Nowy CC driver 9Amp do SST-90

Nieco przeterminowane wieści ;)

Moderatorzy: midi, DNF, krzycho_, kodi, lennin, pawelsz, df, ElSor

Robert K
Posty: 80
Rejestracja: wtorek 01 wrz 2009, 00:11
Lokalizacja: Pszczyna

Nowy CC driver 9Amp do SST-90

Post autor: Robert K »

Witam.
W odpowiedzi na pytania o driver 9A przedstawiam wersję roboczą drivera.
Wersja docelowa zalana będzie żywicą ze względu na możliwość uszkodzenia diody lub drivera przy dotknięciu palcem elementów na płytce pcb.
Jest zasilacz CC z głównym przeznaczeniem do zasilania diod LUMINUS SST-90 , SST-50 w projektorach (alternatywa do lampy)
Prąd wyjściowy ustawiany jest na sztywno.

Parametry:
Konfiguracja STEP-DOWN
Napięcie zasilania od 5-25V
prąd wyjściowy 9A
sprawność 91% przy Vin=12V @ 9Amp Vled 3,47V
częstotliwość kluczowania 300kHz
zabezpieczenie termiczne 160C z histerezą 25C
Pobór prądu w trybie off typ. 3mA @ 12V (Ven=GND)
Dokładność regulacji prądu 8,9A-9A
Drift temperaturowy prądu wyjściowego @ Tpcb=50C max.= -45mA
Ven - Wejście kontroli temperatury diody Toff=85C z histereza ok.10C (pod czujnik NTC=100k/25C)
wymiary 52x25X15mm
Złącza przyłączeniowe zasilania i diody pod śrubę M3x5 lub M4x5

ObrazekObrazek

Opracowana jest też wersja mini zasilacza bez złączy śrubowych (podłączone przewody) o rozmiarach 35x25x15mm. Jego zdjęcia udostępnione będą po 5maja.

Wszelkie pytania i uwagi mile widziane. ;)
Awatar użytkownika
pawelsz
Posty: 1989
Rejestracja: wtorek 13 lis 2007, 11:36
Lokalizacja: Wrocław

Post autor: pawelsz »

ładny
a czy planujecie wypuścić coś w wersji mini, ale mini-mini znaczy o średnicy 17mm do SST50 i prądem 5A (a najlepiej jeszcze tryby)- no wiem nie ta bajka, ale ...
Awatar użytkownika
rc.poznan
Posty: 425
Rejestracja: środa 28 paź 2009, 21:10
Lokalizacja: Poznań

Post autor: rc.poznan »

pawelsz pisze:ładny
a czy planujecie wypuścić coś w wersji mini, ale mini-mini znaczy o średnicy 17mm do SST50 i prądem 5A (a najlepiej jeszcze tryby)- no wiem nie ta bajka, ale ...
No to prawda, brakuje takich driverów i zapewne jakby się pokazały to będą rozchodziły się jak ciepłe bułki :)
Awatar użytkownika
greg
Posty: 4161
Rejestracja: środa 08 paź 2008, 00:16
Lokalizacja: Wrocław
Kontakt:

Post autor: greg »

Robert K, pytanie o chłodzenie tej konstrukcji. Przy tej sprawności masz do odprowadzenia ponad 3W mocy. Z tego, co widzę, radiatora za bardzo nie ma na czym zamocować. Stawiam na to, że w zamkniętej obudowie, bez konwekcji, konstrukcja zaliczy zgon termiczny w ciągu kilkunastu minut. Testowałeś to?

Z doświadczenia. Murata LSM2-T/10-D12N-C (50W, 10A, 0,75-5V out) w zamkniętym body bez radiatora po klikunastu minutach uruchamia zabezpieczenie termiczne. Jej sprawność wynosi dużo więcej. Ponad 95% @10A w LED. To moje pomiary potwierdzające dane z datasheeta producenta. Wydziela się na niej około połowy mocy Twojej konstrukcji (1,7W @10A w LED). Prawidłowe warunki pracy zapewniło dopero zastosowanie radiatora przyklejonego do cewki, połączonego termicznie z body latarki. A cewka jest nie byle jaka. Nawinięta z płaskownika miedzianego. Stąd duża sprawność i małe straty mocy.

Obrazek
kodi
Posty: 535
Rejestracja: piątek 07 gru 2007, 16:42

Post autor: kodi »

Robert K: A jak wyglada sprawnosc przy nizszych napieciach w zakresie 5V-8V?
Robert K
Posty: 80
Rejestracja: wtorek 01 wrz 2009, 00:11
Lokalizacja: Pszczyna

Post autor: Robert K »

Witam.
Co do testów z powodu braku czasu udało mi się tylko z czystej ciekawości zamknąć driver w tekturowym pudełku 80x80x35 o grubości ścianek 2mm z podłączoną termoparą. Driver rozgrzał się do temperatury 90C mierzone na płytce w pobliżu tranzystora hide-side (ten na dodatniej szynie) cały układ szedł dobre dwie godziny przy prądzie 9A bez "zgonu". Przy tej temperaturze pojawił się ujemny drift prądu wyjściowego (-110mA).
W sobotę na spokojnie postaram się dokonać już dokładnych pomiarów temperaturowych jak i sprawnościowych. Samą sprawność docelowo idzie podnieść do góry do około 94% ale na chwilę bieżącą dostępny jest układ z pomiarem Vsense na poziomie 100mV. Docelowo czekamy na wersję 30mV, ale nie mamy potwierdzenia kiedy będą dostępne.

Co do chłodzenia tranzystorów idealnie pasują radiatorki z układów typu DIL osadzone na taśmie termoprzewodzącej (testy "pudełkowe" były dokonane bez radiatorów)

Do Greg:
Co do muraty nie miałem z nią styczności by móc ją potestować więc mogę tylko podejść do sprawy teoretycznie a mianowicie:
Celem zmniejszenia gabarytów modułu stosuje się dławiki wykonane z proszku żelaza. Mają one wysoki prąd saturacji Isat przy tych samych gabarytach jak ferryt , lecz charakteryzują się dużo wyższym przyrostem temperaturowym. Prawdopodobnie takie dławiki używa murata i stąd potrzeba klejenia radiatora do cewki.
W pierwszej kolejności testowałem właśnie takie dławiki i efekt mizerny. Driver rozgrzewał się do temperatury ok. 90 przy naturalnej konwekcji czyli przyrost temperaturowy wynosił ok 70C. Po założeniu dławików ferrytowych sytuacja radykalnie się zmieniła i przyrost wynosi w tej chwili ok 40-45C przy naturalnej konwekcji.

Przykładowe przyrosty temperatury dla testowanych dławików (ferryt , proszek):
ObrazekObrazek

Dokładne karty katalogowe ferryt , proszek żelaza

Możemy też sprawę dograć następująco, że mogę przesłać w poniedziałek takiego jednego drivera na niezależne testy w Twojej ocenie i opinii Greg. Jedynie potrzebuję podesłania adresu na PW.
Awatar użytkownika
greg
Posty: 4161
Rejestracja: środa 08 paź 2008, 00:16
Lokalizacja: Wrocław
Kontakt:

Post autor: greg »

Robert K, bardzo chętnie przetestuję Twój driver i zrobię porównanie z Muratą. Wygląda na ciekawą alternatywę do zasilania SST-90.
Test wykonam jednak trochę inaczej, niż Ty. Przeprowadzę go na "żywym organiźmie", w body MagLite 3D. Tyutaj duży wpływ będzie miało nagrzewanie się całej konstrukcji od emitera SST-90. No, ale to ma być test w docelowej aplikacji przecież, a nie na biurku.
Porównam rozkład temperatur w czasie, pomiary czujnikami DS1820, rejestracja w dedykowanym programie, podobnie jak tutaj.
Awatar użytkownika
pawelsz
Posty: 1989
Rejestracja: wtorek 13 lis 2007, 11:36
Lokalizacja: Wrocław

Post autor: pawelsz »

bardzo dobra myśl :) może być ciekawie
Robert K
Posty: 80
Rejestracja: wtorek 01 wrz 2009, 00:11
Lokalizacja: Pszczyna

Post autor: Robert K »

W końcu mam chwilkę czasu by wrzucić wyniki testów sprawności.
Testowałem trzy konfiguracje w zależności od rodzaju użytych komponentów.
Pomiaru sprawności wykonano według następującej konfiguracji:
Obrazek
W celu uzyskania i sprawdzenia stabilności prądu wyjściowego driver pracował z pełnym obciążeniem do ustabilizowania się jego temperatury. Następnie zmierzona została stabilność prądu wyjściowego w zależności od napięcia wejściowego. Niewielka różnica wskazań ok.10mA (stabilność na poziomie 0,12% Iout) pozwoliła na wyeliminowanie amperomierza z obwodu diody.

Wyniki kształtują się następująco:

TEST1:
Driver ustawiony na 8A. Dioda SST-90 na 'coolerze' zasilanym z tego samego zasilania co driver. Odbiło się to na stabilności napięcia Uf diody przy niskim zasilaniu.
Obrazek

TEST2:
Driver ustawiony na 8,92A. Dioda SST-90 na 'coolerze' na stałych obrotach wentylatora. Dodatkowo dodano diodę równolegle do DIRECTFET-a LS
Pomiar dokonany po ustabilizowaniu się temperatury diody i drivera.
Drugi driver w tej samej wersji z ustawieniem na docelowe 9,00A trafi na testy do Greg-a.
Obrazek

TEST3:
Driver ustawiony na 8,91A. Dioda SST-90 na 'coolerze' na stałych obrotach wentylatora. Dodatkowo dodano diodę równolegle do DIRECTFET-a LS oraz wymieniony mosfet HS
Pomiar dokonany po ustabilizowaniu się temperatury diody i drivera.
I tu już jest widoczny efekt doboru odpowiednich elementów który owocuje dużo lepszą sprawnością w większym zakresie zasilania.
Obrazek

Dalszą przyjemność testowania pozostawiam Gregowi

Acha. W tabelkach wkradła się literówka Plosses

Dodatkowe parametry:
Pobór prądu w trybie STANDBY - 3mA
Pobór prądu podczas pracy bez obciążenia - 11mA
Awatar użytkownika
Calineczka
Site Admin
Posty: 9587
Rejestracja: niedziela 11 lis 2007, 20:19
Lokalizacja: Mosty
Kontakt:

Post autor: Calineczka »

Robert K, dzięki za dokładne pomiary. Bardzo dobre wyniki, gratuluję ;-)
Robert K
Posty: 80
Rejestracja: wtorek 01 wrz 2009, 00:11
Lokalizacja: Pszczyna

Post autor: Robert K »

Dzięki za gratki.
Podsyłam obiecane fotki mniejszego bliźniaka 35x25x10.
Tutaj muszę jeszcze popracować na doborem tranzystorów. Przewidywana sprawność w pierwszych wersjach na poziomie 89-91% @ 1 LED SST-90 9A

ObrazekObrazek
Awatar użytkownika
pawelsz
Posty: 1989
Rejestracja: wtorek 13 lis 2007, 11:36
Lokalizacja: Wrocław

Post autor: pawelsz »

ładne :)
a będzie coś latarkowego do SST50 ?
Awatar użytkownika
df
Posty: 367
Rejestracja: piątek 23 lis 2007, 15:38
Lokalizacja: z nienacka
Kontakt:

Post autor: df »

Kiedyś były czasy, gdy czułem respekt dla wysokich napięć.
Dziś powoli zaczynam nabierać dystansu do wielkości używanych prądów.

8-9 A ciągłego obciążenia to nie "w kij dmuchał"... staje się to po woli równie niebezpieczne.
Robercie, może warto przewidzieć na PCB miejsce na jakiś bezpiecznik termiczny lub topikowy - nawet gdyby to miał by być tylko goły pad skrosowany przewężoną ścieżką lub zwarty cyną?

Bardzo ładne kompaktowe wykonanie i naprawdę imponujące wyniki - gratulacje!
Flagiusz
Awatar użytkownika
greg
Posty: 4161
Rejestracja: środa 08 paź 2008, 00:16
Lokalizacja: Wrocław
Kontakt:

Post autor: greg »

Poniżej porównanie parametrów Mr Elektronik CC 9A z Muratą LSM2-T/10-D12N-C mod CC by Greg. Pomiary w zakresie zasilania 3xLi-Ion, gdyż w takiej rozpiętości napięcia wejściowego pracuje przetwornik Muraty. Oba sterowniki ustawione na prąd około 9A.

Pomiar za pomocą 4 mierników. W obwodzie zasilania i LEDa amperomierz i woltomierz. Wszystkie mierniki skontrolowane przyrządem z pomiarem true RMS. Wskazania woltomierzy zgodne z przyrządem true RMS, wskazania amperomierzy skorygowane o +40mA (o tyle zaniżały pomiar w stosunku do true RMS).

Zasilanie z zasilacza laboratoryjnego ze skokowym nastawem napięcia (stąd nietypowe wartości). Na wejściu duży kondensator, kilkanaście tys. mikro F.
LED Luminus SST-90. Vout wysokie ze względu na rezystancję amperomierza (0,015Ω) i kabli połączeniowych.

Metoda gwarantuje realny pomiar mocy dostarczanej i odbieranej z przetwornicy. Wpływ rezystancji amperomierzy i kabli nie ma znaczenia, woltomierze podłączone są bezpośrednio na zaciskach sterownika.

W tabelach zielonym kolorem oznaczono parametry dla typowego napięcia pracy pakietu 3xLi-Ion, panującego na zaciskach baterii przez znaczną większość czasu pracy ogniw.

Obrazek

Obrazek

Jak widać, sterownik Mr Elektronik CC 9A b. dobrze utrzymuje zadany prąd bez względu na napięcie zasilania i spadające, ze względu na wzrost temperatury, Vf LEDa.
Murata LSM2-T/10-D12N-C mod CC by Greg utrzymuje zadany prąd z mniejszą dokładnością (około 1%), lecz posiada większą sprawność w tym zakresie napięcia zasilania.

Niebawem dalsza część testu, tym razem pomiary termiczne w zamkniętym body Maga 3D z SST-90 na pokładzie.
xsherlock
Posty: 143
Rejestracja: wtorek 25 sie 2009, 16:02
Lokalizacja: Warszawa

Post autor: xsherlock »

Skad sie bierze ten driver mr-a w wersjii 9a? Jak kupowalem to byl on max 5a i mi sst-90 nie wysterowuje na maksa, pozatym ma sprawność 72 %
ODPOWIEDZ