Accendere LED con PWM

[posta10100]

Con un calibro non dovrebbe essere così difficile.

Attenzione che non devi misurare la dimensione del pin che si salda sulla board ma quella del filino avvolto.
L'unico punto in cui il filino esce è a 1 o 2 millimetri dal pin, li il calibro non ci passa!

A parità di corrente e di sezione, raddoppiando la lunghezza del filo raddoppia la potenza su di esso, ma raddoppia anche la superficie che può dissipare questa potenza.
Se il rapporto tra potenza da dissipare e superficie dissipante è lineare, la lunghezza non conta.

Ma se il filo è tutto arrotolato allora la lunghezza conta...

[lucbie]

L'unico punto in cui il filino esce è a 1 o 2 millimetri dal pin, li il calibro non ci passa!

Dai che ce la fai!

Ma se il filo è tutto arrotolato allora la lunghezza conta...

Su questo non posso far altro che darti ragione.

[Powermos]

Ciao a tutti,
sto preparando una simulazione con il controllore MC34063 ed alcune considerazioni circa l'inrush-current, appena ho pronto il tutto lo metto su, anticipo solo che almeno a livello di simulazione funziona tutto.

Ciao
Pow

[giorgio25760]

OT

Ciao a tutti,
sto preparando una simulazione con il controllore MC34063 ed alcune considerazioni circa l'inrush-current, appena ho pronto il tutto lo metto su, anticipo solo che almeno a livello di simulazione funziona tutto.

Ciao
Pow

Ciao Pow,

ti stavo aspettando.....

Ciao
Giorgio

[Powermos]

Ciao a tutti,
facendo riferimento allo schema con controller Boost basato sul modello MC34063 ho fatto una simulazione numerica ed il tutto sembra funzionare correttamente, di seguito riporto l'immagine dei risultati della simulazione in cui si nota a regime come la corrente attraverso i led si attesti attorno ad un valore medio di 25 mA circa., la tensione di alimentazione del sistema risulta pari a 6 V, il picco di corrente massimo (corrente istantanea) assorbita dall'alimentazione risulta pari a circa 6.6 A.

Come modello dei led ho preso uno dei tanti disponibili in rete, quindi non relativo al modello che probabilmente sarà usato in pratica, ma dovrebbe avvicinarsi, in ogni caso, per completezza riporto la parametrizzazione Spice:

.model UPWLEDxx D(Is=1E-30 N=1.923 Rs=32.09 Eg=3.6 Cjo=63.87p
+ M=.1513 Vj=2.02 Fc=.5 Isr=1.304m Nr=3.4Meg Bv=12 Ibv=369.5u
+ Tt=432.8n Xti=5)

Il picco di corrente iniziale, di valore massimo molto superiore alla corrente a regime, lo si indica in lettarura tecnica come inrush-current. Questo picco di corrente è dovuto al fatto che alla partenza del circuito il condensatore di uscita risulta scarico mentre l'interruttore della cella boost è aperto; dal punto di vista del generatore di ingresso si ha un circuito risonante serie smorzato costituito dall'induttore del boost, il diodo, il condensatore di uscita con la sue ESR e dal resistore di limitazione della corrente da 0.22 .

La stima del picco di corrente, in modo approssimativo, la si può fare utilizzando la seguente formula:



in cui l'impedenza caratteristica del circuito risonante vale:



la stima fornisce un valore di corrente che è sempre peggiorativo rispetto al caso reale dato che fa riferimento ad un circuito risonante non smorzato, da comunque un idea dell'ordine di grandezza della corrente iniziale.

Per limitare la corrente si deve intervenire sul sistema adottando delle opportune tecniche di soft-start (partenza dolce) che ovvino al problema sopra descritto, con questo termine però non ci si deve confondere con quello che si intende per soft-start ad esempio nel caso di un convertitore Buck o di altro tipo, in questo caso infatti la limitazione avviene pilotando in modo opportuno l'interruttore di potenza che è disposto in serie all'alimentazione ed è quindi in grado di aprire effettivamente il percorso fra sorgente di alimentazione e carico. In questo caso l'interruttore si trova connesso in parallelo quindi non è possibile agire sul suo pilotaggio al fine di limitare la corrente di spunto attraverso l'induttore (in ogni caso aprendo e chiudendolo la corrente attraverso l'induttore continuerebbe ad aumentare con pendenze differenti al variare della tensione di uscita, ma sempre con pendenza positiva ovvero con un aumento complessivo della corrente attraverso l'induttore e quindi assorbita dal generatore di ingresso).

Di seguito riporto i risultati della simulazione a regime in cui si vede chiaramente che la corrente attraverso i led risulta pari ai 25 mA impostati, per quanto concerne la inrush-current, utilizzando le relazioni di cui sopra, si può fare una stima conservativa con un valore di picco di circa 8.36 A contro i 6.6 A rilevati in simulazione (in realtà volendo fare un conto più reale si può sommare in serie all'impedenza caratteristica la resistenza di limitazione da 0.22 ottenendo un picco di 6.4 A ).

Sperando di avere fatto cosa gradita e sopratutto utile saluto tutti.

Pow

Simulazione a regime

Simulazione-led-VIN_6V_regime.jpg (227.43 KiB) Osservato 4116 volte

Simulazione a regime, dettaglio

Simulazione-led-VIN_6V_regime_dettaglio.jpg (182.33 KiB) Osservato 4114 volte

Simulazione transitorio iniziale

Simulazione-led-VIN_6V_startup.jpg (190.62 KiB) Osservato 4111 volte

[lucbie]

Sperando di avere fatto cosa gradita e sopratutto utile saluto tutti.

Gradita? Graditissima!

La tua risposta va oltre ogni mia aspettativa.

Non mi sarei mai aspettato un'analisi così accurata per l'accensione dei 6 LED della mia lampada da tavolo.

Grazie mille!
Luca

[posta10100]

il picco di corrente massimo (corrente istantanea) assorbita dall'alimentazione risulta pari a circa 6.6 A.

Non dovrebbe arrivare fin li!
La resistenza da 0.22 ohm limita la corrente max a 1.36A. Superata quella soglia la tensione sulla resistenza supera i 0.3V e il 34063 limita la corrente.

[Powermos]

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Convertitori Boost e inrush-current
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Tutte le topologie Boost, a meno di accorgimenti particolari, soffrono del problema della inrush-current, a tale scopo analizziamo il discorso del controllore MC34063 con particolare riferimento agli istanti iniziali.

L'integrato dispone di una limtazione di corrente attraverso shunt sensing ovvero la corrente viene rilevata attraverso la tensione ai campi di uno shunt resistivo. La tensione massima del circuito di protezione è pari a 300 mV (valore tipico), questo significa che utilizzando una resistenza esterna da 0.22 si programma una corrente di intervento di 1.36 A. In altre parole, se la corrente attraverso la resistenza da 0.22 supera il livello di 1.36 A l'interruttore principale viene aperto.

Alla partenza il condensatore di uscita è scarico, quindi con tensione nulla, l'induttore si trova nella stessa condizione, quindi con corrente inziale nulla. Appena si fornisce tensione di alimentazione al sistema, per effetto della retroazione, il controller aziona l'interruttore principale chiudendolo, inizia quindi a fluire corrente dal generatore di ingresso attraverso l'induttore del Boost. Il segno della pendenza della corrente attraverso l'induttore è positivo dato che la tensione ai capi dell'induttore è positiva con valore pari a circa Vin (in realtà diminuita della caduta sullo shunt e della tensione di saturazione dell'interruttore). Non appena la corrente raggiunge il limite impostato di 1.36 A l'interruttore si apre, a questo punto l'induttore essendo attraversato da una corrente non nulla vuole mantenere la circolazione di corrente al suo interno ed aumenta la tensione dal lato dell'anodo del diodo per creare un percorso di fuga alla corrente stessa (legge di Lenz), in altre parole il diodo entra in conduzione e parte dell'energia immagazzinata nell'induttore si scarica nel condesatore di uscita, la tensione di uscita ovviamente inizia ad aumentare gradualmente. Sempre in questa fase di funzionamento la pendenza della corrente attraverso l'induttore risulta ancora positiva infatti la tensione di ingresso è sempre maggiore di quella di uscita quindi il di/dt>0 (in altre parole anche con l'interruttore aperto la tensione ai capi dell'induttore del Boost vale il che implica avere un ovvero corrente che continua ad aumentare).

Ad un certo punto il controller inizia un nuovo ciclo alla frequenza di commutazione chiudendo l'interruttore principale che però si apre subito dato che la corrente attraverso l'ingresso è maggiore del limite programmato di 1.36 A, in conclusione l'interruttore principale rimane sempre aperto e si instaura una risonanza fra l'induttore del Boost ed il condensatore di uscita. Il circuito visto dal generatore di ingresso è un RLC smorzato per effetto della presenza del resistore di sensing da 0.22 e dalla ESR del condensatore di uscita.

Questa situazione di crescita della corrente perdura fino a quando la pendenza della corrente attraverso l'induttore non cambia segno cosa che capita nel momento in cui la tensione di uscita inizia ad essere uguale o maggiore di quella di ingresso. E' facile verificare dalla simulazione come il picco si abbia proprio in corrispondenza di un valore di tensione di uscita pari a quello della tensione di ingresso. Da questo punto in avanti avendo il ovvero la corrente attraverso l'induttore e quindi anche attraverso l'ingresso decresce fino ad essere inferiore al valore di limitazione, da questo punto in avanti inizia il funzionamento del Boost come lo si conosce e la corrente attraverso l'ingresso non può effettivamente essere maggiore di 1.36 A dato che in questo caso l'interruttore quando viene aperto si trova sottoposto ad una tensione quindi con una corrente necessariamente decrescente, corrente che ritorna ad aumentare nel momento in cui l'interruttore viene nuovamente chiuso.

Quanto sopra scaturisce dall'analisi del datasheet dell'integrato ed in particolare dal diagramma semplificato che illustra i componenti interni, ovviamente potrebbero anche essere presenti elementi non documentati che possono invalidare quanto sopra dato che intervengono circuiterie non descritte per forzare la limitazione di corrente, ma almeno ad una prima analisi mi sembra che le cose stiano in questi termini.

In sostanza tutte le topologie Boost a meno di particolari accorgimenti come ad esempio quello visibile nel datasheet del modello LTC3421 (http://www.linear.com/PC/productDetail.jsp?navId=H0,C1,C1003,C1042,C1031,C1060,P2403) in cui si specifica "True Output Disconnect" oltre che "Inrush Current Limiting" , è presente il fenomeno della inrush-current.
Nel caso LTC3421, analizzando il datasheet, è possibile notare un PMOS posto in serie all'uscita avente la caratteristica di consentire il pilotaggio della tensione di substrato, in questo modo è possibile disconnettere completamente l'uscita ed anche limitare la inrush current.

Ciao a tutti
Pow

[posta10100]

lucbie,
hai già provato il circuito con MC34063?
Ho intenzione di montare un caricabatterie (6 stilo da 1.2V 1200mAh) da 120mA con quel sistema e volevo una conferma prima di iniziare le ricerche dell'induttore !

[Powermos]

lucbie,
Ho intenzione di montare un caricabatterie (6 stilo da 1.2V 1200mAh) da 120mA con quel sistema...

Ciao,
sarebbe interessante, una volta montato il circuito, se riesci a fare delle misure, giusto per essere sicuri sia del modello che di tutto il resto.

Grazie

Ciao
Pow