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TEMPERATURE CONTROLLED SMPS LED DRIVER tipo: livello:
LED driver SMPS con controllo di temperatura
 
 



 

 Temperature controlled SMPS LED driver

LED driver SMPS con controllo di temperatura

 


Girando per la rete salvai, molto tempo fa, uno schemino sul quale di recente ho fatto qualche modifica
1) perchè non era molto stabile al variare della tensione di alimentazione
2) perchè non mi piace vedere i led che si arrostiscono per effetto dell'aumento incontrollato della temperatura (Thermal Runaway ) e che porta anche a un calo del flusso luminoso a parità di corrente  e a volte fino al guasto.

Descrizione


In sostanza si tratta di un alimentatore smps a componenti discreti di buona efficienza a corrente costante (anche se con dei limiti, non ho usato integrati per migliorare le prestazioni ) ma che tutto sommato si comporta bene a sufficienza per la mia applicazione a nove LED, molto economico e modificabile a piacere .

Il progetto lo rilascio sotto licenza open hardware / open source hardware con il più alto grado di libertà pertanto la pagina dovrà essere visibile a tutti .


Realizzazione


Non volendo esagerare col dissipatore (che comunque serve di dimensioni adeguate alla potenza da dissipare) e non volendo aggiungere ventole, ho trovato il modo di regolare la corrente anche in funzione della temperatura senza scomodare circuiti integrati.

 Per il dissipatore non ho fatto calcoli ma ho misurato la temperatura raggiunta dai led per una potenza di quasi 5W per vedere se il dissipatore recuperato era adeguato, misurato quasi 60°C in una giornata di forte caldo estivo, anche se al limite ho deciso che poteva andare lo stesso.

 L'array di led nel contenitore che vedete nelle foto l'ho acquistato in internet e viene dichiarato per una potenza di 10W ( ma come si sa senza marca e modello dove vai a scoprire i dati reali?) di conseguenza sto molto tranquillo con metà potenza e la luce è comunque molto buona.

 Ho preferito la versione con i 9 chip LED collegati tutti in serie di fila (GOOD), invece che la versione con i nove chip, in serie di tre per tre in parallelo pura, ovvero la versione collegamento "BAD" che diventa spazzatura in breve tempo ma che spopola nelle vendite online, quindi consiglio di NON comperare le versioni serie parallelo pure.

 

Questa scelta ha un senso perchè sebbene mi obblighi a usare una tensione di alimentazione più alta mi salva dal problema della sicura dipartita anticipata dei led a causa delle inevitabili differenze di caratteristiche dei singoli cristalli che nel caso del collegamento misto (BAD) serie-parallelo puro ( cioè senza nessun elemento di equalizzazione delle correnti nel parallelo es. resistenze) porterà anticipatamente al surriscaldamento per maggiore corrente dei tre in serie con Vf totale più bassa , successivo guasto del cristallo più debole, mandando fuori uso l'array di led.
 
 Tutti i componenti sulla millefori rimangono sufficientemente freschi, le resistenze bastano da 1/4 di W .
 Mi raccomando il condensatore elettrolitico C1 deve avere tensione superiore a quella di alimentazione e si può variare tra i 22uF e i 47uF (cambia poco) ma deve essere adatto per alimentazione switching a basso ESR +105°C.

IL diodo D1 deve essere veloce meglio di tipo schottky .
Lo schema


Ridimensionando qualche componente si può variare la corrente gestita senza grossi problemi, in particolare R7 è quella che genera la caduta di tensione di circa 0,6V che manda in conduzione Q2 e imposta la corrente nei led .

 In teoria nel caso di elevate correnti per limitare la potenza persa su R7 si potrebbe sostituire Q2 (Vbe circa 0.6V al silicio con uno al germanio (Vbe circa 0,2V) migliorando ancora un po' la già buona efficienza del circuito costruito che è intorno al 90%.

Fatto quasi tutto con recupero da rottami elettronici.

Un fusibile in serie al negativo da 300mA salvaguarda il tutto nel caso qualche cosa vada storto lato SMPS.

Il controllo di temperatura

Il transistor Q2 assieme a R7 determina la corrente nei led ma essendo un semiconduttore formato da giunzioni e mettendolo vicino o fissato al dissipatore del led di potenza se la temperatura aumenta, scaldandosi, aumenta anche la corrente che lo attraversa, comportandosi in questo caso anche da sensore di temperatura, l'aumento di corrente di collettore a parità di Vbe (determinata dalla caduta su R7) polarizzerà maggiormente la base di Q1 che spegne il mosfet, portando alla riduzione di corrente.

Se si volesse realizzare il circuito con tecnica SMD  si potrebbe fissare il circuito stampato al dissipatore interponendo una goccia di pasta termica solo sotto la zona del transitor Q2 per fargli  sentire la temperatura.


  Miglioramento di quanto realizzato poco prima di pubblicare:
Per aumentare la vita di C1 e mantenere bassa la Rdson del mosfet ( aumenta con la temperatura) ho collegato con tre fili Q2
si vedono i tre terminali collegati con i fili grigi e rosso, fissato al dissipatore con la stessa vite fisso anche la millefori  (ho pensato di cambiare transistor e usarne uno con contenitore TO-126 agevole da fissare con una vite) e mettere il PCB di lato, lontano dal calore,  bisognerà ritoccare R7 per avere la stessa corrente di prima, il BD138 regola un po' meno corrente sui LED.

Q2 =BD138 wired on heat sink, under the board blocked by M3 screw replaces the BC327


Se vi siete cimentati nella costruzione di lampade a LED e col circuito di alimentazione che

avete usato "il LED è morto" ora avete una nuova possibilità di successo.

VIVA IL LED , LUNGA VITA AL LED.

 

 

 

Questo progetto è fornito senza nessuna garanzia esplicita o implicita, l'autore non si assume alcuna responsabilità in merito.CHI REALIZZA E UTILIZZA QUESTO PROGETTO LO FA COME SUA LIBERA SCELTA ASSUMENDOSI TUTTE LE RESPONSABILITÀ CHE POSSONO DERIVARE.


luglio 2020                                                                     acilde







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Questa pagina è stata creata da acilde
il 02/07/2020 ore 23:11
ultima modifica del 03/07/2020 ore 02:30
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