Регулируемый светодиодный драйвер

Что такое драйвер и для чего он нужен светодиодам

Сейчас уже можно разделить светодиоды на два основных подтипа: индикаторные и осветительные. Осветительные светодиоды – относительно новые элементы светотехники. Первые модели применялись как индикаторы еще лет 30 назад. Но прогресс на месте не стоит. Инженерам удалось получить большую яркость при минимальном размере и потребляемом токе в сравнение с лампами. Кроме того, светодиоды имеют намного большую механическую прочность. Как лампочку их уже не разобьешь.

Светодиодная осветительная продукция серьезно потеснила практически все другие источники света. Светодиоды могут обеспечить освещение не хуже лампового. А их энергоэффективность намного выше. Обычно источники света на основе светодиодов окупаются в течение года. Сейчас их можно встретить в качестве домашнего освещения, уличных фонарей. Они устанавливаются в световое оборудование автомобилей. Даже в мониторах и телевизорах они заменили лампы подсветки .

Назначение.

Светодиод весьма чувствителен к качеству электропитания. Если пониженное напряжение ему не сделает ничего плохого, то повышенные напряжения и токи очень быстро снижают ресурс этих перспективных источников света. Многие видели, наверное, как на автомобилях хаотично моргают огни. Этот светодиод уже отслужил.

Для обеспечения стабильного электропитания (поддержания заданного напряжения и тока) необходима дополнительная электронная схема – блок питания или драйвер питания. Часто его называют led driver.

Принцип работы.

Электронная схема должна обеспечить строго стабилизированные напряжение и ток, подводимые к кристаллу. Небольшое превышение в цепи питания существенно снижает ресурс светоизлучателя.

В простейшем и самом дешевом случае просто ставят ограничительный резистор.

Питание диода через ограничивающий резистор.

Это простейшая линейная схема. Она не способна автоматически поддерживать ток. С ростом напряжения, он будет расти, при превышение допустимого значения произойдет разрушение кристалла от перегрева. В более сложном случае управление реализуется через транзистор. Недостаток линейной схемы – бесполезное рассеивание мощности. С ростом напряжения будут расти и потери. Если для маломощных LED-источников света такой подход еще допустим, то при использовании мощных светоизлучающих диодов такие схемы не используются. Из плюсов только простота реализации, низкая себестоимость, достаточная надежность схемы.

Можно применить импульсную стабилизацию. В простейшем случае схема будет выглядеть так:

Пример.Импульсная стабилизация (упрощенно)

При нажатии на кнопку происходит заряд конденсатора, при отпускании, он отдает накопленную энергию полупроводнику, а тот излучает свет. При росте напряжения время на зарядку сокращается, при падении – увеличивается. Вот так на кнопку и надо нажимать, поддерживая свечение. Естественно, сейчас это все делает электроника. В источниках питания роль кнопки выполняет транзистор, либо тиристор. Это — принцип ШИМ — широтно-импульсная модуляция. Замыкание происходит десятки, а то и тысячи раз в секунду. КПД ШИМ может достигать 95%.

Категорически не стоит путать светодиодный драйвер и ПРА для люминесцентных ламп, у них разные принципы работы.

Характеристики драйверов, их отличия от блоков питания LED ленты.

Если сравнивать драйвер и блок питания, то у них есть различия в работе. Драйвер – это источник тока. Его задача поддерживать именно определенную силу тока через кристалл или светодиодную линейку.

Задача стабилизированного блока питания в выдаче именно стабильного напряжения. Хотя блок питания – понятие обобщенное.

Источник напряжения применяется в основном со светодиодной лентой, где диоды включены в параллель. Соответственно через них должен проходить равный ток, при неизменном напряжении. При использовании одного светодиода важно обеспечить определенную силу тока через него. Отличия есть, но оба выполняют одну и туже задачу – обеспечение стабильного питания.

Для подключения светодиодной ленты необходимы, как правило, блоки питания, выдающие 12, либо 24 В. Второй параметр – это мощность. Блок питания должен выдавать мощность не равную, а несколько большую, чем мощность подключаемой светодиодной линейки. В противном случае, яркость свечения будет недостаточна. Обычно запас по мощности рекомендуется в пределах 20-30 процентов от суммарной мощности.

При выборе драйвера нужно учесть:

  • Мощность,
  • Напряжение,
  • Предельный ток.

Кроме того, существуют и регулируемые источники питания. Их задача – регулировка яркости освещения. Но различаются принципы – регулировка напряжения, либо силы тока.

Для подключения led-линейки потребуется большая сила тока при неизменном напряжении.

Суммарная мощность будет рассчитываться по формуле P = P(led) × n, где Р – мощность, Р(led) – мощность единичного диода в линейке, n – их количество.

Сила тока через линейку будет рассчитываться по аналогичной формуле.

Если есть желание самостоятельно изготовить источник питания для светодиодов, то самый простой вариант – импульсный без гальванической развязки.

Схема простого led-драйвера без гальванической развязки.

Схема проста и надежна. Делитель основан на емкостном сопротивлении. Выпрямление производится при помощи диодного моста. Электролитический конденсатор (перед L7812) сглаживает пульсации после выпрямления. Конденсатор после L7812 сглаживает пульсации на светодиодах. На работу схемы он не влияет. L7812 – собственно сам стабилизатор. Это импортный аналог советских микросхем серии КРЕНхх. Та же самая схема включения. Характеристики несколько улучшены. Однако предельный ток составляет не более 1.2А. Это не позволит создать мощный светильник. Существуют неплохие варианты готовых источников питания.

Как выбрать драйвер для светодиодов.

От выбора драйвера зависит срок службы светодиодов. При этом светодиод достигает своих номинальных характеристик, так как получает необходимую ему мощность.

В зависимости от степени защиты драйвер можно применять либо дома, либо на улице. Внешне драйвер может быть открытым, в корпусе из перфорированного металла, либо – закрытый, размешенный в герметичной металлической коробке. Для дома достаточно негерметизированного пластикового корпуса, в котором расположен электронный блок.

Сразу стоит учесть, что ограничивающий резистор – это не самый лучший вариант. Он не избавит ни от скачков питающей сети, ни от импульсных помех. Любое изменение напряжения приведет в скачку тока. Линейные стабилизаторы также не являются достойным средством запитки светоизлучающих диодов. Его способности ограничиваются низкой эффективностью.

Выбор драйвера производится только после того, как известна суммарная мощность, схема подключения и количество светодиодов.

Сейчас много подделок и одни и те же по типоразмерам диоды могут обеспечивать разные мощности. Лучше использовать только известные марки электротехнической продукции.

На корпусе драйвера для подключения светодиодов, всегда размещена спецификация. Она включает:

  • класс защищенности от пыли и жидкости,
  • мощность,
  • номинальный стабилизированный ток,
  • рабочее входное напряжение,
  • диапазон выходного напряжения.

Достаточно популярны бескорпусные led-драйверы. Плату потребуется разместить в корпусе. Это необходимо для безопасного использования. Платы больше подходят для радиолюбителей-энтузиастов. У них входное напряжение может быть либо 12 В, либо 220 В.

Также стоит продумать о размещении драйвера. Температура и влажность влияют на надежность системы освещения.

Не стоит пытаться выжать из источника тока максимум. Это приводит к работе на предельных режимах, соответственно возникает повышенный нагрев. Превышение может вывести стабилизатор из строя.

Читайте также:
Пароварка-блендер для детского питания

Виды драйверов.

По типу их можно подразделить на:

Линейные. Они наиболее подходящие, если входное напряжение не стабильно. Отличаются улучшенной стабилизацией. Распространены мало по причине низкого КПД. Выделяет большее количество тепла, подходит для маломощной нагрузки.

Внутреннее устройство драйвера

Внешний вид и схема драйвера LED 1338G7.

Импульсные. Основаны на микросхемах ШИМ. Обладают высоким КПД. Отличаются малым нагревом и длительным сроком службы.

Микросхемы ШИМ создают значительный уровень электромагнитных помех. Людям с кардиостимуляторами не рекомендовано находится в помещениях, где применяются такие драйвера для питания светодиодов.

Драйвер, работающий с диммером. Принцип основан на использовании ШИМ-контроллера. Принцип состоит в том, что регулируется сила тока на светодиодах. Низкокачественные изделия дают эффект мерцания.

Драйвер с диммером.

LED драйвер на 220 В.

Существует немало уже готовых светодиодных драйверов промышленного производства. Естественно, они обладаю различными характеристиками. Их особенность в том, что они питаются от сети 220 В переменного напряжения и могут работать в широком диапазоне питающего напряжения. Задача, у них все та же. Выдать определенную силу тока. Многие промышленные изделия уже имеют гальваническую развязку. Гальваническая развязка предназначена для передачи электроэнергии без непосредственного соединения входной и выходной частей схемы. Это дополнительные очки в плане электробезопасности (простейшей и исторически первой гальванической развязкой считается обычный трансформатор). Обычно они имеют нестабильность не более 3 %. В подавляющем большинстве сохраняют работоспособность от 90-100 Вольт и до 260 Вольт. В магазинах очень часто их могут называть:

  • блок питания (БП),
  • источник тока,
  • адаптер питания,
  • источник питания.

Это все одно и тоже устройство. Продавцы не обязаны обладать техническим образованием.

Рекомендуемые производители светодиодных драйверов.

Многие светодиодные энергосберегающие лампы уже имеют встроенный драйвер. Тем не менее лучше не приобретать безымянную продукцию родом из Китая. Хотя временами и попадаются достойные внимания экземпляры, что в прочем явление редкое. Существует огромное количество поддельных осветителей. Многие модели не имеют гальванической развязки. Это представляет опасность для светодиодов. Такие источники тока при выходе из строя могут дать импульс и сжечь led-ленту.

Но тем не менее рынок в основном занят именно китайской продукцией. Российские поставщики известны не широко. Из них можно ответить продукцию фирм Аргос, Тритон ЛЕД, Arlight, Ирбис, Рубикон. Большинство моделей может работать и в экстремальных условиях.

Из иностранных можно смело выбрать источники тока от Helvar, Mean Well, DEUS, Moons, EVADA Electronics.

LED-драйвер со стоимостью BOM-а меньше 1$. Это возможно?

Разработка LED-драйвера – интересная и комплексная задача. Рынок в этом направлении весьма насыщен – иногда кажется, что производство светодиодных светильников везде. Начиная от гаража и заканчивая огромными заводами. Что касается драйверов, гиганты типа Philips или Meanwell с одной стороны, добротные китайцы вроде Moso и Billion с другой, noname китайцы с третьей… В этих условиях к инженерным составляющим (схемотехнической и конструкторской) добавляется задача оптимизации изделия по цене.

Итак, рассказываю про разработку LED-драйвера при существенном ограничении по цене комплектующих.

В своей предыдущей статье я провёл небольшой анализ требований, предъявляемых к светодиодному оборудованию, а также нормативной документации, описывающей эти требования. Настало время рассказать про разработку. Как известно «без ТЗ – результат непредсказуем», с этого и начнём.

Требования ТЗ

  • Питающее напряжение 230±10%
  • Потребляемая мощность 15 Вт
  • Выходное напряжение: 110 — 120В
  • Гальваническая развязка: не требуется
  • Пульсации светового потока: не более 5%
  • Световая отдача: не менее 100лм/Вт
  • Коэффициент мощности: не менее 0,9 (также проработать вариант 0,5)
  • Конструктивные ограничения: Высота элементов 14мм, максимум SMD (по возможности).
  • Стоимость комплектующих LED-драйвера: не более 1$

Анализ вариантов схемотехники LED-драйвера

Рассмотрим варианты реализации.

Вариант без ККМ. В данном случае, так как выходное напряжение 110-120В, нужно делать понижающий преобразователь (buck). На входе buck-конвертера выпрямитель и накопительный конденсатор, это даст постоянное (пульсирующее) напряжение приблизительно 310В. Для того, чтобы было более понятно о чём идёт речь, здесь и далее для каждого варианта буду приводить примеры микросхем, на которых можно реализовать рассмотренную структуру. Примеры микросхем для понижающего конвертера без ККМ: LM3444, HV9910B, HV9961, BP2831.

Одностадийный совмещённый ККМ/стабилизатор тока. Вариант, когда одна стадия преобразования обеспечивает потребление синусоидального тока по входу и стабилизацию тока линейки светодиодов. Примеры микросхем: TPS92074, BP2366, PT6917. Есть и экзотические варианты типа HV9931.

Линейный драйвер. Вариант, когда стабилизация тока обеспечивается засчёт рассеивания части мощности на регуляторе (по аналогии с линейным стабилизатором). Примеры микросхем NSI45090, FAN5640, PT6913, BCR402, BP5131.

Двухстадийный: PFC+стабилизатор тока. Первая стадия – повышающий (boost) ККМ, после него на накопительном конденсаторе получается постоянное напряжение 380-400В. Вторая стадия понижающий (buck) конвертер со стабилизацией тока. Так как данное решение обычно применяется для более мощных LED-драйверов, то обычно для первой стадии (ККМ) применяется микросхема с внешним ключом, например, NCP1650, UCC38051, LT1249.

Одностадийный с пассивным ККМ типа «Valley fill». ККМ этого типа это довольно известная в узких кругах схема, о ней я более подробно напишу ниже.

Использование активного фильтра. Это не самостоятельный вариант, а дополнение к одному из вариантов, которое позволяет уменьшить пульсации тока, а, следовательно, и пульсации светового потока. Активный фильтр можно реализовать как на полевом, так и на биполярном транзисторе. Пример схемы:

Также существуют специальные микросхемы для этой цели, например, BP5609, JW1210.

Есть и другие варианты построения LED-драйверов, например, обратноходовой преобразователь (flyback) или сегментный линейный драйвер, они не рассматриваются, так как очевидно не подходят под требования ТЗ.

Для удобства анализа плюсы и минусы рассмотренных вариантов сведены в таблицу:

Тип драйвера Плюсы Минусы
Вариант без ККМ (buck) Не много элементов ➔ дешевле, компактнее.

Низкие пульсации света.

Нет проблемы ЭМС.

Сложно получить PF лучше, чем 0,9.

Немного о корректоре «Valley fill»

Перед тем, как анализировать и выбирать варианты нужно кратко пояснить, что такое пассивный корректор «Valley fill». Схема выглядит так:

Конденсаторы C1, C2 заряжены каждый до половины амплитудного напряжения сети. Суть работы схемы заключается в том, что конденсаторы C1, C2 с помощью диодов D1, D2, D3 перекоммутируются с последовательного (при заряде) на параллельное (при разряде на нагрузку) соединение. В результате, нагрузка питается от энергии конденсаторов только в периоды, когда значение выпрямленного напряжения сети становится меньше половины амплитудного значения. Таким образом, длительность потребления тока от сети расширяется и коэффициент мощности увеличивается. Однако, у схемы есть существенный недостаток – выходное напряжение имеет существенную пульсацию – до уровня половины напряжения. Это влияет на выбор напряжения светодиодной линейки, оно должно быть меньше чем половина амплитудного значения входного напряжения плюс некий запас.

Для пояснения принципа работы PFC Valley-Fill сделал spice-модель в LTspice:

Модель доступна тут . Можно скачать и поэкспериментировать, посмотреть принципы работы.

Выбор структуры LED-драйвера

Сначала нужно осветить вопрос гальванической развязки. Устройство (светильник) в целом представляет собой изделие II класса по электробезопасности. Почему не требуется гальваническая развязка? Если устройство в пластиковом корпусе без металлических элементов, к которым может прикоснуться человек, то развязка не нужна, так как защита обеспечена корпусом. Это можно видеть на примере светодиодных ламп – драйверы в LED-лампах никогда не делаются гальванически развязанными.

Вполне очевидно, что мне пришлось отказаться от двухстадийного варианта. Даже если удастся найти для обеих стадий микросхемы со встроенными силовыми ключами (а для boost PFC на первом обзорном этапе (по-быстрому) я не смог найти такие микросхемы, кроме какого-то монстра в гигантском корпусе от Power Integrations), то это всё равно будет две силовых микросхемы и два дросселя. Забегая вперёд скажу, что именно дроссель добавляет существенную часть к стоимости BOM-а. Вариант получается дорогой, кроме того, я прикинул компоновку и понял, что на плату заданного размера это всё не влезет.

Далее, я откинул линейные драйверы. Причина номер один – выходное напряжение 120В, значит на линейнике нужно будет рассеять более половины мощности, это конечно не допустимо. Даже если согласовать увеличение напряжения линейки светодиодов (а такая возможность у меня была), то для таких мощностей линейный драйвер не очень применим. Большая рассеиваемая мощность в компактном пластиковом корпусе превратит его в нагревательный прибор.

Точнее, применить для такой мощности линейный LED-драйвер можно, но только пожертвовав коэффициентом мощности или коэффициентом пульсаций света, чего я делать не собирался. Это и есть вторая причина — невозможно достичь заданных характеристик либо по PF либо по Кп света.

Как вы помните из требований ТЗ, мне нужно предложить два варианта: один без ККМ, а второй с Pf не менее 0,9. В результате анализа выбор для первого варианта очевиден – это понижающий преобразователь (buck) со стабилизацией тока по выходу. То есть, входной фильтр ➔ выпрямитель ➔ электролитический конденсатор большой ёмкости ➔ buck-конвертер. Это вариант довольно простой, и, в общем, не столь интересный для рассмотрения. Далее я буду рассматривать только вариант с ККМ.

А вот для второго варианта я столкнулся с непростым выбором: или . Без активного фильтра получить заданные пульсации света не получится – это было мне очевидно.

Сомнения были такие. Схема с активным фильтром это дополнительный силовой транзистор, а, следовательно, увеличение цены, а также дополнительные потери, значит снижение эффективности. В другом варианте меня смущало, удастся ли получить требуемый Pf с помощью схемы «Valley fill». С одной стороны, в appnote от IR получают коэффициент мощности до 0,96, но там есть и нюансы. Например, не хотелось чрезмерно увеличивать сопротивление резистора Rvf. Кроме того, был риск, что не хватит запаса по напряжению для нормального регулирования buck-ом. Моделирование показывало, что запаса хватает, но не факт, что это будет также в реальности.

Итак, вариант с корректором «Valley fill» по моей оценке позволял получить меньшую или ту же цену, при увеличении эффективности, это и стало решающим в моём выборе.

Разработка схемы

Описание элементов схемы:

FU1 – предохранитель, необходим по требованиям безопасности;

RV1 – варистор для подавления микросекундных импульсных помех большой энергии, а также наносекундных импульсных помех;

R1, R2 – резисторы для разряда входного конденсатора при отключении устройства от сети;

C1 – конденсатор входного фильтра помех (X2-class capacitor), подавляет кондуктивные помехи в сеть, а также вместе с RV1 помогает в борьбе с импульсными помехами;

L1, L3, R3, R4 – элементы входного фильтра помех (кондуктивные, импульсные);

VD1 – выпрямительный мост;

C2, C3, VD2…VD4, R5 – элементы корректора «Valley fill»;

C4 – входной конденсатор buck-конвертера;

R6, R8 – резисторы, обеспечивающие питание микросхемы;

R7 – резистор, устанавливающий порог защиты по превышению выходного напряжения (при обрыве светодиодной линейки);

C5 – конденсатор по питанию микросхемы;

DA1 – микросхема понижающего преобразователя со встроенным силовым MOSFET-ом;

R9, R10 – резисторы токового шунта;

VD5 – силовой диод buck-конвертера;

L3 – силовой дроссель buck-конвертера;

C6 – выходная ёмкость.

Выбор элементов

Предохранитель. Долго искать не пришлось, компактный SMD предохранитель 25F-010H от компании Hollyland всего за 0,048$.

Варистор. Тут мне пришлось попотеть. Кажется, теперь знаю всех производителей SMD варисторов в Китае и Тайване. Из того, что подходит и доставабельно составил список и квотировал такие элементы:

В результате даже китайские цены ужаснули, пришлось отказаться от SMD в данном случае и выбор пал на варистор TVR05391KSY за 0,027$.

Европейских производителей тоже рассматривал, например, у Epcos есть SMD-варисторы, но ещё дороже, к сожалению.

Х-конденсатор. SMD-варианты для таких конденсаторов очень дороги, поэтому 0,1 мкФ 10% 300В X2 J104K300A100 от ведущего мирового производителя Chiefcon – лучший выбор за 0,036$.

Электролитические конденсаторы. Выбор SMD-электролитов на 200В не так велик, а те что есть оказались гигантского размера. Рассмотрел серии «VE», «VEJ» от Lelon, «ULR», «UUG», «UUJ» от Nichicon и тд. 10 мкФ в габарите 12,5х13,5 меня не устраивали. В результате наткнулся на интересного китайского производителя Ymin, у которого на сайте написано «Small expert». И действительно, серия VKM, 12 мкФ в габарите 8х12,5 – отличный вариант и всего за 0,046$ за шт. Дайте два.

Диоды. Диодный мост MB6S (0,028), силовой диод выбрал типа ES1J – тут всё стандартно, а вот диоды для «Valley fill» хотелось выбрать поменьше габаритами и я нашёл очень интересный вариант GS10xxFL от PANJIT. Диоды на напряжения до 1000В в корпусе SOD-123, вы шутите? Нет, они существуют. В результате GS1006FL всего по 0,019$. Найти такие же ультрафасты и может быть применить и в качестве силового диода для понижалки. Эту идею я оставил до проведения тепловых испытаний. Если ES1J не будет греться, то можно будет об этом подумать.

Дроссели. Изначально обратился к евробрендам, но квотирование показало, что самое недорогое из того, что мне подходит это SRR1208 за 0,28$ от Bourns. Даже Wurth не предложили дешевле чем примерно 0,3$. Это речь идёт о силовом дросселе. В результате я повернул вектор поиска в сторону азиатских брендов. Просмотрев и проквотировав продукцию таких контор как Ferriwo, ABC Taiwan, Fuantronics, Coilmaster, я остановился на варианте SRI1207 от тайваньской компании Coremaster. Всего за 0,142$.

Микросхема. Решил остановить свой выбор на компании BPS, так как у них большое портфолио в области микросхем для LED-драйверов, встречал их продукцию во многих устройствах, и, к тому же есть дистрибьютор в России – компания «Платан». Я выбрал микросхему со встроенным силовым ключом BP2832AJ – у неё есть pin-2-pin совместимые «старшие братья» (или «сёстры», простите моё гендерное невежество) BP2833 и BP2836 с меньшим сопротивлением канала встроенного MOSFET-а (если вдруг понадобиться увеличить мощность или получить больший КПД). К тому же эту микросхему можно купить в РФ.

0,81$ – неплохой результат для первой версии. Есть небольшой запас – ведь вы знаете как это бывает, после проведения испытаний первой итерации платы обычно вылезает какое-нибудь… несоответствие, и, приходится добавлять несколько «волшебных» элементов по три бакса каждый.

Заключение

Как уменьшить кондуктивные помехи не добавляя новые элементы в схему? Почему в корректоре «Valley fill» нельзя применять тонкоплёночные резисторы? Как увеличить световую отдачу светильника без увеличения КПД LED-драйвера? Ответы на эти и другие вопросы вы узнаете из следующей статьи. Статья будет посвящена испытаниям, которые автор вместе с первой итерацией платы должны будут пройти, а также разработке второй итерации устройства.

Полное руководство по изучению и выбору светодиодного драйвера

image001

Использование светодиодного драйвера имеет решающее значение для предотвращения повреждения вашего светодиода (-ов). Прямое напряжение светодиодов изменяется при изменении их температуры. Повышение температуры уменьшает прямое напряжение, в результате чего светодиод потребляет больше тока. Диод будет продолжать нагреваться и потреблять еще больший тока, пока не сгорит. Этот процесс называется «тепловой пробой». Использование драйвера светодиода постоянного тока предотвращает пробой, компенсируя изменения прямого напряжения, подавая стабилизированный ток через светодиоды (индикаторы).

image002

Входное напряжение.

Существуют светодиодные драйверы с входным напряжением постоянного тока (DC) и переменного тока (AC). Вход AC как правило может работать при напряжении сетевого питания от 110 В до 277 В переменного тока, в то время как драйверы с входом DC чаще всего при напряжении от 3 В до 32 В постоянного тока. В большинстве случаев рекомендуется использовать драйвер с низким напряжением постоянного тока, так как они очень эффективны, надежны и имеюд вход затемнения (диммирования). Даже если в вашей системе используется высоковольтное сетевое питание, лучше использовать низковольтные драйверы с дополнительным импульсным источником питания, преобразующим высокое сетевое напряжение в нужное нашим низковольтным драйверам.

Выходной ток.

Все рассматриваемые светодиодные драйверы обеспечивают в нагрузке стабилизированный постоянный ток. Но перед выбором нужно изучить спецификации светодиодов и выбрать правильный уровень токового выхода для соответствующего светодиода. Линейка номинальных выходные токов драйверов: 350 мА, 500 мА, 700 мА, 1000 мА, 1400 мА и 2100 мА. Это позволяет легко выбрать драйвер с безопасным выходом для выбранного светодиода или линейки светодиодов.

Драйверы с регулировкой яркости для светодиодов. Диммируемые драйверы.

Для управления наиболее распространенными диммируемыми драйверами AC и DC используют постоянное напряжение от 0 до 10 В. Драйверы постоянного тока (DC), как правило, обеспечивают более линейный закон затемнения, создают меньше проблем с мерцанием и предоставляют более широкий спектр опций.

Полное руководство по изучению и выбору светодиодного драйвера.

При выборе подходящего светодиодного драйвера вам сначала нужно знать, что вы ищете. Всегда, как при любом выборе, есть много соображений и вопросов, например:

Сколько светодиодов я могу запустить?

И, каким электропитанием я располагаю?

Чтобы облегчить процесс выбора драйверов светодиодов, мы опубликовали подробное руководство по изучению светодиодных драйверов и выбору наиболее подходящего.

image003

Нужно ли использовать светодиодный драйвер?

Если ваш светодиодный проект использует любой светодиод, более мощный, чем простой светодиодный индикатор, тогда дается какой-то светодиодный драйвер! Далее мы опубликовали статью, в которой подчеркивается, почему светодиодный драйвер необходим для питания светодиодов

Что делает светодиодный драйвер?

Светодиодные драйверы отличаются от стандартных источников питания тем, что они обеспечивают постоянный ток в цепи питания светодиодов вместо постоянного напряжения на светодиодах. Выходное напряжение от драйвера постоянного тока будет меняться в зависимости от требуемого выходного тока. Стабилизация тока необходима в связи с тем, что прямое напряжение на светодиодах изменяется от температуры. Без источника постоянного тока вероятность теплового пробоя и общего отказа может стать вероятной.

Как подключить светодиодный драйвер?

Самый эффективный способ питания светодиодного драйвера – источник постоянного тока постоянного тока (DC). Импульсный источник питания или батарейный источник питания идеальны, однако, если ваша система не имеет таких источников ваше, мы также предлагаем стабилизированные драйверы постоянного тока постоянного тока с питанием от сети переменного тока.

Пример подбора соответствующих светодиодов и светодиодных драйверов.

Вы хотите включить 3 светодиода серии Cree XP-G2 с рабочим током 1400 мА от источника постоянного низкого напряжения. Драйвер LUXdrive A009-D-V-14000 BuckBlock в диапазоне входного постоянного напряжения от 10 В до 32 В тока обеспечивает в цепи светодиодной нагрузки 1400 мА. Для обеспечения достаточной мощности входное напряжение драйвера должно быть больше, чем падение прямого напряжения на трех последовательно включенных светодиодах. Светодиод Cree XP-G2 на номинальный ток потребления 1400 мА имеет прямое напряжение 3,1 В. Суммарное напряжение на цепочке светодиодов 3,1 В х 3 = 9,3 В. Исходя из этой величины выберем 12-ти вольтовый источник питания постоянного тока. Окончательная проверка: нужно убедиться в том, что ваш источник питания может отдавать в нагрузку необходимою мощность . Уравнение: Watts = Amps х Vdc. В этом случае 1.4 A умножить на 9.3 Vdc = 13,02 Вт.

Как выбрать правильный светодиодный драйвер.

Светодиодные драйверы могут быть самой сложной для выбора и неоднозначной частью светодиодной технологии. Существует так много разных типов и вариаций, что иногда может показаться, что выбрать оптимальный просто невозможно. Вот почему появилась необходимость рассказать об этом в понятной и достаточно краткой форме.

Что вы можете узнать о светодиодом драйвере?

Светодиодный драйвер – это электрическое устройство, которое управляет питанием светодиода или строки светодиодов. Использование одного из этих драйверов очень важно для предотвращения повреждения ваших светодиодов, поскольку прямое напряжение (Uf) мощного светодиода изменяется с температурой. Прямое напряжение – это количество вольт, которое должно быть установлено на светодиоде чтобы он излучал. По мере повышения температуры прямое напряжение светодиода уменьшается, в результате чего через светодиод пойдет больший ток. А это приведет к продолжению нагрева, дальнейшему увеличению тока и, в конечном итоге к тепловому пробою. Светодиодный драйвер представляет собой автономный источник питания в режиме стабилизации тока, который имеет выходы, которые соответствуют электрическим характеристикам светодиода (-ов). Это помогает избежать теплового пробоя светодиодов, поскольку драйвер постоянно компенсирует изменения в прямом напряжении для стабилизации рабочего тока светодиодов.

Что нужно учитывать перед выбором драйвера светодиода?

Какие типы светодиодов используются и сколько? Выясните прямое напряжение, рекомендуемый ток и прочие параметры светодиодов.

Нужен ли мне драйвер стабилизирующий ток или драйвер стабилизирующий напряжение?

Здесь мы выбираем параметр, который должен стабилизироваться, постоянный ток или постоянное напряжение.

Какой тип источника питания вы будет использоваться? DC -источник постоянного тока, AC- сеть переменного тока, аккумуляторные батареи и т. д.

Выбрали общее питание от сети переменного тока AC? Посмотрите, не подойдет ли вам вариант первичного преобразования AC/DC с последующей подачей DC в цепь питания драйверов !

Каковы ограничения пространства? Сколько пространства вы имеете для размещения драйверов , светодиодов, кабелей, радиаторов.

Не так много напряжения для работы? Оцените, хватает ли вам питания для приложения.

Каковы основные цели приложения? Размер, стоимость, эффективность, производительность и т. д.

Любые специальные функции? Диммирование, пульсация яркости, микропроцессорное управление и т. д.

Прежде всего Вы должны знать …

Входное напряжение.

Существуют светодиодные драйверы с входным напряжением постоянного тока (DC) и переменного тока (AC). Вход AC как правило может работать при напряжении сетевого питания от 110 В до 277 В переменного тока, в то время как драйверы с входом DC чаще всего при напряжении от 3 В до 32 В постоянного тока. В большинстве случаев рекомендуется использовать драйвер с низким напряжением постоянного тока, так как они очень эффективны, надежны и имеюд вход затемнения (диммирования). Даже если в вашей системе используется высоковольтное сетевое питание, лучше использовать низковольтные драйверы с дополнительным импульсным источником питания, преобразующим высокое сетевое напряжение в нужное нашим низковольтным драйверам.

Для небольших приложений есть больше возможностей регулировки яркости и вывода по сравнению с драйверами переменного тока высокого напряжения, поэтому у вас есть больше возможностей для работы в вашем приложении. Однако, если у вас есть большой общий проект освещения для жилого или коммерческого освещения, вы должны увидеть, как драйверы переменного тока могут быть лучше для этого типа работы.

Далее Вы должны понимать требования и возможности по мощности.

Во-вторых, вам нужно знать выходной ток драйвера, от которого вы хотите питать светодиод. Ток драйвера должен соответствовать номинальному рабочему току светодиода. В противном случае будет перегрев радиатора и светодиода или, недоиспользование мощностных возможностей светодиода И конечно, если вы хотите управлять яркостью светодиода, необходимо выбрать драйвер с возможностью диммирования.

Диммирование низковольтных драйверов постоянного тока.

Низковольтные драйверы с питанием от источника постоянного тока можно легко диммировать несколькими способами. Простейшим решением для регулировки яркости является использование потенциометра. Это дает полный диапазон регулирования яркости от 0 до 100%.

image004

Номинальное сопротивление потенциометра 20 Ком. Обычно такое значение рекомендуется, когда в вашей цепи есть только один драйвер, но если есть несколько драйверов, которые диммируются от одного потенциометра, значение потенциометра можно найти из соотношения – KΩ / N – где KΩ – значение вашего потенциометра, а N – количество используемых драйверов. Просто подключите диммирующий заземляющий провод к центральному контакту и диммирующему проводу в одну сторону или другую (выбор стороны просто определяет в какую сторону вы поворачиваете ручку для затемнения).

image005

Ваш второй вариант для регулировки яркости – использовать настенный диммер 0-10 В. Для примера можно выбрать A019 Low Voltage Dimming Control. Это лучший способ диммирования для случая управления несколькими драйверами. Это возможно, поскольку диммер 0-10 В может работать с несколькими драйверами одновременно. Просто подсоедините провода управления яркостью прямо на входы диммирования драйверов, и удачи Вам.

Диммирование высоковольтных светодиодных драйверов.

Для высоковольтных светодиодных драйверов переменного тока есть несколько вариантов регулировки яркости. Многие драйверы переменного тока работают с 0-10 В диммированием, по принципу, описанному выше. Мы также используем светодиодные драйверы Mean Well и Phihong, использующие симисторы (TRIAC). И эти драйверы могут работать с различными ведущими и ведомыми диммерами. Это полезно, так как позволяет светодиодам работать с очень популярными системами диммирования в жилых помещениях, такими как Lutron и Leviton.

Сколько светодиодов вы можете запустить с драйвером?

Максимальное количество светодиодов, которые вы можете запускать от одного драйвера, определяется путем деления максимального выходного напряжения драйвера на прямое напряжение вашего светодиода. При использовании драйверов LuxDrive вы определяете максимальное выходное напряжение путем вычитания 2 вольт из входного напряжения. Это необходимо, потому что драйверам требуется дополнительные 2 вольта для питания внутренней схемы. Например, используя Wired 1000mA BuckPuck драйвер с 24-вольтным питанием, вы будете иметь максимальное выходное напряжение 22 вольта.

Какое нужно электропитание? Эти рассуждения, основанные на параметрах драйверов, приводит нас к тому, на основании каких расчетов определить величину входного напряжения для светодиодных драйверов. Убедитесь, что вы знаете минимальное и максимальное входное напряжение для ваших светодиодных драйверов. Например, выберем драйвер BuckPuck на 1000mA. Диапазон его входного напряжения от 7 до 32 В постоянного тока. Определить оптимальное значение входного напряжения можно по простой формуле: Vo+ (Vf x LEDn) = Vin

Где: Vo = минимальное падение напряжение на драйвере ( 2, если вы используете драйвер DC LuxDrive или 4, если используете драйвер AC LuxDrive);

Vf = Прямое напряжение светодиодов, которые вы хотите включить;

LEDn = количество светодиодов, которые вы хотите включить;

Vin = входное напряжение для драйвера.

image007

Технические характеристики продукта на странице LED Cree XPG2

Например, если вам требуется питание 6 светодиодов Cree СXPG2 от источника питания постоянного тока, и вы используете драйвер BuckPuck, тогда Vin должен быть не менее 20VDC на основе следующего расчета.

Это значение определяет минимальное входное напряжение, которое вам необходимо подать на вход драйвера. Нет никакого вреда в использовании более высокого напряжения вплоть до максимального значения входного напряжения драйвера. И поскольку мы не имеем в номенклатуре источника питания 20VDC, применим источник питания 24VDC для запуска этих светодиодов.

Расчет для мощности светодиода:

P (мощность) = Vf x Приводной ток (в амперах)

Используя 6 светодиодов Cree XPG2, мы можем вычислить мощность в ваттах.

3,0 В x 1A = 3 Вт на светодиод

Общая мощность для схемы = 6 x 3 = 18 Вт

Запас мощности. При расчете соответствующей мощности электропитания для вашего проекта важно предусмотреть 20% -ный запас для расчета мощности. Добавление 20% мощности предотвратит перегрузку электропитания. Перегрузка источника питания может привести к тому, что светодиоды начнут мерцать или может привести к преждевременному отказу. Просто умножим общую мощность на 1,2.

Поэтому для нашего вышеприведенного примера мы хотели бы получить как минимум 21,6 Вт (18 х 1,2 = 21,6). Наш источник питания 24 В постоянного тока 1.7А был бы более чем достаточным для этого проекта, так как вы можете найти мощность, умножив ваш 24VDC на 1,7A, который достигает 40,8 Вт, поэтому мы почти вдвое больше требуемой мощности.

Что делать, если недостаточно напряжения?

В этом случае можно использовать светодиодный драйвер – бустер (FlexBlock).

Светодиодные драйверы FlexBlock – это повышающие драйверы, что означает, что они могут выдавать на выход более высокое напряжение, чем напряжение по на вход. Это позволяет вам включать больше светодиодов, соединенных последовательно, с одним светодиодным драйвером. Это чрезвычайно полезно в приложениях, где ваше входное напряжение ограничено, но вам нужно получить больше мощности от светодиодов. Конечно, потребляемый ток входной цепи станет выше, но все светодиоды будут работать в своем оптимальном режиме.

image008

Как и в случае с драйвером BuckPuck, максимальное количество последовательно включенных светодиодов, которые вы можете использовать с одним драйвером , определяется делением максимального выходного напряжения драйвера на прямое напряжение выбранных светодиодов.

FlexBlock может быть подключен в двух разных конфигурациях.

В режиме Buck-Boost (это стандартное подключение) FlexBlock может обслуживать светодиодные цепочки, которые требуют напряжение выше, ниже или равного напряжению питания. Максимальное выходное напряжение драйвера в этом режиме можно определить с помощью формулы: 48VDC — Vin. Поэтому, при использовании источника питания 12 В постоянного тока и светодиодов Cree XPG2, можно определить сколько светодиодов можно включить с помощью FlexBlock с выходным током 700 мА? Максимальное выходное напряжение составляет 36 В постоянного тока (48-12), а прямое напряжение Cree XPG2, работающего на 700 мА, составляет 2,9, поэтому, деля 36 В постоянного тока, мы видим, что этот драйвер может подавать 12 светодиодов.

В режиме Boost-Only драйвер FlexBlock может выводить до 48 В постоянного тока при питании от 10 В постоянного тока. Поэтому, если вы находитесь в режиме Boost-Only, вы можете включить до 16 светодиодов (48 / 2.9).

Резюме.

На основании этой статьи Вы можете сформулировать требования к системе освещения и подобрать необходимое оборудование для реализации задуманного. А наши специалисты всегда смогут Вам помочь.

Регулируемый светодиодный драйвер

Драйвер

Для конструирования светодиодных светильников постоянно требуются источники питания — драйвера. При большом объеме вполне можно наладить сборку драйверов самостоятельно, но себестоимость таких драйверов получается не такой уж и низкой, а изготовление и пайка двухсторонних печатных плат с SMD-компонентами — процесс в домашних условиях довольно трудоемкий.

Я решил обойтись готовым драйвером. Нужен был недорогой драйвер без корпуса, желательно с возможностью настройки тока и диммированием.

Выбор пал на китайского производителя QIHANGвыпускающего широкий спектр данной продукции.

Где и как купить можно прочитать в моей статье на профильном блоге mysku.ru. Скажу только, что мне 20Вт драйвера на 6-10 светодиодов 600мА обошлись примерно по $2.5

Характеристики драйвера

  • Артикул: QH-20WLP6 ~ 10X3W
  • Входное напряжение: AC 85 ~ 277V
  • Выходное напряжение: DC 18 ~ 35V
  • Выходной ток: 0.6A
  • Выходная мощность: 20Вт
  • КПД: ? 88%
  • Точность выходных параметров: ± 3%
  • Коэффициент мощности (PF): ? 0,95
  • Размер пульсации на выходе: ? 50 мВ (не соответствует действительности)
  • Размеры: длина X ширина X высота = 47 х 20 х 13мм
  • Рабочая температура: -40 ~ + 85 ° C
  • Вес 20г

Драйвер в упаковке

Драйверы 20вт

Драйвер вид сверху

Драйвер. Вид с обратной стороны

Драйвер. Вид сбоку

На фото видна микросхема драйвера QH7938. Поиск в интернете приводит к даташиту на эту микросхему на китайском языке
Даташит явно не полный, на схеме не хватает номиналов деталей да и на драйвере элементов явно больше. И что делать с загадочными ногами DIM и RTH?

Спасибо пользователю Муськи Sarayan14 который уже ковырял данный драйвер и даже нарисовал схему.

Схему перерисовал и немного доработал

Схема светодиодного драйвера

Подключаю цепочку из 9-ти трех-ваттных светодиодов. Все работает, ток стабильный 598мА, но прибор в режиме измерения переменного напряжения показывает пульсации на выходе около 1В или более 3%. Где же заявленные в характеристиках 50мВ?

Доработка №1. Уменьшаем пульсации на выходе.

Как уменьшить пульсации выходного напряжения? Правильно, конденсаторами.
Конденсаторы можно поставить в двух местах — увеличить выходную емкость и добавить конденсатор на входе после мостика параллельно пленочному конденсатору на 0.22мкФ.

Уменьшение выходных пульсаций

Для тестирования применяю стрелочный прибор в режиме измерения переменного напряжения и самодельный люксметр, измеряющий пульсации светового потока

Пульсации без конденсаторов

Характеристики без конденсаторов ~0.9В и 8.7% (пульсации светового потока)

Конденсатор на выходе ожидаемо уменьшат пульсации вдвое ~0.4В и 4%

А вот 10мкФ конденсатор на входе уменьшает пульсации в 9 раз ~0.1В и 1%, правда добавление этого конденсатора значительно снижает PF (коэффициент мощности)

Оба конденсатора приближают характеристики выходных пульсаций к паспортным ~ 0.05В и 0.6%

Пульсации побеждены при помощи конденсаторов

Итак пульсации побеждены при помощи двух конденсаторов из старого блока питания.

Доработка №2. Настройка выходного тока драйвера

Основное предназначение драйверов — поддерживать стабильный ток на светодиодах. Данный драйвер стабильно выдает 600мА.

Резисторы для подбора тока драйвера

Иногда ток драйвера хочется изменить. Обычно это делается подбором резистора или конденсатора в цепи обратной связи. Как обстоят дела у этих драйверов? И зачем здесь установлены три параллельных резистора малого сопротивления R4, R5, R6?

Все правильно. Ими можно задавать выходной ток. Видимо, все драйверы одинаковой мощности, но на разные токи и отличаются именно этими резисторами и выходным трансформатором, дающим разное напряжение.

Если аккуратно демонтировать резистор на 1.9Ом, получаем выходной ток 430мА, демонтировав оба резистора 300мА.

Подбор резисторов обратной связи

Можно пойти и обратным путем, подпаяв параллельно еще один резистор, но данный драйвер выдает напряжение до 35В и при большем токе мы получим превышение по мощности, что может привести с выходу драйвера из строя. Но 700мА вполне можно выжать.

Итак, при помощи подбора резисторов R4, R5 и R6 можно уменьшать выходной ток драйвера (или очень незначительно увеличивать) не меняя количество светодиодов в цепочке.

Доработка 3. Диммирование

На плате драйвера имеется три контакта с надписью DIMM, что наводит на мысль, что данный драйвер может управлять мощностью светодиодов. О том же говорит и даташит на микросхему, хотя типовых схем диммирования в них не приведено. Из даташита можно почерпнуть информацию, что подавая на ногу 7 микросхемы напряжение -0.3 — 6В, можно получить плавное регулирование мощности.

Подключение к контактам DIMM переменного резистора ни к чему не приводит, кроме того, нога 7 микросхемы драйвера вообще ни к чему не подключена. Значит снова доработки.

Подпаиваем резистор на 100К к ноге 7 микросхемы

Подключение к ноге диммирования

Теперь подавая между землей и резистором напряжение 0-5В получаем ток 60-600мА

Схемма диммирования внешним напряжением

Чтобы уменьшить минимальный ток диммирования, необходимо уменьшить и резистор. К сожалению, в даташите про это ничего не написано, поэтому подбирать все компоненты придется опытны путем. Меня лично устроило диммирования от 60 до 600мА.

Диммирование при помощи потенциометра

Если нужно организовать диммирование без внешнего питания, то можно взять напряжение питания драйвера ~15В (нога 2 микросхемы или резистор R7) и подать по следующей схеме.

Ну и, напоследок, подаю ШИМ с D3 ардуино на диммирующий вход.

Диммирование при помощи Ардуино

Пишу простейший скетч, меняющий уровень ШИМ от 0 до максимуму и обратно:

#include

void setup() pinMode(3, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
analogWrite(3,0);
>

void loop() for( int i=0; i < 255; i+=10 )analogWrite(3,i);
delay(500);
>
for( int i=255; i>=0; i-=10 ) analogWrite(3,i);
delay(500);
>
>

Получаю диммирование при помощи ШИМ.

Диммирование при помощи ШИМ увеличивает выходные пульсации примерно на 10-20% по сравнению с управлением постоянным током. Максимально пульсации увеличиваются примерно вдвое при установке тока драйвера в половину от максимального.

Проверка драйвера на КЗ

Токовый драйвер должен корректно реагировать на короткое замыкание. Но лучше китайцев проверить. Не люблю я такие штуки. Под напряжением что-то втыкать. Но искусство требует жертв. Закорачиваем выход драйвера во время работы:

Драйвер нормально переносит короткие замыкания и восстанавливает свою работу. Защита от КЗ есть.

Подведем итоги

  • Малые габариты
  • Низкая стоимость
  • Возможность регулировки тока
  • Возможность диммирования
  • Высокие выходные пульсации (устраняется добавлением конденсаторов)
  • Вход диммирования нужно распаивать
  • Мало нормальной документации. Неполный даташит
  • При работе обнаружился еще один минус — помехи на радио в ФМ диапазоне. Лечится установкой драйвера в алюминиевый корпус или корпус обклеенный фольгой или алюминиевым скотчем

Драйверы вполне годятся для тех, кто дружит с паяльником или для тех кто не дружит, но готов терпеть выходные пульсации 3-4%.

Полезные ссылки

Из цикла — коты это жидкость. Тимофей — литров 5-6 )))

Кот тимофей

281 комментарий на «Доработка недорогих китайских драйверов для светодиодов»

Что можете сказать про такой драйвер
http://hostingkartinok.com/show-image.php?id=de55f8d40303e58bb23fe5152bfeaa3a
, пришли только сегодня . Стоит что допиливать ? Большой кондер на 400v4.7 , маленький 50v22 .
Еще хотелось бы ясности по светодиодам , как распознать их мощность ? Заказывал 3w
, при подаче 3.6v потребляют 0,2а так и должно быть или должно потребление быть 0.7а ?

Alexey :

У драйвера ток явно маловат. Если он выдаст максимальное напряжение 24В (7 светодиодов) при максимально заявленном токе 220мА, суммарная мощность будет 5.25Вт или по 0.75Вт на светодиод.
Неплохо бы померить при полной нагрузке постоянный ток и переменный ток. По этим цифрам можно прикинуть коэффициент пульсаций и решить, нужно ли туда дополнительные кондеры ставить.

По светодиодам не все так просто. 1Вт, 2Вт и 3Вт имеют одинаковые корпуса.
Я вижу способ, пожертвовать одним светодиодом, посадить его на хороший радиатор, подключить его через реостат к источнику напряжения 5-12В и плавно увеличивать реостатом ток. У 3-х ваттного до до 1А будет увеличиваться светимость почти линейно.
У 1Вт после 0.4-0.5А наступит деградация и светимость будет уменьшаться
Здесь я подробно процесс описывал:
http://samopal.pro/3w-led-epistar/
Ну и окончательный вердикт — это продолжительное время работы при заданном токе. «Неправильные» светодиоды будут со временем деградировать один за другим. То же самое будет происходить, если будет перегрев кристаллов.

Знакомая платка… Хотя наверняка уже поздно и неактуально, но все же…
1. Выбрасываем входной диод, на обратной стороне подпаиваем маленькую диодную сборку. Понадобится перерезать одну дорожку в двух местах и сделать одно соединение проводком.
2. Входной конденсатор желательно (но необязательно) заменить на 6,8-10 мкф.
3. Регулировка тока — подбором нижнего 10-омного резистора. У меня получилось 7,5 ома = 280 мА.
4. Зашунтировать трансформатор конденсатором Y2 (номинал — какой найдется, можно выдрать из старого компьютерного блока питания) — соединить «минус» выходного конденсатора с «плюсом» входного. Чтобы драйвер не гадил в радиодиапазоне.
После этих доработок уверенно держит нагрузку в 9 ватт, пульсации в камеру телефона не обнаруживаются. Если не трогать входной конденсатор — пульсации присутствуют, но незначительные, у КЛЛ и ЛН они сильнее.

Подскажите, почему при шунтирование трансформатора рекомендуете именно минус выхода с плюсом входа соединять, а не наоборот?
И насколько я понимаю нужен конденсатор малой ёмкости (пФ), что бы только высокочастотку устранять, какой тип лучше?

Все лампы приходится дорабатывать, начинают сгорать светодиоды, перегреваются, и ток не постоянный а пульсирующий…

Входное напряжение
Переменного тока 85 В-265 В
Выходной ток
180-220mA
Выходное напряжение
DC 12 В-24 В
Применимо лампы
E27/gu10/e14/b22 и более
Выходная мощность
4-7 Вт
Тип светодиода
Поддержка 4-7 шт. 1 Вт светодиодные лампы

То есть светодиод на 3w и должен показывать на тестере при токе 3.6в — 0.2а ?
Я думал что должно как заявлено 0.7а показывать.Фото светодиодов покажу вечером , но явно паршивенькие , все кристаллы разного размера, хочу проверить что они действительно 3w а не 1w прислали.

Alexey :

3-х ваттный можно заставить работать на 0.5Вт, на 1Вт и на 3вт.
Для этого существуют специальные светодиодные драйверы — выдающие заданный ток в цепи светодиодов.
3.6В — это не показатель. Даташита по данным светодиодам у вас все равно нет чтобы проверить ВАХ.
Подберите напряжение таким образом, чтобы ток был 0.6-0.7А. Лучше конечно, при помощи ограничивающего резистора.
Если гореть будет, значит условно 3Вт держит. Как долго неизвестно

Давайте объясню еще и здесь… Мать вашу, учиться надо было в школе!
Светодиод — это, мать вашу, не лампочка! Светодиод, это токовый прибор. ТОКОВЫЙ, мать вашу! Для светодиода основное, это его НОМИНАЛЬНЫЙ ТОК! А напряжение какое при таком токе получиться. И какое оно получиться — насрать!
Для лампочки основное — напряжение. А ток, какой при номинальном напряжении получиться.
Итак! Светодиод по паспорту имеет номинальный ток потребления 700 миллиампер, то чтобы светодиод засветился на полную мощность, ему надо сожрать эти 700 мА. Какое тут получиться напряжение — повторюсь, насрать! Дадите меньше — светодиод будет гореть не в полную мощь. Дадите больше — кранты, и очень быстро, вашему светодиоду.
Т.е., светодиоду нужен СТАБИЛЬНЫЙ ток, не превышающий паспортный.
И вот назначение драйвера светодиодов состоит в том, чтобы держать очень точно ток. В идеале ток должен быть одинаков если вы подключили к нему один диод, два, три… десять… Подключили один — драйвер должен выдать заявленный ток, подключили десять — ток должен остаться тот же.
Напряжение при питании светодиодов играет справочную роль. И у разных светодиодов одной группы оно разное. Например однотипные светодиоды разных цветов имеют одинаковый ток, но разное напряжение.
Другими словами. Наш драйвер, к примеру, имеет стабильный ток в 100 мА и напряжение от 10 до 100 вольт…
Мы имеем, к примеру, обычные 20-ти мА-перные светодиоды. Вопрос: сколько мы можем нагрузить на этот драйвер этих светодиодов минимально и максимально?
100/20=5 — в параллель. Вроде минимум. Но не тут-то было! Драйвер не обеспечит нужного в таком случае напряжения, оно получится много ниже, чем может выдать наш предполагаемый драйвер. Если драйвер хороший, он просто отключится. Если плохой — пипец нашим пяти светодиодам.
Поэтому ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО, зная, что напряжение на наших светодиодах может быть в пределах 2-4 вольта, высчитываем мин количество СД в каждой цепи (цепей по 20 мА — пять. Уже поняли, надеюсь). Берем по минимально возможному напряжению — 2 вольта — 10/2=5. Вот теперь понятно, какое минимальное количество СД от такого драйвера возможно запитать — 5 в цепочке * на 5 цепочек = 25 СД. Ток, при этом, по ним будет течь — 100 мА и 20 мА на каждый СД. А напряжение мало волнует.
Макс количество рассчитывается точно так же, только напряжение СД берется максимальное — 4 вольта. Чтобы не выйти за пределы возможности нашего драйвера. 100/4=25 СД в цепи, цепей 5, итого: 25*5=125 наших предполагаемых СД. Ток при этом, будет, мать вашу, ТЕ ЖЕ 100 мА и РОВНО 20 мА на каждый светодиод в каждой цепочке. Напряжение — да пофиг! 80, 90, 100 — НАСРАТЬ!
Другими словами, мы НЕ МОЖЕМ в 100мА драйвер подключить один обычный СД, так как ток драйвера в пять раз больше. А вот пять в параллель можем, но ограничены мин напряжением драйвера, если бы оно было от 2 вольт — то было бы идеально, мы бы смогли подключить любые в прямом смысле слова СД. Правда не менее пяти штук. И при этом вообще не загоняться на какое напряжение наши СД!
По СД… Обычные, однокристальные СД любого цвета жрут 20мА. Все! Большие, маленькие, зеленые, серо-буро-малиновые… Именно поэтому на СД никогда не пишут их ток.
Далее идут составные СД. Это всякие 5050, 3550… Там, чаще всего, по три кристалла. Такие СД или каждый кристалл имеет свои выводы и тогда можно зажечь каждый кристалл отдельно, или эти кристаллы параллельны и имеют два общих вывода. В первом случае на каждом кристалле те же 20мА, во втором случае — правильно, 60мА.
Далее идут матричные. К ним относятся мощные СД. В том числе и ваш. Тут уже ток указывается для каждого СД и является его основной характеристикой.
Для особоумных! Закон Ома для расчета мощности СД неприменим. Еще раз — ЭТО НЕ ЛАМПОЧКА!
Далее, чем грозит превышение номинального тока — пипецом! Быстрой деградацией и разрушением кристалла. Поэтому! Особенно для китайцев, рекомендую устанавливать ток питания СД чуть меньше номинала, вместо 20 — 10 мА, вместо 60 — 58 мА и т.п. Вместо 700 — 680 мА!

Бро, как сделать из лед драйвера блок питания (источник напряжения). Перекопал весь интернет. Подскажи

Alexey :

Никак
Там обратная связь через токовый шунт. Будет всегда стабилизировать ток.
Проще купить стабилизированный источник напряжения

Драйверы для светодиодных лампочек.

Небольшая лабораторка на тему «какой драйвер лучше?» Электронный или на конденсаторах в роли балласта? Думаю, что у каждого есть своя ниша. Постараюсь рассмотреть все плюсы и минусы и тех и других схем. Напомню формулу расчёта балластных драйверов. Может кому интересно?

Свой обзор построю по простому принципу. Сначала рассмотрю драйверы на конденсаторах в роли балласта. Затем посмотрю на их электронных собратьев. Ну а в конце сравнительный вывод.
А теперь перейдём к делу.
Берём стандартную китайскую лампочку. Вот её схема (немного усовершенствованная). Почему усовершенствованная? Эта схема подойдёт к любой дешёвой китайской лампочке. Отличие будет только в номиналах радиодеталей и отсутствии некоторых сопротивлений (в целях экономии).

Бывают лампочки с отсутствующим С2 (очень редко, но бывает). В таких лампочках коэффициент пульсаций 100%. Очень редко ставят R4. Хотя сопротивление R4 просто необходимо. Оно будет вместо предохранителя, а также смягчит пусковой ток. Если в схеме отсутствует, лучше поставить. Ток через светодиоды определяет номинал ёмкости С1. В зависимости от того, какой ток мы хотим пропустить через светодиоды (для самодельщиков), можно рассчитать его ёмкость по формуле (1).

Эту формулу я писАл много раз. Повторюсь.
Формула (2) позволяет сделать обратное. С её помощью можно посчитать ток через светодиоды, а затем и мощность лампочки, не имея Ваттметра. Для расчётов мощности нам ещё необходимо знать падение напряжения на светодиодах. Можно вольтметром измерить, можно просто посчитать (без вольтметра). Вычисляется просто. Светодиод ведёт себя в схеме как стабилитрон с напряжением стабилизации около 3В (есть исключения, но очень редкие). При последовательном подключении светодиодов падение напряжения на них равно количеству светодиодов, умноженному на 3В (если 5 светодиодов, то 15В, если 10 — 30В и т.д.). Всё просто. Бывает, что схемы собраны из светодиодов в несколько параллелей. Тогда надо будет учитывать количество светодиодов только в одной параллели.
Допустим, мы хотим сделать лампочку на десяти светодиодах 5730smd. По паспортным данным максимальный ток 150мА. Рассчитаем лампочку на 100мА. Будет запас по мощности. По формуле (1) получаем: С=3,18*100/(220-30)=1,67мкФ. Такой ёмкости промышленность не выпускает, даже китайская. Берём ближайшую удобную (у нас 1,5мкФ) и пересчитываем ток по формуле (2).
(220-30)*1,5/3,18=90мА. 90мА*30В=2,7Вт. Это и есть расчетная мощность лампочки. Всё просто. В жизни конечно будет отличаться, но не намного. Всё зависит от реального напряжения в сети (это первый минус драйвера), от точной ёмкости балласта, реального падения напряжения на светодиодах и т.д. При помощи формулы (2) вы можете рассчитать мощность уже купленных лампочек (уже упоминал). Падением напряжения на R2 и R4 можно пренебречь, оно незначительно. Можно подключить последовательно достаточно много светодиодов, но общее падение напряжения не должно превышать половины напряжения сети (110В). При превышении этого напряжения лампочка болезненно реагирует на все изменения напряжения. Чем больше превышает, тем болезненнее реагирует (это дружеский совет). Тем более, за этими пределами формула работает неточно. Точно уже не рассчитать.
Вот появился очень большой плюс у этих драйверов. Мощность лампочки можно подгонять под нужный результат подбором ёмкости С1 (как самодельных, так и уже купленных). Но тут же появился и второй минус. Схема не имеет гальванической развязки с сетью. Если ткнуть в любое место включенной лампочки отвёрткой-индикатором, она покажет наличие фазы. Трогать руками (включенную в сеть лампочку) категорически запрещено.
Такой драйвер имеет практически 100%-ный КПД. Потери только на диодах и двух сопротивлениях.
Его можно изготовить в течение получаса (по-быстрому). Даже плату травить необязательно.
Конденсаторы заказывал эти:
aliexpress.com/snapshot/310648391.html
aliexpress.com/snapshot/310648393.html
Диоды вот эти:
aliexpress.com/snapshot/6008595825.html

Но у этих схем есть ещё один серьёзный недостаток. Это пульсации. Пульсации частотой 100Гц, результат выпрямления сетевого напряжения.

У различных лампочек форма незначительно будет отличаться. Всё зависит от величины фильтрующей ёмкости С2. Чем больше ёмкость, тем меньше горбы, тем меньше пульсации. Необходимо смотреть ГОСТ Р 54945-2012. А там чёрным по белому написано, что пульсации частотой до 300Гц вредны для здоровья. Там же формула для расчёта (приложение Г).

Но это не всё. Необходимо смотреть Санитарные нормы СНиП 23-05-95 «ЕСТЕСТВЕННОЕ И ИСКУССТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ». В зависимости от предназначения помещения максимально допустимые пульсации от 10 до 20%.
В жизни ничего просто так не бывает. Результат простоты и дешевизны лампочек налицо.
Пора переходить к электронным драйверам. Здесь тоже не всё так безоблачно.
Вот такой драйвер я заказывал. Это ссылка именно на него в начале обзора.

Почему заказал именно такой? Объясню. Хотел сам «колхозить» светильники на 1-3Вт-ных светодиодах. Подбирал по цене и характеристикам. Меня устроил бы драйвер на 3-4 светодиода с током до 700мА. Драйвер должен иметь в своём составе ключевой транзистор, что позволит разгрузить микросхему управления драйвером. Для уменьшения ВЧ пульсаций по выходу должен стоять конденсатор. Первый минус. Стоимость подобных драйверов (US $13.75 /10 штук) отличается в бОльшую сторону от балластных. Но тут же плюс. Токи стабилизации подобных драйверов 300мА, 600мА и выше. Балластным драйверам такое и не снилось (более 200мА не рекомендую).
Посмотрим на характеристики от продавца:

[input voltage] ac85-265v” that everyday household appliances.”
[output voltage] load after 10-15v; can drive 3-4 3w led lamp beads series
[output current] 600ma

А вот диапазон выходных напряжений маловат (тоже минус). Максимум, можно подцепить последовательно пять светодиодов. Параллельно можно подцеплять сколько угодно. Светодиодная мощность считается по формуле: Ток драйвера умножить на падение напряжения на светодиодах [количество светодиодов (от трёх до пяти) и умножить на падение напряжения на светодиоде (около 3В)].
Ещё один большой недостаток этих драйверов – большие ВЧ помехи. Некоторые экземпляры слышит не только ФМ радио, но и пропадает приём цифровых каналов ТВ при их работе. Частота преобразования составляет несколько десятков кГц. А вот защиты, как правило, никакой (от помех).

Под трансформатором что-то типа «экрана». Должно уменьшить помехи. Именно Этот драйвер почти не фонит.
Почему они фонят, становится ясно, если посмотреть на осциллограмму напряжения на светодиодах. Без конденсаторов ёлочка куда серьёзнее!

На выходе драйвера должен стоять не только электролит, но и керамика для подавления ВЧ помех. Высказал своё мнение. Обычно стоит либо то либо другое. Бывает, что ничего не стоит. Это бывает в дешёвых лампочках. Драйвер спрятан внутри, предъявить претензию будет сложно.
Посмотрим схему. Но предупрежу, она ознакомительная. Нанёс только основные элементы, которые необходимы нам для творчества (для понимания «что к чему»).

Микросхема 3106 отслеживает выходные параметры преобразователя через обратную связь с вспомогательной обмотки трансформатора и управляет ключевым транзистором. Попытки найти информацию на эту МС в Интернете ничего не дала. RS1 RS2 — токозадающие резисторы. От их номинала зависит выходной ток драйвера. RS1 (1 Ом) – основной, при помощи RS2 (33 Ом) выходной ток подгоняется более точно.

Оказывается, и у этих драйверов можно регулировать выходной ток. Снял зависимость выходного тока от сопротивления RS (может кому пригодится).

Регулировать ток при помощи выносного переменного резистора не получится. Паразитные ёмкости и индуктивности никто не отменял.
А теперь на счёт применимости.

В этот светильник что только не вклеивал (был обзор). Теперь приклеил 1-Вт-ные светодиоды. К ним буду подключать обозреваемые драйверы, так нагляднее.
А вот так он светит.

Всего 12 светодиодов (6 пар). Для равномерного распределения света самое оптимальное количество. Для эксперимента тоже лучше не придумаешь.
Один из вариантов подключения к драйверу с балластом на конденсаторах.

С1=1,5мкФ+1,2мкФ=2,7мкФ. Чтобы посчитать мощность, необходимо посчитать ток по формуле (2).
I=(228В-36В)*2,7мкФ/3,18=163мА. Мощность считается по формуле из школьного учебника физики.
Р= 36В*0,163А=5,9Вт.
А теперь посмотрим, что показывают приборы.

Погрешность в расчётах присутствует. Кстати, на мелких мощностях приборчик тоже подвирает.
А теперь посчитаем пульсации (теория в начале обзора). Посмотрим, что же видит наш глаз. К осциллографу подключаю фотодиод. Два снимка объединил в один для удобства восприятия. Слева лампочка выключена. Справа – лампочка включена. Смотрим ГОСТ Р 54945-2012. А там чёрным по белому написано, что пульсации частотой до 300Гц вредны для здоровья. А у нас около 100Гц. Для глаз вредно.

У меня получилось 20%. Необходимо смотреть Санитарные нормы СНиП 23-05-95 «ЕСТЕСТВЕННОЕ И ИСКУССТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ». Использовать можно, но не в спальне. А у меня коридор. Можно СНиП и не смотреть.
А теперь посмотрим другой вариант подключения светодиодов. Это схема подключения к электронному драйверу.

Итого 3 параллели по 4 светодиода.
Вот, что показывает Ваттметр. 7,1Вт активной мощности.

Посмотрим, сколько доходит до светодиодов. Подключил к выходу драйвера амперметр и вольтметр.

Посчитаем чисто светодиодную мощность. Р=0,49А*12,1В=5,93Вт. Всё, что не хватает, взял на себя драйвер.
Теперь посмотрим, что же видит наш глаз. Слева лампочка выключена. Справа – лампочка включена. Частота повторения импульсов около 100кГц. Смотрим ГОСТ Р 54945-2012. А там чёрным по белому написано, что вредны для здоровья только пульсации частотой до 300Гц. А у нас около 100кГц. Для глаз безвредно.

Всё рассмотрел, всё измерил.
Теперь выделю плюсы и минусы этих схем:
Минусы лампочек с конденсатором в роли балласта по сравнению с электронными драйверами.
-Во время работы КАТЕГОРИЧЕСКИ нельзя касаться элементов схемы, они под фазой.
-Невозможно достичь высоких токов свечения светодиодов, т.к. при этом необходимы конденсаторы больших размеров. А увеличение ёмкости приводит к большим пусковым токам, портящим выключатели.
-Большие пульсации светового потока частотой 100Гц, требуют больших фильтрующих ёмкостей на выходе.
Плюсы лампочек с конденсатором в роли балласта по сравнению с электронными драйверами.
+Схема очень проста, не требует особых навыков при изготовлении.
+Диапазон выходных напряжений просто фантастический. Один и тот же драйвер будет работать и с одним и с сорока последовательно соединёнными светодиодами. У электронных драйверов выходные напряжения имеют намного более узкий диапазон.
+Низкая стоимость подобных драйверов, которая складывается буквально из стоимости двух конденсаторов и диодного моста.
+Можно изготовить и самому. Большинство деталей можно найти в любом сарае или гараже (старые телевизоры и т.д.).
+Можно регулировать ток через светодиоды подбором ёмкости балласта.
+Незаменимы как начальный светодиодный опыт, как первый шаг в освоении светодиодного освещения.
Есть ещё одно качество, которое можно отнести как к плюсам, так и к минусам. При использовании подобных схем с выключателями с подсветкой, светодиоды лампочки подсвечиваются. Лично для меня это скорее плюс, чем минус. Использую повсеместно как дежурное (ночное) освещение.
Умышленно не пишу, какие драйверы лучше, у каждого есть своя ниша.
Я выложил по максимуму всё, что знаю. Показал все плюсы и минусы этих схем. А выбор как всегда делать вам. Я лишь постарался помочь.
На этом всё!
Удачи всем.

Схемотехника блоков питания для светодиодных лент и не только

Светодиоды заменяют таким типы источников света, такие как люминесцентные лампы и лампы накаливания. Практически в каждом доме уже есть светодиодные лампы, они потребляют гораздо меньше двух своих предшественников (до 10 раз меньше чем лампы накаливания и от 2 до 5 раз меньше, чем КЛЛ или энергосберегающие люминесцентные лампы). В ситуациях, когда необходим длинный источник света, или нужно организовать подсветку сложной формы в ход идёт светодиодная лента.

Блоки питания светодиодных лент

Led лента идеальна для целого ряда ситуаций, главное её преимущество перед отдельными светодиодами и светодиодными матрицами являются источники питания. Их легче найти в продаже почти в любом магазине электротоваров, в отличие от драйверов для мощных светодиодов, к тому же подбор блока питания осуществляется только по потребляемой мощности, т.к. подавляющее большинство светодиодных лент имеют напряжение питания в 12 Вольт.

Светодиодная лента

В то время как для мощных светодиодов и модулей при выборе источника питания нужно искать именно источник тока с требуемой мощностью и номинальным током, т.е. учитывать 2 параметра, что усложняет подбор.

В этой статье рассмотрены типовые схемы блоков питания и их узлы, а также советы по их ремонту для начинающих радиолюбителей и электриков.

Содержание статьи

Типы и требования к источникам питания для светодиодных лент и 12 В led ламп

Основное требование к источнику питания как для светодиодов, так и для светодиодных лент – качественная стабилизация напряжения/тока, вне зависимости от скачков сетевого напряжения, а также низкие выходные пульсации.

Источник питания для светодиодной ленты

По типу исполнения блоки питания для LED продукции различают:

Герметичные. Они сложнее в ремонте, корпус не всегда поддаётся аккуратной разборке, а внутри и вовсе может быть залит герметиком или компаундом.

Негерметичные, для применения в помещении. Лучше поддаются ремонту, т.к. плата изымается после откручивания нескольких винтов.

По типу охлаждения:

Пассивное воздушное. Блок питания охлаждается за счёт естественной конвекции воздуха через перфорацию его корпуса. Недостаток – невозможность достигнуть высоких мощностей сохранив массогабаритные показатели;

Активное воздушное. Блок питания охлаждается с помощью кулера (небольшого вентилятора, как устанавливают на системных блоках ПК). Такой тип охлаждения позволяет достичь большей мощности при аналогичных размерах с пассивным блоком питания.

Светодиодная лента

Схемы блоков питания для светодиодных лент

Стоит понимать, что нет в электронике такого понятия как «блок питания для светодиодной ленты», в принципе к любому устройству подойдёт любой блок питания с подходящим напряжением и током большим чем потребляемый прибором. Это значит, что информация описанная ниже применима к практически любым блокам питания.

Однако в обиходе проще говорить о блоке питания по его предназначению для конкретного устройства.

Общая структура импульсного блока питания

Для питания светодиодных лент и другой техники последние десятилетия применяются импульсные блоки питания (ИБП). Они отличаются от трансформаторных тем, что работают не на частоте питающего напряжения (50 Гц), а на высоких частотах (десятки и сотни килогерц).

Поэтому для его работы нужен генератор высокой частоты, в дешевых и рассчитанных на малые токи (единицы ампер) блоках питания часто встречается автогенераторная схема, она применяется в:

электронных балластах для люминесцентных ламп;

зарядных устройствах для мобильного телефона;

дешевых ИБП для светодиодных лент (10-20 вт) и других устройствах.

Схему подобного блока питания можно увидеть на рисунке (для увеличения нажмите на картинку):

Схема блока питания

Его структура следующая:

1. Голубым цветом выделен диодный мост, стоящий на входе блока питания он выпрямляет входное переменное напряжение, для питания следующих узлов постоянным напряжением величиной 220*1.41=310 В. В случае поломки – проверьте наличие и величину напряжения ДО моста и ПОСЛЕ него, если оно отсутствует – потребуется замена диодов или моста, если он собран в отельном корпусе.

На схеме не указан, но по линии 220 В может присутствовать предохранитель или низкоомный резистор, прежде чем приступать к ремонту проверьте его целостность.

2. Коричневым обведен фильтр пульсаций, его главным элементом является C4 – электролитический конденсатор. Его ёмкость зависит от того, насколько сэкономил производитель, обычно до 220 мкФ на 400 Вольт. L1 – фильтр пульсаций и электромагнитных помех, которые возникают при работе импульсного блока питания. В большинстве дешевых блоков питания он отсутствует.

Частая проблема фильтра – высыхание, взрыв или вздутие электролитического конденсатора, приводит к некачественной работе всего импульсного блока питания в целом или его полной неработоспособности. Заменить его можно таким же и большей ёмкости, но подходящим по размеру.

3. Зеленым цветом выделена силовая часть VT1 силовой транзистор, в данном случае полевой, но может быть и биполярный. T1 – импульсный трансформатор с тремя обмотками: первичной, вторичной и базовой.

Третья обмотка необходима для генерации высокочастотных колебаний – если интересен принцип работы автогенераторного блока питания лучше прочитать книги Моина, Зиновьева и другие учебники по источникам питания импульсного типа.

Импульсные трансформаторы гораздо меньше по габаритам, чем сетевые, опять же из-за работы на высоких частотах и выполнены не из железа, а из феррита. Чаще всего выходит из строя силовой ключ.

Проверка транзисторов

Схема проверки транзисторов

Схема проверки транзисторов

Схема проверки транзисторов

Прозвоните транзистор мультиметром в режиме проверки диодов, и вы сразу обнаружите его пробой или обрыв. Остальные элементы – это обвязка этого узла, по отдельности редко выходит из строя, в основном вслед за силовым транзистором. Однако всегда стоит убедиться в соответствии номинальным значениям резисторов и конденсаторов.

Диоды в обвязке трансформатора VD7 и VD5 выполняют роль снаббера защищая цепи от всплесков противо-ЭДС, в моменты переключения транзистора. Являются тоже довольно нагруженным и ответственным узлом.

4. Красным цветом выделена цепочка обратной связи по напряжению на базе регулируемого стабилитрона TL431 и их аналогов (любые буквы в обозначении с цифрами «431»). Дополнительная информация про TL431: Легендарные аналоговые микросхемы

В состав ОС включена оптопара U1, с её помощью в силовую часть автогенератора поступает сигнал с выхода и поддерживается стабильное выходное напряжение. В выходной части может отсутствовать напряжение из-за обрыва диода VD8, часто это сборка Шоттки, подлежит замене. Также часто вызывает проблемы вздутый электролитический конденсатор C10.

Схема блока питания

Как вы видите всё работает с гораздо меньшим количеством элементов, надёжность соответствующая…

Подборка материалов про виды, устройство и схемы светодиодных лент:

Ремонт светодиодных лент:

Более дорогие блоки питания

Схемы, которые вы увидите ниже часто встречаются в блоках питания для светодиодных лент, DVD-проигрывателей, магнитол и других маломощных устройств (десятки Ватт).

Прежде чем перейти к рассмотрению популярных схем, ознакомьтесь со структурой импульсного блока питания с ШИМ-контроллером.

Структурная схема импульсного блока питания с ШИМ-контроллером

Верхняя часть схемы отвечает за фильтрацию, выпрямление и сглаживание пульсаций сетевого напряжения 220, по сути аналогична как в предыдущем типе, так и в последующих.

Самое интересное – это блок ШИМ, сердце любого достойного блока питания. ШИМ-контроллер – это устройство управляющие коэффициентом заполнения импульсов выходного сигнала на основании уставки, определенной пользователем или обратной связи по току или напряжению. ШИМ может управлять как мощностью нагрузки с помощью полевого (биполярного, IGBT) ключа, так и полупроводниковым управляемым ключом в составе преобразователя с трансформатором или дросселем.

Изменяя ширину импульсов при заданной частоте – вы изменяете и действующее значение напряжение, сохраняя при этом амплитудное, вы можете проинтегрировать его с помощью C- и LC-цепей для устранения пульсаций. Такой метод называется Широтно-Импульсное Моделирование, то есть моделирование сигнала за счёт ширины импульсов (скважности/коэффициента заполнения) при постоянной их частоте.

На английском языке это звучит, как PWM-controller, или Pulse-Width Modulation controller.

Биполярный ШИМ

На рисунке изображен биполярный ШИМ. Прямоугольные сигналы – это сигналы управления на транзисторах с контроллера, пунктиром изображена форма напряжения в нагрузке этих ключей – действующее напряжение.

Более качественные блоки питания малой средней мощности часто построены на интегральных ШИМ-котроллерах со встроенным силовым ключом. Преимущества перед автогенераторной схемой:

Рабочая частота преобразователя не зависит ни от нагрузки, ни от напряжения питания;

Более качественная стабилизация выходных параметров;

Возможность более простой и надежной настройки рабочей частоты на этапе проектирования и модернизации блока .

Ниже будут расположены несколько типовых схем блоков питания (для увеличения нажмите на картинку):

Схема блока питания

Здесь RM6203 – и контроллер и ключ в одном корпусе.

Еще одна схема

В этой схеме используется внешний MOSFET ключ.

Схема

То же самое, но на другой микросхеме.

Обратная связь осуществляется с помощью резистора, иногда оптопары подключенной к входу с названием Sense (датчик) или Feedback (обратная связь). Ремонт таких блоков питания в общем аналогичен. Если все элементы исправны, и напряжение питания поступает на микросхему (ножка Vdd или Vcc), значит дело скорее всего в ней, более точно можно определить с помощью осциллографа просмотрев сигналы на выходе (ножка drain, gate).

Практически всегда заменить такой контроллер можно любым аналогом с подобной структурой, для этого нужно сверить datasheet на тот, что установлен на плате и тот, что у вас в наличии и впаять, соблюдая распиновку, как это изображено на следующих фотографиях.

Фотография

Или вот схематически изображена замена подобных микросхем.

Пример замены микросхемы

Мощные и дорогие блоки питания

Блоки питания для светодиодных лент, а также некоторые блоки питания для ноутбуков выполняются на ШИМ-контроллере UC3842.

Схема блока питания на ШИМ-контроллере UC3842

Схема более сложная и надежная. Основным силовым компонентом является транзистор Q2 и трансформатор. При ремонте нужно проверить фильтрующие электролитические конденсаторы, силовой ключ, диоды Шоттки в выходных цепях и выходные LC-фильтры, напряжения питания микросхемы, в остальном методы диагностики аналогичны (смотрите также – Как проверить микросхему).

Однако более подробная и точная диагностика возможна лишь с использованием осциллографа, в противном случае – проверьте короткие замыкания платы, пайку элементов и обрывы дороже. Может помочь замена подозрительных узлов на заведомо рабочие.

Более совершенные модели источников питания для светодиодных лент выполнены на практически легендарной микросхеме TL494 (любые буквы с цифрами «494») или её аналоге KA7500. Кстати на этих же контроллерах построено большинство компьютерных блоков питания AT и ATX.

Вот типовая схема блока питания на этом ШИМ-контроллере (нажмите на схему):

Типовая схема китайского блока питания светодиодных лент

Такие блоки питания отличаются высокой надёжностью и стабильностью работы.

Китайский блок питания

Краткий алгоритм проверки:

1. Запитываем микросхему согласно распиновки от внешнего источника питания 12-15 вольт (12 ножка – плюс, а на 7 ножку – минус).

2. На 14 ножки должно появиться напряжение 5 Вольт, которое будет оставаться стабильным при изменении питания, если оно «плавает» – микросхему под замену.

3. На 5 выводе должно быть пилообразное напряжение «увидеть» его можно только с помощью осциллографа. Если его нет или форма искажена – проверяем соответствие номинальным значениям времязадающей RC-цепи, которая подключена к 5 и 6 выводам, если нет – на схеме это R39 и C35, их под замену, если после этого ничего не изменилось – микросхема вышла из строя.

4. На выходах 8 и 11 должны быть прямоугольные импульсы, но их может не быть из-за конкретной схемы реализации обратной связи (выводы 1-2 и 15-16). Если выключить и подключить 220 В, на какое-то время они там появятся и блок снова уйдёт в защиту – это признак исправной микросхемы.

5. Проверить ШИМ можно закоротив 4 и 7 ножку, ширина импульсов увеличится, а закоротив 4 на 14 ножки – импульсы исчезнут. Если у вас получились другие результаты – проблема в МС.

Это наиболее краткая проверка данного ШИМ-контроллера, о ремонте блоков питания на их основе есть целая книга «Импульсные блоки питания для IBM PC» .

Хоть и посвящена она компьютерным блоками питания, но там много полезной информации для любого радиолюбителя.

Вывод

Схемотехника блоков питания для светодиодных лент аналогична любым блокам питания с подобными характеристиками, довольно хорошо поддаётся ремонту, модернизации и перестройки на необходимые напряжения, разумеется, в разумных пределах.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: