Схема драйвера для светодиода от сети 220В
Современные мощные светодиоды отлично походят для организации яркого и эффективного освещения. Некоторую сложность составляет питание таких светодиодов – требуются мощные источники постоянного тока и токостабилизирующие драйвера. Вместе с тем, в любом помещении имеется розетка с переменным напряжением в 220В. И, конечно же, очень хотелось бы организовать работу мощных светодиодов от сети с минимальными затратами. Нет ничего невозможного – давайте рассмотрим схему драйвера для светодиода от сети 220В.
Прежде чем начнем обсуждать конкретные схемы, хотелось бы напомнить, что работа будет вестись с потенциально опасным для жизни переменным напряжением 220В. Разработка и расчет схемы потребуют хотя бы общего понимания происходящих электрических процессов, вероятность того, что при совершении ошибки вы можете получить ущерб или повреждения, очень высока. Мы категорически не одобряем проведение работ с высоким напряжением, если вы чувствуете себя неуверенно и не несем ответственности за возможный ущерб и повреждения, которые вы можете получить в процессе работы над предлагаемыми схемами.
Обычно падение напряжения на светодиоде составляет от 3 до 30В. Разница с сетевым напряжением в 220В очень большая, поэтому понижающий драйвер, безусловно, будет импульсным. Имеется несколько специализированных микросхем для изготовления таких драйверов – HV9901, HV9961, CPC9909. Все они очень похожи и от других микросхем отличаются тем, что имеют очень широкий диапазон допустимого входного напряжения – от 8 до 550В – и очень высокий КПД – до 85-90%. Тем не менее, предполагается, что общее падение напряжения на светодиодах в готовом устройстве будет составлять не менее 10-20% от напряжения источника питания. Не стоит пробовать запитать от 220В, например, один-два 3-6-ти вольтовых светодиода. Даже если они не сгорят сразу, КПД схемы будет низким.
Рассмотрим драйвер на базе микросхемы CPC9909, поскольку она новее остальных и вполне доступна.
Вообще, все указанные микросхемы взаимозаменяемы и совместимы попиново (но потребуется пересчитать параметры дросселя и резисторов).
Базовая схема драйвера следующая:
Схема драйвера для светодиодов на базе микросхемы CPC9909
Переменное сетевое напряжение необходимо предварительно выпрямить, для этого используется диодный мост. C1 и C2 – сглаживающие конденсаторы. C1 – электролит емкостью 22мкФ и напряжением 400В (при использовании сети 220В), C2 – керамический конденсатор емкостью 0,1мкФ, 400В. Конденсатор С3 – керамика 0,1мкФ, 25В. Микросхема CPC9909 в процессе работы генерирует импульсы, которые открывают и закрывают силовой транзистор Q1, тем самым управляя течением тока через светодиоды. Частота переключения, индуктивность дросселя L, параметры мосфета Q1 и диода D1 тесно взаимосвязаны и зависят от требуемого падения напряжения на светодиодах, их рабочем токе. Давайте попробуем рассчитать нужные параметры ключевых деталей схемы на конкретном примере.
У меня есть могучий светодиод. 50 ватт мощности, напряжение 30-36В, рабочий ток до 1.4А. 4-5 ТЫСЯЧ люменов! Мощность света неплохого прожектора.
COB cветодиод 50 ватт
Для охлаждения я посредством термопасты и суперклея посадил его на кулер от видеокарты.
Максимальный ток светодиода ограничим 1А. Значит
ILED = 1А
Падение напряжения на светодиодах –
VLED = 30В
Пульсацию тока примем равной +-15%:
ID = 1 * 0.15 * 2 = 0.3A
При напряжении сети переменного тока в 220В напряжение после выпрямительного моста и сглаживающих конденсаторов составит
VIN = 310В
Ток драйвера регулируется резистором Rs, сопротивление которого рассчитывается по формуле
Rs = 0.25 / ILED = 0.25 / 1 = 0.25 Ом.
Используем резистор 0.5W 0.22 Ом в SMD-корпусе 2512:
Rs = 0.22 Ом,
что даст ток 1.
Микросхема CPC9909 генерирует управляющие импульсы. Общая продолжительность импульса складывается из времени «высокого уровня», когда мосфет открыт и продолжительности паузы, когда транзистор закрыт. Жестко зафиксировать мы можем только продолжительность паузы. За нее отвечает резистор Rt. Его сопротивление рассчитывается по формуле:
Rt = (tp — 0.8) * 66, где tp — пауза в микросекундах. Сопротивление Rt получается в килоомах.
Продолжительность «высокого уровня» — это время, за которое рабочий ток достигнет требуемого значения — регулируется микросхемой CPC9909. Штатный диапазон частот находится в пределах 30-120КГц. Причем, чем выше будет частота, тем меньшая индуктивность дросселя в итоге потребуется. Но тем больше будет греться силовой транзистор. Поскольку индуктивность дросселя (и связанные с ней его габариты) для нас важнее, будем стараться держаться верхней части допустимого диапазона частот.
Давайте рассчитаем допустимое время паузы. Отношение продолжительности «высокого уровня» к общей продолжительности импульса — скважность импульса — рассчитывается по формуле:
D = VLED / VIN = 30 / 310 = 0.097
F = (1 — D) / tp, а значит tp = (1 — D) / F
Пусть частота будет равна 90КГц. В этом случае
tp = (1 — 0.097) / 90 000 = 10мкс
Соответственно, потребуется сопротивление резистора Rt
Rt = (10 — 0.8) * 66 = 607.2КОм
Ближайший доступный номинал — 620КОм. Подойдет любой резистор с таким сопротивлением, желательно с точностью 1%. Уточняем время паузы с резистором номиналом 620КОм:
tp = Rt / 66 + 0.8 = 620 / 66 + 0.8 = 10.19мкс
Минимальная индуктивность дросселя L рассчитывается по формуле
Lmin = (VLED * tp) / ID
Lmin = (30 * 10.
19) / 0.3 = 1мГн
Рабочий ток дросселя, при котором он гарантированно не должен входить в насыщение — 1.1 + 15% = 1.3А. Лучше взять с полуторным запасом. Т.е. не менее 2А.
Готового дросселя с такими параметрами в продаже я не нашел. Нужно делать самому. Вообще расчет катушек индуктивности — это большая отдельная тема. Здесь же я лишь оставлю ссылку на основательный труд Кузнецова А. «Трансформаторы и дроссели для импульсных источников питания».
Я использовал дроссель, выпаянный из нерабочего балласта обычной энергосберегающей лампы. Его индуктивность 2мГн, в сердечнике оказался зазор около 1мм. Считаем рабочий ток, получаем до 1.3 — 1.5А. Маловато, но для тестовой сборки пойдет.
Остались силовой транзистор и диод. Здесь проще — оба должны быть рассчитаны на напряжение не менее 400В и ток от 4-5А. Быстрый диод Шоттки может быть, например, таким — STTH5R06. Мосфет должен быть N-канальным. Для него крайне важно минимальное сопротивление в открытом состоянии и минимальный заряд затвора — менее 25нКл.
Прекрасный выбор на нужный нам ток — FDD7N60NZ. В корпусе DPAK и с током до 1А греться он особо не будет. Можно будет обойтись без радиатора.
При разводке печатной платы нужно уделить внимание длине проводников и правильному расположению «земли». Проводник между CPC9909 и затвором полевого транзистора должен быть как можно короче. Это же относится и к проводнику от сенсорного резистора. Площадь «земли» должна быть как можно больше. Очень желательно один слой печатной платы полностью развести на землю. Резистор Rt нужно подальше от индуктивности и других проводников, работающих на высоких частотах.
Вывод LD микросхемы может быть использован для плавной регулировки яркости свечения светодиода, вывод PWMD – для димирования посредством ШИМ.
Вот примеры из технической документации, которые это реализуют.
Схема плавного регулирования яркости светодиодов.
На этой схеме сила тока, а соответственно, и яркость светодиодов плавно регулируется от нуля до 350мА переменным резистором RA1.
Также на схеме присутствуют номиналы и названия ключевых элементов для питания линейки ярких светодиодов током до 350мА.
Схема, предполагающее управление яркостью посредством ШИМ, выглядит так:
Схема регулирования яркости светодиодов посредством ШИМ
Допустимая частота диммирования — до 500Гц. Обратите внимание на очень желательную электрическую развязку генератора регулирующих импульсов (обычно, это микроконтроллер) и силовой части схемы. Развязка выполнена посредством использования оптопары.
Я собрал схему с плавной регулировкой переменным резистором. Получилась плата 60х30мм.
Плата драйвера для светодиода от сети 220В
Драйвер заработал сразу и так как нужно. Переменным резистором ток регулируется от 0.1 до расчетных 1.1А. Вентилятор кулера где установлен светодиод запитан от 3-х вольт. Вращается совершенно без звука, при этом радиатор греется слабо. На плате после 5-ти тестовых минут работы на максимальном токе градусов до 50С нагрелся дроссель.
Его рабочего тока, как и ожидалось, оказалось маловато. Также заметно греется полевой транзистор. Остальные детали греются незначительно.
Сердце будущего мощного светильника в тестовом запуске
Разводку платы в программе Sprint-Layout 6.0 можно взять здесь.
Спустя какое-то время светодиод с драйвером заняли свое рабочее место в освещении аквариума. Работают по 15 часов в день при токе 0.7А. Света для аквариума объемом в 140 литров, на мой взгляд, вполне достаточно. Радиатор снабдил термистором и простенькой схемой — кулер включается автоматически и охлаждает всю конструкцию.
Драйвер для светодиода от сети 220В требует внимания при проектировании и сборке. Повторюсь — напряжение 220В опасно для жизни, а на схеме драйвера практически все детали находятся под этим и большим напряжением.
Тем не менее, при аккуратной сборке получится достаточно миниатюрный и эффективный драйвер, способный запитать от сети бытовой сети 220В один или несколько мощных светодиодов.
Больше о схемах драйверов для светодиодов читайте в статье «Самодельный драйвер для мощных светодиодов».
Драйверы светодиодов: назначение и функциональные возможности
Какие характеристики необходимы для драйверов светодиодов?
Хотя светодиодные светильники в 8 раз эффективнее ламп накаливания, они сильно греются из-за внутреннего рассеивания тепла. Если драйвер светодиодов смонтирован рядом с группой светодиодных ламп, он может работать в условиях высокой окружающей температуры, до +80 °С. Поэтому, например, компания Aimtec при разработке своего семейства драйверов светодиодов AMLDL-Z с выходными токами до 1000 мА предприняла все меры для повышения КПД до 95% и расширения рабочего диапазона температур до +85 °С при полной нагрузке.
Задача была решена путем применения неизолированной, понижающей топологии преобразования, которая позволила создать весьма компактную конструкцию в корпусе DIP14 (20,3×10,2×6,9 мм, модели с выходными токами 300–700 мА) и в корпусе DIP16 (23,4×14×10,2 мм для модели AMLDL-30100Z с выходным током 1000 мА).
Рис. 1. Схема подключения одной цепочки светодиодов
Основные характеристики светодиодных драйверов серии AMLDL-Z приведены в таблице 1.
| Наименование | Входное напряжение, В DC | Выходное напряжение, В DC | Выходной ток, мА |
| AMLDL-3030Z | 7–30 | 2–28 | 300 |
| AMLDL-3035Z | 350 | ||
| AMLDL-3050Z | 500 | ||
| AMLDL-3060Z | 600 | ||
| AMLDL-3070Z | 700 | ||
| AMLDL-30100Z | 1000 |
Необходимо отметить, что серия светодиодных драйверов AMLDL-Z очень проста в применении.
Драйверы имеют вход включения-выключения и возможность регулировки яркости свечения светодиодов.
Подключение драйверов
Если не требуется регулировка яркости свечения светодиодов, то схема включения драйверов крайне проста. Вход управления можно оставить неподключенным. Одна цепочка последовательно включенных светодиодов (от 1 до 7–8 шт.) просто подключается на выход драйвера (рис. 1). Так как драйвер — это источник постоянного тока, а не напряжения, то токоограничивающий резистор не нужен. Напряжение на выходе драйвера установится автоматически, в соответствии с числом светодиодов в цепочке. При необходимости подключить более 8 светодиодов, можно организовать параллельное подключение нескольких последовательных цепочек из светодиодов, но при этом потребуется токоограничивающий резистор в каждой цепочке (рис. 2).
Рис. 2. Схема подключения более 8 светодиодов
Например, чтобы подключить до 9–16 светодиодов с рабочими токами 350 мА, необходимо выбрать драйвер AMLDL-3070Z с выходным током 700 мА и подключить на его выход две последовательные цепочки светодиодов.
На выход драйвера AMLDL-30100Z с выходным током 1000 мА можно подключить три такие последовательные цепочки (то есть до 24 светодиодов с рабочим током 350 мА).
В случае отсутствия источника напряжения постоянного тока можно включить драйверы светодиодов по схеме, приведенной на рис. 3. Очевидно, что так как в этих драйверах используется понижающая топология преобразования, то входное напряжение должно быть, как минимум, на 2–3 В выше выходного падения напряжения на цепочке последовательно подключенных светодиодов.
Рис. 3. Подключение драйверов при питании от переменного тока напряжением 5–21 В АС
С точки зрения эффективности, чем больше последовательно соединенных светодиодов подключено на выход драйвера, тем выше КПД преобразования. Это отчетливо видно на рис. 4, где показана зависимость КПД драйвера AMLDL3070-Z от входного напряжения и числа подключенных светодиодов.
Рис. 4. Зависимость КПД преобразования от входного напряжения и числа светодиодов
Регулировка яркости свечения светодиодов
Все драйверы серии AMLDL-Z имеют вход управления, с помощью которого можно включать-выключать устройство и регулиро-вать яркость свечения светодиодов.
Есть два способа регулировки яркости:
- аналоговый — изменением напряжения на входе управления;
- цифровой — с помощью широтно-импульсномодулированного (ШИМ) сигнала на том же входе.
Сначала рассмотрим самый простой способ регулировки яркости — аналоговый. Изменение напряжения на входе управления должно быть в пределах 0,3–1,25 В DC. Схема включения при использовании для регулировки яркости стабильного напряжения приведена на рис. 5. Расчет элементов схемы можно провести по формуле, приведенной на этом же рисунке.
Рис. 5. Схема регулировки яркости при наличии стабильного напряжения управления
Схема включения при использовании для регулировки яркости нестабильного напряжения приведена на рис. 6.
Рис. 6. Схема регулировки яркости при наличии нестабильного напряжения управления
Величину выходного тока драйвера в зависимости от величины управляющего напряжения Vadj можно рассчитать по формуле:
Iout = (0,08Vadj)/X.
Значение коэффициента Х выбирается из таблицы 2 для соответствующей модели драйвера. Зависимость выходного тока драйверов от величины напряжения управления (Vadj) имеет практически линейный характер и сходна для всех моделей. В качестве примера на рис. 7 приведена эта зависимость для модели AMLDL-3035Z (с максимальным выходным током 350 мА). Характеристики для остальных моделей приведены в документации на эту серию.
Рис. 7. Зависимость выходного тока драйвера AMLDL-3035Z от управляющего напряжения
Существует еще более простая схема (рис. 8) аналоговой регулировки выходного тока драйвера (и, следовательно, яркости светодиодов), не требующая внешнего источника напряжения.
Рис. 8. Схема регулировки яркости с помощью переменного резистора
Как видно из схемы, регулировка яркости светодиодов осуществляется с помощью переменного резистора, подключенного между входом управления Vadj и минусом входа. Конденсатор Cadj предназначен для снижения воздействия наводок и ВЧ-помех на вход управления.
Рекомендуется установить керамический конденсатор с номиналом 0,22 мкФ. Выходной ток драйвера в зависимости от напряжения управления можно рассчитать по формуле:
Iout = ((0,08/X)Radj)/(Radj+200),
где Х — параметр, специфический для каждой модели драйвера (см. табл. 2), Iout в А, Radj в кОм
| Наименование | Х |
| AMLDL-3030Z | 0,327 |
| AMLDL-3035Z | 0,280 |
| AMLDL-3050Z | 0,197 |
| AMLDL-3060Z | 0,165 |
| AMLDL-3070Z | 0,139 |
| AMLDL-30100Z | 0,095 |
Регулировка выходного тока драйвера с помощью ШИМ-сигнала управления
ШИМ-сигнал с длительностью рабочего цикла DPWM можно подать непосредственно на вход управления, как показано на рис.
9. Выходной ток драйвера в зависимости от длительности рабочего цикла DPWM можно рассчитать по простой формуле:
Iout = (0,1 DPWM)/Х, для 0 ‹ DPWM ‹ 1,
где Х также выбирается из таблицы 2 для соответствующей модели драйвера.
Рис. 9. Схема регулировки яркости светодиодов с помощью ШИМ-сигнала
Возможно управление яркостью светодиодов ШИМ-сигналом от выхода с открытым коллектором (или стоком) микроконтроллера, как показано на рис. 10.
Рис. 10. Управление яркостью светодиодов ШИМ-сигналом микроконтроллера
Резистор 10 кОм и диод необходимы для подавления выбросов отрицательной полярности на входе Vadj из-за емкости сток-исток (коллекторэмиттер) полевого (или биполярного) транзистора на выходе микроконтроллера. Любые выбросы отрицательной полярности будут вносить погрешности и/или нестабильность в выходной ток драйвера.
При отсутствии микроконтроллера в устройстве можно сформировать ШИМ-сигнал на очень популярном таймере NE555 (рис.
11). Необходимо помнить, что частота ШИМ-сигнала не должна быть меньше 100 Гц — чтобы не было видимых глазу мерцаний, и не более 1000 Гц: это максимально допустимая частота ШИМ-сигнала на входе Vadj. Компонент AMSR-7805Z представляет собой ультракомпактный DC/DC-преобразователь в корпусе SIP3 без гальванической развязки, с широким входом (6,5–34 В DC) и стабилизированным выходом 5 В/0,5 A для питания схемы от нестабилизированного входного напряжения.
Рис. 11. Схема формирования ШИМ-сигнала для управления яркостью на основе таймера NE555
Когда возникает необходимость использовать режим «вспышек» (например, в дорожных знаках — указателях поворота), можно с незначительными изменениями применить эту же схему (она приведена в документации на эту серию драйверов).
Фильтрация помех на входе драйвера
Драйвер светодиодов, как и любой импульсный преобразователь, создает радиопомехи в сети питания. Чтобы снизить уровень помех до величины, соответствующей классу В (EN55022), необходимо установить входной фильтр, приведенный на рис.
12. Т. к. на входе драйвера стоит конденсатор, то вместе с внешними компонентами получается классический «П-образный» фильтр, который достаточно успешно подавляет импульсные помехи.
Рис. 12. Схема входного фильтра для снижения уровня помех до класса В EN55022
| Наименование | Индуктивность L, мкГн |
| AMLDL-3030Z | 68 |
| AMLDL-3035Z | 68 |
| AMLDL-3050Z | 27 |
| AMLDL-3060Z | 27 |
| AMLDL-3070Z | 27 |
| AMLDL-30100Z | 27 |
Термокомпенсация выходного тока драйвера светодиодов
Как уже отмечалось выше, несмотря на достаточно высокий КПД, светодиоды, особенно сверхъяркие, сильно нагреваются при работе, что заметно сокращает срок их службы и может привести к внезапному отказу.
Чтобы избежать этого, можно использовать схему термокомпенсации, приведенную на рис. 13. Выбор компонентов термокомпенсирующей обратной связи зависит от номиналов резисторов R2 и R3 и от эффективности радиатора светодиодов. Чтобы оптимизировать регулировку яркости светодиодов при высокой температуре окружающей среды, светодиоды должны иметь хороший радиатор для отвода тепла, иначе регулировка управляющего тока не будет оптимальной. Пороговые точки слежения за температурой устанавливаются регулировкой резистора R2. Предлагаются три температурные пороговые точки, ориентировочно — 25, 40 и 60 °С. Необходимо помнить, что ток через светодиоды не будет плавно уменьшаться до нуля: схема регулировки, подающая напряжение управления на вход управления Vadj, обеспечивает пределы изменения выходного тока в диапазоне примерно 5:1. Как только напряжение управления упадет ниже порога отключения (примерно 200 мВ), ток через светодиоды упадет до нуля и они перестанут светиться. Крутизна уменьшения выходного тока драйвера зависит от температурного коэффициента сопротивления (ТКС) термистора.
Чем больше ТКС, тем выше крутизна изменения выходного тока. Наклон характеристики регулировки тока светодиодов будет также зависеть от изменений напряжения база-эмиттер транзистора Q1, вызванных изменением окружающей температуры.
Рис. 13. Схема термокомпенсации тока питания светодиодов
Особенности параллельного включения драйверов светодиодов
Довольно часто встает задача параллельного питания нескольких драйверов от одного источника и одновременного управления яркостью светодиодов, подключенных к этим драйверам. Возможное решение данной задачи приведено на рис. 14. В этом применении важно, чтобы каждая группа светодиодов, подключенных к одному драйверу, не имела электрического контакта с другими светодиодами и входным источником питания. Это необходимо для того, чтобы избежать повреждения драйверов и интерференции между группами светодиодов. Кроме того, при питании нескольких драйверов (как и любых DC/DC-преобразователей) от одного источника необходима развязка входа каждого драйвера с помощью малогабаритного дросселя (до 47 мкГн), чтобы устранить взаимное влияние внутренних генераторов драйверов друг на друга.
В противном случае, при совпадении частот генераторов драйверов возможно разрушение внутренних компонентов входной цепи драйвера и их выход из строя вследствие резонанса на частоте преобразования.
Рис. 14. Параллельное управление несколькими группами светодиодов одновременно
Иные применения драйверов светодиодов
Как уже указывалось выше, драйверы светодиодов AMLDL-Z представляют собой компактные источники стабильного тока, которые можно использовать в любом применении, где требуется стабильный выходной ток до 1 А. Например, в схемах питания соленоидов, электрохимических процессах, да, в конце концов, даже в схемах заряда аккумуляторов с внешними устройствами контроля заряда.
Светодиодное освещение имеет огромные перспективы вследствие огромной экономии электроэнергии и значительно более высокой надежности по сравнению с любыми другими осветительными технологиями. Это особенно важно в связи с принятыми решениями о свертывании в ближайшее время производства и применения ламп накаливания как по всему миру, так и в России.
В этом процессе драйверы светодиодов играют особую роль как необходимое средство обеспечения развития современных осветительных технологий и их успешного применения как в промышленности, так и в быту.
ДРАЙВЕР ДЛЯ СВЕТОДИОДОВ
Как известно, светодиод питается постоянным током и требует напряжение в пределах 3-х вольт. Естественно современные мощные светодиоды могут быть расчитаны и на более высокие значения — до 35В. Существует масса различных схем для питания светодиодов от пониженного напряжения. Условно все эти драйверы можно разделить на простые: выполненные на одном — трёх транзисторах, и сложные — с применением специализированных микросхем ШИМ конроллеров.
К тому же мощность такого преобразователя будет достаточной максимум для питания 3-х обычных пятимиллиметровых светодиодов (около 50мА) что конечно мало.
Такой драйвер идеально подходит для питания 5-ти ваттного светодиода от двух пальчиковых батареек или литий-ионного аккумулятора. Любой фонарь с обычной лампой накаливания за пол-часа переделывается в мощный LED фонарь с высочайшей яркостью. Второй драйвер расчитан на подключение на выход аналогичного светодиода, только входное напряжение варьируется в более широких преелах: 5-18В. Ниже приводятся вольт-амперные параметры драйвера при подключенном светодиоде потребляющим ток 1А.Как видно по фотографиям, питая драйвер от 5-ти вольт, ток составляет около 0,8А. А подавая на преобразователь максимальные 16 вольт, ток падает до 0,3А. Потребляемая от батареи мощность будет в обеих случаях одинакова. Поэтому данный драйвер можно рекомендовать для использования в автомобилях в светодиодной подсветке салона или тюнинга разноцветными LED элементами.
Отдельной группой стоят мощные LED драйверы, специально предназначенные для питания мощных и сверхмощных светодиодов от сети, но об этом будет рассказано в следующих материалах.
Форум по обсуждению материала ДРАЙВЕР ДЛЯ СВЕТОДИОДОВ
ДРАЙВЕР ДЛЯ СВЕТОДИОДОВ HV9910 Немного ниже будет статья с расчетами элементов для светодиодного драйвера на основе ШИМ контроллера HV9910, а пока немного информации для размышления и личные впечатления… Покупались данные драйвера ЗДЕСЬ.
Дело в том, что рисовальщик данной схемы ОЧЕНЬ грубо ошибся — это повышающий преобразователь и надпись возле входного напряжения 8-300 В является ГРУБЕЙШЕЙ ОШИБКОЙ. При подаче напряжения выше 40 вольт первым естественно разорвет транзистор, поскольку IRFL014 имеет максимальное напряжение 60 вольт, следом рванут электролиты питания — 10 мкФ на 25 В как то маловато. Данная схема будет прекрасно работать на напряжениях не выше 20 вольт и яркость светодиодов не будет изменятся до снижения напряжения питания до 8 вольт.
Так же выпускается, но найти в продаже демонстрационную плату не удалось. В ней используется HV9910 в корпусе с 16 ногами и данная плата обеспечивает ток 350 мА с напряжением от 10 до 40 вольт. Входное напржение от 90 до 265 вольт. Как раз именно в этой плате и используются транзисторы STD7NM50N. Принципиальная схема этого демонстрационного драйвера с регулировкой яркости приведена ниже:
Разумеется, что далеко не всем захочется заморачиваться с пайкой, да еще SMD компонентов, поэтому перед статьей с подробным описание работы HV9910 дам ссылочку на уже готовые драйвера:
УНИВЕРСАЛЬНАЯ ИМС ШИМ – КОНТРОЛЛЕРА HV9910 Развитие источников света на полупроводниковых светодиодах привело к тому, что в настоящее время возникла потребность в устройствах — драйверах, обеспечивающих управление такими источниками освещения. И здесь, наряду
с драйверами на дискретных компонентах начинают широко применяться
драйверы, построенные на специализированных микросхемах [1]. Такие ИМС
представляют собой, как правило, ШИМ-контроллеры, работающие как по
«прямоходовому» алгоритму, так и по «обратноходовому» алгоритму.
Рис.1 Типовая схема применения ИМС ШИМ-контроллера HV9910 Таким образом, при разработке ИМС ШИМ-контроллера, для обеспечения
нормальной работы в течение всего срока службы должны быть учтены и
реализованы многие факторы, а именно: БиКМОП технология с процессом
жёсткой высоковольтной изоляции элементов (rugged high voltage junction
isolated process), обеспечивающая работу ИМС с напряжением питания до
450 В (целесообразно). Возможны и другие варианты: стандартные КМОП и
биполярные технологии, обеспечивающие максимальные пробивные
напряжения до 60 В. С точки зрения системотехники и схемотехники в ИМС
ШИМ-контроллера должны быть предусмотрены функции, обеспечивающие
высокий к.
Рис.2 Типовая схема применения ИМС ШИМ-контроллера в схеме с гальванической развязкой светодиодов С учётом таких требований структурная схема ИМС ШИМ-контроллера для
управления сверхяркими светодиодами представлена на рис. 3.
На ШИМ-компаратор, выполненный на двух дифференциальных
каскадах DA1 и DA2, поступает управляющий сигнал SC (например, с датчика
тока R6 – рис. 1), обеспечивающий управление скважностью выходного
сигнала ШИМ-компаратора. Нижний порог работы ШИМ-компаратора
задаётся напряжением 250 мВ, формируемым внутренним источником
опорного напряжения. Верхний порог работы ШИМ-компаратора задаётся
внешним напряжением по входу LD. С выхода ШИМ-компаратора импульсный
сигнал с нормированной скважностью поступает на блок компенсации. fOSC(кГц) = 25000 / (RT(кОм) + 22). В варианте реализации драйвера без гальванической развязки
светодиодов (рисунок 1), цепь последовательно включенных светодиодов
управляется током, а не напряжением, что позволяет обеспечивать стабильную
яркость свечения светодиодов и повышенную надёжность их работы. L = (UCC × ULED) × TON / (0,3 × ILED) где UCC – напряжение питания ИМС, ULED – падение напряжения на цепи последовательно включенных светодиодах, ILED – ток светодиодов (номинальное значение – 350 мА), TON – время нахождения внешнего n-МОП транзистора в открытом состоянии и рассчитывается в соответствии с формулой: TON = D / fOSC где fOSC – частота внутреннего генератора ИМС, D – коэффициент, равный отношению падения напряжения на цепи последовательно включенных светодиодах к напряжению питания ИМС: D = ULED / UCC Подключаемый к выводу GATE внешний n-МОП транзистор должен
иметь время переключения не более 25 нс при частоте работы ШИМ менее 100
кГц и не более 15 нс при частоте работы ШИМ более 100 кГц. Сурайкин Александр Иванович, к.
Разумеется, что 1 А для светодиодов может быть маловато, поэтому немного поразмышляв и покопавшись в своих загажниках был собран стабилизатор тока для мощных светодиодов, пичем мощность драйвера зависит только от габаритной мощности трансформатора и максимальных токов силовых ключей и может достигать 500-600 Вт. Принципиальная схема мощного драйвера для светодиодов приведена ниже:
Использование трансформатора тока тут не совсем случайно — немного позже будет опробовано мощное зарядной устройство, работающее по такому же принципу. Здесь же просто отработка технологии и схемотехники. Данный драйвер показал весьма не плохие результаты, правда запас по напряжению я сделал слишком больши и пришлось немного повозится с дросселем расеивания.
Разумеется, что приведенной информации для сборки не достаточно, поэтому чтобы не повторяться и понять как изготовить оптрон и какие компоненты можно использовать можно посмотреть видео на эту тему: Архив на схемы и плату драйвера на 100 и более Вт ЗДЕСЬ. Адрес администрации сайта: [email protected]
|
Данный вариант удобно использовать для создания фонариков с аккумуляторами на 12 вольт.
обеспечивает построение драйвера с
минимальным числом навесных компонентов и может работать в диапазоне
питающих напряжений от 8,0 В до 450 В (рис. 1). 
1).
п.д. и cos драйвера, а также функции защиты — защиту от
электростатического потенциала, защиту от короткого замыкания нагрузки и т.
п. Также необходимо обеспечить возможность программирования некоторых
Величина
индуктивности дросселя L1 может быть рассчитана при помощи соотношения.
Вход PWMD может служить как для управления защитой ИМС ШИМ-
контроллера, так и для маскирования внутреннего ШИМ-сигнала внешним
сигналом. При нулевом уровне сигнала на входе PWMD, на выходе GATE,
будет также присутствовать сигнал нулевого уровня. При высоком уровне
сигнала на входе PWMD, на выходе GATE ИМС установится сигнал,
формируемый внутренним ШИМ-компаратором.
т.н., доцент кафедры микроэлектроники
com/embed/xPvIbj_FKPA» frameborder=»0″ allowfullscreen=»»/>Alex_EXE » Светодиодный драйвер PT4115
Светодиоды питаются не напряжением, а током, их нельзя напрямую подключить к привычному источнику питания в виде простого блока питания или набора аккумуляторов: светодиод будет светить, но очень быстро деградирует. Для их включения нужно использовать токоограничивающие драйверы.
Самый простой токоограничитель — резистор включенный последовательно со светодиодом, вариант получше — линейный стабилизатор LM317 включенный в режиме генератора тока. Но линейные стабилизаторы при использовании мощных светодиодов применять не рекомендуется, т.к. они будут все излишки входного напряжения преобразовывать в тепло. С мощными светодиодами нужно применять специальные импульсные драйверы.
Светодиодный драйвер PT4115
В статье пойдёт речь об одном таком распространённом китайском импульсном драйвере светодиодов PT4115. Напряжением до 30В и током до 1,2А.
Микросхемы и готовые собранные модули на китайских интернет площадках достаточно распространены. Применяют их во всевозможной светодиодной технике средней мощности: светодиодные лампы, небольшие прожекторы, световые установки…
Стоимость одной микросхемы примерно 5р, стоимость готового драйвера на основе данной микросхемы примерно 50р (данные актуальны на 4 января 2018, курс доллара примерно 58р).
Характеристики:
| Тип | понижающий (step-down) |
| Напряжение питания | 6-30В |
| Выходной ток | до 1,2А |
| Максимальная частота | 1МГц |
| Падение напряжения | 500мВ |
| Погрешность стабилизации тока | 5% |
| Высокая эффективность | до 97% |
| Рабочая температура | -40 ÷ +85 °С |
| Тепловая защита | 160 °С |
| Защита от обрыва нагрузки |
Драйвер оснащен входом управления
При использовании димирования:
| Напряжение на входе диммирования | до 5В |
| Порог 1 | 2,5В |
| Порог 0 | 0,3В |
| Максимальная частота управляющего сигнала | 50КГц |
Драйвер имеет простую схему включения, это вызвано тем, что силовой ключ уже интегрирован в корпус микросхемы.
Минимальная обвязка для включения 4 элемента не считая самого драйвера и светодиода.
Схема 1
Ток задается резисторами R1 и R2. Задание тока двумя резисторами выполнено для увеличение точности, т.к. разнообразие номиналов резисторов ограничено, особенно низко омных. Если получилось подобрать нужный номинал одним резистором то второй устанавливать не нужно. Тепловая мощность выделяемая на одном резисторе при максимальном токе в 1,2А будет примерно 0,12Вт, что меньше 0,25Вт для резисторов типоразмера 1206.
Без использования входа димирования формула расчёта протекающего через светодиод тока будет выглядеть следующем образом:
из которой можем рассчитать сопротивление токозадающего резистора/резисторов.
Напомню, что при параллельном включении резисторов одинакового номинала их сопротивление делиться пополам, а при использовании разных номиналов:
Примеры расчёта резисторов:
| Ток (мА) | R1 (Ом) | R2 (Ом) |
| 100 | 1 | |
| 200 | 1 | 1 |
| 294 | 0,68 | 0,68 |
| 343 | 0,51 | 0,68 |
| 489 | 0,43 | 0,51 |
| 740 | 0,27 | 0,27 |
| 1000 | 0,1 | |
| 1180 | 0,18 | 0,16 |
В зависимости от тока индуктивность катушки:
| Ток | Индуктивность |
| 1А< Iout | 27-47uH |
| 0,8А< Iout ≤1А | 33-82uH |
| 0,4А< Iout ≤0,8А | 47-100uH |
| Iout ≤0,4А | 68-220uH |
Яркостью подключенного светодиода можно управлять несколькими способами используя вход DIMM:
1.
Изменением напряжения от 0.3 до 2.5В
Формула расчета тока будет выглядеть следующим образом:
где Vdim лежит в диапазоне от 0.5 до 2.5В (во время теста светодиод начал светиться в районе 0.3В), что соответствует 0% и 100% яркости. В диапазоне от 2.5 до 5В яркость будет 100%.
2. Используя переменный резистор сопротивлением примерно до 120 ~ 150 кОм
Регулируя сопротивление до 120кОм можно менять яркость от 0 до 100%.
3. ШИМ
На вход димирования можно подать ШИМ сигнал напряжением логической единицы от 2.5В до 5В частотой до 50кГц, изменяя скважность которого можно изменять яркость от 0 до 100%.
Формула расчёта будет:
где Vpulse напряжение ШИМ сигнала от 0,5 до 2.5В, а D скважность о 0% до 100%.
Схемы управления
Если вывод оставить висеть в воздухе (как на схеме 1) то у подключенного светодиода будет максимальная яркость, а на выводе будет примерно 5В, т.
е. его специально подтягивать не нужно. Коммутируя вывод к общему проводу светодиод можно выключать.
Для сборки предлагаю небольшую печатную плату размером 25х16мм. Плата соответствует схеме 1.
Печатная плата
Основой выступает светодиодный драйвер PT4115 в корпусе SOT89-5. Резисторы R1 и R2 типоразмером 1206 сопротивлением по 0.68 Ом задают ток протекающий через светодиод 294мА, ток подбирался под 350мА светодиоды с запасом. 2 амперный диод D1 SS24 был изначально подобран на максимальный рабочий ток драйвера 1.2А, т.к. драйвер работает на значительно меньшем токе его можно заменить на SS14 с током 1А. Индуктивность L1 68мкГн с током 0,9А VLS5045EX-680M размером 5х5х4,5мм, была в наличии. Конденсатор по входу C1 на 100мкФ 35В рассчитан на питание схемы от батарейного или иного другого постоянного выпрямленного и уже сглаженного источника питания напряжением до 30В (максимальное рабочее напряжение драйвера). Что бы питать от переменного источника напряжения (если нужно будет) по входу понадобится поставить диодный мост и добавить ёмкость около 1000мкФ.
Вход и выход выполнены PLS2 контактами.
3D вид платы светодиодного драйвера PT4115
Плата светодиодного драйвера PT4115
Подтеки на плате — это один слой защитного лака plastik.
Сборочный чертеж
Это не классический сборочный чертеж выполненный по ГОСТ’у с прилагаемой к нему спецификацией, в таком виде мне удобнее собирать по нему печатные платы для себя, прикрепляю, что бы и Вам было удобнее. Лучше с ним, чем без него. На сборочном рисунке сопротивление токозадающих резисторов отличается от схемы.
Скачать файлы печатной платы для ЛУТ и производства
Содержимое архива:
altium — PCB файл для альтиум (v17.1)
cam — CAM файлы для производства печатной платы
CAM_drill.Cam — сверловка
CAM_gerber.Cam — проводники и контур платы
gerber — gerber файлы для производства печатной платы
PCB1.GKO — контур платы
PCB1.GTL — проводники
PCB1.TXT — сверловка
LUT.PDF — PDF файл для ЛУТ
Статья обновлена 29.
08.2018
ДРАЙВЕР ДЛЯ МОЩНЫХ СВЕТОДИОДНЫХ МАТРИЦ 10 — 100W С НАПРЯЖЕНИЕМ ПИТАНИЯ 32 -34V
В последнее время мощные сверхяркие
светодиоды в качестве источников света всё больше завоевывают рынок, вытесняя
лампы накаливания и энергосберегающие люминесцентные лампы, Тому есть
несколько причин: малое энергопотребление, большой срок службы, небольшие
габариты, безопасность, удобство монтажа. Мощные светодиоды выпускаются
как с одиночным кристаллом, так и с несколькими, расположенными на одной
подложке. Из-за нелинейной вольтамперной характеристики питание
светодиодов осуществляется только стабильным током, величиной, определяемой
паспортными данными прибора. Основными элементами в схеме являются:
накопительный дроссель L1, ключевой транзистор VT1
и микросхема задающего генератора DA1. Микросхема
обеспечивает импульсы с короткими фронтами для управления транзистором
VT1, что позволяет получить на стоке транзистора всплески
напряжения до 50В (зависит от параметров дросселя, транзистора и крутизны
фронтов управления). В схеме можно использовать подходящие дроссели,
намотанные проводом 0,3 … 1,0 мм на стержневых ферритовых сердечниках
(несколько хуже на ферритовых кольцах), имеющие индуктивность 40 — 200 мкГн.
Габариты дросселя определяются требуемой мощностью нагрузки. В качестве
транзистора VT1 можно использовать n-канальные
полевые транзисторы, имеющие небольшую ёмкость затвор-исток, ток стока
5 -30А и максимальное напряжение стока свыше 55В. Конденсаторы С2, С4
должны иметь низкое внутренне сопротивление для обеспечения большого импульсного
тока через дроссель L1, желательно использовать
танталовые конденсаторы для поверхностного монтажа. У автора возникла необходимость переделать распространённые
Китайские светодиодные прожекторы с напряжением питания 90 -240 В
на напряжение 12 В. В прожекторах используются светодиодные
матрицы 10 — 100 Вт с рабочим напряжением 32-34 В (матрица из 9
кристаллов). Поиски готовых драйверов в торговой
сети не привели к успеху — найденное подходило только для низковольтных
светодиодов. Из-за большой требуемой мощности
и условия некритичности к типу используемых элементов схема
драйвера была несколько доработана. В качестве задающего генератора
использована распространённая микросхема MC33063AP1,
имеющая более чувствительный вход обратной связи по току (1,2 В вместо 2,5 В у
предыдущей схемы). Для формирования запускающих импульсов с короткими
фронтами для полевого транзистора используется микросхема- драйвер
TLP250, часто используемая в различных
преобразователях и источниках бесперебойного питания для управления мощными
полевыми или IGBT транзисторами. В качестве дросселя L1 использовались готовые катушки диаметром 15 мм, намотанные на стержневых ферритовых сердечниках от старых мониторов проводом 0,8 — 1,2 мм. Индуктивность катушек должна составлять 40 — 160 мкГн. Чем выше индуктивность, тем ниже может быть рабочая частота задающего генератора. При индуктивности 40 мкГн она должна быть около 100 кГц, а 160 мкГн — 30 кГц. Ток нагрузки определяется сопротивлением резистора R4. На нём всегда падает 1,25 В. Сопротивление этого резистора подсчитывается по формуле: R (Ом) = 1,25 / I нагрузки (А). Резисторы R2, R3 и стабилитрон VD2 служат для ограничения выходного напряжения на уровне 50В при отключении нагрузки, в противном случае напряжение на выходе может достигнуть 100 В и более. Схема имеет высокий КПД, достигающий 88%, поэтому нагрев элементов минимальный.  Радиатор транзистору VT1
не требуется, достаточно охлаждения на печатную плату (см.
снимок и чертёж печатной платы).
Схема может использоваться для питания цепочек светодиодов или светодиодных матриц с рабочим напряжением 15 — 50 В. При иной нагрузке и выходном напряжении необходимо пересчитать сопротивление R4, а также соотношение резисторов R2, R3. Может потребуется замена диода VD1 на более мощный. Правильно собранная схема начинает работать сразу. Если нет
уверенности в исправности элементов или правильности монтажа, вначале вместо
светодиодов подключают нагрузочный резистор с таким расчётом, чтобы при
нормальном режиме ток через него и напряжение совпадали с рабочими параметрами
светодиода. В случае использования 10W
светодиодных матриц с рабочим напряжением 32В и током 0,35 А
резистор должен быть сопротивлением примерно 100 Ом и мощностью 10Вт.
Плату подключают к блоку питания через ограничительный резистор с сопротивлением
3 .
| Друзья! Если Вам нравится сайт и Вы хотите, чтобы он обновлялся — поддержите его. Достаточно сделать несколько переходов по ссылкам рекламных баннеров. Узнав для себя много нового и полезного из контекстной рекламы, Вы внесёте посильную помощь для подготовки новых материалов, компенсировав часть затрат автора, которые сейчас достаточно велики. ВНИМАНИЕ! Вам нужно разработать сложное электронное устройство? Тогда Вам сюда…
|
Устройство, обеспечивающее стабильный ток
питания нагрузки, обычно называют драйвером. Основные требования к
драйверу: высокий коэффициент полезного действия, надёжность, стабильность
выходного тока независимо от напряжения питания. Чаще всего схемотехника
драйверов основана на использовании импульсных схем с использованием
накопительного дросселя, ключевого элемента и схемы управления ключевым
элементом, работающим на частоте 30 -100 кГц. Если
рабочее напряжение светодиода ниже напряжения источника
питания, в схеме драйвера светодиод подключается последовательно с дросселем и
ключевым элементом (наиболее распространённая ситуация), а если на светодиод
требуется подать напряжение выше, чем у источника питания — используется
схема с накопительным дросселем, ток через который прерывается с высокой
скоростью, что вызывает появление всплесков напряжения
в десятки раз выше питающего. Повышенное напряжение
подаётся на светодиод, ток в цепи которого контролируется и используется для
регулирования выходного напряжения.
Драйверы для питания низковольтных
светодиодов от источников напряжения 90 — 240 В широко
распространены и доступны, схемотехника достаточно освещена в
различных публикациях, в драйверах часто используются специализированные
микросхемы, обеспечивающие минимальное количество внешних элементов.
В случае, когда несколько последовательно соединённых светодиодов или
многокристальная светодиодная матрица подключается к источнику с меньшим
напряжением схема незначительно изменяется. На рисунке
показана схема такого драйвера для светодиодной матрицы с напряжением около 32В
и рабочим током 350 мА.
Ток на сборку светодиодов поступает через токоизмерительный
резистор R7. При достижении тока 0,35А
напряжение на R7 составляет 0,7В, транзистор VT2
открывается и обеспечивает прерывание импульсов запуска. При
снижении тока импульсы запуска транзистора VT1 появляются
вновь, обеспечивая стабилизацию тока на нагрузке. Резисторы R3, R4
служат для ограничения выходного напряжения на выходе при
отключении нагрузки, предотвращая выход из строя электронных компонентов.
Недостаток схемы —
сильная зависимость работы схемы от параметров дросселя и полевого транзистора.
Использование
этого драйвера позволило использовать практически любые мощные полевые
транзисторы, например IRF8010, что позволяет легко
получить мощность на выходе 100 Вт и более. 
. 5 Ом. Убедившись, что всё работает нормально и ток потребления не превышает
расчётного, резистор отключают.Драйверы для светодиодов, виды, достоинства и недостатки
Драйвер (в электронике) — управляющее отдельное устройство, преобразует электрические сигналы.
Драйверы светодиодов
Сами светодиоды нельзя подключать напрямую в сеть 220 вольт, так как могут выгореть. Также светодиоды не могут питаться напряжением, по указанным параметрам. Данное устройство должно ограничивать силу тока в соответствии характеристик диодов. Для этого в светодиодные светильники применяют специальное устройство, похожее на блок питания — драйвер, называемым токовым прибором. При подборе светодиодного драйвера нужно учитывать разброс параметров: временный и температурный уход светодиодов, так как любой диод и светодиод имеет вольт-амперную нелинейную характеристику. Даже светодиоды выпущенные из одной партии могут иметь различные характеристики: температурные, токовые. Все это сказывается на работу светодиодов, и является частой неисправностью.
Существует множество схем подключения светодиодов, самый простой способ подключить последовательно резистор. Но данная схема неэкономичная, так как резистор будет переводить излишки энергии в тепло. Чем больше сопротивление резистора, тем он меньше будет нагреваться.
На самом деле на практике используют две основных схем драйвера: емкостные источники и импульсные источники.
В настоящее время все прожекторные мачты оснащаются светодиодными светильниками, потому-что они намного экономичнее и ярче обычных газоразрядных лам.
Еще один способ подключения светодиодов через электронную схему. Для этого способа производят специальные микросхемы, которые стабилизируют выходной ток. Для информационных цветных табло, где светодиодами нужно управлять отдельно применяют драйверы с управлением от микроконтроллера и со стабилизатором электрического тока. Чтобы зажечь светодиоды питающие от батареи питания, применяют повышающие преобразователи. А для питания светодиодных ламп освещения используют драйверы, которые стабилизируют ток, а не напряжение на выходе. Минус данного метода, то что нельзя подключать разное количество светодиодов.
Руководство по драйверам светодиодов переменного тока (110 В)
Светодиоды — это низковольтные источники света, которым для правильной работы требуется постоянное напряжение или ток.
Работа от источника постоянного тока имеет преимущества, так как позволяет светодиодам легко работать с множеством различных источников питания / аккумуляторов, обеспечивает более длительное время ожидания и повышает безопасность. Для одного мощного светодиода, такого как эмиттеры, которые мы предлагаем на 20-миллиметровых платах со звездообразной звездой, требуется около 2-4 В постоянного тока и не менее 350 мА тока.
Если вы используете батарею, вам не о чем беспокоиться, так как батареи выдают постоянный ток.Для светодиода постоянного напряжения вы можете просто подключить батарею к светодиоду, а для светодиодов, которым требуется постоянный ток, вы можете просто поместить драйвер постоянного тока низкого напряжения между батареей и диодами. Когда вы начинаете настраивать более крупные системы, работающие от сетевого напряжения, обычно от 110 до 120 В переменного тока, вам понадобится больше компонентов, чтобы снизить напряжение переменного тока до постоянного и защитить светодиоды от колебаний сетевого напряжения.
В системах меньшего размера, таких как настольные лампы и тому подобное, вероятно, будет проще использовать драйвер низкого напряжения.В этом случае вам понадобится источник питания с постоянным напряжением, например, тот, который питает ноутбук, для подключения к стене, а затем для подачи безопасного низкого напряжения постоянного тока на драйвер постоянного тока, который затем будет подавать стабильный ток на ваш светодиод. Эти источники питания постоянного напряжения также будут всем, что вам нужно, если ваши светодиоды уже регулируют ток (светодиодные ленты), и вам нужно только постоянное напряжение, обычно 12 В или 24 В постоянного тока. Эта система отлично подходит для небольших портативных систем освещения.
В более крупных системах, когда вы начнете добавлять больше светодиодов в массив, потребуется более высокое напряжение.Если бы вы использовали метод низкого напряжения, вам потребовались бы огромные блоки питания, которые затем подключались бы к драйверам низкого напряжения, что могло бы испортить всю проводку.
К счастью, существуют драйверы постоянного тока, которые напрямую принимают переменный ток, а затем излучают постоянный постоянный ток с безопасным диапазоном напряжений для работы светодиодов. Они отлично подходят для общего освещения вокруг дома и когда вы устанавливаете более постоянный стационарный приспособление.
Сегодня кажется, что «драйвер светодиода» и «источник питания светодиода» взаимозаменяемы.Здесь, в LEDSupply, когда мы говорим «источник питания», мы имеем в виду устройство переменного и постоянного тока, которое принимает линейное напряжение и выдает постоянное напряжение постоянного тока (12 В, 24 В и т. Д.). Когда мы говорим «драйвер светодиода», мы имеем в виду драйвер переменного тока в постоянный, который потребляет 110–305 В переменного тока и выдает постоянный ток на светодиоды. Другие люди будут использовать такие названия, как источник питания переменного тока для светодиодов, драйвер светодиодов 110 В или источник питания постоянного тока для светодиодов.
Это может сбивать с толку, но названия являются чисто техническими, наиболее важно знать, какой тип входа требуется вашим светодиодам, и приобрести источник питания или драйвер для светодиодов, которые это обеспечат.
Чтобы узнать больше о драйверах постоянного тока и о том, почему ток должен регулироваться светодиодами, см. Здесь. Однако в оставшейся части этого поста мы рассмотрим, почему драйверы светодиодов переменного тока или автономные драйверы полезны и как они могут сократить размер и стоимость вашей светодиодной системы.
Комфортное напряжение сети
Как мы уже говорили, драйверы переменного тока для светодиодного освещения действительно важны при настройке коммерческих и жилых систем. Для аккумуляторных батарей и небольших ламп, конечно, разумнее использовать низкое напряжение.Но когда вы используете несколько источников света с напряжением 110 В, все может немного усложниться, если вы хотите использовать только драйверы низкого напряжения. Для этого потребуется несколько импульсных источников питания и драйверов, что сделает космическую ракету по количеству компонентов, не говоря уже о цене!
Драйверы светодиодов переменного тока устраняют необходимость в дополнительных компонентах.
Они переключают напряжение и выдают постоянный ток на светодиоды в одном корпусе. Драйверы светодиодов на 110 В работают намного лучше с большими нагрузками и лучше переносят мощность на расстояние.Их использование также сделает монтаж более профессиональным. У вас будет только от одного до нескольких драйверов AC-LED, питающих свет в комнате, а не источники питания и драйверы, работающие повсюду. Стоимость будет ниже, как и общее количество компонентов, что значительно упростит подключение под одним диммером.
Преимущество затемнения переменного тока
У светодиодов диммирование осуществляется различными способами. Большинство светодиодных драйверов совместимы с устройствами управления затемнением 0-10 В, которые доступны повсюду, поскольку это стало обычной практикой для светодиодного освещения и даже использовалось для затемнения флуоресцентных ламп до того, как светодиоды появились.Регулировка яркости 0-10 В — это простой и очень эффективный способ затемнения нескольких светодиодных ламп, но иногда пользователям требуется больше.
У многих пользователей, которые уже находятся дома с интеллектуальным управлением освещением или установленной системой регулировки яркости с большим линейным напряжением, может возникнуть ситуация, когда они смогут заставить свои светодиоды работать с этой системой. С низковольтными светодиодами и драйверами это не вариант, но драйверы переменного тока продолжают улучшать их использование с диммерами сетевого напряжения. Сюда входят более популярные регуляторы затемнения от Lutron и Leviton.
Новая линейка драйверов переменного тока Phihong Triac Dimmable, которую мы предлагаем, например, предлагает качественное диммирование с помощью многих популярных диммеров. Это позволяет подключить драйвер прямо к сетевому напряжению, а затем настроить светодиоды без мерцания и смещения света. Многие из этих диммерных систем дороги, поэтому вы можете себе представить, насколько это важно для тех, кто уже вложил средства в диммерные системы. Теперь они могут переключиться на более эффективное освещение в светодиодах, сохранив при этом диммеры!
Выбор правильного драйвера светодиода переменного тока (110 В)
При выборе источника постоянного тока для светодиодов для вашей системы вы должны обратить внимание на несколько различных характеристик, чтобы драйвер работал должным образом, а ваша светодиодная система, в свою очередь, работала с полной яркостью и эффективностью.Вам необходимо убедиться, что ваша система соответствует параметрам, безопасным как для драйвера, так и для самого светодиода. Ниже приведен небольшой список конструктивных и технических вариантов, которые вы захотите изучить, прежде чем выбирать драйвер переменного тока в постоянный.
1. Размер
Физический размер и форма, очевидно, являются решающим фактором при выборе драйвера светодиода на 110 В. Какой бы прибор или свет вы ни пытались построить, вам понадобится драйвер, который может поместиться в приложении, не делая его громоздким или сложенным вместе.Драйверы светодиодов бывают самых разных размеров; в форме маленьких прямоугольников, более длинных стилей масляных палочек, а также драйверов с шайбами. Все, что вам нужно сделать, это выбрать форму и размер, которые подходят для вашей установки. Независимо от того, есть ли у вас место для установки драйвера в вашем приспособлении, или если вы планируете установить его на потолке или стене, просто убедитесь, что вы учли эту часть в своем дизайне. Все размеры указаны на страницах с драйверами.
2. Текущие рейтинги
Для светодиодовHigh Power требуется ток не менее 350 мА.Для светодиодов всегда существует максимальный номинальный ток, и если вы превысите этот указанный ток, светодиод будет работать слишком сильно и быстро деградирует, пока в конечном итоге не выйдет из строя. Убедитесь, что вы знаете максимальный ток, который может выдержать ваш светодиод, и получите драйвер светодиода постоянного тока, который выдает ток, равный или ниже этого тока, чтобы ваши светодиоды работали безопасно и намного дольше. Cree XP-E2, например, имеет максимальный номинал 1000 мА, поэтому вы можете выбрать драйвер, который выдает 1000 мА (1 А) или меньше. В то время как если бы вы использовали Cree XP-L, который может работать до 3000 мА, у вас не было бы этой проблемы, и вы могли бы использовать любой из наших драйверов, в том числе этот драйвер Phihong 72 Вт, который выдает 3 А (3000 мА) и будет управлять ими при их макс, который супер яркий!
Важное замечание, если вы используете параллельную схему! Помните, что если у вас есть светодиоды, подключенные параллельно к драйверу, вывод этого драйвера делится на сколько угодно разных строк.Допустим, вы используете две цепочки из двух светодиодов Cree XP-E2 из приведенного выше примера. Поскольку ток делится поровну между цепочками, вы можете использовать драйвер с выходным током до 2000 мА.
3. Диапазон выходного напряжения (постоянного тока)
Диапазон напряжения — очень важная часть при работе с драйверами линейного напряжения. Все преимущество использования светодиодных драйверов переменного тока заключается в том, что драйвер принимает ваше 110 В переменного тока и выдает питание постоянного тока. Выходная мощность — это постоянный ток, но есть также диапазон выходного напряжения, в котором должны работать светодиоды.Это означает, что прямое напряжение вашего светодиода (Vf) должно быть в этом диапазоне (не ниже и не выше). Вы можете узнать прямое напряжение ваших светодиодов, проверив его на страницах продукта или в технических паспортах. После того, как вы это узнаете, сложите прямые напряжения всех светодиодов. Если у вас есть параллельная цепочка, сложите напряжение только от одной из ваших светодиодных цепочек, так как каждая линия должна быть в этом диапазоне, а не в сумме. См. Здесь, если у вас есть вопросы по схеме подключения. Как только вы узнаете свое общее напряжение, вам нужно будет выбрать драйвер, который имеет выходной диапазон, включая это напряжение.
Допустим, я хочу установить немного света вокруг комнаты в моем доме, чтобы выделить настенное искусство. У меня есть 5 картин в этой комнате, которые я хочу осветить небольшим пятном для каждой, используя Cree XP-L 1-Up. Я решил, что при 1000 мА это даст мне необходимую яркость, чтобы показать эти детали. Во-первых, я обнаружил, что при 1000 мА прямое напряжение XP-L (Vf) составляет около 2,95. Мне нужно 5 таких элементов в комнате, поэтому 5 x 2,95 = 14,75. Итак, теперь уловка найти драйвер, который будет принимать мои 110 вольт переменного тока и выдавать 1000 мА, оставаясь в диапазоне, который включает 14.75 вольт. Заглянув в раздел драйверов переменного тока и используя фильтры выходного тока, я нашел этот драйвер Phihong 15 Вт, который выдает ток 1000 мА и имеет диапазон выходного напряжения 10,5-15 В постоянного тока.
Одним из незначительных недостатков автономных (AC) драйверов является то, что диапазоны выходных напряжений обычно выше. Поскольку светодиоды высокой мощности работают от 2 до 4 вольт, большинство драйверов переменного тока не имеют достаточно низких диапазонов напряжения для питания только одного или даже двух светодиодов. Этот небольшой драйвер Phihong 6 Вт на самом деле является единственным драйвером переменного тока, который мы несем, который достаточно мал, чтобы питать только один светодиод, поскольку его минимальная мощность составляет 2.5 В постоянного тока. Если вам нужно больше вариантов для питания только одного светодиода, вероятно, лучше проверить вариант с низким напряжением.
4. Мощность
Многие люди забывают даже отслеживать мощность при работе с драйверами переменного тока. Они просто следят за тем, чтобы они работали в пределах допустимого диапазона напряжений, и даже не проверяют, находятся ли они в пределах предельной мощности. Все драйверы рассчитаны на определенную мощность, на самом деле, большинство драйверов переменного тока будут иметь это право в своем названии (драйвер светодиода 3 Вт, драйвер светодиода 15 Вт и т. Д.).Я бы посоветовал всем, кто читает этот пост, всегда использовать его в качестве последней контрольной точки. После того, как вы убедились, что ток и напряжение совпадают, у вас есть все необходимое, чтобы легко проверить мощность. Все, что вам нужно запомнить:
Мощность системы = прямое напряжение (Vf) ВСЕХ светодиодов x ток возбуждения (в амперах)
Итак, позвольте мне сделать последнюю проверку моего художественного проекта в приведенном выше примере. У меня общее прямое напряжение 14,75, и я управляю ими при 1000 мА, что равно 1 ампер.Таким образом, моя мощность составляет 14,75 Вт, что чуть меньше 15 Вт, с которыми может справиться этот драйвер. Похоже, я выбрал драйвер, который будет работать!
5. Затемнение
Это все зависит от вас! Светодиоды могут быть очень яркими, и, очевидно, для некоторых приложений их необходимо затемнять. При выборе драйвера вы должны знать, хотите ли вы затемнение или нет, а затем, если хотите, то с каким режимом затемнения вы работаете. Многие драйверы переменного тока имеют встроенное диммирование 0-10 В, это диммирование при низком напряжении, поэтому провода идут от драйвера к диммеру, чтобы затемнить светодиоды.
Большим преимуществом драйверов переменного тока, особенно в новой линейке Phihong, является диммирование напряжения в сети. Это наиболее распространенный способ затемнения домашнего освещения, поэтому я рад, что мы можем предложить линейку диммируемых симисторов, в которой можно использовать популярные бытовые диммеры, чтобы затемнять свет без плохого мерцания. С этим типом диммирования у вас будут диммеры сетевого напряжения, а затем драйвер и светодиоды.
Итак, если у вас есть приложение, в котором не требуется диммирование, просто выберите драйвер без диммирования, поскольку они стоят меньше.Если вам нужно диммирование, знайте, какую систему вы используете, и ищите блок питания для светодиодов с регулируемой яркостью, который работает с имеющейся у вас системой диммирования.
Эффективность водителя
Когда требуется трансформатор (при отключении питания от сети переменного тока, а не от аккумулятора) драйверы постоянного и переменного тока имеют очень схожую эффективность. Драйверы переменного тока, по сути, представляют собой объединенный источник питания светодиодов и драйвер светодиодов, они принимают 110 В и выдают постоянное напряжение, управляя светодиодами постоянным током. При этом, при использовании низковольтных драйверов и трансформатора, система хороша ровно настолько, насколько хорош источник питания.Если блок питания дешевле, то, вероятно, он не обладает самым высоким КПД. Если вы хотите добиться такой же эффективности, как при использовании драйвера переменного тока, было бы лучше приобрести более мощный источник питания, такой как линии от Phihong.
Сравнение затрат
Возвращаясь к моему примеру выше, допустим, что мой друг предложил использовать драйверы низкого напряжения, а не автономный драйвер, который я изначально выбрал для точечных светильников по комнате. Рассматривая этот вариант, смотрю на цены.Мы уже знаем, что если бы я выбрал светодиодный драйвер 110AC, я бы использовал драйвер с регулируемой яркостью Phihong Triac Dimmable мощностью 15 Вт, который обошелся бы мне в $ 22,49 .
Если бы я использовал низковольтный драйвер, мне сначала понадобился бы источник питания. Блок питания на 24 В будет достаточным, если он может выдерживать 15 Вт, как и все наши блоки питания 24 В постоянного тока. Самый маленький — это Mean Well APV. Затем вам понадобится небольшой 2,1-миллиметровый гнездовой разъем, который можно было бы подключить от разъема источника питания к проводам, идущим от вашего драйвера, это будет 1 доллар.49. Наконец, вам понадобится низковольтный драйвер на 1000 мА, который может обрабатывать 24 В постоянного тока, такой как LuxDrive BuckBlock, за 17,99 долларов. Общая стоимость трассы низкого напряжения составляет $ 41,47 , что на 84% больше.
Вы можете видеть, что в таких обычных условиях освещения будет дешевле использовать драйвер от 110-240 В переменного тока. Теперь дешевле не всегда лучше, но в этой ситуации это так, поскольку это также сокращает количество компонентов, делая свет более профессиональным.Не только это, но и с опцией переменного тока я также могу регулировать яркость через диммеры сетевого напряжения. Мне не нужно покупать другой диммер! Я настоятельно рекомендую драйверы переменного тока в таких случаях, а также светодиодную модернизацию. Если вы хотите уменьшить яркость от сетевого напряжения с помощью популярных диммеров Lutron, тогда линия регулировки яркости TRIAC от Phihong, подобная той, которую я выбрал для своего примера, является отличным вариантом!
При выборе драйверов постоянного или переменного тока нет однозначного правильного или неправильного ответа. Это действительно зависит от ваших настроек и потребностей вашего приложения.Начните с просмотра списка, который я составил выше, он действительно должен сузить ваш выбор.
Advanced LED Driver Circuit Design
Один из первых проектов, которые предпринимают начинающие дизайнеры или инженеры электроники, — это заставить светодиоды мигать. Выполнить эту задачу с помощью простого резистора для ограничения тока относительно просто. Многие люди тогда считают, что это стандартное решение для управления светодиодами. Для простых светодиодных индикаторов и освещения с низким энергопотреблением такое линейное управление светодиодами вполне нормально, но для многих приложений требуется другой подход.В этой статье я описываю несколько распространенных альтернативных стратегий и некоторые неортодоксальные методы, которые мы использовали в прошлом для схем светодиодных драйверов. Чтобы узнать, как спроектировать печатную плату для приложений с высокой мощностью, ознакомьтесь с нашей статьей по этой теме здесь.
Основные соображения
Главное соображение при принятии решения о том, как управлять светодиодами, — это допустимая потеря мощности. В устройствах с батарейным питанием такая потеря мощности означает сокращение срока службы батареи. В мощных светодиодах это означает выделение тепла.Прежде чем выбирать, как управлять светодиодами, имейте представление о том, сколько мощности ваша конструкция позволяет вам рассеивать. На этом основывается большинство решений.
Еще одно важное соображение — сколько разных светодиодов вы используете. Не только общее количество, но и сколько разных цветов / типов? Чем больше разнообразия, тем сложнее становится согласование прямых напряжений от одной жилы к другой. Понимание общего количества светодиодов также важно для определения управляющего напряжения для их последовательного включения.
Линейный привод от микроконтроллера
Рисунок 1. Самая упрощенная схема драйвера светодиода. Слаботочным светодиодом можно управлять напрямую с вывода микроконтроллера.
Линейная схема привода — это любая цепь, которая рассеивает всю избыточную мощность в виде тепла. Самым простым примером этого является схема светодиод-резистор, о которой говорилось ранее. Если ток, подаваемый на светодиод, минимален, то его обычно можно напрямую управлять выводом микроконтроллера, например Arduino, как показано на рисунке 1.Основным недостатком любой схемы линейного драйвера светодиода является рассеивание избыточной мощности. Также очень важно обеспечить достаточный запас по напряжению, позволяющий управлять светодиодами.
Рисунок 2: Линейно управляемая светодиодная схема. R1 требуется для рассеивания всей мощности от избыточного напряжения; Выбранный резистор должен обеспечивать безопасное рассеивание мощности.
Линейный привод от полевого МОП-транзистора
На рис. 2 показана схема драйвера светодиода, управляемая n-канальным МОП-транзистором нижнего плеча для включения / выключения светодиодов.2 * 4 = P = 1W . Рассеивание 1 Вт — это много для одного резистора, и для него требуется резистор для поверхностного монтажа размером 2512 или больше.
Еще одна возможность, которую мы с большим успехом использовали в схемах линейных светодиодов, — разделение токоограничивающих резисторов. Вместо использования одного резистора 4R, два резистора 2R будут использоваться последовательно, равномерно распределяя рассеиваемую мощность между ними, используя вместо этого резисторы 1210. Это также позволяет стратегически разместить резисторы на плате, равномерно распределяя тепло.На рисунке 6 показано, как разделение резисторов работает с разными светодиодами.
Линейный привод от источника / драйвера постоянного тока
Многие «встроенные» драйверы светодиодов подают постоянный ток на жилу светодиода. Эти драйверы предлагают гораздо больше удобства, чем схемы, управляемые резисторами. Однако важно отметить, что в этих драйверах по-прежнему используется линейная технология. Крайне важно понимать, сколько мощности будет рассеивать драйвер, и убедиться, что она находится в безопасном диапазоне.
Рис. 3. Линейный драйвер светодиода TI. Хотя эти драйверы добавляют много удобств, они не более эффективны, чем использование стандартной схемы светодиодного резистора.
На рисунке 3 показан пример линейного восьмипроводного драйвера светодиода. Драйвер управляет тремя нитями тех же светодиодов из предыдущей схемы. Температура ограничивает максимальную мощность, которую может рассеять драйвер. При максимальной температуре 100 ° C он может рассеивать около 1 ° C.Максимум 8 Вт. Чип также ограничен максимумом 70 мА на каждую жилу. Чтобы рассчитать мощность, рассеиваемую микросхемой при 70 мА, каждая нить: P = IV, P / 3 = 0,07 * (12-10), P = 0,42 Вт. 0,42 Вт находится в безопасном диапазоне для этого чипа, поэтому его можно использовать как есть. Если мощность была слишком высокой, можно установить резистор на каждую жилу. Если резистор имеет правильный размер, он будет рассеивать часть мощности, а остальное рассеивает микросхема. Этот трюк, показанный на рисунке 4, весьма полезен при несбалансированной длине прядей.
Рисунок 4. Линейный драйвер светодиода на основе TI. Микросхема контролирует 8 светодиодных жил, одна из которых намного короче остальных. Два резистора 100R уравновешивают эту жилу, рассеивая часть избыточного тепла.
Постоянный ток от переключаемого драйвера светодиодов
Импульсный светодиодный драйвер постоянного тока работает аналогично линейному драйверу, за исключением того, что он использует переключаемую топографию. Это переключение позволяет ему работать с КПД выше 80% -90%.Существенным недостатком переключения драйверов является их дороговизна. Наличие на борту какого-либо импульсного источника питания также создает нежелательный шум переключения.
Рисунок 5: Схема на базе AL8860 очень эффективно управляет тремя светодиодами.
На рисунке 5 показана схема импульсного драйвера светодиода на основе AL8860. Он питает одножильный светодиод от любого напряжения от 5 до 40 В. В зависимости от подаваемого напряжения и напряжения светодиодов эта микросхема может обеспечивать до 97% эффективности при токе около 1 А.В идеальных условиях вы можете управлять цепочкой светодиодов с током 1 А, рассеивая при этом менее одной десятой ватта от микросхемы! Это существенное отличие от предыдущих примеров с использованием линейной технологии. Существуют также повышающие-понижающие драйверы, которые принимают 5 В (например) в качестве входа и могут управлять цепями светодиодов до 20 В. Они, как правило, не так эффективны, как раскрывающийся регулятор, но это все же вариант, который следует рассмотреть.
Пример схемы драйвера светодиодов в реальном мире
Мы с большим успехом использовали необычный метод управления светодиодами.Он сочетает в себе линейный привод и импульсный привод, предлагая преимущества обоих. Это особенно полезно при большом количестве светодиодов разных цветов.
Например, скажем, у нас есть 100 светодиодов для управления по 1 А каждый, с 5 разными цветами. Входное питание — 24 В постоянного тока, цвета регулируются отдельно. Нам нужно запустить 28 красных (прямое напряжение = 2,1 В), 20 желтых (Vf = 2,5 В), 10 желтых (Vf = 2,8 В), 22 зеленых (Vf = 2,5 В) и 20 белых (Vf = 4 В). Да, это крайний пример — как по требуемой мощности, так и по количеству светодиодов — но недавно мы разработали плату, похожую на эту!
Вот и много драйверов!
При управлении светодиодами с током 1А очевидным первым выбором для их управления является использование схемы импульсного драйвера светодиода.Проблема, возникающая при таком подходе, заключается в том, что при такой высокой мощности переключающие драйверы смогут управлять только одной цепью каждый. Это означает, что нам потребуется много драйверов на этой плате. Чем больше на плате переключающих драйверов, тем больше шума при переключении. Разделив нити, мы получим:
- 11 КРАСНЫЙ, 23,1 В
- 11 КРАСНЫЙ, 23,1 В
- 6 КРАСНЫЙ, 12,6 В
- 9 ЯНТАРНЫЙ, 22,5 В
- 9 ЯНТАРНЫЙ, 22,5 В
- 2 ЯНТАРНЫЙ, 5 В
- 8 ЖЕЛТАЯ, 22.4V
- 2 ЖЕЛТЫЙ, 5,6 В
- 8 ЗЕЛЕНЫЙ, 22,5 В
- 8 ЗЕЛЕНЫЙ, 22,5 В
- 6 ЗЕЛЕНЫЙ, 15 В
- 5 БЕЛЫЙ, 20 В
- 5 БЕЛЫЙ, 20V
- 5 БЕЛЫЙ, 204 5 , 20V
Мысль о наличии 15 различных светодиодных драйверов с переключателем на одной печатной плате наверняка вызовет кошмары у любого, кто сталкивается с EMC! Хотя управлять ими в таком виде вполне возможно, для этого потребуется обширная фильтрация, гарантирующая отсутствие связи шума переключения на шинах питания.Для этого проекта большой радиатор будет на задней стороне платы. Хотя мы хотели ограничить выделяемое тепло, у нас была некоторая гибкость в нашем дизайне. Я лучше буду заниматься жарой, чем 15 переключателями!
Линейное подключение всех жил от 24 В потребует огромного рассеивания мощности, больше, чем было бы возможно, особенно на коротких цепях. Например, нить номер 6: P = IV = 1A * (24V-5V) = 19W. Удачи вам в поиске стандартного резистора или линейного драйвера для рассеивания 19 Вт мощности!
Альтернативное решение
Мы решили сначала подключить длинные жилы напрямую от шины 24 В с помощью линейного привода с резисторами.Все цепи 1, 2, 4, 5, 7, 9, 10, 12, 13, 14 и 15 питаются от 24 В. Белые нити рассеивают больше всего мощности: P = IV = (24-20) * 1 = P = 4W . При использовании резисторов размером 2010 г., каждый из которых может рассеивать 2 Вт (3502, серия CGS), на каждую жилу используются 3 резистора 1,3R, при этом каждый резистор рассеивает около 1,3 Вт. Одна из этих жил показана ниже на рисунке 6.
Рисунок 6. Схема светодиодов с линейным возбуждением, использующая шину 24 В.
Нити 3, 6, 8 и 11 оставлены и слишком короткие для прямого подключения от 24 В.Что мы сделали, так это использовали два переключающих понижающих регулятора, чтобы понизить шину 24 В до шины 6 и 16 В. Шина 16 В напрямую управляет проводами 3 и 11, тогда как шина 6 В управляет 6 и 8.
Рисунок 7. Импульсный регулятор напряжения понижает напряжение до 6 В. Обратите внимание на фильтр CLC на входной стороне, а также на большую выходную емкость. Это предотвращает сопряжение шума переключения с другими регуляторами.
На рис. 7 показана схема импульсного регулятора, понижающего напряжение шины 24 В до 6 В.Эта шина 6 В затем управляет светодиодами точно так же, как шина 24 В. Использование этой комбинации позволяет управлять широким спектром светодиодов с переменным прямым напряжением, сводя к минимуму количество переключаемых регуляторов на плате. Хотя схемы драйвера светодиода рассеивают значительную часть энергии, наше приложение это позволяет.
Заключение
Невозможно иметь универсальный подход к проектированию схем. То же самое и при управлении светодиодами.В этой статье описаны несколько методов, которые можно использовать для управления светодиодами в зависимости от параметров схемы. Если требуется высокая эффективность — как с точки зрения времени автономной работы, так и с точки зрения рассеивания тепла, — очевидным выбором будет импульсный светодиодный драйвер постоянного тока. Если простота является ключевой, то подход с линейным приводом может быть хорошим вариантом, используя резисторы или специальный драйвер светодиода. Компания MicroType Engineering имеет многолетний опыт работы со сложными светодиодными приложениями. Свяжитесь с нами, чтобы узнать, как мы можем помочь с вашим следующим дизайном!
Категория:
СхемотехникаСхема подключения светодиодного драйвера 230 В, работа и применение
В этом проекте мы разработали простую схему светодиодного драйвера 230 В, которая может управлять светодиодами непосредственно от сети.
Светодиод — это особый тип диода, используемый в качестве оптоэлектронного устройства. Как и диод с PN-переходом, он проводит при прямом смещении. Однако особенностью этого устройства является его способность излучать энергию в видимой полосе электромагнитного спектра, то есть в видимом свете.
Основная задача управления светодиодом — обеспечение почти постоянного тока на входе. Часто светодиод приводится в действие батареями или устройствами управления, такими как микроконтроллеры. Однако у них есть свои недостатки, например, низкое время автономной работы и т. Д.
Возможный подход — управлять светодиодом от источника переменного тока в постоянный. Хотя источник питания переменного тока в постоянный с использованием трансформатора довольно популярен и широко используется для таких приложений, как управление нагрузками, такими как светодиоды, он оказывается довольно дорогостоящим, и, кроме того, невозможно создать слаботочный сигнал с помощью трансформатора.
Принимая во внимание все факторы, мы разработали простую схему, управляющую светодиодом от 230 В переменного тока. Это достигается с помощью источника питания на основе конденсатора. Это недорогая и эффективная схема, которую можно использовать дома.
Связанный пост: Схема биполярного драйвера светодиода
Принцип схемы светодиодного драйвера 230 В
В основе схемы драйвера светодиода 230 В лежит бестрансформаторный источник питания. Основным компонентом является конденсатор переменного тока класса X, который может снизить ток питания до подходящей величины. Эти конденсаторы подключаются между линиями и предназначены для цепей переменного тока высокого напряжения.
Конденсатор с номиналом X уменьшает только ток, а переменное напряжение может выпрямляться и регулироваться в последующих частях схемы.Переменный ток высокого и низкого напряжения преобразуется в постоянный высокий напряжение с помощью мостового выпрямителя. Этот постоянный ток высокого напряжения дополнительно выпрямляется с помощью стабилитрона до постоянного низкого напряжения.
Наконец, на светодиод подается постоянный ток низкого напряжения и низкого тока.
Схема светодиодного драйвера230 В
Необходимые компоненты
- Конденсатор из полиэфирной пленки 2,2 мкФ (225 Дж — 400 В)
- Резистор 390 кОм (1/4 Вт)
- Резистор 10 Ом (1/4 Вт)
- Мостовой выпрямитель (W10M)
- Резистор 22 кОм (5 Вт)
- 4.Поляризованный конденсатор 7 мкФ / 400 В
- Резистор 10 кОм (1/4 Вт)
- Стабилитрон 4,7 В (1N4732A) (1/4 Вт)
- Поляризованный конденсатор 47 мкФ / 25 В
- 5 мм светодиод (красный — рассеянный)
Как спроектировать схему драйвера светодиода 230 В?
Во-первых, конденсатор 2,2 мкФ / 400 В с номиналом X подключается к сети питания. Важно выбрать конденсатор с номинальным напряжением больше, чем напряжение питания. В нашем случае напряжение питания 230В переменного тока. Следовательно, мы использовали конденсатор на 400 В.
Резистор 390 кОм подключен параллельно этому конденсатору для его разряда при отключении питания. Между источником питания и мостовым выпрямителем включен резистор 10 Ом, который действует как предохранитель.
Следующая часть схемы — двухполупериодный мостовой выпрямитель. Мы использовали однокристальный выпрямитель W10M. Он способен выдерживать токи до 1,5 Ампера. Выход мостового выпрямителя фильтруется с помощью конденсатора 4,7 мкФ / 400 В.
Для регулирования выхода постоянного тока мостового выпрямителя мы используем стабилитрон.Для этого используется стабилитрон на 4,7 В (1N4732A). Перед стабилитроном мы подключили последовательный резистор 22 кОм (5 Вт) для ограничения тока.
Стабилизированный постоянный ток подается на светодиод после его фильтрации с помощью конденсатора 47 мкФ / 25 В.
Как работает схема драйвера светодиода 230 В?
В этом проекте построена простая схема драйвера светодиода 230 В без трансформатора. Основными компонентами этого проекта являются конденсатор с номиналом X, стабилитрон и резистор, ограничивающий ток в стабилитроне.Давайте посмотрим, как работает этот проект.
Во-первых, конденсатор 2,2 мкФ с номинальным X-номиналом (225 Дж — 400 В) ограничивает переменный ток от сети. Чтобы рассчитать этот ток, вы должны использовать емкостное сопротивление конденсатора X-рейтинга.
Формула для расчета емкостного реактивного сопротивления приведена ниже.
Итак, для конденсатора 2,2 мкФ X C можно рассчитать следующим образом.
Итак, по закону Ома ток, который допускает конденсатор, определяется выражением I = V / R.
Следовательно, ток через конденсатор = 230 / 1447,59 = 0,158 Ампер = 158 мА.
Это полный ток, который поступает на мостовой выпрямитель. Теперь выходной сигнал мостового выпрямителя фильтруется с помощью конденсатора. Важно выбрать соответствующее номинальное напряжение для этого конденсатора.
Вход для мостового выпрямителя — 230 В переменного тока, что является среднеквадратичным напряжением. Но максимальное напряжение на входе мостового выпрямителя составляет
.В МАКС = В СКЗ x √2 = 230 x 1.414 = 325,26 В.
Следовательно, вам необходимо использовать конденсатор фильтра с номинальным напряжением 400 В. Выпрямленное напряжение постоянного тока составляет около 305 В. Это должно быть уменьшено до используемого диапазона для включения светодиода. Следовательно, в проекте используется стабилитрон.
Для этого используется стабилитрон 4,7 В. С стабилитроном, который действует как регулятор, связаны три важных фактора: последовательный резистор, номинальная мощность этого резистора и номинальная мощность стабилитрона.
Во-первых, последовательный резистор.Этот резистор ограничивает ток, протекающий через стабилитрон. Следующая формула может использоваться при выборе последовательного резистора.
Здесь V IN — это входное напряжение стабилитрона, равное 305 В.
В Z — это напряжение стабилитрона (которое совпадает с напряжением нагрузки V L ) = 4,7 В.
I L — ток нагрузки, т.е. ток через светодиод, он равен 5 мА.
I Z — ток через стабилитрон = 10 мА.
Следовательно, значение последовательного резистора R S можно рассчитать следующим образом.
Теперь номинальная мощность этого резистора. Номинальная мощность последовательного резистора очень важна, так как она определяет количество мощности, которое резистор может рассеять. Чтобы рассчитать номинальную мощность последовательного резистора R S , вы можете использовать следующую формулу.
Наконец, номинальная мощность стабилитрона. Вы можете использовать следующую формулу для расчета номинальной мощности стабилитрона.
Основываясь на приведенных выше расчетах, мы выбрали последовательный резистор с сопротивлением 22 кОм с номиналом 5 Вт и стабилитрон 4,7 В с номиналом 1 Вт (на самом деле, стабилитрона на четверть ватта будет достаточно).
На светодиод подается выпрямленное стабилизированное напряжение с ограниченным током.
Преимущества
- С помощью этой схемы драйвера светодиода 230 В мы можем управлять светодиодами напрямую от основного источника питания.
- Этот проект основан на блоке питания без трансформатора.Следовательно, окончательная сборка не будет большой.
Применение схемы драйвера светодиода 230 В
- Эта схема может использоваться для домашних систем освещения.
- Может использоваться как индикаторная цепь.
- Эту цепь можно зафиксировать с помощью дверного звонка для индикации.
Ограничения цепи драйвера светодиода 230 В
- Поскольку здесь напрямую используется источник переменного тока 230 В, эта цепь может быть опасной.
- Эта схема лучше всего подходит для бытовых применений с однофазным питанием.Это связано с тем, что в случае трехфазного питания, если какая-либо из фаз случайно касается входной клеммы, это может оказаться довольно опасным.
- Конденсатор может вызывать скачки напряжения при колебаниях напряжения в сети.
| 1 | LT3966 | 4 | 3 | 60 | 1,6 | Boost, Buck, Buck-Boost, светодиодный драйвер | 4 x 16 | 52 | $ 3,95 $ 90UJ | |||||||||||||||||||||||
| 2 | LT3950 | 1 | 3 | 60 | 1.5 | Boost, Buck, Buck-Boost, LED Driver, Sepic | До 60 В | 60 | $ 1,95 (LT3950EMSE # PBF) | |||||||||||||||||||||||
| 3 | LT3967 | 8 | 45 8 | 45 — | Матричный светодиодный диммер | 8+ | 60 | 3,93 долл. США (LT3967EFE # PBF) | ||||||||||||||||||||||||
| 4 | LT8393 | 1 | 4 | 60 | 9045 Boost, драйвер для светодиодов 904520, 25+ | 100 | 3 доллара.90 (LT8393EUFDM # PBF) | |||||||||||||||||||||||||
| 5 | LT3942 | 1 | 3 | 36 | 2,5 | Buck-Boost | До 36V | 36 | 90456 | LT3952A | 1 | 3 | 42 | 4,5 | Boost, Buck, Buck-Boost, светодиодный драйвер | До 60 В | 60 | $ 2,95 (LT3952AEFE # PB4F7 | 3LT3762 | 1 | 2.5 | 38,5 | 10 | Boost, светодиодный драйвер | До 60 В | 60 | $ 2,71 (LT3762EUFD # PBF) | |||||
| 8 | LTM8005 | 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 | Boost, светодиодный драйвер | До 38 В | 38 | $ 9,95 (LTM8005EY # PBF) | ||||||||||||||||||||||||||
| 9 | LT8391A | 1 | 4 | 60 | Светодиодный драйвер Boost | 25+ | 60 | 3 доллара.23 (LT8391AEUFD # PBF) | ||||||||||||||||||||||||
| 10 | LT3964 | 2 | 4 | 36 | 1,8 | Бак, драйвер светодиода | 2 x 10+ | 5 | 9045 35,64 9045 | |||||||||||||||||||||||
| 11 | LT3932 | 1 | 3,6 | 36 | 3 | Бак, драйвер светодиода | 10 | 36 | $ 2,71 (LT3932EUFD # PB468 | 1 | 2.8 | 36 | 2,3 | Boost, Buck, Buck-Boost | До 34 В | 40 | 2,71 долл. США (LT3922EUFD-1 # PBF) | |||||||||||||||
| 13 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 13 | LT39422 904 36 | 2.3 | Boost, Buck, Buck-Boost | До 34 В | 40 | $ 2,71 (LT3922EUFD # PBF) | ||||||||||||||||||||||||||
| 14 | LT8391 | 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 | Buck-Boost, светодиодный драйвер | 25+ | 60 | 3 доллара США.23 (LT8391EUFD # PBF) | ||||||||||||||||||||||||||
| 15 | LT3761A | 1 | 4,5 | 60 | 25 | Boost, Buck, Buck-Boost, светодиодный драйвер, Sepic | 907+ (LT3761AEMSE # PBF) | |||||||||||||||||||||||||
| 16 | LT3965 | 8 | 8 | 60 | 330 м | Матричный светодиодный диммер | 8+ | 60EF | # 9046 172 $ 3,96LT3909 | 2 | 2.9 | 40 | 1,1 | Boost, светодиодный драйвер | 2 x 10 | 36 | 2,50 доллара (LT3909EDD # PBF) | |||||||||||||||
| 18 | LT3761 | 1 | 9045 9045 9045 9045 9045Boost, Buck, Buck-Boost, светодиодный драйвер, Sepic | 25+ | 100 | 3,20 долл. США (LT3761EMSE # PBF) | ||||||||||||||||||||||||||
| 19 | LT3744 | 1 | 3,3 404 | 905 905 Бак, драйвер светодиодаДо 36 В | 36 | $ 3.95 (LT3744EUHE # PBF) | ||||||||||||||||||||||||||
| 20 | ADP8140 | 4 | 3 | 30 | — | Драйвер светодиода раковины тока | 4 x AD-8 | 3,15 2,140 | 4 x AD-8 | 3,15 2,140 907 $ 90 | ||||||||||||||||||||||
| 21 | LT8613 | 1 | 3,4 | 42 | 9,7 | Buck | До 42 В | 41,58 | $ 5,20 (LT8613EUDE # PB904 9044 9044 9044 904 904 904 904 904 | 4.5 | 110 | 25 | Boost, Buck, Buck-Boost, светодиодный драйвер, Sepic | 25+ | 110 | $ 3,45 (LT3795EFE # PBF) | ||||||||||||||||
| 23 | 904 454 45 45 1 45 45 904 | 60 | 4,2 | Boost, Buck, Buck-Boost, LED Driver, Sepic | 25+ | 80 | 3,75 долл. США (LT3955EUHE # PBF) | |||||||||||||||||||||||||
| 24 | 9045 9045 1 454 9045 9045 1 454 9045 | 40 | 6.3 | Boost, Buck, Buck-Boost, драйвер светодиодов, Sepic | 10 | 40 | $ 3,60 (LT3954EUHE # PBF) | |||||||||||||||||||||||||
| 25 | LT3797 | 3 | 2,5 | 2 2,5 | Boost, Buck, Buck-Boost, LED Driver, Sepic | 25+ | 100 | 4,95 долл. США (LT3797ELXE # PBF) | ||||||||||||||||||||||||
| 26 | LT3763 | 1 | 6 604 | 90451 | 6 604 | 9045 9045 Бак, драйвер светодиода25+ | 55 | 2 доллара США.28 (LT3763EFE # PBF) | ||||||||||||||||||||||||
| 27 | ADP1660 | 2 | 2,7 | 5 | — | Светодиодный драйвер вспышки | 2 (параллельно) | 5 | P | 5 | $ 0,9 | |||||||||||||||||||||
| 28 | LT8611 | 1 | 3,4 | 42 | 4,8 | Бак | До 42 В | 40 | 3,80 долл. | 6 | 55 | — | Бак, драйвер светодиода | 16 x 10 | 36 | $ 4.95 (LT3745EUJ-1 # PBF) | ||||||||||||||||
| 30 | ADP1649 | 1 | 2,7 | 5 | — | Светодиодный драйвер вспышки | 1 | 5,3 | $ 9044 | 31 | LT3796 | 1 | 6 | 100 | 25 | Boost, Buck, Buck-Boost, светодиодный драйвер, Sepic | 25+ | 100 | $ 3,45 (LT379690EFE # 91 PBF 32 | LT3791 | 1 | 4.7 | 60 | 25 | Buck-Boost, светодиодный драйвер | 100 Вт + | 60 | 4,75 долл. | Buck, драйвер светодиода | 16 x 10 | 36 | 4,95 долл. США (LT3745EUJ # PBF) |
| 34 | LT8500 | 48 | 3 | 5,5 | — 9045 | — P 90WM — 9045 — | 2 доллара.95 (LT8500ETJ # PBF) | |||||||||||||||||||||||||
| 35 | ADP8866 | 9 | 2,5 | 5,5 | — | Зарядный насос | 9 (параллельно) | 5,5 | 88 $ 0 | 36 | LTC3799-1 | 1 | — | — | — | Обратный ход, драйвер светодиода | Автономный режим от 4 Вт до 100 Вт + светодиодное приложение | — | — | $ 2,25 (LT3712FMSE-1 37 | ADP8870 | 7 | 2.5 | 5,5 | — | Нагнетательный насос | 7 (параллельно) | 5,5 | 0,99 долл. США (ADP8870ACBZ-R7) | |||
| 38 | LTM8042-1 | 50 3 | 350Boost, Buck, LED Driver | 10 | 32 | 8,76 долл. США (LTM8042EV-1 # PBF) | ||||||||||||||||||||||||||
| 39 | LTM8042 | 1 | 3 | 970 9045 1 | 970 904 904 Светодиодный драйвер | 10 | 32 | $ 8.76 (LTM8042EV # PBF) | ||||||||||||||||||||||||
| 40 | LTC3675 | 7 | 2,7 | 5,5 | 2,8 | Бак, драйвер светодиода | 10 | 5,5 904FF3 | 3 | 41 | LT3596 | 3 | 6 | 60 | 1 | Бак, драйвер светодиода | 3 x 10 | 60 | $ 3,65 (LT3596EUHG # PBF) | ADD | 2.5 | 5,5 | — | Boost, драйвер светодиодов | 7 (параллельно) | 5,5 | $ 0,99 (ADP8863ACBZ-R7) | |||||
| 43 | ADP8861 | 9045 9045 5,5–9045 | Boost, светодиодный драйвер | 7 (параллельный) | 5,5 | 0,99 долл. США (ADP8861ACBZ-R7) | ||||||||||||||||||||||||||
| 44 | ADP1650 | 1 | 2,7 | 8- | 9048- | Светодиодный драйвер 15.3 | 0,95 долл. США (ADP1650ACBZ-R7) | |||||||||||||||||||||||||
| 45 | LT3799 | 1 | — | — | — | Обратный ход светодиодного индикатора | + 904 904 2,2 LT3799EMSE # PBF) | |||||||||||||||||||||||||
| 46 | LT3746 | 32 | 6 | 55 | — | Бак, светодиодный драйвер | 32 x 3 | 13 | 445 PBE 9044 (LT3714) 47 | LT3741 | 1 | 6 | 36 | 25 | Бак, светодиодный драйвер | 10 | 34 | $ 3.95 (LT3741EUF # PBF) | ||||||||||||||
| 48 | LT3597 | 3 | 6 | 60 | 510m | Бак, драйвер светодиода | 3 x 10 | 57 | ||||||||||||||||||||||||
| 49 | LT3760 | 8 | 6 | 40 | 500 м | Boost, светодиодный драйвер | 8 x 10 | 45 | 4,25 долл. США (LT3760EFE # PBF) | $ 4,25 (LT3760EFE # PBF) | 9154 16 | 36 | 20 | Бак, драйвер светодиода | 10 | 30 | $ 4.80 (LT3743EUFD # PBF) | |||||||||||||||
Как выбрать микросхему драйвера светодиода?
LED зарекомендовал себя в области подсветки портативных устройств. Даже в области подсветки для ЖК-панели большого размера он начал бросать вызов распространенному CCFL. В освещении светодиоды особенно популярны на рынке из-за таких ярко выраженных характеристик, как энергоэффективность, экологичность, длительный срок службы и низкие эксплуатационные расходы. Схема драйвера является важной и неотъемлемой частью светодиода.Будь то освещение, подсветка или панель дисплея, выбор технической архитектуры схемы драйвера должен соответствовать конкретным приложениям.
Механизм светодиодного освещения работает следующим образом: когда прямое напряжение прикладывается к обоим концам, неосновная и основная несущая в полупроводнике рекомбинируют, чтобы высвободить избыточную энергию, испуская фотоны. Основные функции схемы управления светодиодами заключаются в передаче переменного напряжения в постоянный источник питания и согласовании напряжения и тока в соответствии с требованиями светодиодных устройств.Помимо требований безопасности, схема драйвера светодиода должна также включать две другие основные функции:
Во-первых, постоянный ток должен поддерживаться как можно дольше, таким образом, изменение выходного тока может поддерживаться в диапазоне ± 10, особенно когда смена источника питания выходит за пределы диапазона ± 15. Вот причины использования драйвера постоянного тока при использовании светодиода в качестве монитора, других осветительных устройств или подсветки:
1. Чтобы ток привода не превышал максимальный уровень и не влиял на его надежность.
2. Для удовлетворения ожидаемых требований к яркости и обеспечения однородности цвета и яркости каждого светодиода.
Во-вторых, схема драйвера должна поддерживать низкое энергопотребление, чтобы эффективность светодиодной системы могла оставаться на высоком уровне.
PWM (Pulse Width Modification) — это традиционная технология регулировки света, которая использует простые цифровые импульсы для включения и выключения светодиодного драйвера время от времени. Системе требуется только подавать широкие и узкие цифровые импульсы, чтобы легко изменять выход для регулировки яркости светодиода.Преимущество заключается в том, что эта технология может обеспечить высококачественный белый свет с высокой эффективностью за счет простоты применения. Но есть фатальный недостаток: он подвержен EMI (электромагнитным помехам), иногда даже издает слышимые шумы.
Повышение напряжения — важная задача схемы драйвера светодиода, разделенная на два различных топологических режима, а именно повышение напряжения через индуктивность и повышение заряда. Поскольку светодиод управляется током, а катушка индуктивности наиболее эффективна в момент передачи тока, наибольшая сила повышения напряжения через катушку индуктивности заключается в высокой эффективности, которая может достигать 90% при правильной конструкции.Однако не менее примечательна его слабость, то есть сильные электромагнитные помехи, которые предъявляют высокие требования к системам телекоммуникационных продуктов, таких как мобильные телефоны. С появлением зарядных насосов большинство мобильных телефонов не увеличивают напряжение через индуктор. Конечно, эффективность повышения напряжения с помощью зарядного насоса ниже, чем в противном случае.
Независимо от того, применяется ли освещение или задняя подсветка, разработчик продукта должен столкнуться с проблемой повышения эффективности передачи драйверов.Повышение эффективности передачи не только выгодно для портативных устройств, так как увеличивает время ожидания, но также является важным средством решения проблемы рассеивания тепла светодиодами. В освещении использование светодиода высокой мощности также подчеркивает проблему повышения эффективности передачи.
Светодиод нуждается в компонентах, стабилизирующих ток и напряжение, которые должны иметь высокое разделенное напряжение и низкое энергопотребление, в противном случае высокоэффективный светодиод снизит общую эффективность системы из-за высокого рабочего потребления, что противоречит принципу энергосбережения и высокого энергопотребления. эффективность.Следовательно, основная схема ограничения тока должна использовать высокоэффективные схемы, такие как емкость, катушка индуктивности или схема переключения с источником питания, поскольку можно обеспечить высокий КПД светодиодной системы вместо резистора или схемы последовательной стабилизации напряжения. Схема последовательной постоянной выходной мощности может поддерживать постоянную светоотдачу светодиода в широком диапазоне источников питания, но обычные микросхемы IC будут терять некоторую эффективность. Использование схемы переключения с источником питания может гарантировать постоянную выходную мощность с высокой эффективностью передачи при резких колебаниях напряжения источника питания.
В настоящее время светодиоды с их светоотдачей далеко не заменяют трехполосные люминесцентные лампы, однако светодиодные фонари могут эффективно работать при безопасном сверхнизком напряжении (SELV), например, подводное освещение в плавательных бассейнах или детских бассейнах, горные лампы. Кроме того, у светодиодов есть уникальные преимущества в прямом использовании зеленой энергии, такой как солнечная энергия, энергия ветра или аварийное освещение. В частности, при регулировке света светодиоды не только обеспечивают регулировку от нуля до ста процентов, но также поддерживают высокую эффективность в течение всего процесса регулировки, не ухудшая долговечность, что является сложной задачей для газоразрядных ламп.
Двухступенчатая схема драйвера светодиода | Plexim
Эта демонстрационная модель PLECS демонстрирует конструкцию двухступенчатой схемы драйвера светодиода, состоящей из повышающего PFC для преобразования переменного / постоянного тока, за которым следует обратный преобразователь для преобразования постоянного / постоянного тока.
Для драйверов светодиодов в системах общего освещения индуцированные гармоники сетевого тока должны соответствовать стандарту IEEE Std 519-2014. Как правило, эти требования трудно удовлетворить без методов коррекции коэффициента мощности (PFC). В двухкаскадной схеме драйвера светодиода, разработанной в этой модели, первый каскад обеспечивает коэффициент мощности, близкий к единице, и низкий общий коэффициент гармонических искажений (THD), в то время как второй каскад DC / DC используется для обеспечения точного регулирования выхода.Преобразователь Boost PFC пытается потреблять ток, который всегда находится в фазе и имеет ту же основную частоту, что и линейное напряжение, при поддержании постоянного напряжения на шине постоянного тока на своем выходе.
Нагрузка светодиода представлена нелинейной кривой V-I, полученной из кривой характеристики прямого тока (прямое напряжение в зависимости от прямого тока). Для светодиодов, рассматриваемых в этой модели, типичное прямое напряжение составляет 3,2 В, а типичный прямой ток — 350 мА; десять из этих светодиодов соединены последовательно, образуя «световой двигатель».
Контроль
Для двухступенчатого драйвера светодиода требуются два независимо управляемых переключателя питания и две схемы управления для преобразования переменного / постоянного и постоянного / постоянного тока.
Контроллер переменного / постоянного тока состоит из внутреннего токового контура, который работает быстрее, чем внешний контур напряжения. Компенсатор напряжения регулирует выходное напряжение постоянного тока, сравнивая измеренный выходной сигнал постоянного тока с опорным. Выходной сигнал контура напряжения пропорционален мощности, передаваемой преобразователем PFC.Затем этот выходной сигнал умножается на выпрямленное входное напряжение и значение, обратное квадрату среднеквадратичного входного напряжения, реализуя быстрое управление с прямой связью. Это модулирует выходной сигнал регулятора напряжения таким образом, чтобы входной ток PFC и входное напряжение PFC имели одну и ту же фазу. Полученный продукт сравнивается с измеренным входным выпрямленным током PFC. Эта ошибка является входом в текущий цикл. Контроллер тока генерирует команду коэффициента заполнения PFC таким образом, чтобы входной ток PFC отслеживал эталонный ток.
Контроллер DC / DC используется для регулирования напряжения. Сигнал ошибки, полученный путем сравнения измеренного выходного напряжения (постоянного тока) с заданным значением напряжения, передается контроллеру для компенсации напряжения. Полученное значение передается в модулятор для генерации ШИМ.
Контроллеры в обоих этих случаях были настроены аналитически с использованием метода К-фактора, основанного на соответствующих передаточных функциях объекта преобразователей. Метод K-фактора — это метод формирования контура, при котором контроллер может быть спроектирован точно для заданного запаса по фазе и частоты кроссовера.
Попробовать
Эта модель доступна в библиотеке демо-моделей PLECS, представленной в обеих версиях PLECS.
Схема драйвера светодиодов 230 В переменного тока для питания светодиодов мощностью 2,5 Вт
Схема драйвера светодиодов переменного токаслишком популярна из-за развития сильноточных белых светодиодов. Ранее мы уже делали схему бестрансформаторного драйвера светодиода, но в этой схеме мы использовали специальную микросхему драйвера светодиода, такую как LNK304, для генерации 13,6 В 150 мА выходного тока для питания светодиодов. Но в этом руководстве мы не будем использовать какие-либо специальные драйверы IC, а сделаем 2.Схема драйвера светодиода переменного тока мощностью 5 Вт с использованием основных компонентов.
Мы сделаем схему на перфорированной плате, так как для мощных светодиодов требуется радиатор (медная область печатной платы). Мощность схемы, разработанной здесь, ограничена 2,5 Вт, но мощность может быть увеличена, однако всегда рекомендуется использовать соответствующую схему драйвера для операций, связанных с драйвером светодиодов. На то есть множество причин.
Специальная конструкция драйвера светодиодов обеспечивает точный постоянный ток, а также устраняет проблемы мерцания светодиодов, которые являются важным параметром для правильных драйверов светодиодов.Однако традиционные светодиодные фонари или светодиодные лампы, доступные на индийских рынках, должны быть энергоэффективными. Это еще одна причина использовать правильную схему драйвера светодиода для накопления всего вышеперечисленного. Схема, которая будет продемонстрирована, предназначена только для недорогой светодиодной лампы переменного тока с выходной мощностью 2,5 Вт. Если вы планируете использовать ее в продукте, потребуется внести некоторые изменения.
Предупреждение: Схема требует работы с сетевым напряжением 230 В, не пытайтесь это сделать без предварительного опыта или профессионального надзора.Сетевое напряжение может быть смертельным при неправильном обращении. Вы были предупреждены!
Ведомость материалов- 4x1N4007
- Резистор 100R — номинальная мощность 0,5 Вт
- Резистор 2 мегабайта — номинальная мощность 0,5 Вт
- 5xSMD LED 0,5 Вт (Vf — 3,2 В с током передачи 150-180 мА)
- Полиэфирный пленочный конденсатор, 2,2 мкФ, 400 В.
- Электролитический конденсатор, 1000 мкФ, 35 В с номиналом 105 градусов
- Perf Board для пайки
На изображении ниже показана полная принципиальная схема светодиодного драйвера переменного тока в постоянный. Как видите, это очень простая схема с минимальным количеством необходимых компонентов. Присмотревшись, вы также можете заметить, что схема очень похожа на бестрансформаторный блок питания, который мы построили ранее.
Прежде чем описывать работу схемы, важно знать, насколько она удобна. Эта цепь очень опасна и должна быть полностью закрыта. В этой бестрансформаторной схеме не используется изоляция , и существует опасность поражения электрическим током, поэтому ее нельзя использовать в каких-либо других приложениях, где требуется взаимодействие с пользователем.Тем не менее, лучший способ — использовать его в приложениях, связанных со светодиодным освещением, потому что пользователи не смогут прикоснуться к какой-либо части цепи.
Светодиоды, показанные выше, представляют собой светодиоды холодного белого цвета мощностью 0,5 Вт со световым потоком 57 лм. Прямое напряжение составляет от 3,2 В до 3,6 В при прямом токе от 120 до 150 мА. Комплект светодиодов составляет 5730. Таким образом, 5 светодиодов в серии будут давать выходную мощность 2,5 Вт, и 285 люмен света .
5 светодиодов соединены последовательно. Таким образом, необходимое напряжение на полосе из 5 светодиодов будет 3,4 В x 5 = 17 В . Поскольку светодиоды соединены последовательно, через цепь будет протекать такое же количество тока, которое составляет 130–150 мА.
Диодный мост, состоящий из 4 выпрямительных диодов 1N4007, используется для преобразования входного переменного тока в выходной постоянный ток, а электролитический конденсатор емкостью 1000 мкФ будет обеспечивать плавный постоянный ток на выходе.
С другой стороны, 100R 0.Резистор 5 Вт используется для ограничения тока в цепи. В этой схеме основными важными компонентами являются пленочный конденсатор из полиэфирной пленки с номиналом 1 мкФ 400 В и резистор 2 Мегабайт 0,5 Вт. Этот резистор и конденсатор подключены параллельно друг другу, и оба подключены последовательно с диодным мостом 1N4007.
Конденсатор используется для падения переменного напряжения. Поскольку переменный ток, имеющий частоту, при подключении к конденсатору будет падать напряжение через свое реактивное сопротивление.Для расчета силы тока можно использовать формулу —
I = V / X
, где X — реактивное сопротивление конденсатора.
Реактивное сопротивление конденсатора можно измерить по формуле —
X = 1/2 x pi x f x C
где f — частота переменного тока, а C — емкость. Если указать значение, так как конденсатор имеет значение 2,2 мкФ, f — это частота 50 Гц.
Реактивное сопротивление конденсатора в сети 230 В переменного тока составляет
.= 1/2 х 3.14 x 50 x 0,0000022 = 1448 Ом
Таким образом, выходной ток будет:
I = 230/1448 = 159 мА тока
Следовательно, можно увеличить емкость или добавить несколько конденсаторов параллельно для увеличения выходного тока.
Создание и тестирование цепи драйвера светодиодов переменного токаСхема впаяна в перфорированную плату и припаяна должным образом, чтобы обеспечить соответствующие опоры для радиатора.
Мы подключили цепь к VARIAC и увеличили входное напряжение до 230VAC.Схема начала выдавать выходной сигнал от 80 В переменного тока, светодиоды вы можете увидеть на изображении ниже.
Полную работу проекта можно также увидеть в видео по ссылке ниже. Надеюсь, вам понравился проект, и вам было интересно создать свой собственный. Если у вас есть вопросы, оставьте их в разделе комментариев ниже. Вы также можете написать все свои технические вопросы на форумах, чтобы получить на них ответы или начать обсуждение.
.