Светодиодный драйвер из «энергосберегайки». Лабораторная работа №4. Продолжение. Диоды Шоттки SR5100 мне в помощь

В предыдущем обзоре уже переделывал драйвер от «энергосберегайки» под светодиодный. Можно, но нюансы имеются. Решил усовершенствовать/упростить реализацию. На этот раз использовал среднестатистический драйвер (драйверы с большим окном у дросселя встречаются редко). Для снижения потерь поставил диоды Шоттки. Но не только от них КПД зависит. Схемку тоже изменил.
Кому интересно, заходим.
Это мои запасы, я их уже показывал.

Не так давно делал обзор по этой теме:
mysku.club/blog/aliexpress/48771.html
На тот момент диоды Шоттки были в пути. Вот, наконец, получил. С момента покупки до доставки прошло полтора месяца. Трек типа LP00065654700863 отслеживается только до границы.
track24.ru/?code=LP00065654700863

Стандартный пакет с пупыркой внутри, кинули прямо в ящик. Почта Грузии, однако. Наверное, так удобнее. Диоды были в пакетике с замком. Рекламка в нагрузку.

Ровно 20 штук.
Размеры «заценить» можно на фоне более понятных габаритов:).

По размерам аналог наших КД226. Вместо них и поставлю. Схему включения тоже изменю.
Пора напомнить, почему именно Шоттки.
У обычных кремниевых диодов падение напряжения составляет приблизительно 1В. Я уже подключал диод КД226 к блоку питания в режиме отсечки по току.

При токе 0,5А падение напряжения на выпрямительном диоде 1,0В. При бОльшем токе падение напряжения может вырасти до 1,2В. Т. е. Р=1А*1,2В=1,2Вт! И это только на одном диоде. А схемы бывают разные.
При замене на диоды Шоттки потери должны снизиться. Это и проверю. Диоды SR5100 достаточно распространены. Лично я видел аналогичные в зарядках к смартфону (SR560). Полные характеристики можно глянуть здесь:
Datasheet SR5100.pdf
Основные я выложил.

Решил проверить свои диоды, те, что получил. Заявлено 100В, 5А. Сначала проверил на стойкость по напряжению :) Заявлено 100В, ровно 100В и подал с установки П320 (в обратном направлении). Нормально. Затем проверил ток. Проверяется просто. С блока питания подавал напряжение (уже в прямом направлении) на диод с отсечкой по току через кратные промежутки, а вольтметром (мультиметра) дублировал показания. На этом пределе у блока питания вольтметр в качестве измерителя никакой, именно поэтому дублировал мультиметром. Эти фото чисто для ознакомления.

Всё, что получилось, занёс в таблицу и построил график.

Зависимость нелинейная. Чем больше ток, тем больше падение напряжения.
Диод выдержал 5А. Но меня интересовала и другая величина. Падение напряжения на диоде при токе 0,5А составило 539мВ, а при токе 1А – 555мВ. Эти показания можно считать средними для моего заказа. Я проверил почти все диоды. Разброс несущественный. Это почти в два раза меньше, чем у широко распространённого отечественного диода КД226. Фото было чуть раньше.
Диоды Шоттки изначально предполагал использовать в качестве ремкомплекта (для зарядок, одна сломанная имеется). А получилось, что часть диодов использую для самоделок. Возможно, есть другие, более предпочтительные варианты (диодов). Я же использую то, что у меня есть.
Перехожу к разбору схемы лампочки. Схемы у разных производителей «энергосберегаек» отличаются незначительно. Присутствуют упрощения или наоборот добавляются элементы для лучшей и более долговечной работы. Но суть одна.

На первом рисунке собственно схема с элементами (красного цвета), которые нужно убрать. На втором и третьем два варианта переделки оконечной части под светодиодный драйвер (схема «допилинга»).
Поверх обмотки дросселя «энергосберегайки» нужно намотать несколько (десятков) витков провода. Дроссель превращается в трансформатор. Затем выходное напряжение трансформатора нужно выпрямить и сгладить.
Существуют две схемы двухполупериодных выпрямителей. Две и зарисовал.
2. Мостовая схема.
3. Схема со средней (нулевой) точкой.
Мостовая схема позволяет экономить медь, но рассеивает в два раза больше энергии на диодах.
Схема со средней (нулевой) точкой более экономична в этом плане, но требует наличия двух совершенно симметричных вторичных обмоток. Асимметрия по количеству витков или расположению может привести к насыщению магнитопровода.
Но я решил пойти другим путём. Он должен быть приемлем для большинства.
Изначально подгонял свой драйвер под необходимый результат. На этот раз задачу упрощу. Сначала сделаю драйвер (намотаю трансформатор), а уж затем подберу светодиоды (их количество) под то, что получилось.
Теперь можно будет использовать небольшой размер окна. Лампочек с такими драйверами намного больше, значит и задача проще. Схему я тоже изменил. Это оконечная часть.

Никакой мостовой схемы. По сути только один диод (диода два, но работают по очереди). Каждая полуволна питает свою линию светодиодов.
Светильник изготовить стало ещё проще. Просто мотаем дополнительные витки до упора на дроссель. Вот сколько влезет, столько и мотаем.
Сначала собрал временную схему №2 с мостиком. Нагружаю её сопротивлением 50 Ом. Замеряю напряжение. Затем, согласно измеренному, подбираю количество светодиодов на выходе (3В на светодиод).
Затем собираю схему №4. Электролиты 470мкФ*50В. Светодиодов беру в два раза больше. Будет две линии, работающие каждая на своей полуволне. Ток контролирую. Он не должен превышать допустимый для светодиодов.
В качестве донора использую драйвер от неисправной люминесцентной лампочки («энергосберегайки»).
Я нашёл как минимум три штуки.

Этот оказался самым удобным. Конденсатор уже выпаян (был вздут). Трансформатор выпаивать будет легче.


Я старался подписывать мощность драйверов при демонтаже. Те, которые с неотпаянным цоколем, подписывать нет смысла, они уже подписаны на цоколе.
Для экспериментов взял 26-тиваттный драйвер.
Сразу припаял перемычку от дросселя согласно схеме переделки.
Дроссель выпаял.
Первичку изолировал липкой китайской лентой на тряпичной основе (если вдруг, не расплавится при нагреве).


Мотать придётся, не разбирая. Такие дроссели (трансформаторы) плохо разбираются. Они склеены.
Первый ряд мотал виток к витку. Понял, что идеально уложить провод через окошко не получится. Остальные мотал в навал. Поверх обмотки дросселя у меня уместилось около 25 витков эмалированного провода.
Макетку собрал по схеме №2. Сначала необходимо определиться с тем, что получилось. Измерить напряжение на выходе драйвера. Измерить мощность под нагрузкой. Прикинуть нужное количество светодиодов. Именно поэтому сначала подключил готовый мостик из наших КД226.
Макетка выглядит так.

Включил.
Работает. Напряжение на 50-Омной нагрузке 21,6В. Теперь собираю схему №4 с диодами Шоттки.
Включаю. Светят. Но… У одной линии яркость свечения значительно отличается. Достаю осциллограф.
Подключаю к выходу дросселя/трансформатора. Снова нагружаю на мостик с сопротивлением для исключения неравномерной нагрузки.

Такой драйвер для моей схемы не подходит. Драйвер работает неправильно. Полуволны несимметричны. Искать неисправность в копеечном драйвере не вижу смысла. В топку.
Взял другой (Camelion 20Вт).

Мотать по новому мне очень не хотелось. Дроссель выпаял, а подключил уже готовый от предыдущего драйвера. Напряжение немного упало. Но картинка меня полностью устроила.

Всю дальнейшую последовательность действий описывать не буду. Это слишком нудно. Отмечу только основные этапы. Как уже писал, напряжение с этим драйвером немного упало. Количество светодиодов пришлось уменьшить до пяти в каждой ветке.

Включил. Всё работает. Обе ветки светят равномерно. Что и следовало ожидать.

Сделал замеры.
Некоторые моменты лучше отсеять сразу. Достал осциллограф. Смотрим пульсации. Только факты.
Эта информация чисто ознакомительная.

Частота 100Гц (кто бы сомневался), размах пульсаций почти как у лампы накаливания.
Кто хочет, величину пульсаций можете посчитать по формуле из ГОСТа. Но смысла особого не вижу.

В данном случае пульсации 100Гц. Это не последствия преобразования. Преобразователь работает на частоте в несколько десятков кГц. Это недостаточное сглаживание по входу выпрямителя 220В «энергосберегайки». Оно почти у всех так. Для них это не так критично. Кого такая картинка не устраивает, увеличивайте входную ёмкость драйвера.
Так какой же КПД самодельного драйвера? Для его определения необходимо знать, сколько потребляет от сети, и сколько потребляют светодиоды по постоянному току. Ничего сложного. Мультиметр и ваттметр мне в помощь. Мощность колеблется в зависимости от напряжения в сети. У меня в сети около 233В.
При мощности потребления от сети 12,6Вт, ток через каждую линию светодиодов (у меня их две, смотрите схему) приблизительно 0,33А. Напряжение на светодиодах я тоже измерил. Оно составило 15,31В.


Мощность по постоянному току Р=15,31В*0,33А*2=10,1Вт.
Ƞ=10,1Вт/12,6Вт*100%=80%
Неплохой результат. При бОльшей мощности и более высоком выходном напряжении КПД будет ещё выше (это для тех, кто сможет намотать больше витков).
Драйвер даже на холостом ходу немало потребляет от сети (ознакомительно).

Просто отключил от светодиодов. Ничего не производя полезного, он уже берёт от сети 3,4Вт!
Мне интересно, с каким результатом будет трудиться мой драйвер с мостиком на выходе. Стоит ли овчинка выделки? Разбираю, подключаю по мостовой схеме №2 с диодами КД226. Две ветки светодиодов подключаю параллельно.

Включил.

Всё работает. Делаю замеры.

Мощность по постоянному току Р=15,06В*0,44А=6,63Вт.
Ƞ=6,63Вт/10,8Вт*100%=61%
Увеличение количества выпрямительных диодов (мостовая схема) с одновременным увеличением падения напряжения на них (КД226) привело к снижению «светодиодной» мощности. Это всё в комплексе привело к значительному снижению КПД. Полную логическую зависимость я выстраивать не стал. Она слишком сложна для формулировки и восприятия:)
С КПД более менее разобрался. Более глубоко влезать не вижу особого смысла. Основные нюансы выделил, должны быть понятны.
Снимать зависимость мощности лампочки от напряжения в сети я не вижу смысла как минимум по двум причинам.
В-первых, я уже это делал в предыдущем обзоре.
Во-вторых, я не смог нагрузить данный драйвер на номинальную мощность (20Вт). Соответственно, полученные данные будут (как минимум) не корректны.
Есть у меня светильник на балконе. В него и буду вживлять.

Корпус из жести (сталь), будет служить теплоотводом.

Всё лишнее убрал.

Приклеить светодиоды на теплопроводящий клей сложности не составляет. Схема уже собрана. Но, следуя поговорке (умные мысля приходят опосля), решил немного повременить. Бессмысленно выполнять двойную работу.
Дроссель решил перемотать более тонким проводом. В оригинале 0,5мм. Намотаю проводом 0,31мм. Таким образом, увеличу количество витков за счёт уменьшения диаметра провода. Увеличу количество светодиодов, снизив нагрузку на них. Рабочий ток 330мА для одноваттных светодиодов – это предельный режим. Нужно учитывать и скачки напряжения в сети. Светодиоды с запасом по мощности работают намного дольше, это факт.
На данном этапе можно подвести итог.

Полученные мною диоды Шоттки в купе с изменённой схемой подключения позволяют повысить КПД всего устройства, снизив одновременно тепловую нагрузку на всё устройство.
В заключение немного напомню: паять и клепать лампочки — занятие неблагодарное, хотя и интересное. Заводская пайка конечно же надёжней. Гораздо проще пристроить какую-нибудь готовую светодиодную лампочку. Но самоделки работают намного надёжнее. А если руки чешутся – вообще никто не остановит!
Надеюсь, что хоть кому-то помог. Кому что-то неясно по поводу этой самоделки, задавайте вопросы. С остальным – кидайте в личку, обязательно отвечу.
На этом ВСЁ!
Удачи!