LED m temp- & överspännings-skydd
Postat: 9 januari 2011, 22:30:59
Det här projektet startade pga att det låg en del prylar och "skräpade" på bordet.
1 st Power LED, Cree XP-G
1 st LED driver (3W, 700mA, Input 8-25V)
1 liten kylfläns
Jag ska bygga in detta i en låda med banan-kontakter så att LEDen kan användas i olika experiment.
Det hela utvecklades när jag tänkte på att det nog blir varmt i lådan. Och kylflänsen är ju ganska liten. En temperaturstyrd avstängning behövs. Ett NTC-motstånd (240k @ 25 C) fanns tillgängligt. Efter lite LTSpice simulering och experiment blev det följande schema. Två spänningsdelare till OP. En med NTC "överst" dvs ökad värme ger minskat motstånd och höjd spänning på minus-ingången. Med resistorer & trimpot till plus-ingången justeras den temperatur som ska trigga OPn.
Jag började testerna med LM358, dual OP med 3-30V matning. Ev ska jag byta till en quad OP.
Hysteres har jag lärt mig tidigare i experiemnt beskrivna i detta forum. Det verkar klokt att låta temperaturen sjunka en bit extra innan LED går igång igen. Hysteres får vi med en sk positiv feedback, ett motstånd (ex 100k) från OP-utgång till plus-ingången.
Vid inkoppling på labb-platta verkade det fungera. Testar genom att klämma fingrarna över NTC-motståndet och efter en stund går utgången låg. Sedan en stund efter att jag tagit bort fingrarna går utgången hög igen. Det går att se hysteresen på oscilloskopet med långsam svepning. Svår att fånga så det blir handritad bild. Nu behövs något som stänger av resp sätter på LEDen. En power-transistor el FET. Transistor har jag testat lite med förut så en FET vore kul att lära sig. Först tänkte jag nog fel för jag kopplade in FEten på positiva sidan om LED-drivern. Jag har för mig att jag har sett scheman med FET på det sättet men den blev kokhet efter 2 sekunder så jag insåg att den måste nog sitta efter LED-drivern före 0V. Testade bla med IRF720 (Vgs-max=20V). För att inte överstiga 20V behövs en spänningsdelare mellan OP-utgång & FET gate. Med 150k & 560K får vi ca 4.4V på gate vid 8V matning.
Nu kunde jag nöjt mig med detta men ett överspänningsskydd måste jag ha! Hade läst om det i samband med TL431. TL431 hade jag några som behövde komma till användning. det går lika bra med en fast referens om man inte har programmerbar. (Eller zener om man inte är noga med temperaturstabilitet). Först började jag experimentera med olika motstånd till TL431 referens-ingång, men insåg sen att referens ansluten till katoden vilket ger 2.5V är det enklaste. En mycket viktig sak som inte är så självklar för oss nybörjare är motståndet mellan matning och katod. Detta motstånd "tar upp" den spänning som överstiger katod-spänningen, i detta fall 2.5V. Dvs om matningen är 8V blir det 5.5V över motståndet. Och om matning är 25V blir det 22.5V. Strömmen förändras såklart vid förändrad spänning och vi måste ta hänsyn till att TL431 måste ha minst 1mA för att fungera och kan max leda 100mA. En första beräkning ger Rmax=5.5/0.001= 5.5k. Rmax är alltså det största motstånd vi kan ha eftersom ett större motstånd minskar strömmen under 1mA vid 8V. Om strömmen genom TL431 blir mindre sjunker spänningen under de 2.5V vi önskar. Strömmen vi 25 blir ca 4mA vilket gott och väl är under 100mA. Ett sätt är att mäta spänningen på katoden och strömmen för olika spänningar (8-25V) och notera värdena i en tabell för R=3.3k, 4.7k resp 5.6k. När vi fått vår fasta referensspänning med TL431 kan vi gå vidare till spänningsdelaren som följer matnings-spänningen. Det kan ev vara bra med en hysteres även här så att inte LED blinkar vi spänning som ligger på gränsen.
OK! Två funktioner som båda måste vara uppfyllda för att LEDen ska lysa. Jag minns att jag sett beskrivning av OP som AND-gate och hittade föjande Lite experiment krävs för att få det att stämma med nivåerna in på OP.
Uppkopplat Det går naturligtvis att göra detta på många andra och bättre sätt men jag är rätt nöjd att jag fått det fungera ganska bra. Tacksam för felkorrigeringar, synpunkter och förbättringar.
Nästa steg
Justeringar göras för lämplig temperatur.
Löda ihop ett kretskort bla så att NTC går att montera nära LED & kylfläns.
Montera i låda.
Testa och finjustera.
1 st Power LED, Cree XP-G
1 st LED driver (3W, 700mA, Input 8-25V)
1 liten kylfläns
Jag ska bygga in detta i en låda med banan-kontakter så att LEDen kan användas i olika experiment.
Det hela utvecklades när jag tänkte på att det nog blir varmt i lådan. Och kylflänsen är ju ganska liten. En temperaturstyrd avstängning behövs. Ett NTC-motstånd (240k @ 25 C) fanns tillgängligt. Efter lite LTSpice simulering och experiment blev det följande schema. Två spänningsdelare till OP. En med NTC "överst" dvs ökad värme ger minskat motstånd och höjd spänning på minus-ingången. Med resistorer & trimpot till plus-ingången justeras den temperatur som ska trigga OPn.
Jag började testerna med LM358, dual OP med 3-30V matning. Ev ska jag byta till en quad OP.
Hysteres har jag lärt mig tidigare i experiemnt beskrivna i detta forum. Det verkar klokt att låta temperaturen sjunka en bit extra innan LED går igång igen. Hysteres får vi med en sk positiv feedback, ett motstånd (ex 100k) från OP-utgång till plus-ingången.
Vid inkoppling på labb-platta verkade det fungera. Testar genom att klämma fingrarna över NTC-motståndet och efter en stund går utgången låg. Sedan en stund efter att jag tagit bort fingrarna går utgången hög igen. Det går att se hysteresen på oscilloskopet med långsam svepning. Svår att fånga så det blir handritad bild. Nu behövs något som stänger av resp sätter på LEDen. En power-transistor el FET. Transistor har jag testat lite med förut så en FET vore kul att lära sig. Först tänkte jag nog fel för jag kopplade in FEten på positiva sidan om LED-drivern. Jag har för mig att jag har sett scheman med FET på det sättet men den blev kokhet efter 2 sekunder så jag insåg att den måste nog sitta efter LED-drivern före 0V. Testade bla med IRF720 (Vgs-max=20V). För att inte överstiga 20V behövs en spänningsdelare mellan OP-utgång & FET gate. Med 150k & 560K får vi ca 4.4V på gate vid 8V matning.
Nu kunde jag nöjt mig med detta men ett överspänningsskydd måste jag ha! Hade läst om det i samband med TL431. TL431 hade jag några som behövde komma till användning. det går lika bra med en fast referens om man inte har programmerbar. (Eller zener om man inte är noga med temperaturstabilitet). Först började jag experimentera med olika motstånd till TL431 referens-ingång, men insåg sen att referens ansluten till katoden vilket ger 2.5V är det enklaste. En mycket viktig sak som inte är så självklar för oss nybörjare är motståndet mellan matning och katod. Detta motstånd "tar upp" den spänning som överstiger katod-spänningen, i detta fall 2.5V. Dvs om matningen är 8V blir det 5.5V över motståndet. Och om matning är 25V blir det 22.5V. Strömmen förändras såklart vid förändrad spänning och vi måste ta hänsyn till att TL431 måste ha minst 1mA för att fungera och kan max leda 100mA. En första beräkning ger Rmax=5.5/0.001= 5.5k. Rmax är alltså det största motstånd vi kan ha eftersom ett större motstånd minskar strömmen under 1mA vid 8V. Om strömmen genom TL431 blir mindre sjunker spänningen under de 2.5V vi önskar. Strömmen vi 25 blir ca 4mA vilket gott och väl är under 100mA. Ett sätt är att mäta spänningen på katoden och strömmen för olika spänningar (8-25V) och notera värdena i en tabell för R=3.3k, 4.7k resp 5.6k. När vi fått vår fasta referensspänning med TL431 kan vi gå vidare till spänningsdelaren som följer matnings-spänningen. Det kan ev vara bra med en hysteres även här så att inte LED blinkar vi spänning som ligger på gränsen.
OK! Två funktioner som båda måste vara uppfyllda för att LEDen ska lysa. Jag minns att jag sett beskrivning av OP som AND-gate och hittade föjande Lite experiment krävs för att få det att stämma med nivåerna in på OP.
Uppkopplat Det går naturligtvis att göra detta på många andra och bättre sätt men jag är rätt nöjd att jag fått det fungera ganska bra. Tacksam för felkorrigeringar, synpunkter och förbättringar.
Nästa steg
Justeringar göras för lämplig temperatur.
Löda ihop ett kretskort bla så att NTC går att montera nära LED & kylfläns.
Montera i låda.
Testa och finjustera.