trailing edge dimmer maken

Lambiek, dit is geen 'trailing edge dimmer'. Hier wordt de gelijkgerichte ingangsspanning gePWM'med, en is in die hoedanigheid alleen geschikt voor universeelmotoren en gloeilampen. De vraag was een 'trailing edge dimmer' geschikt voor LED verlichting, ideaal zou zijn nu het schema van die Dimma van Ikea uit je mouw te schudden (maar ik begrijp het als je die niet blijkt te hebben :)).

Lambiek

Special Member

Op 9 januari 2019 10:44:24 schreef Kruimel:
Lambiek, dit is geen 'training edge dimmer'.

Nee, dat klopt. Maar, zie de vraag van TS.

Op 7 januari 2019 21:42:30 schreef arnold geurtse:
In enkele gevallen zie ik dat ze de ac spanning gaan gelijkrichten, en dat er maar 1 power mosfet gebruikt wordt, is dit doordat de gelijkrichter de sinus naar alleen de positieve helft omzet ?

En daar reageer ik dus op. :)

...., ideaal zou zijn nu het schema van die Dimma van Ikea uit je mouw te schudden (maar ik begrijp het als je die niet blijkt te hebben :)).

Die heb ik dus niet. :)

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Ah ok, dan snap ik de verwarring... Ik denk dat de TS een ander soort opbouw bedoelt:

Ik heb hier alleen de brug en de MOSFET getekend, maar dit zou (behalve de aansturing natuurlijk) een 'drop-in replacement' kunnen zijn voor een triac. Het geeft alleen ~1,5V extra spanningsval (=vermogensverlies). Ik vermoed dat dit het is dat de TS gezien heeft, maar dat weet ik natuurlijk niet zeker.

Op 9 januari 2019 15:39:59 schreef Kruimel:
Ah ok, dan snal ik de verwarring... Ik denk dat de TS een ander soort opbouw bedoelt:

Dit soort schema's kan hij nog nog bedoelen en dit schema lijkt op er op het schema in de opening post:

Het volledige schema staat hier, met enige uitleg; Trailing edge phase control rotary wall dimmer.

Jochem

Golden Member

Op 9 januari 2019 15:39:59 schreef Kruimel:
Ah ok, dan snal ik de verwarring... Ik denk dat de TS een ander soort opbouw bedoelt:
https://www.circuitsonline.net/forum/file/38416/forum-post

Dat is vanwege z'n eenvoud wel een leuk schema om mee te experimenteren (netspanning even achter een scheidingstrafo natuurlijk). Als je daar een functiegenerator aan hangt kun je ook mooi zien waarom je ook bij PWM nog steeds netsynchronisatie wilt hebben, hoewel het met hogere frequenties steeds minder van belang is.

Heb geduld: alle dingen zijn moeilijk voordat ze gemakkelijk worden.
subsonik

Golden Member

Deze heb ik in 2015 gebouwd en sindsdien dagelijks in gebruik, is een trailing edge dimmer die ik gebruik om 12V halogeenlampen met elektronische transfo te dimmen.

https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/subsonik-public/co/trailing-edge-dimmer.PNG

De 230 komt binnen op X1-1 en X1-2, de load hangt aan X1-7 en X1-8. Gelijkrichtbrug D1-4 en mosfet Q2 staan in serie met de load (opzet zoals al enkele keren in dit topic vernoemd). Opgelet: Q2 is een IRF840, géén BUZ11.

Timing wordt verzorgt door IC1A (had ook met een 555 gekund maar ik heb nu eenmaal een berg LM324 liggen). De zero-crossing detector stuurt OK1 in geleiding, waardoor C5 ontladen wordt -> mosfet gaat in geleiding. C5 wordt geladen door R4 tot het referentieniveau van IC1B bereikt wordt, dan gaat de mosfet uit.

Sturing gebeurt in mijn geval met ene PWM-signaal van een µC op OK3. Kan je prima vervangen door een potmeter op pin 5 van IC1B, maar dan heb je geen galvanische koppeling meer. OK2 levert ook weer een signaal aan de µC (230 aanwezig, ik kan door de lichtschakelaar snel uit en weer aan te zetten het dimniveau aanpassen).

Zoals je ziet zijn het best veel componenten geworden, ik denk dat het eleganter was om de gate van de mosfet via een optocoupler aan te sturen, en heel het opampverhaal rechtstreeks aan de ZCD te knopen. De voeding was dan ook eenvoudiger geweest, is nu dubbel: C2 bij maximale brightness, R11/R12 wanneer het licht uit is.

Sine

Moderator

@sub,

Dat kan prima werken, maar het wordt interessanter (ingewikkelder) als je dit tweekanaals wilt uitvoeren. Vandaar dat je vaak die rug aan rug IGBT tegenkomt.

Opampjes zo buiten spel zetten is overigens minder fraai, zet ze als volger en knoop de niet-inverterende aan een signaal of massa.

Angaben sind wie immer ohne Gewähr.

Mijn wens is om een 1 kanaals dimmer te maken, waarschijnlijk en die een niet gelijkgerichte spanning kan dimmer.
Vanvond even naar de lokale elektronica boer componenten ophalen zodat ik van het weekend kan testen.

Ik lees alleen terug dat ik voor de optocoupler beter een ander type kan toepassen, welk type adviseren jullie. ik ga werken met 3,3V stuur spanning.

Lambiek

Special Member

Op 10 januari 2019 08:00:15 schreef arnold geurtse:
Mijn wens is om een 1 kanaals dimmer te maken, waarschijnlijk en die een niet gelijkgerichte spanning kan dimmer.

Eigenlijk wil je zo'n signaal creëren.

En dan met een regelbaar pwm signaal, in het voorbeeld is het pwm signaal 50%. Halve spanning dus.

Je zal wel nul doorgangsdetectie toe moeten passen, anders wordt het niets. Of je moet een hoge pwm frequentie toepassen, dan heb je kans dat het in de pas blijft lopen. Maar het nul punt detecteren is beter.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Dat is ook een mooie die jij schets, nuldoorgang detectie is niet spannend, die heb ik nu ook al.
Ik ging er eigenlijk meer van uit de sinus tot 50% laten lopen en dan afschakelen.
Kan eigenlijk nergens goed vinden hoe een moderne led dimmmer werkt.
Ik weet het gezien de tijd die ik er in heb gestoken had ik al lang een led dimmer kunnen bestellen. dit is nu een hobby/prestige project geworden.

De aansturing voor jou voorbeeld is mij met 2 mosfets

zoals in dit deel schema waarbij node 1 en 2 de 230V AC is.

met het bijgevoegde schema kan ik volgens mij ook de sinus zo maken als in jou voorbeeld.

Op 10 januari 2019 10:02:30 schreef Lambiek:

Eigenlijk wil je zo'n signaal creëren.

https://www.circuitsonline.net/forum/file/38445

Is dat zo? Zo een elektronische transformator zal daar waarschijnlijk niet blij van worden, en als er enige soort van capacitieve filtering in de voeding van je LEDs zit ga je die ook roosteren. Dan introduceer je juist meer van de steile stijgende flanken die met de oude triacdimmers de oorzaak waren van de storingen en geluiden. De originele suggestie was een trailing edge dimmer, en ik denk dat dit ook de juiste oplossing is. Als er ergens in je systeem een condensator (indirect) aan de netspanning zit, dan zal de begrensde dV/dt van een 'trailing edge dimmer' ervoor zorgen dat de RMS stroom tot een redelijke waarde begrensd wordt. Volgens mij is dat de enige reden dat die dingen in het leven zijn geroepen.

De schakeling met een MOSFET stelt je wel in staat alle varianten van dimmers te maken, dat hangt gewoon af van het systeem dat het aanstuurt. In dat systeem zou in principe alleen een nuldoorgangsdetectie moeten zitten, een timer en een 'gate driver'. De timer zou regelbaar moeten zijn van 0-10ms en dan uit ('trailing edge') of in ('leading edge') moeten schakelen. Je kunt er ook mee PWM'men, maar met netspanning zou ik dat in de meeste gevallen niet doen. De schakeling van subsonik is wat dat betreft een redelijk voorbeeld, al kan het simpeler (maar hij merkt al op dat hij toevallig LM324s had liggen).

Op 10 januari 2019 00:00:29 schreef Sine:
Opampjes zo buiten spel zetten is overigens minder fraai, zet ze als volger en knoop de niet-inverterende aan een signaal of massa.

Klopt, maar met opamps minder een issue dan met comperators. Ze hebben geen last van zwevende uitgangsspanningen, maar moeten gewoon niet oscilleren. Er was ooit een mooie uitgave van "hardly asked questions" of iets dergelijks door één van de grotere analoge fabrikanten, maar ik weet zo snel niet meer wie of wanneer. Ik zal een link posten als ik hem vind.

ik vraag mij alleen af, waarom ik wel of niet voor 1 of 2 mosfets zou kiezen, hier kan ik nog geen eenduidig antwoord op vinden.

Sine

Moderator

Op 10 januari 2019 11:48:41 schreef Kruimel:
Klopt, maar met opamps minder een issue dan met comperators. Ze hebben geen last van zwevende uitgangsspanningen, maar moeten gewoon niet oscilleren. Er was ooit een mooie uitgave van "hardly asked questions" of iets dergelijks door één van de grotere analoge fabrikanten, maar ik weet zo snel niet meer wie of wanneer. Ik zal een link posten als ik hem vind.

Als je ze op gelijk niveau zet zit je ook rond het kanteplunt te wippen.

Analog had er ooit een leuk krabbeltje van:
https://www.analog.com/media/en/analog-dialogue/raqs/raq-issue-46.pdf

Op 10 januari 2019 11:59:23 schreef arnold geurtse:
ik vraag mij alleen af, waarom ik wel of niet voor 1 of 2 mosfets zou kiezen, hier kan ik nog geen eenduidig antwoord op vinden.

Met een enkele maakt het eigenlijk niet uit, dan kun je beiden doen.
Als je een twee of meer kanaals wilt fabrieken dan wordt het een ander verhaal.

Angaben sind wie immer ohne Gewähr.
Jochem

Golden Member

Op 10 januari 2019 08:00:15 schreef arnold geurtse:
Mijn wens is om een 1 kanaals dimmer te maken, waarschijnlijk en die een niet gelijkgerichte spanning kan dimmer.

Realiseer je dat als je in bovenstaande voorbeelden een bruggelijkrichter ziet, die niet veroorzaakt dat je last(/lamp) een gelijkgerichte spanning krijgt, maar dat hij zorgt dat je MOSFET niet dubbel uitgevoerd hoeft te worden.

ik vraag mij alleen af, waarom ik wel of niet voor 1 of 2 mosfets zou kiezen, hier kan ik nog geen eenduidig antwoord op vinden.

Het is dus een ander werkingsprincipe.

[Bericht gewijzigd door Jochem op 10 januari 2019 12:55:50 (17%)]

Heb geduld: alle dingen zijn moeilijk voordat ze gemakkelijk worden.

Wel, dat hangt een beetje af van een aantal overwegingen die per ontwerp kunnen verschillen. Een MOSFET heeft een weerstand, in het geval van een IRF840 (wat ik een geschikt exemplaar zou vinden voor deze toepassing, al zijn er inmiddels betere) is dat iets onder één Ohm. De dissipatie die daarmee gemoeid is zal dus afhangen van de RMS stroom. In het geval van twee MOSFETs in serie hebben we het over een dissipatie van P=1,7*I2, wat dus belemmerend kan worden voor grotere stromen, maar in je voordeel werkt met lichte belastingen.

Gebruik je echter maar één MOSFET en een brugcel (vier dioden) dan is de dissipatie P=0,85*I2+1,4*I, de werking van het kwadraat wordt dan minder. De spanning over een diode varieert niet zo veel met de stroom, maar voor de vorm is een verlies van P=0,8*I een redelijke aanname. Hier is de kwadraat dus weg en zijn de verliezen kleiner als de stromen toenemen. Een brugcel wordt bovendien beschouwd als een enkel onderdeel dat robuust en zeer goedkoop is.

In het bovenstaande geval is het ook nog wel te overwegen om een IGBT te gebruiken. Die kan je modelleren als een diode met een weerstand in serie. De diode voegt ongeveer een volt toe (afhankelijk van het IGBT type), maar de weerstand is kleiner dan van een MOSFET van hetzelfde 'die-oppervlak', en dat 'die-oppervlak' is hetgeen een uitwerking heeft op de prijs en dat kan een invloed hebben in massaproductie. In het geval van een hobbyist worden de kosten gedomineerd door andere mechanismen, en de keuze voor een IGBT of een MOSFET is grotendeels arbitrair. Ook in het geval van een IGBT zal je er twee nodig hebben als je geen brugcel gebruikt. Let er ook op dat je in dat geval IGBTs moet hebben met een ingebouwde diode, want IGBTs geleiden niet inherent in de tegenrichting, maar de doorslagspanning in tegenrichting is in de meeste gevallen en afhankelijk van de technologie erg laag.

Wegens de kleine stromen die er veelal gemoeid zijn met LED lampen en beschikbaarheid van lage RDSon MOSFETs is een koppel MOSFETs wat mij betreft de beste keuze. Pas de zekering aan op de grootste dissipatie die deze MOSFETs verwacht worden aan te kunnen.

edit:

Op 10 januari 2019 12:44:05 schreef Sine:
Als je ze op gelijk niveau zet zit je ook rond het kanteplunt te wippen.

Inderdaad, het is verre van ideaal.

Analog had er ooit een leuk krabbeltje van:
https://www.analog.com/media/en/analog-dialogue/raqs/raq-issue-46.pdf

Dat was 'm inderdaad! :)

@jochem, dat is dus het probleem, dat zie ik nog niet zo zeer.
Kan iemand dit misschien beter verklaren.

Bij mijn weten wordt de onderste helft van de sinus "omgeklapt" zoals in de bijlage

Jochem

Golden Member

Ja, dat moet je inderdaad even "zien".

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/13/4_diodes_bridge_rectifier.jpg/220px-4_diodes_bridge_rectifier.jpg

Als je bovenstaand schema bekijkt, dan kun je je waarschijnlijk wel voorstellen dat links van de brugcel AC staat, en rechts DC, toch?

Stel nu dat je rechts een MOSFET aan gaat sluiten, dan ziet die MOSFET dus ook DC. Maar je lamp die komt links, in SERIE met de AC-kant van de brugcel. Dus die lamp krijgt nog steeds AC.

Je kunt zelfs zo beginnen:

Met de schakelaar kun je de lamp aan- en uitzetten. De lamp ziet AC, maar de schakelaar ziet alleen DC.
Bouw de schakeling maar eens op en zet de multimeter maar over de lamp heen om de spanning te meten (AC) en net zo bij de schakelaar (maar dan DC).

Maar uiteindelijk komt er dus een regeling in de vorm van een MOSFET achter.

Het idee is dat je de brugcel aan de DC-kant gaat kortsluiten met een MOSFET. Op het moment dat je dat doet, krijgt de lamp de 230VAC te zien (minus spanningsval over de diodes in de brug). Op het moment dat de MOSFET niet in geleiding wordt gestuurd is de brug "open" en krijgt de lamp dus ook geen spanning.

Het probleem dat in de praktijk moet worden opgelost is dat je een spanning nodig hebt om de gate van je MOSFET aan te sturen. Dat kan opgelost worden met een losse voeding, of door parasitair mee te liften op de momenten dat de MOSFET uitgeschakeld is, en er dus een spanning beschikbaar is aan de DC-kant. Die ga je dan bufferen achter een diode. De belasting die de schakeling vormt moet dan wel klein genoeg blijven om de lamp niet te laten oplichten, en bovendien mag de MOSFET nooit 100% van de tijd aan staan, want dan loopt je buffer leeg en houd je geen spanning over. Met een aparte voeding heb je dat probleem niet, maar dan heb je zowel nul als fase nodig, en als je iets wilt bouwen dat je op de plek van een lichtschakelaar in kunt bouwen heb je soms alleen fase en schakeldraad beschikbaar.

Maar om laatstgenoemd probleem even buiten de begripvorming te houden is het zo leuk om die schakeling op de bench op te bouwen met een losse functiegenerator (ground aan de - van de brugcel). Dat helpt echt om de werking te begrijpen.

Heb geduld: alle dingen zijn moeilijk voordat ze gemakkelijk worden.
Lambiek

Special Member

Op 10 januari 2019 11:48:41 schreef Kruimel:
Is dat zo? Zo een elektronische transformator zal daar waarschijnlijk niet blij van worden, en als er enige soort van capacitieve filtering in de voeding van je LEDs zit ga je die ook roosteren.

Hoe moet het signaal er dan uitzien volgens jou?

Je kunt er ook mee PWM'men, maar met netspanning zou ik dat in de meeste gevallen niet doen. De schakeling van subsonik is wat dat betreft een redelijk voorbeeld,.....

subsonik gebruikt ook pwm. Hoe wil je de fet anders aan sturen.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.
Jochem

Golden Member

Op 10 januari 2019 14:11:44 schreef Lambiek:
subsonik gebruikt ook pwm.

Hij zegt zelf duidelijk trailing-edge, waarom zouden we daaraan twijfelen?

Heb geduld: alle dingen zijn moeilijk voordat ze gemakkelijk worden.
Lambiek

Special Member

Op 10 januari 2019 14:23:04 schreef Jochem:
Hij zegt zelf duidelijk trailing-edge, waarom zouden we daaraan twijfelen?

Op 9 januari 2019 20:49:22 schreef subsonik:
Sturing gebeurt in mijn geval met ene PWM-signaal van een µC op OK3.

Mis ik nu iets, of lees ik ergens overheen?

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Jochem duidelijk uitleg en begin het eindelijk een beetje te snappen.
Wat ik voor ogen heb is om een snoer dimmer te maken.

Dus 230V ac in en een gedimde 230Vac uit.

en inderdaad ga ik voor een trailing edg, met nuldoorgang detectie en dan ga ik de gate bij nul doorgang sturen en na x msec weer afschakelen.

Stel dat ik het sturen en afschakelen omdraai dan krijg ik naar mijn mening juist het tegenovergestelde een leading edge dimmer.

subsonik

Golden Member

Lambiek, mijn schema is wel degelijk trailing edge! Géén PWM. Het PWM-signaal op OK3 wordt door C6 en omliggende R's omgezet in een gelijkspanning (= referentiespanning voor de comparator). PWM gebruik ik dus alleen om op een makkelijke manier het stuursignaal van de µC op een galvanisch gescheiden én stabiele manier in het analoge stuk te krijgen.

Op 10 januari 2019 00:00:29 schreef Sine:
(...)
Opampjes zo buiten spel zetten is overigens minder fraai, zet ze als volger en knoop de niet-inverterende aan een signaal of massa.

Thanks voor de tip! Gelukkig heeft de LM324 doorgaans zoveel offset dat ze allicht niet staan oscilleren :-)

[Bericht gewijzigd door subsonik op 10 januari 2019 14:57:01 (13%)]

edit: Crap, net te laat...

Op 10 januari 2019 14:28:32 schreef Lambiek:
Mis ik nu iets, of lees ik ergens overheen?

Ik denk het... :) De processor stuurt een PWM uit die in het HV deel van de schakeling achter OK3 in een analoog signaal wordt omgezet dat vervolgens wordt gebruikt om de timer in te stellen (de werking van welke ik nog niet helemaal doorgrond heb).

Op 10 januari 2019 14:31:30 schreef arnold geurtse:
Stel dat ik het sturen en afschakelen omdraai dan krijg ik naar mijn mening juist het tegenovergestelde een leading edge dimmer.

Exact! :) (Maar dan is een triac dimmer simpeler en goedkoper)

[Bericht gewijzigd door Kruimel op 10 januari 2019 15:04:50 (26%)]

Jochem

Golden Member

Op 10 januari 2019 14:31:30 schreef arnold geurtse:
Jochem duidelijk uitleg en begin het eindelijk een beetje te snappen.
Wat ik voor ogen heb is om een snoer dimmer te maken.

In dat geval heb je zowel de nul als de fase beschikbaar en is het probleem van de voeding eenvoudiger op te lossen.
Voor een definitief ontwerp zou ik ook voor 2 MOSFETs gaan, ipv de oplossing met een brugcel. Maar om mee te experimenteren is dat wel een super-eenvoudige opzet.

Heb geduld: alle dingen zijn moeilijk voordat ze gemakkelijk worden.

Een driver als de IRS2103 is handig als je 2 mosfets wilt gebruiken...

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com