Spanning regelen met een SM2082C LED driver

In een eerder topic waarin ik een actieve gelijkrichterbrug bouwde had ik last om een IC te vinden om de voedingsspanning van de gate-drivers te genereren rekening houdende met mogelijke hoge tranfospanningen. Spanningsregelaars met een hoge maximale ingangsspanning zijn wat minder algemeen en daarom duurder. In een later voedingsproject heb ik een halve brug gebouwd met een LR645, een IC dat bedoeld was om de opstartspanning voor een schakelende voeding te genereren. Dat heb ik toen met een bestelling mee gedaan omdat het makkelijk kon, maar is op het moment in volume meer dan $0,50/stuk ex BTW, en niet universeel beschikbaar.

Later kwam ik een ongerelateerde situatie een chip tegen die gebruikt werd in LED lampen. In dit geval was het een SM2082, maar er zijn best een hoop IC's op de markt met identieke functionaliteit. Hij dient zo gebruikt te worden:

Het is een lineaire stroomregelaar die geschikt is om in een LED de stroom te temmen en ook compatibel is met dimmers. Heel handig, maar dus niet meer dan een stroomregelaar. Hij genereert 0,6V over de shuntweerstand en houdt de stroom in die hoedanigheid gelijk.

Ik zat naderhand te denken: als hij de 0,6V stabiel houdt, dan werkt hij eigenlijk net als een LM317 in stroomregelmodus:

Als ik het nu zou omdraaien door de SM2082 als spanningsregelaar zou gebruiken dan zou ik een makkelijk te vinden IC hebben dat ik zou kunnen gebruiken om op mijn actieve gelijkrichtbrug toe te passen... :9~

Zojuist heb ik dus even lopen testen met een kleine schakeling rond een SM2082C (van deze advertentie... op AliExpress >:)), en het werkt! :o

Vervolg wegens fotoquota... O-) De opstelling ziet er uit als volgt:

Ik heb twee condensatortjes geplaatst, eentje van de ingang naar massa, en eentje van GND (of "adjust" op de LM317) en met een weerstandsdeler van 150 en 1200Ω. Dat zou in theorie 0,6/150*1350=5,4V moeten geven, en in de praktijk was dat 5,6V vanaf een volt of 10 ingangsspanning. Dat steeg nauwelijks verder bij 20V ingangsspanning. De regelaar lijkt op deze spanning verder ook kortsluitvast en begrenst de stroom op iets over de 100mA, wat daalt met de temperatuur, zelfs al neem je de stroom direct van de "Rext" pin af. Dat vond ik een positieve verrassing. Ik had geen voeding die meer spanning leverde makkelijk voorhanden, maar dat beoog ik nog wel te testen.

Ik weet niet of iemand hier iets aan heeft, maar omdat deze regelaars per fantastiljoen worden gemaakt zijn ze erg goedkoop, en lijken ze redelijk betrouwbaar. De SM2082G in TO-252/DPAK behuizing kost op het moment $0,22 bij LCSC (prijs per stuk voor 5 stuks) en €0,82 per 10 op AliExpress en is daarmee spotgoedkoop. Gewoonlijk zou ik niet aanraden halfgeleiders op AliExpres te kopen, maar in dit geval weten we dat deze sowieso niet door westerse fabrikanten worden gemaakt (deze is van Shenzhen Sunmoon), dus het bij de bron kopen lijkt dan logisch.

Ik houd jullie op de hoogte als ik verdere tests doe en er misschien zelfs eens een functionele brugcel mee bouw (hier te volgen: Actieve gelijkrichterbrug). Ik weet dat dit een beetje een onbenullige oefening is, maar het is voor de hobby en ik vond het interessant om dit eens getest te hebben. In mijn geval heb ik geen voeding nodig die superstabiel of ruisarm is, maar alleen iets dat simpel en compact is en de mogelijk zeer hoge binnenkomende spanning bruikbaar kan maken voor MOSFET gates.

Mijn volgende iteratie is er één met een spanningsreferentie. Nadat ik de vorige opstelling had gebouwd zat ik toch met teveel twijfels over stabiliteit en mogelijkheden op overspanning aan de uitgang, dus ik ben even gaan kijken naar courante en goedkope opties. Er zijn laagspanningsvarianten van de TL431 die met een kleinere kathodestroom overweg kunnen, meestal is de ondergrens 80 of 100µA. De SM2082 heeft een gegeven ruststroom van 150µA typisch en 250µA maximaal. Dat klinkt als goed genoeg! :)

Let op: U6 is de TLVH431! De 'H' betekent een component van 18V ipv 6V.

Dat heb ik als volgt in een 3D spagetti gesoldeerd:

Ik dacht er wel wat problemen mee te krijgen, maar het werkte in één keer zonder problemen met een 10kΩ lastweerstand, ook als ik R17 ontkoppelde. Die neig ik daar te laten voor het geval dat de chip gevoelig blijkt voor fluctuaties op de ingangsspanning.

Zodra je hem zwaar gaat belasten (op 19,2V ingangsspanning met een 150Ω weerstand aan de uitgang in mijn geval) gaat hij op een punt wel onderuit, maar dat is meer dan de gegeven 60mA max van de regelaar. Dat lijkt niet volledig warmtegerelateerd, want de spanning valt al weg voor het IC onhandelbaar heet wordt. De warmte van de regelaar koppelt ook naar de referentie, die ook iets verloopt, maar een stuk minder dan de chip los zou doen.

Zoals gezegd is de regelaar een SM2082C, en de zener hier is een TLVH431B van TI. In de uiteindelijke versie gebruik ik waarschijnlijk een SMD versie van de AZ431 van Diodes Incorporated.

Al met al ben ik best verrast door hoe probleemloos dit IC zich laat misbruiken als spanningsregelaar. Ik moet nog testen met hogere ingangsspanningen, deze voeding gaat maar tot 19V. Nu baal ik er een beetje van dat ik een willekeurige keramische condensator heb gepakt voor de ingang, want die is waarschijnlijk niet meer dan 50V.

Mijn plan was om nog te testen wat de regelaar zou doen met 50Hz enkelzijdig gelijkgerichte spanning, om te ontdekken of de SM2082 'overshoot' zou tonen of last met het laden van een elco aan de uitgang. Daarvoor heb ik een 2x35V ringkern genomen en die met een diode gelijkgericht, zodat het IC een relatief grote spanning tot 100V op zijn ingang zal zien. Het volgende schema dient als uitgangspunt, met Q9 eigenlijk permanent ontkoppeld:

Alles is 5V/div en 5ms/div.

De eerste test is zonder elco en zonder lastweerstand:

De tweede was met een belasting aangesloten, ik ben vergeten of het 1k of 10kΩ was O-):

En uiteindelijk met een 47µF elco en 1kΩ lastweerstand, wat in mijn optiek de eerstvolgende 'worst case'/'user case' zal zijn (in de gelijkrichter):

Alles is dus exact zoals je zou hopen. Ik heb berekend dat de hellingen op de scoop overeen komen met een ontlaadstroom van 10,6mA en een 132mA laadstroom. Dat laatste De som van beide is dus de stroom waarop het IC op de korte termijn de stroom begrenst.

Hier nog even een sfeer-impressie:

Je ziet dat ik hier voor de zekerheid ook maar even een TVS heb geplaatst, zodat niet alles meteen stuk was als de regelaar toch besloot onderuit te gaan.

Ik heb ook even getest met een 150 en 220Ω weerstand parallel aan de 1kΩ weerstand, en dan warmt de regelaar erg snel op, maar begrenst de stroom gewoon steeds verder waardoor de spanning daalt. Geen overshoot of hikken, gewoon terugregelen. Al met al ben ik dus onder de indruk van dit kleine IC'tje, die gaat me goed van dienst zijn! :)