Как измерить выходное напряжение на драйвере

Обновлено: 22.01.2025

Специальные электронные схемы – драйверы – позволяют продлевать работу светодиодов, делать их свечение равномерным и качественным. Узнаем, как работает это устройство, как правильно его выбрать и установить, а также изготовить своими руками.

Что такое драйвер и зачем он нужен?

Светодиоды очень чувствительны к изменениям параметров электросети, поэтому их подключают в сеть через драйвер – электронное устройство, контролирующее силу тока и напряжение.

Обычно драйвер к led-светильнику подбирают с запасом по мощности и с учетом диапазона выходного напряжения и тока. Если его параметры не будут подходить к светодиодному устройству, оно придет в негодность, его придется утилизировать.

Принцип работы, классическая схема и отличие от блока питания

Несмотря на то, что драйвер часто называют блоком питания, между этими двумя понятиями есть разница. Драйвер – источник тока, который поддерживает его неизменное значение для прохождения через светодиод, а блок питания поддерживает стабильное напряжение.

Рассмотрим, как работает блок питания на конкретном примере:

Подключим к источнику на 12 В сопротивление (R) 40 Ом.
Пусть через резистор протекает ток (I) 300 мА. При установке двух резисторов ток удвоится и станет равен 600 мА. При этом напряжение не изменится, так как оно имеет пропорциональную связь с током и сопротивлением (закон Ома I=U/R).

Теперь посмотрим, как работает драйвер:

Пусть в цепь с драйвером на 225 мА включено сопротивление (R) 30 Ом.
Если при напряжении (U) 12 В включить два параллельно включенных резистора по 30 Ом, ток останется прежним – 225 мА, а напряжение станет вдвое меньше – 6 В.

Драйвер в итоге обеспечивает нагрузку заданным выходным током независимо от скачков напряжения. Поэтому светодиоды, на которые будет подаваться напряжение 6 В, будут светить так же ярко, как и при источнике в 10 В, если на него будет подан ток заданного уровня.

Схема драйвера для светодиодов:

Цепь драйвера состоит из трех взаимосвязанных узлов:

емкостного сопротивления для разделения напряжения;
выпрямляющего модуля;
стабилизатора.

Принцип работы схемы:

При прохождении тока конденсатор С заряжается до полной зарядки. Чем его емкость меньше, тем быстрее он зарядится.
Переменный ток преобразуется в пульсирующий. Первая часть волны сглаживается при прохождении через конденсатор С.
Электролитический конденсатор, завершающий цепь, служит сглаживающим фильтром-стабилизатором.

Технические характеристики

При покупке светодиодного светильника может возникнуть потребность в покупке драйвера, если осветительное устройство не имеет преобразователя тока.

ток на выходе, А;
рабочая мощность, Вт;
напряжение на выходе, В.

Выходное напряжение может меняться. Оно зависит от схемы подключения к питанию и числа светодиодов. От величины тока зависит уровень яркости и мощность.

Чтобы диоды светили ярко и не притухали, на выходе драйвера ток поддерживается на заданном уровне. Мощность преобразователя должна быть несколько выше, чем суммарное количество Вт всех диодов.

Для расчета мощности драйвера применяют формулу: P = P (led) × X где:

P (led) – это мощность одного светодиода;
Х – количество диодов.

Если расчетная мощность получилась 10 Вт, драйвер надо брать с запасом на 20-30 %.

Виды драйверов

Все драйвера различают по трем критериям – по способу стабилизации, конструкционным особенностям и наличию/отсутствию защиты. Рассмотрим все варианты подробнее.

Линейные и импульсные

В зависимости от схемы стабилизации тока драйверы делятся на два типа – линейные и импульсные. Они отличаются принципом работы и эффективностью.

Перед электронной схемой драйвера поставлена задача – обеспечение стабильных значений тока и напряжения, подводимых к кристаллу (светодиоду). Самый простой и дешевый вариант – включение в цепь ограничительного резистора.

Линейная схема питания:

Эта элементарная схема не способна обеспечивать автоматическое поддержание тока. При повышении напряжения он пропорционально растет и, когда превысит допустимое значение, кристалл разрушится от перегрева.

Более сложное управление осуществляется путем включения в цепь транзистора. Минус линейной схемы – снижение мощности при росте напряжения. Такой вариант допустим при работе led-источников малой мощности, но при работе мощных светодиодов такие схемы не применяют.

Плюсы линейной схемы:

простота;
дешевизна;
относительная надежность.

Наряду с линейными схемами, стабилизировать ток и напряжение можно путем импульсной стабилизации:

после нажатия кнопки заряжается конденсатор;
после отпускания конденсатор разряжается, отдавая запасённую энергию полупроводниковому элементу (светодиоду), который начинает испускать свет;
если напряжение растет, то время зарядки конденсатора сокращается, если падает – увеличивается.

Нажимать кнопку пользователю не приходится – за него всё делает электроника. Роль кнопочного механизма в современных источниках питания выполняют полупроводники – тиристоры или транзисторы.

Рассмотренный принцип работы называется в электронике широтно-импульсной модуляцией. За секунду может происходить десятки и даже тысячи срабатываний. КПД такой схемы достигает 95 %.

Упрощенная схема импульсной стабилизации:

Электронные, диммируемые и на базе конденсаторов

От принципа устройства драйвера зависит область его применения и эксплуатационные характеристики.

Виды драйверов по принципу устройства:

Электронные. В их схемах обязательно используется транзистор. На выходе устанавливается конденсатор, исключающий или хотя бы сглаживающий пульсации тока. Электронные преобразователи способны стабилизировать токи до 750 мА.
Драйверы электронного типа борются не только с пульсациями, но и с электромагнитными высокочастотными помехами, наводимыми электроприборами (радио, телевизор, роутер и т. п.). Минимизировать помехи позволяет наличие специального керамического конденсатора.
Минус электронного драйвера – высокая стоимость, плюс – КПД близкий к 95 %. Их используют в мощных led-светильниках: автофарах, прожекторах, уличных фонарях.
Диммируемые. Особенность диммируемых драйверов – возможность управления яркостью светильника. Регулировка основана на изменении тока на выходе, который и определяет яркость светопотока.
Драйвер можно включать в схему двумя способами: между светильником и стабилизатором или между источником питания и преобразователем.
На основе конденсаторов. Это недорогие модели, используемые для бюджетных светодиодных светильников. Если в схеме производитель не предусмотрел сглаживающий конденсатор, то на выходе наблюдается пульсация. Другой минус – недостаточная безопасность.
Плюс подобных моделей – высокий КПД, стремящийся к 100 %, и простота схемы. Подобные драйверы легко собрать своими руками.

Драйверы на конденсаторах могут вызывать мерцание, поэтому их не рекомендуется использовать вместе с приборами, установленными внутри помещений. Мерцание вредно влияет на зрение и раздражает нервную систему.

В корпусе и без него

Драйвер может быть размещен внутри защитного корпуса, но может и не иметь его. Электронные схемы уязвимы перед многими внешними факторами, поэтому более надежным вариантом считается размещение драйвера в корпусе.

Корпус защищает электронный преобразователь от влаги, пыли, попадания прямых солнечных лучей и т. д. Бескорпусные модели обходятся дешевле, но у них меньше срок службы и хуже стабильность эксплуатации. Они больше подходят для скрытого монтажа.

Срок годности

Драйвер рассчитан примерно на 30 000 часов. Это немого меньше, чем расчетный срок службы многих светодиодных светильников. Такое уменьшение связано с неблагоприятными факторами, в которых приходится работать стабилизатору тока.

Что негативно влияет на работу драйвера:

скачки напряжения в электросети;
изменения температуры и/или влажности.

Если прибор мощностью 200 Вт имеет нагрузку 100 Вт, то 50 % номинального значения возвращается в сеть. Это может вызвать перегрузку и сбои питания.

Срок службы драйвера ограничен долговечностью сглаживающего конденсатора. Со временем в нем испаряется электролит, и прибор выходит из строя.

Чтобы продлить работу драйвера, его необходимо эксплуатировать в помещениях с нормальной (не повышенной) влажностью, и подключать к сети с качественным, без скачков, напряжением.

Как подобрать драйвер для светодиодного светильника?

При подключении к стабилизатору тока полупроводники получают необходимую им мощность и достигают номинальных характеристик. От того, насколько правильно будет подобран драйвер, зависит срок службы диодов.

На какие параметры обратить внимание:

Мощность. По ней определяют максимально допустимую нагрузку, на которую рассчитан прибор. Например, маркировка (20х26)х1Вт означает, что к драйверу можно подключать одновременно от 20 до 26 светодиодов, каждый мощностью 1 Вт.
Ток и напряжение (номинальные значения). Данный параметр производители указывают на каждом светодиоде, именно по нему подбирают драйвер. Если максимальный номинальный ток равен 350 мА, необходимо подключать источник питания на 300-330 мА.
Подобный диапазон рабочих токов позволяет обеспечивать срок годности светильника, предусмотренный производителем.
Класс защиты. От этого показателя зависит, где именно можно применять светильники – на улице или в помещении. Класс влагостойкости и герметичности обозначается буквами IP и выражается двумя цифрами.
По первой цифре судят о защите от твердых фракций (пыль, грязь, песок, лёд), по второй – от жидких сред. Класс защиты не указывает на температуру, при которой можно применять светильник.
Корпус. Драйвер может иметь открытый перфорированный металлический корпус или закрытый. Во втором случае устройство помещено в металлическую коробку. Для домашних условий подойдет негерметизированный корпус из пластика.
Принцип работы. Ограничительный резистор не избавляет от перепадов напряжения в электросети и не защищает от импульсных помех. Малейшее изменение напряжения приводит к резким скачкам тока. Линейный стабилизаторы считаются ненадежными и низкоэффективными драйверами, предпочтение отдают импульсным схемам.

Как проверить работоспособность?

Чтобы проверить драйвер без нагрузки, достаточно подать на вход блока 220 В. Если устройство исправно, на выходе появится постоянное напряжение. Его значение будет немного больше верхнего предела, указанного в маркировке драйвера.

Если, к примеру, на стабилизаторе стоит диапазон 27-37 В, то на выходе должно быть около 40 В. Чтобы поддерживать ток в заданном диапазоне, при увеличении сопротивления нагрузки (без нагрузки оно стремится к бесконечности) напряжение также растёт до определенного предела.

Данный способ проверки прост и доступен, но не позволяет делать однозначные выводы о 100%-ной исправности устройства. Попадаются драйвера, которые после включения без нагрузки не запускаются или ведут себя непонятным образом.

Второй вариант проверки:

При поиске поломок необходимо учитывать принцип устройства схемы. В линейных и импульсных схемах поломки могут быть связаны с определенными проблемами. Возможные неисправности:

В линейных стабилизаторах для защиты от перепадов напряжения применяют пару резисторов сопротивлением от 5 до 100 Ом. Один стоит на входе диодного моста, второй – на выходе. Чтобы уменьшить мерцание, параллельно нагрузке включают конденсатор-электролит максимальной емкости.
Неисправности линейных драйверов могут быть связаны с перегоранием одного или сразу двух защитных резисторов.
В импульсных преобразователях тока микросхемы защищены от перегрузки, перегрева и перенапряжения и по идее не могут сломаться. На деле же любая микросхема, особенно в драйверах китайского производства, может прийти в негодность.
Проблема усложняется тем, что многим китайским микросхемам трудно найти замену. Некоторые из них невозможно найти даже в интернете.

Подключение

Подключение драйвера к светодиодам не вызывает сложностей у пользователей, так как на его корпусе имеется необходимая маркировка.

Как подключить драйвер:

На входные провода (INPUT) подайте входное напряжение.
К выходным проводам (OUTPUT) подключите светодиоды.

При подключении соблюдайте полярность:

Полярный вход (INPUT). Если драйвер запитывается постоянным напряжением, то вывод «+» подключите к аналогичному полюсу источника питания. Если напряжение переменное, обратите внимание на маркировку, нанесённую на входные провода. Возможны два варианта:
- «L» и «N». На вывод «L» подайте фазу (ее найдите посредством индикаторной отвертки), на «N» – ноль.
- «
Есть и второй вариант подключения светодиодов – параллельно включаются несколько цепочек, содержащих равное количество диодов. При последовательном подключении все элементы светятся одинаково, при параллельном варианте линии могут иметь разную яркость.

Как сделать драйвер для светодиодного светильника своими руками?

Драйвер можно изготовить из старой телефонной зарядки. Необходимо только внести небольшие изменения в микросхему. Такой самоделки хватит для питания 3 светодиодов мощностью по 1 Вт. Рассмотрим пошагово сборку драйвера из телефонной зарядки:

При выполнении работ по созданию дайвера из зарядного устройства необходимо придерживаться правил техники безопасности. Если дотронуться до оголенных частей, можно получить сильный удар током.

Драйвер можно собрать и с нуля. Для этого понадобится паяльник, тестер, провода и интегральный стабилизатор КР142ЕН12А (либо зарубежный аналог – LM317), который можно приобрести в любом специализированном магазине рублей за 20.

Параметры покупной микросхемы – напряжение 40 В и ток 1,5 А. В нем имеется встроенная защита от перегрузки, перегрева и короткого замыкания. Микросхема стабилизирует напряжение, а драйвер выравнивает ток, поэтому понадобится внести изменения в стандартную схему подключения микросхемы.

Драйвер на интегральном стабилизаторе:

В задачу микросхемы в данном случае входит регулирование, благодаря которому ток будет поддерживаться на необходимом уровне. Величина тока определяется сопротивлением резистора R1. Его номинальное значение рассчитывают по формуле: R = 1,2/I, где:

Порядок сборки драйвера:
1. Соберите стабилизатор тока на 9,9 В с током 300 мА. Тогда R1 =1,2/0,3= 4 Ом. Мощность резистора – от 4 Вт. Можно взять резисторы, которые применяются в телевизорах. Их также можно купить в магазинах. Мощность этих элементов – 2 Вт, сопротивление – 1-2 Ом.
2. Соедините резисторы последовательно. Их сопротивление сложится и будет равно 2-4 Ом.
3. Прикрепите микросхему на радиатор и подключите к выходу драйвера цепь из последовательно соединенных диодов. Соблюдайте полярность при подключении светодиодов.
4. На вход подайте постоянное напряжение 12-40 В (прибор рассчитан на 9,9 В, поэтому берём с запасом). Превышать предельное значение не стоит – микросхема может сгореть.
  Подаваемое напряжение может быть не стабилизированным. Можно воспользоваться автомобильным аккумулятором, блоком питания от ноутбука или понижающим трансформатором с диодным мостом. Подключите драйвер, соблюдай полярность – работа сделана.
Благодаря драйверам удается не только улучшить работу светодиодных светильников, но и обеспечить их долгую, бесперебойную работу. Учитывая стоимость led-светильников, применение драйверов становится экономически выгодным решением.

Здравствуйте. Вчера пришел High-PF-3000mA-100W-DC-30V-36V-Dimmable-Isolated-Constat-Current-LED-Driver-for-100w-led драйвер светодиода. Как проверить его на работоспособность (матрица 100 ватт придет еще не скоро). Чем нагрузить?

а зачем его проверять то, можно лампочками нагрузить, включить 3шт последовательно на 12В
У него 3 ампера 30 вольт. Значит нужно нагрузочное сопротивление 10 Ом 100 ватт. Или резисторами составить, или что-нить похожее подобрать (лампочки от авто и т.д. )

Как начнёт греться - значит ток идёт.
При попытке проверить China драйвер 18В/0,65А (за 2$) резистором 33 Ома - получен шарах: ШИМ и диодный мост тю-тю вместе с предохранителем.
Стоит ли подвергать драйвер за 17,5 такой проверке? Лучше пусть он грохнет при испытаниях на резисторе, чем подключенный к дорогим диодам. Драйвер не исправный, не может нормально запустится. Возможно он 100Вт не тянет, попробовать включить его на лампу 220В 60Вт. Да и на лампах проблемно проверить, у холодной нити сопротивление на много ниже. Он мне уверял что у меня не исправен лед элемент в фонаре.
А на самом деле Лед точно рабочий? А то действительно похоже что он замкнутый и драйвер уходит в защиту. Лампы какой мощности подключали ? Одну подключал 36 вольт 60 ватт. Она мигает. Потом три двенадцати вольтовых автомобильных последовательно соединил. получилось 36 вольт 63 ватт. эти тоже мигают. затем китаец попросил три лампы подключить паралельно. Я взял лампы на 24 вольта и подключил паралельно. Они так же мигают. Вот такая шляпа. Продавец утверждал что к драйверу можно подключать только лед лампы 100 ватт и ничего более.
Добавлено (18.10.2017, 21:29)
---------------------------------------------
Да, ещё я его проверял без нагрузки. На выходе показывало 55 вольт, с колебаниями около 2вольт

Добавлено (19.10.2017, 08:45)
---------------------------------------------
Блин, я думаю нашёл свой косяк. Сегодня решил подключить свой лед чип через трансформатор на 35 вольт через диодный мост. И посмотреть через сварочную маску, все ли элементы горят. оказалось что горят только два ряда светодиодов. Блин , а без маски кажется горят все очень ярко. И на китайца наезжал напрасно. Печаль

Проверяйте все светодиоды. Там уже что то вы паяли, судя по фото. Как вы знаете, для светодиода важен ток, а не напряжение. Так что измерьте ток через светодиоды. А напряжение примерно должно быть около 78 В ( 26 пар светодиодов по примерно 3 В). Какие размеры светиков? Если размер 5,7 мм Х 3 мм, то это светодиоды марки 5730. Найдите на них параметры и вам станет понятнее.

ctc655,
да светодиоды 5730 проверил ещё раз все целые, потребляемый ток всей сборки всего 150 ма,
в данном светильнике две одинаковых сборки светодиодов и драйверов померли в раз

Как проверяли светодиоды? А что за пайки на фото? Надо посмотреть на схему драйвера. Оба драйвера на одной плате? Если на одной. значит надо смотреть что там общего. 150 мА - это ток одного светодиода, у вас они парно включены, ток должен быть около 300 мА. Либо где то дохлый светодиод или надо смотреть драйвер.
Измерьте падение напряжения на всех светодиодах.

ctc655,
светодиоды проверял мультиметром на прозвонке диодов,также китайским ESR метром,пайка это замена светодиода,каждый драйвер на отдельной плате,падение напряжения на светодиодах 2.45 в,если не против общатся можно на ты, схемку не нашёл

Светодиоды желательно проверить напряжением около 3. 3,3 В. Я пользуюсь или регулируемым БП, или литиевым аккумулятором с резистором ом на 50. Если еще и ток контролировать, то вообще хорошо. Для начала можно проверять парами. Если будет плохое свечение или мигать, то на замену.
Схему драйвера можно относительно просто найти. Найдите даташит на микросхему в драйвере. Там есть типовая схема включения. Не рекомендуется включать драйвер без светодиодов.

вот с даташитом то и проблема на микрухе написано 9911 и всё, но как я понял это AN9911 но может и ошибаюсь,мне кажется дело в драйвере,ну в общем хана драйверу,как проверить микросхему?

Вместо светодиодов я бы попробовал подключить обычную лампу накаливания 220в-100вт или 60вт . По свечению лампы поймете , жив драйвер или нет .

добрый день Парни подскажите может кто в курсе где схему включения AN9911 найти заранее благодарен небольшое описание нашёл а вот схемку не могу найти

Недавно один знакомый попросил меня помочь с проблемой. Он занимается разработкой LED ламп, попутно ими приторговывая. У него скопилось некоторое количество ламп, работающих неправильно. Внешне это выражается так – при включении лампа вспыхивает на короткое время (менее секунды) на секунду гаснет и так повторяется бесконечно. Он дал мне на исследование три таких лампы, я проблему решил, неисправность оказалась очень интересной (прямо в стиле Эркюля Пуаро) и я хочу рассказать о пути поиска неисправности.

LED лампа выглядит вот так:

Рис 1. Внешний вид разобранной LED лампы

Разработчик применил любопытное решение – тепло от работающих светодиодов забирается тепловой трубкой и передается на классический алюминиевый радиатор. По словам автора, такое решение позволяет обеспечить правильный тепловой режим для светодиодов, минимизируя тепловую деградацию и обеспечивая максимально возможный срок службы диодов. Попутно увеличивается срок службы драйвера питания диодов, так как плата драйвера оказывается вынесенной из теплового контура и температура платы не превышает 50 градусов Цельсия.

Такое решение – разделить функциональные зоны излучения света, отвода тепла и генерации питающего тока – позволило получить высокие эксплуатационные характеристики лампы по надежности, долговечности и ремонтопригодности.
Минус таких ламп, как ни странно, прямо вытекает из ее плюсов – долговечная лампа не нужна производителям :). Историю о сговоре производителей ламп накаливания о максимальном сроке службы в 1000 часов все помнят?

Ну и не могу не отметить характерный внешний вид изделия. Мой «госконтроль» (жена) не разрешил мне ставить эти лампы в люстру, где они видны.

Вернемся к проблемам драйвера.

Вот так выглядит плата драйвера:

Рис 2. Внешний вид платы LED драйвера со стороны поверхностного монтажа

И с обратной стороны:

Рис 3. Внешний вид платы LED драйвера со стороны силовых деталей

Изучение ее под микроскопом позволило определить тип управляющей микросхемы – это MT7930. Это микросхема контроля обратноходового преобразователя (Fly Back), обвешанная разнообразными защитами, как новогодняя елка – игрушками.

В МТ7930 встроены защиты:

• от превышения тока ключевого элемента
• понижения напряжения питания
• повышения напряжения питания
• короткого замыкания в нагрузке и обрыва нагрузки.
• от превышения температуры кристалла

Декларирование защиты от короткого замыкания в нагрузке для источника тока носит скорее маркетинговый характер :)

Принципиальной схемы на именно такой драйвер добыть не удалось, однако поиск в сети дал несколько очень похожих схем. Наиболее близкая приведена на рисунке:

Рис 4. LED Driver MT7930. Схема электрическая принципиальная

Анализ этой схемы и вдумчивое чтение мануала к микросхеме привело меня к выводу, что источник проблемы мигания – это срабатывание защиты после старта. Т.е. процедура начального запуска проходит (вспыхивание лампы – это оно и есть), но далее преобразователь выключается по какой-то из защит, конденсаторы питания разряжаются и цикл начинается заново.

Внимание! В схеме присутствуют опасные для жизни напряжения! Не повторять без должного понимания что вы делаете!

Для исследования сигналов осциллографом надо развязать схему от сети, чтобы не было гальванического контакта. Для этого я применил разделительный трансформатор. На балконе в запасах были найдены два трансформатора ТН36 еще советского производства, датированные 1975 годом. Ну, это вечные устройства, массивные, залитые полностью зеленым лаком. Подключил по схеме 220 – 24 – 24 -220. Т.е. сначала понизил напряжение до 24 вольт (4 вторичных обмотки по 6.3 вольта), а потом повысил. Наличие нескольких первичных обмоток с отводами дало мне возможность поиграть с разными напряжениями питания – от 110 вольт до 238 вольт. Такое решение конечно несколько избыточно, но вполне пригодно для одноразовых измерений.

Рис 5. Фото разделительного трансформатора

Из описания старта в мануале следует, что при подаче питания начинает заряжаться конденсатор С8 через резисторы R1 и R2 суммарным сопротивлением около 600 ком. Два резистора применены из требований безопасности, чтобы при пробое одного ток через эту цепь не превысил безопасного значения.

Итак, конденсатор по питанию медленно заряжается (это время порядка 300-400 мс) и когда напряжение на нем достигает уровня 18,5 вольт – запускается процедура старта преобразователя. Микросхема начинает генерировать последовательность импульсов на ключевой полевой транзистор, что приводит к возникновению напряжения на обмотке Na. Это напряжение используется двояко – для формирования импульсов обратной связи для контроля выходного тока (цепь R5 R6 C5) и для формирования напряжения рабочего питания микросхемы (цепь D2 R9). Одновременно в выходной цепи возникает ток, который и приводит к зажиганию лампы.

Почему же срабатывает защита и по какому именно параметру?

Первое предположение

Срабатывание защиты по превышению выходного напряжения?

Для проверки этого предположения я выпаял и проверил резисторы в цепи делителя (R5 10 ком и R6 39 ком). Не выпаивая их не проверить, поскольку через обмотку трансформатора они запараллелены. Элементы оказались исправны, но в какой-то момент схема заработала!

Я проверил осциллографом формы и напряжения сигналов во всех точках преобразователя и с удивлением убедился, что все они – полностью паспортные. Никаких отклонений от нормы…

Дал схеме поработать часок – все ОК.

А если дать ей остыть? После 20 минут в выключенном состоянии не работает.

Очень хорошо, видимо дело в нагреве какого-то элемента?

Но какого? И какие же параметры элемента могут уплывать?

В этой точке я сделал вывод, что на плате преобразователя имеется какой-то элемент, чувствительный к температуре. Нагрев этого элемента полностью нормализует работу схемы.
Что же это за элемент?

Второе предположение

Подозрение пало на трансформатор. Проблема мыслилась так – трансформатор из-за неточностей изготовления (скажем на пару витков недомотана обмотка) работает в области насыщения и из-за резкого падения индуктивности и резкого нарастания тока срабатывает защита по току полевого ключа. Это резистор R4 R8 R19 в цепи стока, сигнал с которого подается на вывод 8 (CS, видимо Current Sense) микросхемы и используется для цепи ОС по току и при превышении уставки в 2.4 вольта отключает генерацию для защиты полевого транзистора и трансформатора от повреждений. На исследуемой плате стоит параллельно два резистора R15 R16 с эквивалентным сопротивлением 2,3 ома.

Но насколько я знаю, параметры трансформатора при нагреве ухудшаются, т.е. поведение системы должно быть другим – включение, работа минут 5-10 и выключение. Трансформатор на плате весьма массивный и тепловая постоянная у него ну никак не менее единиц минут.
Может, конечно в нем есть короткозамкнутый виток, который исчезает при нагреве?

Перепайка трансформатора на гарантированно исправный была в тот момент невозможна (не привезли еще гарантированно рабочую плату), поэтому оставил этот вариант на потом, когда совсем версий не останется :). Плюс интуитивное ощущение – не оно. Я доверяю своей инженерной интуиции.

К этому моменту я проверил гипотезу о срабатывании защиты по току, уменьшив резистор ОС по току вдвое припайкой параллельно ему такого же – это никак не повлияло на моргание лампы.

Значит, с током полевого транзистора все нормально и превышения по току нет. Это было хорошо видно и по форме сигнала на экране осциллографа. Пик пилообразного сигнала составлял 1,8 вольта и явно не достигал значения в 2,4 вольта, при котором микросхема выключает генерацию.

К изменению нагрузки схема также оказалась нечувствительна – ни подсоединение второй головки параллельно, ни переключение прогретой головы на холодную и обратно ничего не меняло.

Третье предположение

Я исследовал напряжение питания микросхемы. При работе в штатном режиме все напряжения были абсолютно нормальными. В мигающем режиме тоже, насколько можно было судить по формам сигналов на экране осциллографа.

По прежнему, система мигала в холодном состоянии и начинала нормально работать при прогреве ножки трансформатора паяльником. Секунд 15 погреть – и все нормально заводится.

Прогрев микросхемы паяльником ничего не давал.

И очень смущало малое время нагрева… что там может за 15 секунд измениться?

В какой-то момент сел и методично, логически отсек все гарантированно работающее. Раз лампа загорается — значит цепи запуска исправны.
Раз нагревом платы удается запустить систему и она часами работает — значит и силовые системы исправны.
Остывает и перестает работать — что-то зависит от температуры…
Трещина на плате в цепи обратной связи? Остывает и сжимается, контакт нарушается, нагревается, расширяется и контакт восстанавливается?
Пролазил тестером холодную плату — нет обрывов.

Что же еще может мешать переходу от режима запуска в рабочий режим.

От полной безнадеги интуитивно припаял параллельно электролитическому конденсатору 10 мкф на 35 вольт по питанию микросхемы такой же.

И тут наступило счастье. Заработало!

Замена конденсатора 10 мкф на 22 мкф полностью решило проблему.

Вот он, виновник проблемы:

Рис 6. Конденсатор с неправильной емкостью

Теперь стал понятен механизм неисправности. Схема имеет две цепи питания микросхемы. Первая, запускающая, медленно заряжает конденсатор С8 при подаче 220 вольт через резистор в 600 ком. После его заряда микросхема начинает генерировать импульсы для полевика, запуская силовую часть схемы. Это приводит к генерации питания для микросхемы в рабочем режиме на отдельной обмотке, которое поступает на конденсатор через диод с резистором. Сигнал с этой обмотки также используется для стабилизации выходного тока.

Пока система не вышла в рабочий режим — микросхема питается запасенной энергией в конденсаторе. И ее не хватало чуть-чуть — буквально пары-тройки процентов.
Падения напряжения оказалось достаточно, чтобы система защиты микросхемы срабатывала по пониженному питанию и отключала все. И цикл начинался заново.

Отловить эту просадку напряжения питания осциллографом не получалось — слишком грубая оценка. Мне казалось, что все нормально.

Прогрев же платы увеличивал емкость конденсатора на недостающие проценты — и энергии уже хватало на нормальный запуск.

Понятно, почему только некоторая часть драйверов отказала при полностью исправных элементах. Сыграло роль причудливое сочетание следующих факторов:

• Малая емкость конденсатора по питанию. Положительную роль сыграл допуск на емкость электролитических конденсаторов (-20% +80%), т.е. емкости номиналом 10 мкф в 80% случаев имеют реальную емкость около 18 мкф. Со временем емкость уменьшается из-за высыхания электролита.
• Положительная температурная зависимость емкости электролитических конденсаторов от температуры. Повышенная температура на месте выходного контроля — достаточно буквально пары-тройки градусов и емкости хватает для нормального запуска. Если предположить, что на месте выходного контроля было не 20 градусов, а 25-27, то этого оказалось достаточно для практически 100% прохождения выходного контроля.

Производитель драйверов сэкономил конечно, применив емкости меньшего номинала по сравнению с референс дизайн из мануала (там указано 22 мкф) но свежие емкости при повышенной температуре и с учетом разброса +80% позволили партию драйверов сдать заказчику. Заказчик получил вроде бы работающие драйверы, которые со временем стали отказывать по непонятной причине. Интересно было бы узнать – инженеры производителя учли особенности поведения электролитических конденсаторов при повышении температуры и естественный разброс или это получилось случайно?

Читайте также: