circuito redutor com SCR para led de potencia

[renatokodaira]

Montei um circuito dimmer de meia onda com SCR TIC106 para alimentar um led de potencia 7W de 9,9V de tensao direta (700mA) a partir da rede 115Vac direto sem transformador.

Fiz os calculos de quando deveria ser o disparo do SCR para dar uma tensao rms de 10V o que dava mais ou menos 156 graus (ou seja 24 graus de conduçao do SCR em 360 totais). O controle do disparo eh por duas redes RC e mais um diodo 1N4007 antes do gate. Fiz simulaçao no computador e depois testei o circuito real com uma resistencia de carga (13ohm) e observei a onda no osciloscopio, e estava de acordo, com somente conduçao num sentido e muito pouco tempo de conduçao.

O controle do disparo tem um potenciometro que permite ajustar o angulo de disparo, deixando a tensao na carga desde muito pouco ateh perto do que eu precisava.

Com resistencia, tudo perfeito. Na hora de ligar o led, desastre (100 doletas jogadas fora). O led piscou e queimou, mesmo com o controle de tensao ajustado para o minimo (com o multimetro analogico, a tensao media DC - nao AC rms - nem chegava a 1 V, sendo que eu sei que nessa condiçao a tensao de pico mal chegava a 10V). Tah certo que com a tensao media em 10V, o pico chegava a 60V, mas nem cheguei a ajustar assim). O led tinha ateh um zener pra protege-lo, mas nao foi suficiente e pra garantir eu ainda liguei um resistor de potencia 4R7 em serie. Pra nao queimar mais leds, liguei uma lampada de 12V, queimou.

Alguem tem alguma ideia de onde estah o furo ? Em tese o anodo do led ia direto na fase, mas o SCR nao deveria garantir o resto ?

[andre_luis]

Se voce mediu com um multimetro RMS esta pode ser a causa do problema. O valor máximo do LED pode ter sido atinjido.

+++

[renatokodaira]

Se voce mediu com um multimetro RMS esta pode ser a causa do problema. O valor máximo do LED pode ter sido atinjido.

O valor maximo eu vi no osciloscopio. O valor médio DC eu medi com um multimetro analogico.

[MOR_AL]

Olá, Renato.
Não conheço o led de potência, mas os leds precisam de corrente controlada e não tensão.
Imagine que o led começa a conduzir com uma tensão V. Se aumentarmos um pouquinho a tensão sobre ele, a corrente aumenta enormemente. Por isso é que devemos garantir a limitação de corrente para valores que não ultrapassarão o seu limite.
A idéia do resistor ou a lâmpada em série está correta. Talvez apenas faltou limitar a corrente para valores seguros.
Você colocou dissipador no led? Para esta potência será necessário.
Confira o seu circuito, colocando uma lâmpada de 120V. Parece que pode haver algum problema na sua montagem.
MOR_AL

[andre_luis]

...O led tinha ateh um zener pra protege-lo, mas nao foi suficiente e pra garantir...

A proteção poderia ser pensada também para o circuito de disparo, e não apenas na saída.

+++

[fabim]

Renato, tem um engano ai de sua parte.

Uma rede 127V não é 127V ela é 179V...
VRMS = VP/SQRT(2) = 127V...

No seu caso, voce calculou para os 10V com um resistor tal que fornecesse X amper para os 10V.
Mais na verdade provavelmente tu socou 14,1VP/4.7R = 3A, mais se calculando o coseno esta tensão pode ter sido bem maior o que ofereceu um pico de corrente bem maior pro seu led..

á mais a RMS... Foda-se a RMS, abre o seu datasheet e veja lá no maximum limits, qual a corrente de pico o led suporta em qual largura de pulso..

Com toda certeza do mundo tu rompeu esta barreira!!!

Mano, uma fonte de PC custa 40R$, um TIP35 custa 2,50, um LM317 custa 3,00 , BC548 + diodo + resistores uns 2R$...

Tu monta um gerador de corrente continua e pronto...

[proex]

Led sem controle de corrente constante não vira..

Se a tensão sobre o led subir, tem que baixar a corrente.
Se a tensão sobre o led baixar, tem que subir a corrente.

Senão, na hora que a rede der aqueles picos de tensão, seu led vai pro saco.
Ou então, se na hora que a tensão de rede baixar, o brilho do led diminui.


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[renatokodaira]

Bom, as condiçoes sao as seguintes:

Especificações do LED: 9,9 V de tensão direta (são várias linhas de 3 leds brancos em série), corrente nominal de 700mA.

O LED tava preso a um dissipador adequado (um bloco de alumínio usinado com massa e aletas adequadas).

Normalmente usamos fonte chaveada comercial de 12V ou 10Vdc para ligar o led, sem problemas. Temos limitadores de corrente (seja com resistor ou com regulador de corrente).

A experiência é uma tentativa de se conseguir usar esses leds sem a fonte DC, apenas usando um tiristor pra reduzir o ciclo positivo ativo e eliminar o ciclo negativo da tensão da rede que aqui é 115Vrms).

O cálculo da tensão RMS sobre a carga usando o SCR é função do ângulo de disparo (tem uma fórmula = integral definida do ângulo de disparo até 180*) e serviu apenas para ter uma idéia de qual seria o tempo máximo de condução (a partir do disparo do SCR até 180*). Nessa condição, o pico de tensão (momento do disparo) é de 60 V (visto no osciloscópio).

Mas ligamos inicialmente o led não com essa condição, mas com um ângulo de disparo que fazia que a tensão inicial de pico fosse menor do que 12V ( e depois ela vai reduzindo até 0V). Ou seja como se fosse apenas um pulso DC de menos de 12V, e assim mesmo queimou o led com o resistor em série (e a corrente de pico seria: 12V - 9,9V sobre o led divididos por 4,7ohm = 446mA)

A questão é pelo simples fato de ter ligado o led direto na fase (mesmo com o SCR não conduzindo) e com condições de tensão abaixo ou dentro das limitações, o led queimou (mesmo com o zener que tem embutido nele pra proteção). Entendo que não teria brilho máximo (apenas o proporcional ao pouco tempo do pulso de condução), mas não deveria queimar.

[MOR_AL]

Bom, as condiçoes sao as seguintes:

Especificações do LED: 9,9 V de tensão direta (são várias linhas de 3 leds brancos em série), corrente nominal de 700mA....

O LED tava preso a um dissipador adequado (um bloco de alumínio usinado com massa e aletas adequadas).

... Temos limitadores de corrente (seja com resistor ou com regulador de corrente)...
Mas ligamos inicialmente o led não com essa condição, mas com um ângulo de disparo que fazia que a tensão inicial de pico fosse menor do que 12V ( e depois ela vai reduzindo até 0V). Ou seja como se fosse apenas um pulso DC de menos de 12V, e assim mesmo queimou o led com o resistor em série (e a corrente de pico seria: 12V - 9,9V sobre o led divididos por 4,7ohm = 446mA)

A questão é pelo simples fato de ter ligado o led direto na fase (mesmo com o SCR não conduzindo) e com condições de tensão abaixo ou dentro das limitações, o led queimou (mesmo com o zener que tem embutido nele pra proteção). Entendo que não teria brilho máximo (apenas o proporcional ao pouco tempo do pulso de condução), mas não deveria queimar.

... Nessas condições não deveria queimar mesmo. Por isso só resta conferir as ligações, inclusive com a pinagen do manual... E quando for testar, curto-circuite a junção catodo-gate do SCR. Aliás, há um resistor entre o catodo e o gate? Isso ajudaria, quando o ferminal do trimpot estiver em sua tensão mínima, a tensão gate-catodo seria nula. Sem o tal pico de 12V.
MOR_AL

[ELFS]

Confira a tensão reversa que pode aparecer sobre o LED.
Considere os caminhos via capacitores e resistores etc..

[renatokodaira]

Pois eh ELFS, ateh pensei nisso, mas as redes RC estao antes da carga de modo que nao tem caminho pra tensao reversa voltar e polarizar reversamente o led (que estah em série com o SCR e o resistor de potencia).

E depois, a rede RC dupla eh de 39kohm+potenciometro de 100k, capacitor de 150nFx400V, outro resistor de 4k7, outro capacitor de 470nF e depois ao gate tem um 1N4007. Ainda pra garantir eu tinha posto um fusivel de 2A no caminho da corrente de carga (esse nao abriu).

Bom o que eu posso pensar eh que eu testei primeiro com a resistencia de 13 ohm (que se comportaria como se fosse mais ou menos o led a 10V x 700mA). Soh que na hora que coloco o led como carga, esse nao eh linear e quem sabe pode gerar alguns transientes ou spikes que queimem ele.

Por exemplo, coloquei antes um capacitor eletrolitico de 15uF x 200V em paralelo com a carga pra suavizar um pouco o pulso, o circuito começa a fazer bzzzzzzzz, algum componente que eu nao identifiquei começa a vibrar (acho que a corrente de surto aumenta bastante).

Vou experimentar colocar mais um diodo em série com a carga e o resistor do gate para o catodo.

[Jorge_Francisco]

Coloca o esquema aqui para entendermos, por enquanto só podemos imaginar.

[renatokodaira]

Jorge, o circuito eh o classico de SCR em corrente alternada.

http://imageshack.us/photo/my-images/35/dimmer.gif/

Mas eu descobri a burrada. Nao sei porque diabos eu achei que por meu scope estar na escala de 5V/div eu tava achando que tinha 6V de pico, quando na verdade eram 60V de pico (ai queima mesmo) pois a ponta do scope tava em 10x.

Depois, o SCR tava disparando antes, entao a primeira rede RC estava errada, Troquei o resistor de 39k por um de 130k e agora a tensao de pico atinge 20V no inicio e cai em 0,4ms (antes durava mais).

Desse jeito nao vai dar, porque o ciclo ativo vai ficar muito curto (menos de 9 graus) e o brilho muito fraco (nem vou testar com outro led....).

Eu imaginei que mesmo colocando uma tensao maior mas por pouco tempo, o led aguentaria e na media da tensao ele brilharia normalmente, mas ele queima antes.

[andre_luis]

...as redes RC estao antes da carga de modo...

Renato


O propósito original do TRIAC é realizar o controle de cargas tipicamente de potencia ( lampada incandescente / aquecimento / motor ), onde o limite de segurança acaba sendo o valor médio. Entretanto o LED é um componente basicamente eletrônico, pois possui limitações mais rigorosas de tensão e corrente instantánea. Como voce está implementando uma topologia mais baseada em retificação e filtragem ( aparentemente de ordem superior ), deveria funcionar. É comum o uso de retificação controlada por TRIAC no primeiro estágio de fontes ajustáveis.

Acredito que o problema possa estar na proteção realizada pelo circuito de controle de disparo. Voce poderia tentar 2 abordagnes :
> Limitação por Zenner já no Gate do TRIAC.
> Circuito de Soft-Start no Gate do TRIAC.

Quanto ao ruído que voce vivenciou, realmente ocorre nos Dimmer quando a fase é muito baixa ( tensão controlada pequena ). Não sei exatamente o motivo, mas pode ser as harmônicas geradas. Em princípio eu não me preocuparia se isso diminuísse conforme aumentasse a fase - e o ruído sumisse - ou se nenhum componente aquecer.

+++

[jorgeluiz]

eu ja' tentei fazer fontes baseadas em controle de angulo de disparo em triacs, mas nunca consegui. Acho que o formato da onda seja muito irregular, que nao da' pra fazer uma filtragem boa.