen?

/// Marcus

[gunne]

Jag tänkte använda Qubinodimmers som går att styra via Z-wave.

[Everest159]

Mycket intressant!

Jag skulle behöva ca 50 st led-drivare till kinatakspottar som har usla drivare som flimrar. Men jag måste kunna driva med 230V och dimmra med triacdimmer.

Det borde väl gå att lägga till en liten transformator + likriktare för att få typ 12 VDC och sen omvandla triacsignalen till PWM på nåt smart sätt?

Genom en liten googling så hittade jag en krets LM3450 som verkar göra om triac till pwm.
Men har bara läst lite snabbt om den.

http://www.digikey.com/en/articles/tech ... ac-dimmers

[gunne]

Den verkar ju helt klart intressant. Mer info finne i denna pdf: http://www.ti.com/lit/ug/snva463a/snva463a.pdf