Conducción del canal rojo de los LEDs RGB de 10W

Question

Hace tiempo que no vengo por aquí, pero no sé a qué otro sitio acudir en busca de ayuda. ¡Esto es más de un problema de hardware que cualquier otra cosa así que espero que estoy en los foros correctos para preguntar, si alguien sabe de algún otro lugar que debería estar buscando ayuda por favor hágamelo saber!

De todos modos, este circuito simplemente maneja un LED RGB COB de 10W, usando un esp8266 como micro que luego controla 3 MOSFETS vía PWM que manejan cada canal del LED RGB.

LED: (Esta no es la misma fabricación que estoy usando pero las especificaciones son las mismas) http://www.ledguhon.com/u_file/images/14_11_25/57d628dfd6.pdf

La tensión de entrada es de 12 a 15 V de CA, ya que se alimentan con transformadores apaisados de baja tensión de CA. La entrada pasa por un puente rectificador de onda completa seguido de un condensador de 1000uF para producir una tensión continua. A continuación, un convertidor buck reduce la tensión a 10 V CC para alimentar el LED. 3 controladores de corriente constante se utilizan para cada canal del LED RGB con el fin de producir 350mA para cada canal.

Controladores de corriente constante: https://datasheet.octopart.com/AL5809-50P1-7-Diodes-Inc.-datasheet-76802127.pdf

El problema que estoy teniendo es con el canal rojo, en mi último lote de 50 de estas placas tengo más de 10 en las que el canal rojo ha dejado de funcionar. Al principio funcionan y luego con el tiempo algunas de ellas el canal rojo empieza a parpadear y luego se apaga. Curiosamente si presiono el LED el canal rojo vuelve a encenderse pero vuelve a fallar en cuanto suelto la presión. (He comprobado todas las conexiones de soldadura y todo parece estar bien, ive incluso volver a soldar algunos) No estoy seguro de si este problema se debe a un mal lote de LEDs o si tengo un problema con mi diseño de PCB / circuito. Abajo están mis esquemas, la resistencia R6 es de 10 Ohm, 3W. El segundo convertidor buck se utiliza para bajar los 10V DC a 3.3V para el esp8266. También A1 - A9 son los drivers de corriente constante. A1-A6 AL5809-50P1-7 y A7-A9 AL5809-150P1-7 (PN's Localizados en el link de la hoja de datos arriba).

La razón de las dos placas separadas es que el calor generado por el LED debe estar lejos del esp8266.

Si necesita más información o tiene alguna pregunta en el tablero para evaluar el problema, ¡hágamelo saber! Podría escribir un libro entero sobre el funcionamiento de este tablero, pero estoy tratando de mantenerlo corto y dulce.

Answer 1

Tensión directa roja @ 350 mA = 7,5
R6: 350 mA x 10 = 3,5V

¿De dónde va a sacar el AL5809 sus 2,5V _{entrada-salida min} .?

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La temperatura máxima es de 85°C.

Rojo: 350 mA x 7,5V = 2,625 vatios
Azul: 350 mA x 11,5V = 4,025 vatios
Verde: 350 mA x 11,25V = 3,938 vatios

Vatios totales = 10,6 vatios

Sin una gestión térmica sustancial, no hay forma de que estos LEDs funcionen por debajo de los 85°C.

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si presiono sobre el LED el canal rojo se vuelve a encender pero pero vuelve a fallar en cuanto suelto la presión.

Esto es un poco misterioso. Los LEDs deben estar demasiado calientes para poner el dedo en ellos. A menos que no estén recibiendo los 350 mA esperados. Si uno o dos de los AL5809 fallan porque no tienen los 2,5V mínimos, entonces la corriente será inferior a 350 mA, lo que hará caer el voltaje a través de R6, dando a los AL5809 sus 2,5V requeridos.

Mide la tensión a través de R6 para obtener la corriente.

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Yo intentaría desconectar uno de los AL5809 y o cortocircuitar o bajar R6 a 2,8 para una caída de 1V.

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Considere también la posibilidad de utilizar un RCC diferente. El On-Semi NSI50150ADT4G tiene un mínimo de 0,5V _ak y 350 mA como máximo.

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ACTUALIZACIÓN

En los comentarios parece haber cierta confusión en cuanto a la razón por la que hice las sugerencias anteriores.

La función del CCR es suministrar una resistencia limitadora de corriente dinámica de la misma manera que una resistencia fija. Un CCR tendrá un mínimo y un máximo de tensión ánodo-cátodo (V _ak ). El V _ak es estrictamente una función de la tensión de alimentación menos la V _f .

Esta confguración es pobre debido a "LDO dropputs de 2.5V en ambos lineales y el regulador CC . y por lo tanto muy sensible a cualquier cambio V sobrecarga en NSI50150ADT4G no es 0.5Vak pero 1.8 V Típico - Tony Stewart más viejo que la suciedad

Un CCR es un regulador lineal de CC.
Los 1,8 V "típicos" del NSI50150ADT4G sólo se especifican con una corriente y unas condiciones térmicas muy concretas. Su propósito es especificar el rendimiento térmico, no el V _ak como se ha descrito anteriormente. Véase la figura 2.

La razón por la que sugerí el NSI50150ADT4G es porque es una sola pieza que puede sustituir a tres. Un CCR requiere una gestión térmica suficiente para un funcionamiento estable y un paquete DPAK es capaz de disipar el calor. Además, la corriente es ajustable para 150 - 350 mA y 350 mA es probablemente demasiado alto por razones térmicas.

El propósito de R6 es aliviar el estrés térmico en los CCRs (si es necesario). R6 no es una resistencia limitadora de corriente. 10 no es probable que funcione bien debido a que la tensión de alimentación probablemente sea insuficiente con un mínimo de V _ak de 2,5V, V _f de 7,5V @ 350 mA y alimentación de 10V. La adición del voltaje a través de R6 probablemente sacará a los CCRs y/o a los LEDs de sus condiciones normales de funcionamiento.

Si el V _f es efectivamente de 7,5V (probablemente menos), cualquier caída de voltaje a través de R6 excedería el voltaje mínimo requerido para los CCRs y los LEDs. Cuando se enciende, el LED V _f comienza a unos 5,5V y R6 a cero. El voltaje del CCR es ambiguo ya que el mínimo de 2,5 V _ak es una recomendación pero probablemente 1,5V que se especifica en las características eléctricas como el mínimo V _en .

El mínimo recomendado de V _INOUT tensión de 2,5V...
--Hoja de datos de AL5809

A medida que la corriente aumenta hacia los 350 mA, el voltaje a través de R6 aumentará a 3,5V si la corriente alcanzara improbablemente los 350 mA.
Tres LEDs rojos en serie pueden alcanzar más de 6 voltios a más de 100 mA.
Como V _R6 se aproxima a los 3,5V será poco probable que los CCRs tengan suficiente voltaje para funcionar correctamente. La solución es aumentar la tensión de alimentación, o reducir (o eliminar) la tensión a través de R6 para dar a los CCRs suficiente tensión para funcionar correctamente.

Como R6 es el único componente con un voltaje predecible, la medición del voltaje a través de R6 dará una indicación bastante precisa de la cantidad de corriente que fluye para la resolución de problemas.

El Vf es bajo por lo que el CC es preciso pero demasiado caliente y el análisis del mal entendido reducir R hará que R se enfríe pero CC (rojo) se caliente.
- Tony Stewart más viejo que la suciedad

V _f es ambiguo, pero la curva IV de la hoja de datos indica que debería ser de unos 7,5 V a 350 mA. Esta es una fuente CC por lo que el valor de R6 no tendría ningún efecto sobre la corriente (o la temperatura del rojo) si los CCR están trabajando correctamente.

Answer 2

El hecho de que los LEDs parpadeen y se apaguen después de algún tiempo es una indicación clásica de una junta de soldadura que está fallando debido a problemas térmicos. El hecho de que al presionar la pcb (y flexionar la placa) se solucione el problema es otro indicador clásico de que la unión soldada está fallando.

Sospecho que el culpable es R6. Está claro que la caída de voltaje (3,5 voltios) tiene como objetivo bajar el voltaje en los reguladores de corriente para igualar los otros dos canales. También está claro, por el tamaño de R6, que te has dado cuenta de que va a disipar 1 vatio. Lo que no creo que te hayas dado cuenta es que está sentado en una pcb caliente debido a la disipación del LED (unos 9 vatios) en el otro lado. Sospecho que la combinación está haciendo que sus conexiones se calienten demasiado, y una de las conexiones se está abriendo.

EDIT - Tony Stewart en el comentario ha sugerido (fuertemente) que el problema está en la unidad de LED, y en la reflexión me inclino a estar de acuerdo con él.

La prueba debería ser bastante sencilla. Suelda un cable de prueba en la vía donde el cátodo del LED rojo cambia de lado. Enciende el circuito. Cuando el LED se apague, conecta el cable de prueba a tierra (brevemente) con una resistencia de 100 ohmios y 1/2 a 1 vatio. Esto proporcionará una ruta de corriente alternativa de unos 60 mA. Si el LED se enciende, sabes que está bien y que el problema está en los reguladores de corriente R6. Si el LED se mantiene apagado, sabes que Tony tiene razón y que estás cocinando tus LEDs. Utiliza un cable fino (el calibre 30 estaría bien) - el punto es evitar que haya una ruta de enfriamiento alterna a través del cable.

Como digo, sospecho que tiene razón. No tienes disipador de calor en tu LED, y se está calentando. De hecho, si el LED se mantiene apagado a largo plazo, sólo para encenderse de nuevo si dejas que la unidad se enfríe, sabes que sólo el calor de los canales azul y verde es suficiente para darte problemas.

¿Por qué tiene un 20% de fallos y no un 0% o un 100%? Proveedor barato con controles de proceso inconsistentes.

FIN DE EDICIÓN

Answer 3

¿Por qué has utilizado una resistencia limitadora de corriente sólo para el canal rojo? Como dice la ley de voltaje de Kirchhoff: para un camino en serie de bucle cerrado la suma algebraica de todos los voltajes alrededor de cualquier bucle cerrado en un circuito es igual a cero. Esto se debe a que un bucle del circuito es un camino conductor cerrado, por lo que no se pierde energía.

Los créditos de las fotos van a este Página web

Puedo adivinar que el canal rojo no funciona debido a que la caída de tensión a través de su rama impide que la tensión en el diodo rojo se ponga en ON.

Prueba a quitar R6 y hacer un cortocircuito en su conexión en uno de tus elementos y comprueba si eso supone una diferencia.

Answer 4

- actualizar:

• El puente no regulado necesita una salida mínima de 2,5V por encima de la salida de 10V del 7810.
• El Vac de entrada es desconocido pero si el Spec dado es correcto la salida depende del diodo Vf a pulso de 8A no 1A y la conversión de 141% rms a pk
• por lo tanto C debe descargar 1050mA el 80% del tiempo (est)
  • mientras que los diodos bombean 5x la corriente el 20% del tiempo Reduciendo la corriente de rizado RMS Cap a 1,4A
• los reguladores CC deben tener 2.5v min @350m
• la ref. Las especificaciones de los LEDs no son exactas, pero implican una diferencia de 4V entre G-B y R desde el mínimo hasta el máximo.
• por lo tanto para un ligero margen el propósito de R6 es dejar caer 3,5 V con 0,5V de margen.
• SIN EMBARGO, sin los resultados reales de las pruebas VI para el transformador, los diodos, los LEDs y la ESR y C de la tapa, todo son conjeturas.

Pero cuando se selecciona R6 o cualquier resistencia de potencia, la potencia nominal DEBE DETERMINARSE para el peor caso de temperatura de la placa. Que podría ser el 50% o incluso el 10% de la potencia nominal. ¡¡¡¡!!!! Para R6=3.5V*0.35A = 1.225W Si la temperatura real de la placa es superior a 100'C, está por debajo de la potencia nominal. Yo sugeriría que la resistencia THT se elevara fuera de la placa 3W pero verifique el delta V (3 sigma) entre Verde ~ Rojo para verificar que la caída de 3.5V es ideal o menos.

• En cuanto a las mejoras de la banda No haga caso de las sugerencias anteriores, mida todo lo anterior y Vcap, dV, Vmin, V avg, y luego todos los demás voltajes de los componentes diferentes a los esperados

• entonces se puede hacer un arreglo óptimo

• FET LDO's " puede ser " alrededor de 0,1V

• los tapones más grandes y la menor ESR aumentan el Vin

El propósito de R6 es reducir la diferencia entre el verde y el rojo @350mA

Aunque la transferencia de calor es un problema mecánico, los EE que son autosuficientes deben dominarlo como cualquier red RC.

Los perfiles térmicos de soldadura NUNCA deben superarse en cuanto a velocidad, permanencia o Tmáx. ¿Por qué? Los LED's deben reducir la visibilidad de la extremadamente pequeña y frágil unión de los hilos de oro. Así que debe no violar nunca especificaciones térmicas. De lo contrario, los fallos térmicos de los interruptores bimetálicos o los resultados de los daños son culpa suya. 9 de cada 10 veces) Esto puede ocurrir y ocurre incluso con los LEDs Cree.