HZ-8018 的20顆LED 燈, 嘗試用12V點燈, 不限流不恆流的實驗

xiaolaba

原來是一個LED燈, 可用4節電池, 也可用 USB 5V
10顆LED並連成一組, 用一支 4,7 ohm 作為限流電阻
兩組就組成了一個燈, 賣價很貴, 台幣900
因為很燙手, 又耗電, 那兩顆電阻發熱一瓦, 太耗了
所以用了一陣子就拆了, 趁有空來實驗一下, 看看能不能改得更好
跟朋友一起玩的題目

先設計用 NE555 作為驅動器, 設計成類似 PWM 的模式
MOSFET 作為點燈的開關

點亮時間大約可調 0.5 us  到 2us, 週期大約 22us, 總電流大約 120mA - 450mA, 估算調在 200mA 應該很安全耐用的. 因為都不是專業的器材, 大約就是了.

驅動MOSFET的波形雖然不是很完美, 但是點亮和調節亮度也沒問題

效率還沒有設計成最好, 可用就是了

也確認了12V 可以直接點亮 3.1V 的 LED, 用的是短脈衝的方式, 免去了電阻耗電發熱
估計一般的 LED 也可以使用同樣的方法驅動, LED背光可這樣搞嗎?!

電路圖
12V 的電源有接 330uF/35V 和 0.1uF, 電路圖上省略了, 忘記畫出來



點燈, 目視, 亮度和原來沒有大分別



UPPER TRACE : MOSFET, DRAIN WAVEFORM, 5V/DIV, 1us/DIV
LOWER TRACE : MOSFET, GATE WAVEFORM, 5V/DIV, 1us/DIV
MOSFET TRUN OFF, 不知道如何減低 RINGING, 所以微暖, 如果把這個也解決或者減低, 效率會更好
有專業經驗的就請指點一下吧, 此貼乃視為拋磚引玉之意

huang22

IC: NE555
若使用"腳7" 驅動MOSFET，不知是否鈴振現象變小?
電路示意如附圖.

oldhan

可能是 IRFZ46N 輸入電容過大,
NE555 放電能力不足,
1. 加 buffer
2. 或是 100 ohm 並上逆向二極體加快 555 放電速度

ciko.ciko

會不會是頻率過高,造成MOSFET反應不及?

winrar070

555不要直接驅動mos

加緩衝或pnp放電

scottwang

你在Mosfet的g,s之間並聯接上一個1K和VR10K去調,為了減少消耗電流,VR10K的電阻值在能工作的情形下越高越好,所以可以先從低阻值往上調.

你也可以試著把470P加倍,頻率降至約22Khz看看.

雄爸爸

輸入電源已確定是12V
怎不把LED燈板改成5串2並
降低工作電流以提升效率

xiaolaba

scottwang 發表於 2014-2-11 10:52 AM static/image/common/back.gif
你在Mosfet的g,s之間並聯接上一個1K和VR10K去調,為了減少消耗電流,VR10K的電阻值在能工作的情形下越高越好, ...

板主, 這個沒有效果

xiaolaba

winrar070 發表於 2014-2-11 10:48 AM static/image/common/back.gif
555不要直接驅動mos

加緩衝或pnp放電

這個也試了一下, 不管用

xiaolaba

雄爸爸 發表於 2014-2-11 11:36 AM static/image/common/back.gif
輸入電源已確定是12V
怎不把LED燈板改成5串2並
降低工作電流以提升效率

它原來的板就是設計這樣
改了就失去了原來實驗的目標

xiaolaba

huang22 發表於 2014-2-11 06:50 AM static/image/common/back.gif
IC: NE555
若使用"腳7" 驅動MOSFET，不知是否鈴振現象變小?
電路示意如附圖.

這個也試了, 沒有預期的效果

robotai

請問有量過電源部份的波型嗎？會不會是電源端因負載效應造成的？

antlu

xiaolaba 發表於 2014-2-12 11:04 AM static/image/common/back.gif
這個也試了, 沒有預期的效果

xiaolaba 大:
   用你擅長的 MCU控制吧!! 我有幾個 ISL6556 要不要玩看看,再跟大家分享!!
   你的示波器還可以抓到振鈴信號,很強喔!!

xiaolaba

robotai 發表於 2014-2-12 02:13 PM static/image/common/back.gif
請問有量過電源部份的波型嗎？會不會是電源端因負載效應造成的？

大大好
電源看起來沒發現大問題
俺實驗過, 去除 MOSFET, 555和100電阻的輸出端轉態時就有很輕微的波形, 像是555輸出然後MOFEST放大了暫態的震盪

xiaolaba

antlu 發表於 2014-2-12 03:38 PM static/image/common/back.gif
xiaolaba 大:
   用你擅長的 MCU控制吧!! 我有幾個 ISL6556 要不要玩看看,再跟大家分享!!
   你的示波器 ...

大大, 這個看來很好
不過俺是希望從最基本的原理著手設計和學習
計算RC常數, 充電放電的設計概念, 比較器運用, MOSFET驅動特性, 這個練習都全部包含了
所以俺最近終於明白了人家說"電子電路很簡單", 因為就4種原件, 阻,感,容,半導體, 跟機械一樣, 節流閥, 彈簧, 瓶子很類似
因為模擬電路才是電子電路的最底層根基, MCU就超出了這個範圍, 對初學不容易的

antlu

xiaolaba 發表於 2014-2-13 11:21 AM static/image/common/back.gif
大大, 這個看來很好
不過俺是希望從最基本的原理著手設計和學習
計算RC常數, 充電放電的設計概念, 比較器 ...

xiaolaba大;
  了解!! 原來您如此的用心,佩服!佩服!!

scottwang

你可以先把470P加倍,頻率降至約22Khz.
再把所有的線重新改成最短的距離試試,尤其是2,6腳相關的線.

xiaolaba

scottwang 發表於 2014-2-13 01:11 PM static/image/common/back.gif
你可以先把470P加倍,頻率降至約22Khz.
再把所有的線重新改成最短的距離試試,尤其是2,6腳相關的線.
...

大大,這個實驗過, 也是沒有解決
看來是NE555的固有的現象了

專炸元件

不知道 施密特反閘能不能那來整流
555直推G極應該是OK的
再加個G極洩放電阻應該不錯
加幾個10u 0.1u 不知當有沒有幫助

scottwang

xiaolaba 發表於 2014-2-14 09:17 PM static/image/common/back.gif
大大,這個實驗過, 也是沒有解決
看來是NE555的固有的現象了

你把頻率降低至1Khz,100hz,10hz看看.
還有換另一顆IC,測試10Khz,1Khz,100hz.10hz
換換另一種品牌的555,測試10Khz,1Khz,100hz.10hz
這樣應該就可以知道問題點了.

ysc

二極體類的電壓電流特性是非線性的，取消限流電組直接以12V驅動不太好喔，波寬雖然非常短暫，但超出元件規格使用，耐久性會有問題。

若要取消限流電阻以提高效率，建議還是以正規PWM Step Down 定電流方式加上電感與二極體濾波，這樣也可以兼顧效率。

winrar070

將輸出並聯led的電容取消掉吧

一般led驅動電路均有偵測電流，並且加入蕭特基二極體與電感續流

可以模仿CL6807(PDF)的驅動設計
LX就是接MOS的D級，RS電流取樣電阻可以省略

專炸元件

在電源供應器裡面驅動級附近都會有RCD吸收電路
接上去看能不能改善吧
不然就是先降頻 看哪種RC搭配會有最完美的方波

SIMON1016

1. 參考22#說的  : 將輸出並聯led的電容取消掉
  這個電容於MOS off 時, 與那條綠色線形成LC 共振 (或許LED 模組 也參一腳)

2. D極的 RING : 是D極 外部的電路負載LC常數形成       改 PWM頻率  沒用
    G極的 RING : 是來自D極的 RING  經MOS Cdg(D到G的雜散電容) 反映到G極
                       反彈到G極的信號 我覺得還好

---

3. Prototype BOARD接法 銅簧片與銅線 接點 造成 線路電感
   或許在此處 VCC/GND 加電容
   

4. 示波器 探棒 取拾 這種信號時
    探棒接地點  就別偷懶亂接  

xiaolaba

winrar070 發表於 2014-2-15 12:03 AM static/image/common/back.gif
將輸出並聯led的電容取消掉吧

一般led驅動電路均有偵測電流，並且加入蕭特基二極體與電感續流

那個電容是試驗接上的, RINGING 的幅度從50V 降低到 15V
所以不是問題來源

xiaolaba

scottwang 發表於 2014-2-14 10:30 PM static/image/common/back.gif
你把頻率降低至1Khz,100hz,10hz看看.
還有換另一顆IC,測試10Khz,1Khz,100hz.10hz
換換另一種品牌的555,測 ...

沒有那麼多555可試
謝謝你的建議
實驗過, 頻率降低也無效的

xiaolaba

SIMON1016 發表於 2014-2-15 11:56 AM static/image/common/back.gif
1. 參考22#說的  : 將輸出並聯led的電容取消掉
  這個電容於MOS off 時, 與那條綠色線形成LC 共振 (或許LED ...

謝謝你的建議
看來焊一下板再確認是唯一的方法.

xiaolaba

ysc 發表於 2014-2-14 11:40 PM static/image/common/back.gif
二極體類的電壓電流特性是非線性的，取消限流電組直接以12V驅動不太好喔，波寬雖然非常短暫，但超出元件規 ...

看來要試驗更多的方法
謝謝

SIMON1016

xiaolaba 發表於 2014-2-15 11:26 AM static/image/common/back.gif
謝謝你的建議
看來焊一下板再確認是唯一的方法.

1. 不妨先拿掉LED負載  原版佈線+空載     ; 這是觀察  555 是否帶RING(overshout)

2. 原版佈線+電阻替代 LED負載                ; LED負載 是否帶RING 干擾到三處 VCC/MOS_S極-電感-GND/ MOS Cdg /GND

3. NE555    佈線 :  電源+10 ohm  ---------NE555_VCC(PIN腳上)
                                     +Ceramic Cap----NE555_GND(PIN腳上)

4. LED負載 佈線 :  電源+ 5~10 uH  ---------LED負載_VCC(PIN腳上)
                             LED負載_VCC(PIN腳上) + PP/MEF Cap---- ---  MOS_S  (PIN腳上)  ------------電源_GND

5. MOS_S  (PIN腳上)  ------------電源_GND ; 這段佈線  導致S極電感, Switching時S極電感導致 ringing

6. 上述5. LED_MOS負載電流佈線 與 NE555    電流佈線分開  (電流路徑分開)

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就這些啦  

scottwang

你把其它電源與接地都拆掉,只剩555的電源,mosfet也不接,再去試看看.
我自己平常用的麵包板上電路,VR也是用100K,電容改到50P,約33Khz,只有非常輕微,幾乎看不出來,拆掉50P只剩麵包板上的極間電容大約有300Khz,稍為有起伏一下,但是都沒有像你的那麼明顯,倒是有點羨慕起那個振鈴了 ... :sam05