Светодиодный драйвер своими руками: Схемы драйверов светодиодов на PT4115, QX5241 и др. микросхемах с регулятором яркости для диммируемых светодиодных светильников

Содержание

ДРАЙВЕР ДЛЯ МОЩНЫХ СВЕТОДИОДНЫХ МАТРИЦ 10 — 100W схема — Самоделки

ДРАЙВЕР ДЛЯ МОЩНЫХ СВЕТОДИОДНЫХ МАТРИЦ  10 — 100W

          

    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.  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.

    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). 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.

    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.  Недостаток схемы — сильная зависимость работы схемы от параметров дросселя и полевого транзистора.

     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.  Использование этого драйвера позволило использовать практически любые  мощные полевые транзисторы, например IRF8010, что позволяет легко получить мощность на выходе 100 Вт и более.

 

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 .. 5 Ом. Убедившись, что всё работает нормально и ток потребления не превышает расчётного, резистор отключают.

Источник http://kravitnik.narod.ru/other/leddr1.html

Драйвер для светодиода своими руками на микросхеме MAX756

Эта статья поможет всем желающим самостоятельно  изготовить своими руками драйвер для светодиода на микросхеме MAX756 и, попутно, понять некоторые особенности питания светодиодов.

Особенность светодиода в роли нагрузки состоит в том, что он, не как лампа накаливания. У него нелинейная вольт-амперная характеристика питания. Поэтому нерационально питать его напрямую от батареи напряжением 4,5В, поскольку одна треть энергии будет истрачена напрасно, расходуясь на гасящем резисторе.

Чтобы светодиод обеспечить питанием от одной или двух батареек, необходим драйвер, который повышает выходное напряжение до нужной величины и поддерживающий его на стабильном уровне при неизбежной разрядке батареи.

Достаточно простой драйвер для светодиода можно собрать по следующей схеме:

За основу взята микросхема МАХ756 фирмы «Maxim», она специально создана для переносных радиоэлектронных приборов с независимым питанием. Драйвер продолжает работать даже  при уменьшении питающего напряжения до 0,7 В. По необходимости выходное напряжение драйвера можно установить равным 3,3В или 5 В при токе нагрузки 300мА или 200 мА соответственно.

Коэффициент полезного действия при максимальной нагрузке составляет более 87 %.

Принцип работы драйвера светодиода

Цикл работы драйвера на микросхеме MAX756 можно поделить на два этапа, а именно:

Первый этап

Внутренний транзистор в данный момент открыт и через дроссель L1 протекает линейно-нарастающий ток. В электромагнитном поле дросселя накапливается энергия. Конденсатор C3 постепенно разряжается, отдавая ток светодиодам. Продолжительность фазы составляет примерно 5 мкс. Но эта фаза может быть прекращена досрочно. Это произойдет в том случае, если максимально допустимое значение ток стока транзистора превысит 1 А.

Второй этап

Транзистор на этом этапе закрыт. Протекающий ток от дросселя L1 через диод VD1  заряжает конденсатор C3, возмещая его разрядку на первом этапе. При увеличении напряжения на конденсаторе до определенного уровня данный этап заканчивается.

С постепенным понижением входного напряжения и увеличением тока нагрузки, микросхема MAX756 переключается в режим с постоянной продолжительностью фазы (соответственно 5 мкс и 1 мкс соответственно). Выходное напряжение в данном случае не стабилизировано, оно уменьшается, оставаясь по возможности максимальным. От того какое фактическое напряжение элементов питания и тока потребления светодиодами, частота повторения данного цикла меняется в очень широких пределах.

Силиконовый коврик для пайки

Размер 55 х 38 см, вес 800 гр….

В   роли светоизлучателей в драйвере применены четыре светодиода L-53PWC «Kingbright». Так как при токе 15 мА прямое падение на светодиодах составляет около 3,1В, излишние 0,2В приходится  гасить, включенным последовательно  резистором R1 . По мере прогрева светодиодов, падение напряжения на них снижается, и резистор R1 в каком-то роде стабилизирует ток потребления светодиодов и их яркость свечения.

На заметку: используя стабилизатор напряжения LM2941 можно сделать диммер для светодиодной лампы.

 Детали драйвера

Электролитические  конденсаторы С1 и C3 — импортные танталовы. У них малое сопротивление которое положительно влияет на КПД устройства. Конденсатор С2 — К10-176 или любой подходящий керамический (маркировка). Диод Шотки 1N5817  возможно поменять на SM5817. Дроссель L1 можно изготовить своими руками. Он намотан проводом ПЭВ-2 0,28 на сердечник от сетевого фильтра и содержит около 35 витков.

Сердечник представляет собой  кольцо размером К10x4x5 из   магнитной проницаемостью 60. Так же можно применить дроссели индуктивностью около 40 — 100 мкГн и допустимым током более 1А. Неплохо было бы, чтобы активное сопротивление   дросселя было меньше 0,1 Ом, в противном случае КПД устройства значительно снизится.

Потенциала данного драйвера на MAX756 для светодиода был проверен с применением регулируемого источника питания от 0 до 3В. Ниже представлена измеренная зависимость выходного напряжения от входного.

Преобразователь продолжал функционировать даже при уменьшении напряжения батареи до 0,4В, выдавая на выходе  2,6 В при токе 8 мА (вместо исходных 105 мА). Свечение светодиодов было достаточно заметным. Однако после  повторного включения драйвера он начинал работать только при натяжении питания более 0,7В. Замеренный КПД при новых элементах питания составил около 87 %.

Светодиодный драйвер из «энергосберегайки». Лабораторная работа №4. (Часть 4)

В предыдущих обзорах уже переделывал драйвер от «энергосберегайки» под светодиодный. Думал, что рассмотрел все варианты. Но нет, есть ещё более простой и надёжный, кардинально упрощающий реализацию. Да, он не лишён недостатков. Возможно, для кого-то эти недостатки очень существенны, кому-то пофиг. Если интересно, заходим.
Вот запасы, я их уже показывал.

Нет, это не моё. Просто набрал на работе списанных лампочек на эксперименты.
В первом своём обзоре заказал на пробу только одну «светоматку». После её удачного опробования заказал ещё три (10 Вт и две по 100 Вт холодного и тёплого цвета свечения). Заказал в декабре 2016 года. Через месяц пришли. На дворе 2018-ый год.

Доставка с предысторией.


Трек типа LP00062014671739 отслеживается только до границы.
На тот момент стоваттную матрицу покупал у продавца за US $1.77. За ту цену, что рисует сейчас, покупать не стоит.

Заказал ещё не из-за того, что они такие хорошие, а из-за того, что дешёвые и удобные в использовании. На самом деле «светоматки» ПОСРЕДСТВЕННОГО качества на АЛЮМИНИЕВОЙ подложке. Но если использовать не на всю мощность, то послужат долго.
Стандартный пакет с пупыркой внутри, кинули прямо в ящик. Почта Грузии, однако. Наверное, так удобнее.
Метки маркером это я поставил. Там где заводские метки прицепляться и подпаиваться не очень удобно.

Прозвонил мультиметром и нарисовал.
Все характеристики (размеры в том числе) написаны на странице продавца (магазина).

Извините, что так подробно напоминаю, но многим читателям не нравится, когда я делаю ссылки на свои предыдущие обзоры. Очень неудобно перелистывать туда-сюда. Проще читать последовательным текстом.
Размеры можно «заценить» на фоне более понятных предметов.

Кстати, паяются исключительно.
Вот только радиатор алюминиевый.

А вот и схема «энергосберегайки». Она под номером 1. Схемы у разных производителей несущественно отличаются. Присутствуют упрощения или наоборот добавляются элементы для лучшей и более долговечной работы. Но суть одна.

На первом рисунке (схема №1) собственно схема с элементами (красного цвета), которые нужно убрать. На втором, третьем и четвёртом варианты переделки оконечной части под светодиодный драйвер (схема «допилинга»).
У всех этих схем свои недостатки и достоинства. Но у всех есть одно общее преимущество – ничего сверху дросселя МОТАТЬ НЕ НУЖНО, и один существенный недостаток – НЕТ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ РАЗВЯЗКИ с электрической сетью.
В схеме №4 пульсации самые минимальные и для глаз и для живучести «светокристаллов», но самые большие потери на выпрямительных диодах.
Схема №2 более экономична в этом плане (потери на выпрямительных диодах в два раза меньше), но требует наличия уже двух «светоматок».
Схема №3 самая простая. Никаких выпрямительных диодов, просто подключаем пару «светоматок» встречно параллельно вместо люминесцентной нагрузки. У этой схемы больше всего побочных эффектов, хотя она самая простая в исполнении и у неё наименьшие потери. Ещё один недостаток этой схемы — в случае порчи одной матрицы, вторая выгорает автоматически из-за высокого обратного напряжения.
Кстати, одновременное использование светодиодов холодного и тёплого свечения позволяет добиться более приятного оттенка.
Уже писал, что поверх обмотки дросселя «энергосберегайки» ничего мотать не нужно. Соответственно не нужно подбирать драйвера с большим окном дросселя. Просто подключаемся к освободившимся контактам на плате драйвера.
В качестве донора использую неисправные люминесцентные лампочки («энергосберегайки»).
Для экспериментов у меня осталось несколько 20-тиваттных драйверов.

Размер окна не позволяет ничего подмотать, использую как есть.

Все драйверы от неисправных лампочек, и не факт, что работают.
Но дефект оказался стандартным – вспухший конденсатор сетевого выпрямителя. Именно поэтому я их давно выпаял у всех четырёх. Ставить лучше заведомо бОльшую ёмкость. Чем больше ёмкость, тем меньше пульсации. Я поставил на 10 мкФ.

Собрал макетку.

Выпрямительный мостик я использовал из позапрошлой лабораторки. Он на КД2266-ых. Диоды Шоттки здесь не рулят. Слишком большое обратное напряжение. А они, как правило, низковольтные. У меня есть SR5100, но они только на 100 В.
Включил. Работает.

Проверка на пульсации.

Достал осциллограф. Некоторые моменты лучше отсеять сразу. Посмотрю пульсации. Только факты.
Эта информация чисто ознакомительная, хотя для многих и интересная.
На самих диодах смотреть пульсации бессмысленно.

Проверял по методике из ГОСТа.

Эти пульсации считать бессмысленно, они слишком малы. В данном случае я ловил пульсации частотой 100 Гц. Это НЕ последствия преобразования, там другая частота порядка нескольких десятком кГц. Это результат сглаживания по входу выпрямителя 220 В «энергосберегайки». Не зря поставил такую ёмкость.
Решил глянуть на помехи от преобразователя. Подключил уже другой прибор.

Чисто ознакомительно. Пульсации частотой почти 40 кГц на утомляемость глаз не влияют.


С пульсациями разобрались.
Продолжая традиции своих обзоров, измерил КПД получившейся конструкции.
Для его определения необходимо знать, сколько потребляет от сети, и сколько потребляет «светоматки» по постоянному току. Ничего сложного. Мультиметр и ваттметр мне в помощь.
При напряжении 232 В мощность потребления от сети всего 9,8 Вт. Светильник нагружен лишь на половину своей номинальной мощности. Именно поэтому пульсации оказались настолько малы. Я проверил и других драйверах, других фирм. Приблизительно всё тоже самое.
Я не знаю, как правильно назвать – это свойство или особенность подобных драйверов. Номинальную мощность они отдают при падении напряжения в нагрузке ближе к 100 В. Например, при подключении последовательно двух «светоматок» (падение напряжения около 60 В) мощность возрастает до 14 Вт. Для полноценного использования драйвера с максимальным КПД необходима светодиодная сборка на напряжение никак не менее 100 В.
Продолжаю. Ток через матрицу 0,251 А. Напряжение на «светоматках» я тоже измерил. Оно составило 28,28 В.

Мощность по постоянному току (чисто светодиодная) Р=28,28В*0,251А=7,1Вт.
Ƞ=7,1Вт/9,8Вт*100%=72%
Для самоделки очень даже неплохо. Большая часть полезной энергии теряется на выпрямительных диодах, до 10 %.
По яркости соответствует лампе накаливания 75 Вт. Недогруженные светодиоды поражают своим КПД (об этом напомню чуть позже).
После экспериментирования пощупал самые проблемные места. Транзисторы и дроссель/трансформатор были еле тёплые. За них больше не переживаю. Самым нагретым местом была сама матрица. Но и она не была горячей, рука спокойно терпит. Не мудрено при такой мощности…
Кстати, теплоотводящая подложка светодиодов НЕ соединена ни с каким выводом. Это хорошо с учётом отсутствия гальванической развязкой с сетью.
Повторю ещё один эксперимент. Я его уже проделывал и не один раз.

Зависимость «энергоэффективности» матрицы от мощности (тока).

Принцип прост. Я подаю на матрицу ток через калиброванные промежутки (для удобства восприятия) с блока питания, при этом не забываю про напряжение на матрице (т. к. при увеличении тока, хоть и не намного, оно тоже будет увеличиваться) и освещённость. Все данные свёл в таблицу. Остальные данные в таблице – получены путём расчета (перемножением и делением измеренных величин). Это необходимо для получения более наглядных цифр. Ещё раз повторю, показания люксметра сняты для построения графика, не более того.

Экспериментировал в режиме отсечки по току. Блок питания имеет ограничение по напряжению (30В) и току (10А). В данном случае не хватило напряжения для раскачки матрицы на полную. При этом ток ограничился на величине 0,84А. Напряжение больше не росло. Но динамику понятно и по тем цифрам, что имею.
С помощью полученной таблицы и построю график зависимости «энергоэффективности» матрицы от той мощности (тока), которую через неё пропустил.

Как видно из графика, чем выше мощность, проходящая через матрицу, тем ниже «энергоэффективность». Если постараться сказать проще, чем меньше мощность от номинала, тем бОльшая мощность переходит в свет, а не в тепло.
На этом лабораторную работу можно считать оконченной. Работа проведена, вывод сделан. Перехожу к практическим занятиям.
Напомню, что есть у меня светильник на балконе.

Корпус из жести (сталь), будет служить дополнительным теплоотводом.

Всё лишнее убрал.

Я уже вживлял самодельные светильники. После последней лабораторки даже на место уже повесил. Но вот пришла новая идея, и пришлось всё снова демонтировать.
В качестве радиатора использовать алюминиевый лист (толщиной 2мм) от списанной аппаратуры.

Место крепления матрицы к радиатору необходимо очистить от краски и смазать теплопроводящей смазкой.
Особая красота не требуется. Всё будет скрыто плафоном.
Кроме самого драйвера где-то нужно разместить выпрямитель. Затем подключить всё это через клеммник на балконе. А пока всё выглядит так.

Светит обычно, ничего особенного.

И в сборе.

В заключение немного напомню: паять и клепать лампочки — занятие неблагодарное, хотя и интересное. Заводская пайка конечно же надёжней. Гораздо проще пристроить какую-нибудь готовую светодиодную лампочку. Но самоделки работают намного надёжнее. А если руки чешутся – вообще никто не остановит!
Ещё хотел бы предостеречь. Схема не имеет гальванической развязки с электрической сетью.
В целях безопасности корпус светильника должен быть обязательно заземлён, а все эксперименты должны проводиться с особым вниманием и осторожностью.
Как правильно распорядиться сведениями из моего обзора, каждый решает сам в меру своей испорченности :). Я же при написании своего обзора руководствовался только благими намерениями.
Надеюсь, что хоть кому-то помог. Кому что-то неясно по поводу этой самоделки, задавайте вопросы. С остальным – кидайте в личку, обязательно отвечу.
На этом ВСЁ!
Удачи!

Как сделать схему драйвера светодиода с постоянным током 1 А

В статье объясняется простая схема драйвера светодиода с постоянным током 1 А, использующая микросхему MBI6651 от MACROBLOCK. ИС была специально разработана для безопасной эксплуатации мощных светодиодов, обеспечивая постоянный выходной ток. Схема включает в себя очень мало внешних компонентов, поэтому ее очень легко собрать дома.

О микросхеме IC MBI6651

IC MBI6651 — это высокоэффективный понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный, способный управлять светодиодами высокой мощности при безопасном постоянном токе 1 А.

Для работы ИС требуется всего четыре пассивных внешних компонента.

Выходной ток ИС может быть установлен извне путем выбора соответствующего номинала резистора.

Микросхема также имеет управление затемнением подключенных светодиодов с ШИМ-управлением.

Некоторые из других выдающихся характеристик этой ИС включают UVLO, что означает блокировку при пониженном напряжении, отключение при перегреве, защиту от обрыва цепи светодиода и защиту от короткого замыкания светодиода, все это обеспечивает полную безопасность ИС от неправильно настроенных выходных нагрузок.

Типичные области применения этого устройства:

Автомобильное украшение и освещение

Светодиодные прожекторы с использованием светодиодов высокой интенсивности и высокой мощности.

ИС также может использоваться в качестве источника постоянного тока в определенных схемных приложениях.

Настройка выходного тока

Выходной ток микросхемы фиксируется через внешний резистор Rsen. Выходной ток Iout и подстроечный резистор Rsen имеют следующее соотношение:

При условии Vsen = 0.1V

Rsen = (Vsen / Iout) = (0.1V / Iout)

Где Rsen — значение внешнего резистора. Этот резистор подключается к выводам SEN и Vsen микросхемы.

Оптимальный ток для Rsen 0,1 Ом составляет 1000 мА или 1 ампер.

Оптимизация выбора внешних компонентов

Катушка индуктивности: Тип катушки индуктивности, частота переключения и ток пульсаций определяются двумя факторами. Соответствующий расчет можно записать как:

L1> {Vin — Vout — Vsen — (Rds (on) * Iout)} * D / fsw * delta.IL

, где Rds (on) — сопротивление внутреннего МОП-транзистора IC. Значение обычно составляет около 0,45 при 12 В

D — рабочий цикл ИС, заданный как D = Vout / Vin

fsw — частота переключения ИС

При проектировании катушки индуктивности для данной цепи вместе с индуктивность, ток насыщения также необходимо учитывать, потому что это два основных фактора, которые обычно влияют на общую производительность схемы.

Практическое правило, ток насыщения индуктора следует выбирать 1.В 5 раз больше тока светодиода.

Более того, выбор высоких значений индуктивности обеспечивает лучшее регулирование линии и нагрузки.

Выбор диода Шоттки

Диод D1, показанный на принципиальной схеме, в основном действует как диод маховика для обнуления обратной ЭДС катушки индуктивности в периоды, когда светодиод выключен.

Диод должен быть выбран со следующей парой важных характеристик:

Он должен иметь низкое номинальное прямое напряжение и максимально возможный допуск обратного напряжения.

Выбор конденсатора

Общее правило — всегда выбирать емкость конденсатора с допуском по напряжению в 1,5 раза выше, чем напряжение питания.

Предпочтительно выбирать танталовый конденсатор, потому что он имеет высокую емкость и низкие характеристики ESR.

Предлагаемая схема драйвера светодиода с постоянным током 1 А представлена ​​ниже:

Основные рабочие параметры приведены ниже:

Распиновка:

Предоставлено: https: // www.homemade-circuits.com/wp-content/uploads/2012/04/mbi6651.pdf

Схема драйвера светодиода питания

Детали схемы (см. Принципиальную схему)

R1: резистор приблизительно 100 кОм (серия Yageo CFR-25JB)
R3: резистор настройки тока — см. Ниже
Q1: малый транзистор NPN (Fairchild 2N5088BU)
Q2: большой N-канальный полевой транзистор (Fairchild FQP50N06L)
LED: светодиод питания (Luxeon, 1-ваттная белая звезда LXHL-MWEC)

Прочие части:

источник питания: я использовал старый трансформатор для защиты от бородавок, или вы могли использовать батарейки.для питания одного светодиода подойдет напряжение от 4 до 6 вольт с достаточным током. поэтому схема удобна! вы можете использовать самые разные источники питания, и он всегда будет гореть одинаково.

радиаторов: здесь я создаю простой светильник без радиатора. что ограничивает нас током светодиода примерно 200 мА. для большего тока вам нужно поместить светодиод и Q2 на радиатор (см. мои примечания в других инструкциях по светодиодам, которые я сделал).

прототипов платы: я изначально не использовал прототип платы, но я построил вторую после прототипа платы, в конце есть несколько фотографий, если вы хотите использовать прототип платы.

выбор R3:

Схема является источником постоянного тока, значение R3 устанавливает ток.

Расчеты:
— Ток светодиода задается R3, примерно равен: 0,5 / R3
— Мощность R3: мощность, рассеиваемая резистором, составляет приблизительно: 0,25 / R3

Я установил ток светодиода на 225 мА, используя R3 с сопротивлением 2,2 Ом. Мощность R3 составляет 0,1 Вт, поэтому стандартный резистор на 1/4 Вт вполне подойдет.

Здесь я объясню, как работает схема, и каковы максимальные ограничения, вы можете пропустить это, если хотите.

Технические характеристики:

входное напряжение: от 2 В до 18 В Выходное напряжение
: до 0,5 В меньше входного напряжения (падение 0,5 В)
ток: 20 ампер + с большим радиатором

Максимальные пределы:

единственное реальное ограничение для источника тока — это Q2 и используемый источник питания. Q2 действует как переменный резистор, понижая напряжение источника питания в соответствии с потребностями светодиодов. поэтому Q2 понадобится радиатор, если есть большой ток светодиода или если напряжение источника питания намного выше, чем напряжение цепочки светодиодов.с большим радиатором эта схема может выдерживать БОЛЬШУЮ мощность.

Указанный транзистор Q2 рассчитан на питание до 18 В. Если вы хотите большего, посмотрите мои инструкции по светодиодным схемам, чтобы узнать, как схему нужно изменить.

Без радиаторов вообще Q2 может рассеивать только около 1/2 ватта, прежде чем станет действительно горячим — этого достаточно для тока 200 мА с разницей до 3 вольт между источником питания и светодиодом.

Функция цепи:

— Q2 используется как переменный резистор.Q2 начинается с включения R1.

— Q1 используется как датчик перегрузки по току, а R3 является «резистором считывания» или «резистором настройки», который запускает Q1, когда протекает слишком большой ток.

— Основной ток проходит через светодиоды, через Q2 и через R3. Когда через R3 протекает слишком большой ток, Q1 начинает включаться, что начинает отключать Q2. Отключение Q2 уменьшает ток через светодиоды и R3. Итак, мы создали «петлю обратной связи», которая непрерывно отслеживает ток и постоянно поддерживает его точно на заданном уровне.

Эта схема настолько проста, что я собираюсь построить ее без печатной платы. я просто соединю выводы частей в воздухе! но вы можете использовать небольшую прототипную плату, если хотите (пример см. на фотографиях в конце).

Сначала определите контакты на Q1 и Q2. кладя детали перед собой этикетками вверх и штифтами вниз, штифт 1 находится слева, а штифт 3 — справа.

по сравнению со схемой:
Q2:
G = контакт 1
D = контакт 2
S = контакт 3

Q1:
E = контакт 1
B = контакт 2
C = контакт 3

итак: начните с подключения провода от отрицательного светодиода к контакту 2 Q2

Теперь приступим к подключению Q1.

сначала приклейте Q1 вверх ногами к передней части Q2, чтобы с ним было легче работать. Это имеет дополнительное преимущество: если Q2 станет очень горячим, это приведет к тому, что Q1 снизит ограничение по току — это функция безопасности!

— подключите контакт 3 Q1 к контакту 1 Q2.

— подключите контакт 2 Q1 к контакту 3 Q2.

— припаять резистор одной ножкой резистора R1 к болтающемуся проводу светодиода плюс

— припаять другую ногу R1 к выводу 1 Q2.

— присоедините плюсовой провод от аккумулятора или источника питания к плюсовому проводу светодиода.на самом деле, наверное, было бы проще сделать это в первую очередь.

— приклейте R3 к стороне Q2, чтобы он оставался на месте.

— подключите один вывод R3 к выводу 3 Q2

— подключите другой вывод R3 к выводу 1 Q1

Теперь подключите отрицательный провод от источника питания к контакту 1 Q1.

готово! на следующем шаге мы сделаем его менее хрупким.

Теперь проверьте цепь, подав питание. если он работает, нам просто нужно сделать его долговечным.Самый простой способ — нанести большую каплю силиконового клея по всей цепи. это сделает его механически прочным и водонепроницаемым. просто нанесите шарик на силикон и постарайтесь избавиться от пузырьков воздуха. я называю этот метод: «BLOB-TRONICS». На вид это не так уж много, но работает очень хорошо, дешево и легко.

также, связывание двух проводов вместе помогает снизить нагрузку на провода.

Я также добавил фотографию той же схемы, но на прототипной плате (это «Capital US-1008», доступно на digikey) и с цифрой 0.47 Ом R3.

лучших светодиодных драйверов 10 для производителей прожекторов своими руками и получите бесплатную доставку

STAFF PICK

Code

0_ Идея состоит в том, чтобы иметь возможность эффективно управлять яркостью светодиода и продлевать срок их службы при этом. Эффективный водитель может сделать. конечное приложение. Приложение освещения такое.

1_ Есть тонны DIY стоимостью менее 30 долларов. Освещение может превратить ваш дом в романтический ресторан, танцевальный клуб или безмятежную студию.С помощью прилагаемого приложения измените цвет и яркость вашего Govee.

2_ Вы хотите применить минималистский подход к освещению? Если это так, попробуйте этот светодиодный куб. элемент, чтобы выключить в желаемый час. Косметическое зеркало с подсветкой своими руками — это то, что вам нужно.

3_ В больших и малых помещениях для выращивания растений необходимо особое освещение, температура и влажность. Вентиляторы, охладители, нагреватели и соответствующие регуляторы вентиляции или воздушного потока в большинстве случаев стали стандартными требованиями.

4_ Когда дело доходит до ремонта дома, на новую кухню обычно тратится больше всего, а глупые ошибки могут стоить больше, чем просто деньги. Звезда DIY SOS Джулия Кенделл привыкла к тому, что ее вызвали, чтобы исправить ситуацию.

5_ Покупатели также найдут фары С-образной формы светодиодные и черные. предварительно смонтированные 12-вольтовые соединения для выполнения электрических проектов своими руками, таких как индивидуальное освещение кроватей или установка бортового воздуха.

6_ Микро-светодиодные фонари ALVA позволяют как любителям активного отдыха, так и домашним мастерам использовать систему громкой связи, чтобы они могли сосредоточиться на поставленной задаче.НЬЮ-ЛЕС, Англия, 20 октября 2021 г. / PRNewswire-PRWeb / -.

7_ Связано: Тенденции 2021 года, намеченные в 2020 году Tech Awards Светодиодные технологии стали важной частью нашего мира. Согласно прогнозам, к 2025 году мировая индустрия светодиодов видимого света будет стоить более 108 миллиардов долларов. Светодиоды.

8_ Оборудованная новейшими функциями трехмерного обнаружения движения и обзора с высоты птичьего полета, кольцевая камера прожектора Wired Pro является самой совершенной. Есть охранная сирена с дистанционным управлением, а также светодиодные прожекторы.

9_ Для туристов, домашних мастеров и других людей налобные фонари являются неудобным решением, когда использование громкой связи предпочтительнее, чем возня с традиционным фонариком.ALVA — другое дело. Микро-светодиодное освещение.

Драйвер светодиодов
для самостоятельного прожектора

Контроллер 100 В размером 3 мм × 3 мм QFN или MSE управляет мощными светодиодными цепочками практически с любого входа

Мощные твердотельные светодиоды заменяют традиционные технологии освещения на больших площадях и источники света с высоким люменом благодаря их высокому качеству светоотдачи, непревзойденной прочности, относительно низкой стоимости срока службы, постоянному цветовому затемнению и энергоэффективности. Список приложений растет с каждым днем, включая подсветку ЖК-телевизоров и лампы для проекционных систем, системы промышленного и архитектурного освещения, автомобильные фары, задние фонари и указатели поворота, компьютерные мониторы, уличные фонари, рекламные щиты и даже огни стадионов.

По мере увеличения количества приложений возрастает сложность входных требований для драйверов светодиодов. Драйверы светодиодов должны быть способны обрабатывать широкий диапазон входных сигналов, включая жесткие условия переходного напряжения, создаваемые автомобильными батареями, широкий диапазон напряжений литий-ионных элементов и напряжения стенок. Для производителей и дизайнеров светодиодного освещения применение разных светодиодных драйверов для каждого приложения означает закупку, тестирование и проектирование самых разных светодиодных контроллеров.Это может оказаться дорогостоящим и трудоемким делом. Было бы гораздо лучше использовать контроллер, который можно применить ко многим решениям.

Высоковольтный драйвер светодиода LT3756 отличается уникальной топологической универсальностью, которая позволяет использовать его в повышающем, понижающем и повышающем режимах, понижающем режиме, SEPIC, обратноходовом режиме и других топологиях. Его высокая мощность обеспечивает потенциально сотни ватт стабильной мощности светодиодов в очень широком диапазоне входных напряжений. Его 100-вольтовые плавающие входы для измерения тока светодиодов позволяют цепочке светодиодов плавать над землей, как показано в этой статье в топологиях понижающего и повышающего режимов.Превосходная архитектура ШИМ-управления яркостью обеспечивает высокие коэффициенты затемнения, до 3000: 1.

Ряд функций защищает светодиоды и окружающие компоненты. Отключение и блокировка при пониженном напряжении в сочетании с аналоговым регулированием яркости на входе обеспечивают стандартную функцию включения / выключения, а также снижение тока светодиода в случае падения напряжения батареи до неприемлемо низкого уровня. Аналоговое регулирование яркости является точным и может быть объединено с регулировкой яркости с ШИМ для получения чрезвычайно широкого диапазона регулировки яркости. Функция плавного пуска предотвращает скачки пусковых токов во время пуска.Вывод OPENLED сообщает об открытых или отсутствующих светодиодах, а вывод SYNC (LT3756-1) может использоваться для переключения синхронизации на внешние часы.

16-контактная ИС доступна в крошечном корпусе QFN (3 мм × 3 мм) и корпусе MSE, оба с термическим усилением. Для приложений с более низкими требованиями к входному напряжению контроллер светодиодов 40V IN , 75V OUT LT3755 аналогичен LT3756.

Хотя он обычно используется в качестве драйвера светодиода, вывод FB напряжения LT3756 обеспечивает хорошо стабилизированное выходное напряжение, если не используется напряжение считывания постоянного тока.Это дополнительное преимущество функции защиты от перенапряжения LT3756, в которой контур управления током заменяется контуром напряжения FB в случае разомкнутой цепочки светодиодов, что предотвращает скачок напряжения в контроллере для поддержания тока. .

Для систем освещения стадионов, прожекторов и рекламных щитов требуются огромные гирлянды светодиодов, работающие на большой мощности. Контроллер LT3756 может управлять цепочками светодиодов напряжением до 100 В с помощью входов ISP и ISN для плавающих резисторов.Драйвер светодиода мощностью 125 Вт, показанный на рис. 1, принимает входной сигнал в широком диапазоне 40–60 В, поступающий с выхода мощного трансформатора.

Рис. 1. Повышающий светодиодный драйвер мощностью 125 Вт, 83 В, 1,5 А, КПД 97% для освещения стадиона.

Драйвер GATE высокой мощности LT3756 переключает два полевых МОП-транзистора на 100 В на частоте 250 кГц. Эта частота переключения минимизирует размер дискретных компонентов, сохраняя при этом высокий КПД 97%, тем самым обеспечивая повышение температуры дискретных компонентов менее чем на 50 ° C — гораздо более управляемое, чем потенциальное тепло, выделяемое цепочкой 83 В из 1.Светодиоды 5А.

Даже если ШИМ-регулировка яркости не требуется, МОП-транзистор затемнения с ШИМ-выходом полезен для отключения светодиода во время выключения. Это предотвращает прохождение тока через цепочку подключенных к земле светодиодов, что возможно при определенных условиях входа.

При отказе светодиода или при удалении цепочки светодиодов из драйвера высокой мощности, контур постоянного напряжения FB берет на себя и регулирует выходное напряжение 95 В до тех пор, пока между светодиодом + и светодиодом не будет установлена ​​правильная цепочка.Без защиты от перенапряжения резистор считывания светодиода будет видеть нулевой ток светодиода, и контур управления будет усердно работать, чтобы увеличить его выход. В конце концов, напряжение на выходном конденсаторе превысит 100 В, что превысит максимальное значение нескольких компонентов. В режиме OVP флаг состояния ОТКРЫТО понижается.

Когда входное напряжение выше, чем напряжение цепочки светодиодов, LT3756 также может служить в качестве понижающего преобразователя постоянного тока. Например, напряжение автомобильного аккумулятора может представлять собой быстро движущуюся цель, от падающих напряжений до головокружительно высоких скачков напряжения. Драйвер светодиода понижающего режима на Рисунке 2 идеально подходит для таких суровых условий.Он работает с широким диапазоном входных сигналов от 10 В до 80 В для управления одним или двумя светодиодами 3,5 В (7 В) при токе 1 А. В этом случае как на контакте V IN , так и на входах считывания тока ISP и ISN может быть напряжение до 80 В.

Рис. 2. Драйвер понижающего режима для светодиодов, 80 В, IN, , с ШИМ-регулировкой яркости для одиночных или двойных светодиодов.

Рисунок 3. КПД понижающего преобразователя на рисунке 2.

Для регулировки яркости

PWM требуется сдвиг уровня с вывода PWMOUT на строку светодиодов высокого уровня, как показано на рисунке 2.Максимальный коэффициент затемнения ШИМ увеличивается с увеличением частоты переключения, меньшей частотой затемнения с ШИМ, повышением входного напряжения и меньшей мощностью светодиода. В этом случае коэффициент диммирования 100: 1 возможен с частотой диммирования 100 Гц, входом 48 В, светодиодом 3,5 В или 7 В на 1 А и частотой переключения 150 кГц. Хотя с LT3756 возможна более высокая частота переключения, рабочий цикл в конечном итоге имеет свои пределы. Щедрые минимальные ограничения по времени включения и минимальные ограничения по времени отключения требуют, чтобы частота на нижнем конце диапазона (150 кГц) соответствовала жесткому напряжению с высоким напряжением IN — к низкому напряжению LED (80V IN до один 3.5V LED) и требования к отключению с низким напряжением IN (от 10V IN до 7V LED ) этого конкретного преобразователя.

Защита от перенапряжения драйвера светодиодов понижающего режима также имеет сдвиг уровня. Q1, pnp-транзистор, помогает регулировать максимально допустимое напряжение выходного конденсатора до уровня, чуть превышающего уровень светодиодной цепочки. Без сети OVP со смещенным уровнем, привязанной к FB, открытая цепочка светодиодов приведет к зарядке выходного конденсатора до входного напряжения. Хотя компоненты понижающего режима переживут этот сценарий, светодиоды могут не выдержать повторного включения в потенциал, равный входному напряжению.То есть один светодиод на 3,5 В может не выдержать прямого подключения к 80 В.

Одно из все более распространенных требований к драйверам светодиодов состоит в том, чтобы диапазоны как напряжения цепочки светодиодов, так и входного напряжения были широкими и перекрывались. Фактически, некоторые разработчики предпочитают использовать одну и ту же схему драйвера светодиода для нескольких разных источников батарей и нескольких разных типов цепочек светодиодов. Такая универсальная конфигурация приносит некоторую эффективность, стоимость компонентов и пространство на плате в обмен на простоту конструкции, но компромиссы обычно смягчаются за счет значительного сокращения времени вывода на рынок за счет производства по существу готового многоцелевого драйвера светодиода.

Топология повышенно-понижающего режима, показанная на рисунке 4, использует одну катушку индуктивности и может как повышать, так и понижать входное напряжение до напряжения цепочки светодиодов. Он принимает входные сигналы от 6 В до 36 В для управления цепочками светодиодов 10–50 В с током до 400 мА. Регулировка яркости PWM и OVP смещены по уровню аналогично понижающему режиму для оптимальной работы этих функций.

Рис. 4. Драйвер светодиодов повышающего и понижающего режима с широкодиапазонным V IN и V LED .

Рисунок 5.КПД преобразователя в повышающем-понижающем режиме на Рисунке 4.

Ток индуктора — это сумма входного тока и тока цепочки светодиодов; пиковый ток катушки индуктивности также равен пиковому току переключения — выше, чем у драйвера светодиода с понижающей или повышающей топологией с аналогичными характеристиками из-за характера подключения. Пиковый ток переключения 4 А и номинальная мощность катушки индуктивности отражают наихудший вариант входа 9 В в цепочку светодиодов 50 В при 400 мА.

Ниже 9 В входной вывод аналогового диммирования CTRL используется для уменьшения тока светодиода, чтобы держать ток индуктора под контролем, если напряжение батареи падает слишком низко.Светодиоды выключаются при входном напряжении ниже 6 В из-за блокировки пониженного напряжения и не включаются снова, пока входное напряжение не поднимется выше 7 В, чтобы предотвратить мерцание. В повышающе-понижающем режиме выходное напряжение представляет собой сумму входного напряжения и напряжения цепочки светодиодов. Выходной конденсатор, улавливающий диод и силовой полевой МОП-транзистор могут воспринимать напряжение до 90 В.

Контроллер LT3756 на 100 В якобы является драйвером светодиодов высокой мощности, но его архитектура настолько универсальна, что его можно использовать в любом количестве приложений ввода высокого напряжения.Конечно, он имеет все функции, необходимые для больших (и маленьких) гирлянд мощных светодиодов. Его можно использовать в повышающем, понижающем-повышающем режимах, понижающем режиме, SEPIC и обратноходовых топологиях. Высокое напряжение, оптимизированная архитектура светодиодных драйверов, высокопроизводительное ШИМ-регулирование яркости, множество функций защиты и точное определение тока на стороне высокого напряжения делают LT3756 выбором с одной ИС для различных систем высокого напряжения и мощных систем освещения.

Высокоэффективная схема драйвера светодиода | Детали

Предварительно решив, какие и сколько светодиодов мы будем использовать.Пришло время разработать драйвер для их работы. В этом посте рассматриваются расчеты, необходимые для проектирования схемы, а в следующем посте даются некоторые рекомендации по проектированию печатной платы.

Вот финальный продукт.

Схема драйвера светодиодов Boost 26,4 Вт
Печатная плата драйвера светодиодов Boost 26,4 Вт — 3D вид

Согласно нашим расчетам, для достижения максимальной яркости нам нужен драйвер, способный обеспечить 1 А при 26,4 В (суммарное прямое напряжение 6 лс). Кроме того, поскольку нашим источником питания является батарея 3S Lipo, нам нужен драйвер BOOST, так как напряжение, обеспечиваемое батареей 11.Необходимо увеличить 1 В до напряжения, требуемого светодиодами.

Мы выбрали AL8553, потому что он имеет внешний полевой МОП-транзистор, он небольшой, недорогой, имеет хорошую встроенную защиту от перенапряжения и перегрузки по току, поддерживает управление затемнением через ШИМ и поставляется в корпусе микросхемы с выводами (что важно для простоты пайки).

Взято из проспекта AL8853

Конструировать переключающие преобразователи сложно. К счастью, в таблице данных есть все необходимые инструкции и уравнения.Теперь нам нужно только рассчитать стоимость компонентов в схемах примеров.

Мы собираемся пронумеровать уравнения теми же номерами, что и в таблице, так что вы можете следовать за ними, если хотите.

L1:

Это главный переключающий дроссель схемы. Здесь нам нужно рассчитать его индуктивность и максимальный ток, который он будет обрабатывать. Вот известные нам переменные:

  • Ток светодиода: 900 мА (для работы светодиодов на мощности, немного меньшей максимальной)
  • Входное напряжение: 11.1V (номинал для 3-х секундной батареи Lipo)
  • КПД η: 0,85 (стандартная эффективность драйверов BOOST)
  • Скорость пульсации тока γ: 0,5 (в техническом описании, стр.10 предлагается от 0,3 до 0,5 )
  • Частота переключения f: 120 кГц (согласно таблице данных на стр. 4)

Сначала мы вычисляем средний ток через индуктор:

Затем изменение этого тока от пика к пику.

Теперь мы знаем максимальный пиковый ток, который индуктор должен будет выдерживать в любой заданной точке (и мы можем увеличить его на 20%, чтобы быть уверенным):

Наконец, мы можем рассчитать значение индуктивности следующим образом:


Хорошо, мы знаем, что индуктивность должна быть L1 = 43uH @ 3,8 А .

Просматривая Mouser, я нашел тот, который мне понравился, SRP1265A-470M (ссылка на список пользователей mouser) от Bourns, это точно такое же значение индуктивности, но 47 мкГн достаточно близко..

Катушка индуктивности, выбранная для L1, изображение из листинга Mouser

R6 :

Этот резистор регулирует ток, поступающий на светодиоды. Предполагая, что ток светодиода в 900 мА можно рассчитать по следующей формуле:

Этот резистор находится на пути тока светодиода, поэтому важно дважды проверить его рассеиваемую мощность.

Следовательно, R6 = 0,222 Ом при 180 мВт

или, если вы предпочитаете, чтобы светодиоды работали на 1 А, R6 = 0.2 Ом при 200 мВт

Мне понравились RCWE1206R220FKEA на 0,222 Ом и RCWE1206R200FKEA на 0,2 Ом. Они отличаются высокой точностью и рассчитаны на мощность 0,5 Вт.

Резистор, выбранный для R6, изображение из листинга Mouser

R3:

Этот резистор управляет срабатыванием защиты от перегрузки по току. В таблице данных рекомендуется устанавливать эту точку срабатывания на 30% больше, чем максимальный ток, ожидаемый схемой. Это максимальный пиковый ток L1 при минимальном ожидаемом Vin: 9v (самое низкое безопасное напряжение 3-х секундной липо-батареи).

Используя уравнения из L1, мы можем вычислить этот пиковый ток.

Наконец, мы увеличили его на 30%, чтобы найти Over-Current Protection Current .

И теперь R3 равно:

Мы также можем рассчитать потребляемую мощность, как мы это делали с R6. Что означает

R3 = 60 м при 0,54 Вт
Это много тепла для резистора SMD, поэтому важно правильно выбрать его размер.Я считаю, что WSLT2010R0600FEB18 подходит для этой работы.

Резистор, выбранный для R3, изображение из листинга Mouser

R4 и R5:

Эти резисторы используются в делителе напряжения, который устанавливает триггер для защиты от перенапряжения. Что хорошо иметь в случае, если светодиоды случайно отключаются во время работы и оставляют драйвер с разомкнутой цепью. К счастью, у них есть довольно простое уравнение.

Во-первых, в таблицах данных предлагается определить порог перенапряжения как на 20% больше номинального выходного напряжения.

Теперь связь между R5 и R4 определяется выражением.

В поисках комбинации стандартных резисторов, удовлетворяющих этому соотношению, я нашел хорошую пару с:

Это не точное совпадение, но достаточно близкое. Эти резисторы не должны рассеивать много тепла, поэтому очень важно, какие из них мы выберем. Мне понравились эти:

Резистор, выбранный для R5, изображение из списка Mouser Резистор, выбранный для R4, изображение из списка Mouser

Q1:

Это основной переключающий полевой МОП-транзистор.В нем есть только несколько рекомендаций по чрезмерному определению напряжения и тока, выдерживаемого транзистором, а именно

.
  • Vds = 38,4 В (на 20% больше порога перенапряжения)
  • Ids = 4,63 А (на 20% больше номинального пикового тока)
  • Vgsth <13 В (Таблица данных На стр. 4 указано, что максимальное напряжение срабатывания затвора, которое может генерировать микросхема, составляет 13 В)

Я поискал в Mouser и нашел DMTh53M8LK3Q-13, который полностью соответствует этим рекомендациям.

MOSFET, выбранный для Q1, изображение из листинга Mouser

D1:

По этому диоду тоже есть несколько рекомендаций. Он должен выдерживать то же напряжение, что и полевой МОП-транзистор, и такой же ток, как светодиоды. Кроме того, я лично рекомендую диод Шоттки, потому что чем меньше прямое напряжение D1, тем меньше тепла он должен рассеивать и тем эффективнее схема.

Вот хороший кандидат: PMEG045V100EPDAZ, у него хороший Vf: 0.3V , что было примерно настолько низким, насколько я смог найти для этого номинального прямого тока.

Диод, выбранный для D1, изображение из списка Mouser.

R2:

Этот резистор управляет функцией компенсации наклона AL8853. Однако мы не используем эту функцию в этой конструкции, поэтому в этом резисторе нет необходимости.

R2 = 0 Ом.

C3:

Это выходной конденсатор драйвера, он помогает стабилизировать выходной ток.На самом деле предложений, как его выбрать, нет. Итак, я взял немного вдохновения из заметок по применению мощных светодиодных драйверов Texas Instrument и установил его на:

C3 = 330 мкФ при 50 В

Предлагаю вот этот UCM1h431MNL1GS. Он имеет достаточно высокую емкость и может безопасно выдерживать выходное напряжение.

Конденсатор, выбранный для C3, изображение из списка Mouser.

C1:

Это входной развязывающий конденсатор, также не указывается, как его выбрать.В этом случае мы решаем использовать 2 конденсатора параллельно:

В данном случае подойдут следующие: C1206C475K5RACTU и C1206C104K5RAC7210

Конденсатор, выбранный для C4, изображение из списка Mouser. Конденсатор, выбранный для C1, изображение из списка Mouser.

C2:

Как ни странно, нигде не упоминается, почему существует этот конденсатор или для чего он нужен. Поэтому я просто выбрал это значение и надеялся, что оно сработает.

C2 = 100 нФ

Предлагаю использовать то же, что и C4.


Наконец, мы можем собрать все это вместе, чтобы получить полную схему

Полная схема драйвера светодиода
В следующем посте мы более подробно рассмотрим, как спроектировать печатную плату для этой схемы.

Усовершенствованная схема управления светодиодным драйвером

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 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. Советы о том, как спроектировать печатную плату для приложений с высокой мощностью, можно найти в нашей статье по этой теме здесь.

Основные соображения

Основным соображением при принятии решения о том, как управлять светодиодами, является допустимая потеря мощности.В устройствах с батарейным питанием эта потеря мощности означает сокращение срока службы батареи. В мощных светодиодах это означает выделяемое тепло. Прежде чем выбирать, как управлять светодиодами, имейте представление о том, сколько мощности позволяет вам рассеивать ваша конструкция. 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

Рис. 1. Самая упрощенная схема драйвера светодиода. Слаботочным светодиодом можно управлять непосредственно с вывода ввода-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 крайне 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.2 * 4 = P = 1W . Рассеивание 1 Вт — это много для одного резистора и требует резистора для поверхностного монтажа размером 2512 или более.

Другой вариант, который мы с большим успехом использовали в схемах линейных светодиодов, — разделение токоограничивающих резисторов. Вместо использования одного резистора 4R, два резистора 2R будут использоваться последовательно, равномерно разделяя 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. Пока резистор имеет правильный размер, он рассеивает 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 нитей светодиодов, 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 более 80% -90%.Существенным недостатком переключения драйверов является то, что они, как правило, дороги. Наличие на борту любого импульсного источника питания также создает нежелательный шум переключения.

Рис. 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, этот чип может обеспечить 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 удобно при большом количестве светодиодов разных цветов.

Например, у нас есть 100 светодиодов 5 разных цветов, каждый на 1 ампер. 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 потребляемой мощности, так и по количеству светодиодов — но недавно мы разработали плату, похожую на эту!

Вот и много драйверов!

При управлении светодиодами на ток 1 А 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. Разделение нитей дает:

  1. 11 КРАСНЫЙ, 23,1 В
  2. 11 КРАСНЫЙ, 23,1 В
  3. 6 КРАСНЫЙ, 12,6 В
  4. 9 ЯНТАРНЫЙ, 22,5 В
  5. 9 ЯНТАРНЫЙ, 22,5 В
  6. 2 ЯНТАРНЫЙ, 5 В
  7. 8 ЖЕЛТАЯ, 22.4V
  8. 2 ЖЕЛТЫЙ, 5,6 В
  9. 8 ЗЕЛЕНЫЙ, 22,5 В
  10. 8 ЗЕЛЕНЫЙ, 22,5 В
  11. 6 ЗЕЛЕНЫЙ, 15 В
  12. 5 БЕЛЫЙ, 20 В
  13. 5 БЕЛЫЙ, 20 В
  14. 5 БЕЛЫЙ, 2010 5
  15. , 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 таким образом можно, но для этого потребуется обширная фильтрация, гарантирующая отсутствие связи шума переключения на шинах питания.Для этого проекта на задней стороне платы будет большой радиатор. 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 потребовало бы огромного рассеивания мощности, большего, чем было бы возможно, особенно на коротких жилах. 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 непосредственно 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 наибольшую мощность: 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.Мы использовали два импульсных понижающих стабилизатора, чтобы понизить напряжение с шины 24 В до шины 6 и 16 В. Шина 16 В напрямую управляет цепями 3 и 11, а шина 6 В — 6 и 8.

Рисунок 7. Импульсный регулятор напряжения понижает напряжение до 6 В. Обратите внимание на фильтр CLC на входе, а также на большую выходную емкость. Это предотвращает попадание шума переключения на другие регуляторы.

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 драйвер светодиода с постоянным током. Если простота является ключевой, то подход с линейным приводом может быть хорошим вариантом с использованием резисторов или специального драйвера 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:
Схемотехника

Схема драйвера светодиода 50 Вт

В статье предлагается схема драйвера уличного фонаря с центрированным SMPS, которая доступна для управления любой светодиодной лампой мощностью от 10 до 50 Вт плюс.

Предлагаемая схема драйвера светодиодного уличного фонаря мощностью 50 Вт (и выше) использует IC L6565 в качестве основного устройства управления, которое может быть, по сути, микросхемой первичного контроллера текущего режима, наиболее определенно разработанной для квазирезонансных обратноходовых преобразователей ZVS. ZVS означает переключение при нулевом напряжении.

Микросхема выполняет указанную квазирезонансную функцию, определяя размагничивание трансформатора и, следовательно, переключая МОП-транзистор для дополнительных действий.

Функция прямой связи позволяет ИС компенсировать колебания напряжения сети, что часто влияет на функции управления мощностью преобразователя.
В случае, если присоединенная нагрузка намного меньше выбранной величины, устройство таким же образом регулирует и компенсирует рабочую частоту, не оказывая значительного влияния на функцию ZVS.

Наряду с вышеуказанными преимуществами ИС также состоит из встроенного датчика тока, усилителя ошибки с точным опорным напряжением и гибкой двухфазной защиты от перегрузки по току.

Дополнительная информация об IC L6565 доступна в ее техническом описании.

Остальная конфигурация преобразователя является стандартной и может быть известна ниже:

Сеть 120/220 В переменного тока подается на мостовой выпрямитель B1 через фильтр электромагнитных помех L1.
Выпрямленное напряжение фильтруется C1 и подается в первичную часть преобразователя, который составляет IC L6565 вместе с первичной обмоткой ферритового трансформатора и переключающим МОП-транзистором.

Микросхема немедленно вызывает себя и МОП-транзистор, развивая выделенные процедуры ZVS и изменяя МОП-транзистор с определенной компенсированной скоростью в зависимости от входного уровня сети.

Выход трансформатора отвечает на это и выдает необходимые напряжения на определенной обмотке.

Выходы правильно выпрямляются и фильтруются соответствующими диодами быстрого восстановления и конденсаторами фильтра высокого напряжения.

N2 обычно указывается с выходом 105 В при 350 мА.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.