DC12-24V Dimmer Box Teardown PWM LED dimmer: a look inside

 मैं कुछ समय से पावर एलईडी के साथ खेल रहा हूं। मैंने पावर एलईडी चिप्स और स्ट्रिप्स का एक गुच्छा खरीदा और उन्हें चलाने के लिए होममेड एलईडी डिमर्स का इस्तेमाल किया, जो अच्छी तरह से काम करता था। 

चाइनीस  डीसी एलईडी डिमर्स

जब चीनी डीसी एलईडी डिमर्स की बात आती है, तो अविश्वसनीय संख्या में पिक होते हैं, लेकिन अगर आप फ़्लिकर-फ्री डिमिंग और पर्याप्त लोड हैंडलिंग क्षमता जैसी तुलनात्मक रूप से अच्छी सुविधाएं चाहते हैं, तो सस्ते उपकरणों का चयन कम हो जाता है। ऐसा अक्सर नहीं होता है कि पहली कोशिश में चीजें सुचारू रूप से काम करती हैं, इसलिए मैंने सोचा कि मैं सर्वव्यापी चीनी डीसी एलईडी डिमर्स के बारे में कुछ साझा करूंगा।

यह एलईडी डिमर बॉक्स है जो मुझे अमेज़न विक्रेता से मिला है। उनके अनुसार, डिमर बॉक्स 12V से 24VDC तक त्रुटिपूर्ण रूप से चलेगा और इसमें 8A (अधिकतम) भार प्रबंधन क्षमता है।

एक चुस्त परीक्षण 

इसके आने के तुरंत बाद, मैंने कुछ त्वरित परीक्षण (जल्दी काम) किए और उचित परिणाम प्राप्त किए। पहला परीक्षण 12VDC (8W) COB LED स्ट्रिंग के साथ किया गया था, और दूसरा एक 12VDC/24W मोटर के साथ था (आदर्श नहीं, लेकिन मेरे पास जो काम था)। दोनों परीक्षण 12V सीलबंद लेड-एसिड (SLA) बैटरी द्वारा संचालित थे।

जैसा कि देखा गया है कि एल ई डी न्यूनतम और अधिकतम दोनों स्तरों पर झिलमिलाहट मुक्त रहते हैं, लेकिन मोटर चमकने लगती है - काफी स्वाभाविक, पल्स चौड़ाई मॉडुलन आवृत्ति और कर्तव्य चक्र का मोटर गति नियंत्रण पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।

आन्तरिक भाग पर

चूंकि मुझे विक्रेता के विवरण पर भरोसा था, इसलिए मेरा मानना ​​था कि अंदर के इलेक्ट्रॉनिक्स विक्रेता द्वारा पोस्ट की गई छवि के करीब हैं (नीचे देखें)। हां, यह एक बहुत प्यारा सर्किट बोर्ड जैसा लगता है जिसमें दो 8-पिन आईसी, एक 3-पिन आईसी, और एक पावर एमओएसएफईटी दोहे हैं। अब तक सब ठीक है!

मैंने टियरडाउन शुरू किया, और एक बार खोलने के बाद मुझे आश्चर्य हुआ कि यह एक अलग डिवाइस की तरह लग रहा था। एक त्वरित Google खोज के बाद, मुझे पता चला कि बहुत लोकप्रिय डिमर बॉक्स कई अलग-अलग सर्किट डिज़ाइन और मुद्रित सर्किट बोर्ड लेआउट के साथ आता है।

मैंने ऑनलाइन 'क्लोन-ऑफ-क्लोन' संबंधित समीक्षा पोस्ट खोजने की भी कोशिश की, लेकिन कुछ भी उपयोगी नहीं मिला। बाद में मैंने संयोग से पाया कि मेरा 'मूल' संस्करण नहीं बल्कि इसका 'लाइट' संस्करण (हा-हा) है! यह तस्वीर मेरे डिमर बॉक्स के अंदर का दृश्य है।

जैसा कि आप देख सकते हैं, यह पीसीबी के आकार और लेआउट में अंतर के अलावा, मूल की तरह है। मेरे द्वारा कैप्चर किए गए इसके योजनाबद्ध को देखें। निश्चित रूप से, एक चालाक अवधारणा!

योजनाबद्ध अत्यंत सरल और संतोषजनक है और शायद ही किसी स्पष्टीकरण की आवश्यकता हो। हालाँकि, ध्यान दें कि आधार PWM आवृत्ति NE555 चिप (IC2) द्वारा नियंत्रित होती है, और इसके पिन 2 और 6 के बीच तारित संधारित्र capacitor (C2) उस आवृत्ति (<1kHz) के लिए जिम्मेदार होना चाहिए। NE555 (TP1) के पिन 2 पर दिखाई देने वाली तरंग प्राप्त करने के लिए नीचे देखें।

एलएम358 (TP2) के पिन 1 पर तरंग को भी देखें जिसमें 50% कर्तव्य चक्र 1 के 'डिमर' पोटेंशियोमीटर (P1) द्वारा डायल किया गया है।

मेरे त्वरित अनुमान

मैंने केवल झाँका, लेकिन इस डिज़ाइन

में वर्कहॉर्स की डेटाशीट - 09N03LA पावर MOSFET - ने आश्वासन दिया कि यह 8A लोड करंट को आसानी से संभाल सकता है। वास्तव में, IPB09N03LA एक तर्क-स्तरीय N-चैनल MOSFET है जिसमें बहुत कम RDS (चालू) और आईडी 50A (VDS=25V) है। मुझे संबंधित पीसीबी ट्रैक की परवाह नहीं है, लेकिन 8A लोड हैंडलिंग क्षमता पर दावा किया, और कुछ नहीं।

यह Infineon Technologies द्वारा जारी IPB09N03LA की आधिकारिक डेटाशीट का एक अंश है:

इसी तरह, 78L05 रैखिक + 5V नियामक चिप का अनुशंसित अधिकतम इनपुट वोल्टेज 30V है (और MOSFET का VDS 25V है)। अब तक, कम से कम, मैं कह सकता था कि ऑनलाइन विक्रेता/सर्किट डिजाइनर ने अपनी बात साबित कर दी थी।

पल्स चौड़ाई मॉडुलन दृश्य

पहले से बने डिमर बॉक्स का विस्तार करते हुए, मैं अब एलईडी स्ट्रिप्स के लिए लगभग 1kHz PWM ड्राइव के साथ खेल रहा हूं। तुलनात्मक रूप से उच्च पीडब्लूएम के साथ भी, मैं उन्हें देख सकता हूं क्योंकि जब मैं अपनी आंखों को तेजी से घुमाता हूं तो धारियां अलग हो जाती हैं। मुझे पता है कि अलग-अलग लोग अन्य तरीकों से झिलमिलाहट के प्रति संवेदनशील होते हैं, हालांकि, सबसे सुसंगत और मनभावन प्रकाश प्राप्त करने के लिए पीडब्लूएम आवृत्ति को व्यावहारिक रूप से उच्च करना बेहतर विचार है। यदि आप यह देखने के लिए उच्च पीडब्लूएम आवृत्तियों की कोशिश करना चाहते हैं कि क्या होता है, तो बस 100 एनएफ कैपेसिटर (सी 2) को एक अलग मूल्य संधारित्र के साथ प्रतिस्थापित करें (उदाहरण के लिए ~ 6kHz के लिए 10 एनएफ)।

बेशक, डिमर बॉक्स मुख्य रूप से एलईडी और / या छोटे गरमागरम लैंप को कम करने के लिए है। हम इसे डीसी मोटर स्पीड रेगुलेटर के रूप में भी इस्तेमाल कर सकते हैं। मोटर कुछ शोर करता है क्योंकि PWM कम (श्रव्य) आवृत्ति पर होता है। कुछ परीक्षणों के लिए, मैंने अपनी परीक्षण मोटर को कम आवृत्ति पर चलाया जिससे एक गुनगुना शोर उत्पन्न हुआ। मैंने श्रव्य आवृत्ति पर आवृत्ति बढ़ाई और मोटर अब शांत है। यह ध्यान देने योग्य है कि कुछ उच्च-आवृत्ति वाले PWM सर्किटों में आपको स्विचिंग हानियों को कम करने के लिए MOSFET गेट कैपेसिटेंस को तेजी से चार्ज करने और डिस्चार्ज करने के लिए एक समर्पित ड्राइवर की आवश्यकता हो सकती है (बाद में अधिक)।

उच्च आवृत्ति स्विचिंग अनुप्रयोगों में एमओएसएफईटी

MOSFET चुनते समय, अधिकांश डिज़ाइन इंजीनियरों द्वारा सहज रूप से जिन मापदंडों पर ध्यान केंद्रित किया जाता है, वे हैं VDS, RDS (on), और ID। हालांकि, उच्च आवृत्ति स्विचिंग अनुप्रयोगों के लिए, उपयुक्त एमओएसएफईटी चुनना आवश्यक है क्योंकि ऐसी परिस्थितियों में गेट चार्ज प्रमुखता से खेलता है। कुल गेट चार्ज Qg में Qgs और Qgd शामिल हैं। Qgs गेट-सोर्स कैपेसिटेंस के संचय का प्रतिनिधित्व करता है जबकि Qgd गेट-ड्रेन कैपेसिटेंस का संचय है, जिसे मिलर कैपेसिटर के रूप में भी जाना जाता है। उच्च-आवृत्ति संचालन में, Qg को यथासंभव छोटा चुना जाना चाहिए। पावर सिस्टम डिज़ाइन में MOSFET लेने के लिए गेट चार्ज की एक और युक्ति यह है कि सर्किट को शूटिंग से रोकने के लिए Qgd/Qgs का अनुपात 1 से कम होना चाहिए।

जब अगले महत्वपूर्ण पैरामीटर की बात आती है - डीवी / डीटी क्षमता, पीक डायोड रिकवरी को ड्रेन-सोर्स वोल्टेज के बढ़ने की अधिकतम दर के रूप में परिभाषित किया जाता है, अर्थात, डीवी / डीटी क्षमता। यदि यह दर पार हो जाती है, तो गेट-सोर्स टर्मिनलों पर वोल्टेज डिवाइस के थ्रेशोल्ड वोल्टेज से अधिक हो सकता है, जिससे डिवाइस को करंट कंडक्शन मोड में मजबूर किया जा सकता है, और कुछ शर्तों के तहत, एक भयावह विफलता हो सकती है।

वोल्टेज नियंत्रित पल्स चौड़ाई मॉडुलन पर अधिक

यहां अनबॉक्स किए गए डिमर के अंदर के इलेक्ट्रॉनिक्स में, वोल्टेज नियंत्रण PWM पहले त्रिकोण सिग्नल जनरेटर (IC2) का उपयोग करके उत्पन्न होता है जो PWM सिग्नल का उत्पादन करने के लिए आधार PWM पल्स आवृत्ति और आवश्यक रैंप वोल्टेज (वृद्धि और नीचे) प्रदान करता है। इसके बाद तुलनित्र सर्किट (IC3) का उपयोग करके पोटेंशियोमीटर (डिमर नॉब) द्वारा उत्पादित वोल्टेज स्तर के अनुसार इस रैंप वोल्टेज की लगातार तुलना करके सटीक वोल्टेज नियंत्रण PWM का उत्पादन किया जाता है। थ्रेशोल्ड पॉइंट वोल्टेज को बदलकर, हम तुलनित्र की चालू और बंद अवधि को भी बदल सकते हैं जो कि सटीक व्यवहार है जिसे हमें आउटपुट लोड (एल ई डी) को चलाने के लिए आवश्यक पीडब्लूएम सिग्नल का उत्पादन करने की आवश्यकता होती है।

बस, रैंप सिग्नल NE555 एस्टेबल द्वारा प्रदान किया जाता है जो त्रिकोण तरंग संकेत उत्पन्न करता है जबकि LM358 तुलनित्र को अपना इनपुट 1K पोटेंशियोमीटर से मिलता है जो वोल्टेज थ्रेशोल्ड पॉइंट प्रदान करता है और साथ में आवश्यक PWM आउटपुट का उत्पादन करने के लिए त्रिकोण तरंग प्रदान करता है। पीडब्लूएम मूल रूप से एक स्थिर अवधि या आवृत्ति के साथ चालू और बंद पल्स सिग्नल है। पीडब्लूएम कर्तव्य चक्रों को बदलकर हम आउटपुट लोड टर्मिनलों में औसत वोल्टेज बदल सकते हैं, इसका मतलब है कि हम पीडब्लूएम कर्तव्य चक्र को बदलकर एलईडी चमक/मोटर की गति को बदल सकते हैं - कम कर्तव्य चक्र प्रतिशत उच्च प्रतिशत की तुलना में कम बिजली पैदा करता है।

मेरा अगला उद्देश्य

जैसा कि इस लेख की शुरुआत में कहा गया है, मेरे पास पहले से ही पीडब्लूएम बोर्ड और मॉड्यूल का एक बड़ा संग्रह है, इसलिए अब मैं इस डिमर बॉक्स को हैक करना चाहता हूं ताकि इसे कुछ अन्य परियोजनाओं में उपयोग के लिए एक साधारण रैखिक रैंप जनरेटर के रूप में संशोधित किया जा सके। सौभाग्य से, गोमांस बॉक्स में एक या अधिक छोटे सर्किट बोर्डों को समायोजित करने के लिए पर्याप्त खाली स्थान होता है। जाहिर है, योजनाबद्ध में TP1 से रैंप आउटपुट लेना आसान है ताकि इसे RCA जैक के माध्यम से बाहरी दुनिया में भेजा जा सके। लेकिन 555 सर्किटरी में जिम्मेदार संधारित्र एक घातीय वक्र के अनुसार चार्ज करता है, और मुझे जो चाहिए वह एक रैखिक रैंप है। चार्जिंग सर्किट के लिए एक निरंतर चालू स्रोत आवश्यक होगा।

नीचे आप मेरा मूल विचार देख सकते हैं जो वास्तव में एक सर्किटरी का एक टुकड़ा है जिसे मैंने एक पाठ्यपुस्तक से उधार लिया था। सर्किट में, LED1 और R1 के संयोजन में ट्रांजिस्टर T1 एक साधारण निरंतर चालू स्रोत बनाता है। परिणामी रैंप यथोचित रैखिक है, और, औसतन यह 1.65V से 3.32V (5V Vcc पर) के डिस्चार्ज होने से पहले वोल्टेज में होता है। 555 का पिन 3 एक स्क्वायर वेव पल्स भी देगा।

विचार निश्चित रूप से कुछ परिशोधन के लिए कहता है क्योंकि एक बफर (या ऐसा कुछ) की आवश्यकता है, क्योंकि अगर मैं सीधे रैंप सिग्नल लेता हूं तो चार्जिंग सर्किट बाधित हो जाएगा। इसके अलावा, मुझे एक 0 से 5वी स्वीप रेंज की आवश्यकता है, न कि 1/3 से 2/3 वीसीसी रेंज के संयमित। भविष्य की किस्त में, आप प्रस्तावित हैक के बारे में सब कुछ पढ़ सकते हैं। पढ़ने के लिए धन्यवाद!

यदि आपको ये मॉस्फेट न मिले तो ये सर्किट बना कर अपना डिम्मर बना सकते है।