Розробка 50Вт драйвера світлодіода з живленням від мережі 220В на CPC9909

     В даній статті буде описано процес розробки світлодіодного драйвера на мікросхемі CPC9909 фірми IXYS. 

    Мікросхема приваблива, тим що має компактний SOIC-8  корпус і використовує зовнішній MOSFET транзистор, що дозволяє створювати на її основі доволі потужні драйвери. Також у неї дуже широкий діапазон напруг живлення і робочих температур:

    На момент написання статті її ціна становить ~2$/шт. Але в силу бушуючого, нині світового  дефіциту чіпів її дещо проблемно купити в Україні. Автор купував: тут і тут мікросхеми з обох магазиів працюють справно. При розробці використовувалась схема наведена в даташиті (pdf 239 Кб)

Було використано наступні компоненти:

Cvdd: 2,2 мкФ

Rt: 470 кОм / 0,25 Вт

Rsense: 0,15 Ом

Q1: 6N62K даташит (pdf 1Мб)

D1: FR307

L1: Дросель з індуктивністю мін 565 мкГн і струмом мін 1,6 А (Про його виготовлення буде сказано далі.)

Конденсатори по-живленню 100 мкФ / 400В + 0,1 мкФ / 600 В (Поліпропілен)

З обгрунтованістю вибору номіналів кожного компонента можна ознайомитись у репозиторії проєкту в папці Розрахунки драйвера.

Першим етапом було виготовлення прототипу пристрою на макетній платі:

Схема запустилась одразу, при чому живив я її від лабораторного блоку живлення. Далі я перевірив точність розрахованої частоти і t_off_min. Теоретична частота становить 100 кГц ну а на практиці вийшло 110 кГц, ну що ж похибка в 10%  для мене тут не критична.

Тривалість пузи t_off_min задає номінал резистора Rt залежність їх залежність показана на графіку:

    Видно, що для 470 кОм t_off_min становить приблизно 8..9 мкс. На практиці вийшло 8,5 мкс.

Варто зауважити, що для регулювання струму через світлодіод мікросхема використовує частотно-імпульсну модуляцію, тобто зміну частоти імпульсів з фіксованою довжиною. Регулювання струму відбувається шляхом порівняння напруги поданої на вхід CS мікросхеми зі значенням напруги отриманим з вбудованого в неї опорного джерела напруги на 250 мВ. Також при необхідності регулювання струму через світлодіод або реалізації софт-старту на вхід LD можна подати іншу напругу, меншу ніж 250 мВ, як наприклад зображено на рисунку:

Виготовлення дроселя

Для нього було придбано осердя DS270125 діаметром 27мм з Альсиферу. 

Ui=125

AL=157nh

Осердя купував тут. На момент написання статті ціна його становить 35 грн (1,33$)

Параметри обмоток я розраховував у програмі DrosselRing:

Намотаний дросель виглядає ось так:

Перевіряємо яка його індуктивність:

Отримали 1,59 мГн = 1590 мкГн. Дросель вийшов з гарним запасом по індуктивності :)

UPD 17/12/2021
Фото розведеної плати:

Форма струму через дросель при струмі 600 мА:

 

UPD 21/02/2022

Оновив розводку плати. Використав транзистор з зарядом затвору 25нКл, як рекомендував виробник CPC9909.

Тестування плати зі світодіодом 50 Вт

UPD 02/10/2022

    Через пів року прожектор все ще справно працює. Зовнішній вигляд представлено нижче.