Драйвер светодиодов на LM393
Схема светодиодного драйвера на базе сдвоенного компаратора LM393 была опубликована в интернете множество раз в самых разных интерпретациях [1], [2], [3], [4] и т.д. Точнее, практически в одной, с вариациями. Думаю, что многие из статей на тему этого драйвера являются перепостами. Мной эта схема была немного доработана (чтобы стать еще одним клоном и перепостом известной уже давно схемы) с целью ... да вообще-то с целью разобраться во всех этих непонятных кружочках, квадратиках и прочих треугольничках и помочь товарищу выкрутится из безвыходной ситуации, в которую он нашел единственный вход. Т.е. купил билет в один конец.
Стандартных драйверов и схем для подобной ситуации нами найдено не было. Даже в Китае. Либо исполнение не то, либо токи не такие, либо нет регулировки и т.п.
Когда с задачей изготовления такого устройства ко мне обратился товарищ, у друга которого строители накосячили, то совокупная задача была сформулирована мной так:
- Заказчику было необходимо сделать точечные светильники для дополнительной подсветки определенных предметов в большом (площадь больше 30м2 и объемном (высота потолка больше 4 метров) помещении;
- светильники должны были быть максимально незаметны и "прятаться" в устройстве потолка, видимо лепного или мозаичного;
- вместо того, чтобы проложить к каждому светильнику отдельный кабель, электрики, будучи людьми грамотными и продвинутыми в области светодиодного и вообще энергоэффективного освещения, проложили провод ПВШ3*1.5 в потолке и зацементировали его покрыв сверху лепниной или чем-то там;
- кабель, надо заметить, был проложен последовательно, соединяя 8 точек в которых предполагалась установка светильников;
- сами светильники было решено изготовить из "налобных" (практически "лобковых") фонариков производства известной компании NoName из КНР ибо они были дешевы и позволяли регулировать пучок света встроенной в фонарик линзой;
- чтобы скрасить черноту и пролетарское происхождение фонариков на лепном потолке, было принято еще одно гениальное решение: обрамить эти фонарики в куски дюралюминиевой трубы, предварительно окрашенной порошковой краской;
- согласно данным на фонарики, которые были "в пути", в них должны были быть установлены светодиоды Cree серии XPE. Но, стоит ли упоминать то, что реальные светодиоды были производства той же компании NoName из КНР и не соответствовали ни токами ни падением напряжения?
- вся схема должна была уместиться в димер, предварительно освобожденный от самого устройства регуриловки. От димера нужно было сохранить корпус и резистор с выключателем;
В результате получилась задача следующего содержания создать драйвер, питающий последовательную цепь сомнительных светодиодов из 8 штук, соединенных почти 60 метровым проводом 1.5мм2 с минимальным нагревом элементов в микроскопическом корпусе, без перегрева самих светодиодов, с достаточным пучком света для подсветки нужных поверхностей на расстоянии 4х метров от источника, регулировкой яркости, включением/выключением, при помощи того же регулятора.
Содержание
Перечень задач
- Дополнить схему генератором ШИМ для плавной регулировки яркости используя резистор сопротивлением 500кОм (тот что из димера);
- Обеспечить четкое и ясное переключение полевого транзистора во избежание нагрева и потерь;
- доработать схему чтобы она "воспринимала" питание в 28 вольт (управление полевого транзистора IRFR/U9024N Ugs=20V, надо заметить, а не 28, да и как в схеме указывали 24?);
- изготовить дроссель цепи таким, чтобы он влезал в корпус, не перенасыщался, не перегревался ни от перенасыщения ни от омических потерь, обеспечивал нормальную работу схемы;
- обеспечить термостабильность схемы в пределах 620-680мА на выходе (светодиоды иначе в кипятильники превращаются и долго не проживут);
- совершенно лишнее требование, но, косвенно, вытекающее из всех приведенных выше: КПД схемы должен быть максимально высоким;
- самое веселое: обеспечить возможность монтажа схемы теми же высококлассными специалистами, что прокладывали провод и "думали" над проектом;
Почему именно эта схема?
- все детали в наличии для сборки и отладки (в последствии, конечно, изготовление платы на SMD компонентах, иначе не впихнуть);
- хорошая схема для треннировки моего мозга;
- повод для возрождения знаний, полученных почти 3 десятка лет назад;
- зубодробительная задача для сопряжения и оптимизации самых разнообразных людей, коней, цепей и элементов в пространстве и времени;
- желание понять где все-таки происходят потери и как их побороть;
Полученные (получаемые пока еще) навыки
- отрисовка схем и плат в KiCAD;
- производство файлов G-кодов для станка;
- отладка изготовления плат с шириной дорожек вплоть до 0.2мм на станке PLRA4 методом гравировки;
- изучение всех элементов, схем, формул, взаимодействий, присутствующих зримо или нет в изделии;
- изготовление самодельных тестеров катушек индуктивности (в процессе);
- тестирование изделия "на живучесть";
- поставка первой модификации светодиодного драйвера моего изготовления настоящему Заказчику;
