Схема стабилизатора тока для светодиодов: Схемы стабилизаторов тока для светодиодов на транзисторах и микросхемах

Содержание

Стабилизатор тока для светодиодов схема — Самоделки

Стабилизатор тока для светодиодов

 

Бывают случаи, когда необходимо пропускать стабильный ток через светодиоды, ограничить ток зарядки аккумуляторов или испытать источник питания, а реостата под рукой нет. В этом, и не только, случае помогут специальные схемотехнические решения ограничивающие, регулирующие и стабилизирующие ток. Далее подробно рассмотрены схемы стабилизаторов и регуляторов тока

 

Источники тока, в отличие от источников напряжения, стабилизируют выходной ток, изменяя выходное напряжение так, чтобы ток через нагрузку всегда оставался одинаковым.
Таким образом, источник тока отличается от источника напряжения, как вода отличается от суши. Типичное применение источников тока – питание светодиодов, зарядка аккумуляторов и т.п.
Внимание! Не путайте стабилизатор тока со стабилизатором напряжения! Это может плохо кончиться =)

Простой стабилизатор тока на КРЕНке

Для этого стабилизатора тока достаточно применить КР142ЕН12 или LM317.

Это регулируемые стабилизаторы напряжения способные работать с токами до 1,5А, входными напряжениями до 40В и рассеивают мощность до 10Вт (при соблюдении теплового режима).
Схема и применение показаны на рисунках ниже

 

Стабилизатор тока на КР142ЕН12 (LM317)

 

 

Стабилизатор тока на КРЕН в качестве зярядного устройства

 

Собственное потребление данных микросхем относительно невелико – около 8мА и это потребление практически не меняется при изменении тока протекающего через крен или изменения входного напряжения. Как видим, в вышеприведенных схемах, стабилизатор LM317 работает как стабилизатор напряжения, удерживая на резисторе R3 постоянное напряжение, которое можно регулировать в некоторых пределах построечным резистором R2. В данном случае R3 называется токозадающим резистором. Поскольку сопротивление R3 неизменно, то ток через него будет стабильным. Ток на входе крен будет примерно на 8мА больше.

Таким образом, мы получили простой как веник стабилизатор тока, который может применяться как электронная нагрузка, источник тока для заряда аккумуляторов и т. п.

Интегральные стабилизаторы достаточно шустро реагируют на изменение входного напряжения. Недостаток же такого регулятора тока – весьма большое сопротивление токозадающего резистора R3 и как следствие необходимость применять более мощные и более дорогие резисторы.

Простой стабилизатор тока на двух транзисторах

Достаточно широкое распространение получили простенькие стабилизаторы тока на двух транзисторах. Основной минус данной схемы – не очень хорошая стабильность тока в нагрузке при изменении питающего напряжения. Впрочем, для многих применений сгодятся и такие характеристики.

Далее показана схема стабилизатора тока на транзисторе. В данной схеме токозадающим резистором является R2. При увеличении тока через VT2, увеличится напряжение на токозадающем резисторе R2, которое при величине примерно 0,5…0,6В начинает открывать транзистор VT1. Транзистор VT1 открываясь начинает закрывать транзистор VT2 и ток через VT2 уменьшается.

 

Стабилизатор тока на транзисторах

 

Зарядка аккумуляторов

 

Вместо биполярного транзистора VT2, можно применить MOSFET – полевой транзистор.

Стабилитрон VD1 выбирается на напряжение 8…15В и необходим в случаях, когда напряжение источника питания достаточно велико и может пробить затвор полевого транзистора. Для мощных MOSFET это напряжение составляет порядка 20В. Далее показана схема стабилизатора тока с использованием MOSFET.

 

Стабилизатор тока на полевом транзисторе

 

Нужно учитывать, что MOSFET открываются при напряжении на затворе не менее 2В, соответственно увеличивается и напряжение, необходимое для нормальной работы схемы стабилизатора тока. При зарядке аккумуляторов и некоторых других задачах вполне достаточно будет включить транзистор VT1 с резистором R1 непосредственно к источнику питания так, как это показано на рисунке:

 

Стабилизатор тока на полевом транзисторе

 

В схемах стабилизатора тока на транзисторах необходимое значение токозадающего резистора для заданного значения тока примерно в два раза меньше, чем в схемах со стабилизатором на КР142ЕН12 или LM317. Это позволяет применить токозадающий резистор меньшей мощности.

Стабилизатор тока на операционном усилителе (на ОУ)

Если необходимо собрать регулируемый в широких пределах стабилизатор тока или стабилизатор тока с токозадающим резистором на порядок или даже два ниже, чем на схемах, показанных ранее, можно применить схему с усилителем ошибки на ОУ (операционном усилителе). Схема такого стабилизатора тока показана на рис:

 

Стабилизатор тока на операционном усилителе

 

В данной схеме токозадающим является резистор R7. ОУ DA2.2 усиливает напряжение токозадающего резистора R7 – это усиленное напряжение ошибки. ОУ DA2.1 сравнивает опорное напряжение и напряжение ошибки и регулирует состояние полевого транзистора VT1.

Обратите внимание, что схема требует отдельного питания, подаваемого на разъем XP2. Напряжение питания должно быть достаточным для работы компонентов схемы и не превышать значения напряжения пробоя затвора MOSFET VT1.

В качестве генератора опорного напряжения в схеме на рис. 7 применена микросхема DA1 REF198 с выходным напряжением 4,096В. Это достаточно дорогая микросхема, поэтому ее можно заменить обычной кренкой, а если напряжение питания схемы (+U) является стабильным, то и вовсе обойтись без стабилизатора напряжения в данной схеме. В этом случае переменный резистор R подсоединяется не к REF, а к +U. В случае электронного управления схемой вывод 3 DA2.1 можно подключить непосредственно к выходу ЦАП.

Для настройки схемы необходимо выставить ползунок переменного резистора R1 в верхнее по схеме положение, подстроечным резистором R3 установить необходимое значение тока – это значение будет максимальным. Теперь резистором R1 можно регулировать ток через VT1 от 0 до установленного при настройке максимального тока. Элементы R2, C2, R4 необходимы для предотвращения возбуждения схемы. Из-за этих элементов временные характеристики не являются идеальными, что видно по осциллограмме

 

Осциллограмма стабилизатора тока на ОУ

 

На осциллограмме луч 1 (желтый) показывает напряжение нагружаемого ИП (источника питания), луч 2 (голубой) показывает напряжение на токозадающем резисторе R7.

Как видно, в течение 80 мкс через схему протекает ток в несколько раз больше установленного.

Стабилизатор тока на микросхеме импульсного стабилизатора напряжения

Иногда от стабилизатора тока требуется не только работать в широком диапазоне питающих напряжений и нагрузок, но и иметь высокий КПД. В этих случаях компенсационные стабилизаторы не годятся и на смену им приходят стабилизаторы импульсные (ключевые). Кроме того, импульсные стабилизаторы могут при небольшом входном напряжении получать высокое напряжение на нагрузке.

Далее предлагается к рассмотрению широко распространенная микросхема MAX771. Основные характеристики MAX771:

  • Напряжение питяния 2…16,5В
  • Собственное потребление 110uA
  • Выходная мощность до 15W
  • КПД при токе нагрузки 10mA…1A достигает 90%
  • Опорное напряжение 1,5V

На рисунке показан один из вариантов включения микросхемы, именно его мы и возьмем за основу нашей схемы.

 

MAX771 включен как повышающий стабилизатор напряжения

 

Упрощенно процесс стабилизации выглядит следующим образом. Резисторы R1 и R2 являются делителями выходного напряжения микросхемы, как только делимое напряжение, поступающее на вывод FB микросхемы MAX771, больше опорного напряжения (1,5V) микросхема уменьшает выходное напряжение и наоборот — если напряжение на выводе FB меньше 1,5V, микросхема увеличивает входное напряжение.

Очевидно, что если контрольные цепи изменить так, чтобы MAX771 реагировала (и соответственно регулировала) выходной ток, то мы полчим стабилизированный источник тока.
Ниже показаны модифицированная схема с ограничением выходного напряжения и вариант нагрузки.

Схема стабилизатора тока на MAX771
Нагрузка для стабилизатора тока

При небольшой нагрузке, пока падение напряжения на токоизмерительном резисторе R3 меньше 1,5V, схема на Рис.10a работает как стабилизатор напряжения, стабилизируя напряжение на уровне стабилитрона VD2 + 1,5V.

Как только ток нагрузки становится достаточно большим, на R3 падение напряжения увеличивается и схема переходит в режим стабилизации тока.

Резистор R8 устанавливается в том случае, если напряжение стабилизации может быть большим — больше 16,5V. Резистор R3 является токозадающим и рассчитывается по формуле: R3 = 1,5/Iст.
Недостатком схемы является достаточно большое падение напряжения на токоизмерительном резисторе R3. Данный недостаток устраняется применением операционного усилителя (ОУ) для усиления сигнала с резистора R3. Например, если резистор требуется уменьшить в 10 раз при заданном токе, то усилитель на ОУ должен усилить напряжение падающее на R3 тоже в 10 раз.

Заключение

Итак, было рассмотрено несколько схем выполняющих функцию стабилизации тока. Конечно же, эти схемы можно улучшать, увеличивая быстродействие, точность и т.д. Можно применять в качестве датчика тока специализированные микросхемы и делать сверхмощные регулирующие элементы, но эти схемы идеально подходят в тех случаях, когда требуется быстро создать инструмент для облегчения своей работы или решения определенного круга задач.

Стабилизатор тока для светодиодов двух выводной

Все знают, что для питания светодиодов требуется стабильный ток, иначе их кристалл не выдерживает и быстро разрушается. Для этого применяют токовую стабилизацию — специальные схемы драйверов или просто резисторы. Последний метод используется чаще всего, особенно в светодиодных лентах, где на каждые 3 LED элемента ставят по одному сопротивлению. Но резисторы, справляются со своим делом стабилизации не слишком эффективно, так как во-первых греются (лишний расход энергии), а во-вторых поддерживают заданный ток в узком диапазоне напряжений — согласно закона Ома.

Представляем радиоэлемент нового поколения — компактный регулятор тока для светодиодов от OnSemi NSI45020AT1G. Его важное преимущество — он двухвыводной и миниатюрный, создан специально для управления маломощными светодиодами. Устройство выполнено в SMD корпусе SOD-123 и обеспечивает стабильный ток 20 мА в цепи, не требуя дополнительных внешних компонентов. Такое простое и надежное устройство позволяет создавать недорогие решения для управления светодиодами. Внутри него находится схема из полевого транзистора и нескольких деталей обвязки, естественно с сопутствующими радиоэлементами защиты. Что-то типа такого LED драйвера. 

Регулятор включается последовательно в цепь светодиодов, работает с максимальным рабочим напряжением 45 В, обеспечивает ток в цепи 20 мА с точностью ±10%, имеет встроенную ESD защиту, защиту от переполюсовки. При повышении температуры регулятора, выходной ток будет снижаться. Падение напряжения 0,5 В, а напряжение включения — 7,5 В.

Схемы включения стабилизатора тока LED

Для обеспечения тока в цепи больше 20 мА нужно включить параллельно несколько регуляторов (2 регулятора – ток 40 мА, 3 регулятора – ток 60 мА, 5 регуляторов — 100 мА). 

Основные характеристики регулятора NSI45020

  • Регулируемый ток 20±10% мА;
  • Максимальное напряжение анод-катод 45 В;
  • Рабочий температурный диапазон -55…+150°С;
  • Корпус SOD-123 выполненный с использованием без свинцовых технологий.

Сферы применения стабилизатора NSI45020AT1G: световые панели, декоративная подсветка, подсветка дисплеев. В автомобилях регулятор тока ставят на подсветку зеркал, приборной панели, кнопок. Также его используют в светодиодных лентах вместо обычных резисторов, что позволяет подключать LED ленты к источникам разного напряжения без потери яркости. Напряжение питания у NSI45020 до 45 В, на выходе стабильные 20 мА. Включается последовательно с цепочкой светодиодов, единственное условие: сумма падений напряжения на светодиодах должна быть меньше входного напряжения минимум на 0,7 В. В общем деталь полезная, и если бы ещё цена на них была низкая — можно смело закупать партию и ставить вместо резисторов, на все светодиоды в приборах и конструкциях. Даташит на NSI45020 здесь

Подскажите схему токового стабилизатора для светодиодов в автомобиль?

В вопросе недостаточно данных. Какие светодиоды, какой требуется ток, какие пределы напряжения, выше оно, чем 12 В или наоборот, ниже.

Простейший случай, когда а) не требуется экономичность, б) в цепочке 2-3 последовательно соединенных светодиода, рассчитанных на ток 20-350 мА, — позволяет использовать линейный стабилизатор тока. Пример схемы приведен на рисунке:

Здесь ток задается резистором, указанным, как 2 Ом. При данных номиналах — ток 350 мА. Также можно использовать интегральные стабилизаторы типа LM317 или КРЕН12, либо специализированные, с внутренне заданным током стабилизации 350 мА, специально предназначенные для одноваттных белых светодиодов, как AMC7135. Достоинством последней является сохранение стабилизации тока вплоть до падения напряжения 0,1 В. Схема приведена в даташите на эту микросхему и очень проста, так что приводить ее здесь смысла нет (один вывод сажается на (+)питание, другой на минус светодиода, третий на землю, а плюс светодиода на (+)питание).

Однако, недостатком таких схем является то, что при напряжении 14,4 В на стабилизаторе тока будет падать около 4-5 В, и рассеиваемая на нем мощность будет более ватта. При таких потерях пропадает смысл использования светодиодов, а тепло от выходного транзистора в стабилизаторе придется куда-то отводить. К тому же к бортовой сети удастся подключить не более 3 светодиодов последовательно, и если светодиодов нужно много, придется делать несколько цепочек, каждая со своим драйвером (так как падение напряжения у отдельных светодиодов имеет значительный разброс, соединение параллельно приведет к неравным токам в ветвях). Обе проблемы удается устранить применением импульсных драйверов.

Они бывают трех типов: повышающие (boost), у которых выходное напряжение всегда выше входного, понижающие (buck), у которых выходное напряжение всегда ниже входного, и повышающе-понижающие, у которых интервал входных напряжений и интервал выходных напряжений пересекаются.

Типичным примером повышающего драйвера является схема, приведенная на рисунке. Ее основой является специализированная микросхема CPC9909, содержащая все необходимое для создания драйвера, кроме внешних элементов, задающих ток стабилизации, частоту преобразования, а также ключевого транзистора, диода Шоттки и дросселя, с помощью которых, собственно, и происходит повышение напряжения. Стабилизатор тока работает, поддерживая на выводе CS напряжение 0,25 В, исходя из чего, выбирается сопротивление токозадающего резистора. Стабилитрон, открываясь при напряжении больше 30 В, повышает напряжение на входе CS выше его порогового и отключает стабилизатор, тем самым предотвращая выход из строя при включении без нагрузки или обрыве цепи светодиодов.

На той же самой микросхеме может быть собран и понижающий стабилизатор. Его схема приведена в даташите на микросхему:

Более подробно об этой микросхеме — «курите» даташит. В нем есть все необходимое для расчета схемы. Скачать его можно по ссылке.

Схемы стабилизатора тока СВОИМИ РУКАМИ


В каждой электрической сети периодически возникают помехи, отрицательно влияющие на стандартные параметры тока и напряжения.
Данная проблема успешно решается с помощью различных устройств, среди которых очень популярны и эффективны стабилизаторы тока. Они имеют различные технические характеристики, что делает возможным их использование совместно с любыми бытовыми электроприборами и оборудованием. Особые требования предъявляются к измерительному оборудованию, требующему стабильного напряжения. Общее устройство и принцип работы стабилизаторов тока Знание основных принципов работы стабилизаторов тока способствует наиболее эффективному использованию этих устройств. Электрические сети буквально насыщены различными помехами, негативно влияющими на работу бытовых приборов и электрооборудования. Для преодоления отрицательных воздействий используется схема простого стабилизатора напряжения и тока.
В каждом стабилизаторе имеется основной элемент – трансформатор, обеспечивающий работу всей системы. Самая простая схема включает в свой состав выпрямительный мост, соединенный с различными типами конденсаторов и резисторов. Их основными параметрами считаются индивидуальная емкость и предельное сопротивление. Сам стабилизатор тока работает по очень простой схеме. Когда ток поступает на трансформатор, его предельная частота изменяется. На входе она будет совпадать с частотой электрической сети и составит 50 Гц. После того как будут выполнены все преобразования тока, предельная частота на выходе снизится до 30 Гц. В схеме преобразования участвуют высоковольтные выпрямители, с помощью которых определяется полярность напряжения. Конденсаторы непосредственно участвуют в стабилизации тока, а резисторы снижают помехи. Диодный стабилизатор тока Во многих конструкциях светильников имеются диодные стабилизаторы, более известные как стабилизаторы тока для светодиодов. Как и все типы диодов, светодиоды обладают нелинейной вольтамперной характеристикой. То есть, при изменяющемся напряжении на светодиоде, происходит непропорциональное изменение тока. С ростом напряжения вначале наблюдается очень медленное возрастание тока, в результате, свечение светодиода отсутствует. Затем, когда напряжение достигает порогового значения, начинается излучение света и очень быстрое возрастание тока. Дальнейший рост напряжения приводит к катастрофическому увеличению тока и перегоранию светодиода. Значение порогового напряжения отражается в технических характеристиках светодиодных источников света.

Светодиоды с высокой мощностью требуют установки теплоотвода, поскольку их работа сопровождается выделением большого количества тепла. Кроме того, для них требуется и достаточно мощный стабилизатор тока. Правильная работа светодиодов также обеспечивается стабилизирующими устройствами. Это связано с сильным разбросом порогового напряжения даже у однотипных источников света. Если два таких светодиода подключить параллельно к одному источнику напряжения, по ним будет проходить ток разной величины. Разница может быть настолько существенной, что один из светодиодов сразу же сгорит. Таким образом, не рекомендуется включение светодиодных источников света без стабилизаторов. Данные устройства устанавливают ток заданного значения без учета напряжения, приложенного к схеме. К наиболее современным приборам относится двухвыводной стабилизатор для светодиодов, применяющийся для создания недорогих решений по управлению светодиодами. В его состав входит полевой транзистор, обвязочные детали и другие радиоэлементы. Схемы стабилизаторов тока на КРЕН Данная схема стабильно работает с использованием таких элементов, как КР142ЕН12 или LM317. Они являются регулируемыми стабилизаторами напряжения, работающими с током до 1,5А и входным напряжением до 40В. В нормальном тепловом режиме эти устройства способны рассеивать мощность до 10Вт. Эти микросхемы обладают низким собственным потреблением, составляющим примерно 8мА. Данный показатель остается неизменным даже при изменяющемся токе, проходящем через КРЕН и измененном входном напряжении.


Элемент LM317 способен удерживать на основном резисторе постоянное напряжение, регулируемое в определенных пределах с помощью подстроечного резистора. Основной резистор с неизменным сопротивлением обеспечивает стабильность проходящего через него тока, поэтому он известен еще, как токозадающий резистор. Стабилизатор на КРЕН отличается простотой и может использоваться в качестве электронной нагрузки, зарядки аккумуляторов и в других областях. Стабилизатор тока на двух транзисторах Благодаря своему простому исполнению, в электронных схемах очень часто используются стабилизаторы на двух транзисторах. Их основным недостатком считается не вполне стабильный ток в нагрузках при изменяющемся напряжении. Если же не требуется высоких токовых характеристик, то данное стабилизирующее устройство вполне сгодится для решения многих несложных задач.
Кроме двух транзисторов в схеме стабилизатора присутствует токозадающий резистор. Когда на одном из транзисторов (VT2) увеличивается ток, возрастает напряжение на токозадающем резисторе. Под действием этого напряжения (0,5-0,6В) начинает открываться другой транзистор (VT1). При открытии этого транзистора, другой транзистор – VT2 начинает закрываться. Соответственно, уменьшается и количество тока, протекающего через него. В качестве VT2 используется биполярный транзистор, однако в случае необходимости возможно создать регулируемый стабилизатор тока на полевом транзисторе MOSFET, используемом в качестве стабилитрона. Его выбор осуществляется исходя из напряжения 8-15 вольт. Данный элемент используется при слишком высоком напряжении источника питания, под действием которого затвор в полевом транзисторе может быть пробит. Более мощные стабилитроны MOSFET рассчитаны на более высокое напряжение – 20 вольт и более. Открытие таких стабилитронов происходит при минимальном значении напряжения на затворе 2 вольта. Соответственно, происходит и увеличение напряжения, обеспечивающего нормальную работу схемы стабилизатора тока. Регулируемый стабилизатор постоянного тока Иногда возникает необходимость в стабилизаторах тока с возможностью регулировок в широком диапазоне. В некоторых схемах может использоваться токозадающий резистор с пониженными характеристиками. В этом случае необходимо применять усилитель ошибки, основой которого служит операционный усилитель.
С помощью одного токозадающего резистора происходит усиление напряжения в другом резисторе. Это состояние называется усиленным напряжением ошибки. С помощью опорного усилителя сравниваются параметры опорного напряжения и напряжения ошибки, после чего выполняется регулировка состояния полевого транзистора. Для такой схемы требуется отдельное питание, которое подается к отдельному разъему. Питающее напряжение должно обеспечивать нормальную работу всех компонентов схемы и не превышать уровня, достаточного для пробоя полевого транзистора. Правильная настройка схемы требует установки ползунка переменного резистора в самое верхнее положение. С помощью подстроечного резистора выставляется максимальное значение тока. Таким образом, переменный резистор позволяет выполнять регулировку тока от нуля до максимального значения, установленного в процессе настройки. Мощный импульсный стабилизатор тока Широкий диапазон питающих токов и нагрузок не всегда является основным требованием к стабилизаторам. В некоторых случаях решающее значение отводится высокому коэффициенту полезного действия прибора. Эту задачу успешно решает микросхема импульсного стабилизатора тока, заменяющая компенсационные стабилизаторы. Приборы этого типа позволяют создавать высокое напряжение на нагрузке даже при наличии невысокого входного напряжения.
Кроме того, существует повышающий стабилизатор тока импульсного типа. Они используются вместе с нагрузками, питающее напряжение которых превышает входное напряжение стабилизирующего устройства. В качестве делителей выходного напряжения используются два резистора, задействованные в микросхеме, с помощью которой входное и выходное напряжение поочередно уменьшается или увеличивается.
Источник: https://electric-220.ru/news/stabilizatory_toka/2017-05-23-1273

Высоковольтный стабилизатор напряжения постоянного тока » Страница 2 » S-Led.Ru


При построении высококачественных высоковольтных стабилизаторов напряжения, например, для питания ламповых каскадов, приходиться применять специальные схемы включения регулировочных элементов, что усложняет схемотехнику таких стабилизаторов.

Резистор R1 должен быть проволочным. Его сопротивление и мощность выбирают исходя из параметров подключенной к стабилизатору нагрузки. Остальные резисторы любые из С2-33, МЯТ, РПМ соответствующей мощности. Сопротивление резистора R2 выбирают исходя из входного напряжения стабилизатора, при этом следует учитывать, что максимальный втекающий ток DA1 по выводу 2 не должен превышать 20 мА. Конденсаторы типа К50-68 или импортные аналоги. Если в вашей конструкции С1 будет, как и по схеме рисунке выше, подключен к выходу мостового выпрямителя напряжения переменного тока 50 Гц, то его ёмкость следует выбирать исходя из 4 мкФ на каждый 1 Вт нагрузки.

В общем случае, ёмкость конденсатора С2 должна быть равна ёмкости конденсатора С1. Выпрямительные диоды 1N4007 можно заменить, например, на 1N4006, UF4006, RL105, КД234Д. Вместо стабилитрона BZV55C-12 подойдёт BZV55C-13, 1N4743A, 2С212Ц, КС212Ц. Светодиод подойдёт любого типа непрерывного свечения, желательно с повышенной светоотдачей. Полевой МДП транзистор HV82 рассчитан на максимальный ток стока 6,5 А, напряжение сток-исток 800 В и максимальную рассеиваемую мощность 150 Вт (с теплоотводом). В этой конструкции его можно заменить, например, на IRF350, IRF352 или другой, подходящий по параметрам к подключенной нагрузке [2, 3]. Следует учитывать, что если, например, к выходу стабилизатора подключена нагрузка мощностью 30 Вт, то при питании устройства от сети 220 В, на транзисторе VT1 будет рассеиваться мощность около 80 Вт.

Если же входным напряжением для стабилизатора будет, например, напряжение +180 В (выход выпрямителя «лампового» трансформатора), то при выходном напряжении 115 В и токе нагрузки 0,5 А установленный на теплоотвод транзистор будет рассеивать около 33 Вт тепловой мощности. Это немало, поэтому, линейные высоковольтные стабилизаторы напряжения целесообразно применять для питания слаботочной нагрузки, например, лампового активного щупа для осциллографа и в других местах, где применение импульсных высоковольтных стабилизаторов напряжения нежелательно.

Устройство может быть смонтировано на печатной плате размерами 105×50 мм, эскиз которой показан на рис. 2. Ток потребления микросхемы SE115N по выв. 1 около 3 мА. Для увеличения выходного напряжения стабилизатора в цепь вывода 3 DA1 можно включить стабилитрон. Например, если у вас имеется микросхема SE140N «на 140 В», а вам нужен стабилизатор на выходное напряжение 180 В, то нужно последовательно с выв. 3 включить стабилитрон 1N4755A или два последовательно включенных стабилитрона КС520В.

Стабилизатор тока для светодиодов своими руками

В настоящее время трудно представить тюнинг автомобиля без светодиодных ламп. Но порой их установка осложнена тем, что они перегорают. Чтобы избежать этой ситуации, в сеть можно включить стабилизатор тока для светодиодов своими руками. В статье приводятся примеры микросхем, по которым можно его сделать.

Схемы стабилизаторов и регуляторов тока

Всем известно, что светодиодным лампочкам необходимо питание двенадцать вольт. В сети авто это значение может доходить до 15 В. Светодиодные элементы очень чувствительны, на них такие скачки отражаются отрицательно. Светодиодные лампы могут перегореть либо некачественно светить (мигать, терять яркость и т.д.).

Чтобы светодиоды служили дольше, в электросеть автомобиля включаются драйвера (резисторы). При нестабильности в сети устанавливаются устройства, которые поддерживают постоянное значение. Существует несколько простых микросхем, по которым можно сделать стабилизатор напряжения своими руками. Все компоненты, входящие в цепь, можно приобрести в специализированных магазинах. Обладая начальными знаниями по электротехнике сделать приборы будет несложно.

На КРЕНке

Для того, чтобы сконструировать простейший стабилизатор напряжения 12 вольт своими руками, понадобится микросхема с потреблением 12 В. В этом случае подойдет регулируемый стабилизатор напряжения 12 В LM317. Он может функционировать в электросети, где входной параметр составляет до 40 В. Чтобы прибор стабильно работал, необходимого обеспечивать охлаждение.

Крены для микросхем

Стабилизатор тока на LM317требует для работы небольшой ток до 8 мА, и данное значение обычно остается неизменным, даже при большом токе, протекающем через крен LM317, или при изменении входного значения. Это реализуется с помощью компоненты R3.

Можно применять элемент R2, но пределы при этом будут небольшими. При неизменном сопротивлении LM317 ток, идущий через прибор, будет также стабильным (автор видео — Создано в Гараже).

Входное значение для кренки LM317 может составлять до 8 мА и выше. Пользуясь этой микросхемой, можно придумать стабилизатор тока для ДХО. Это устройство может выступать нагрузкой в бортовой сети или источником электричества при подзарядке аккумуляторной батареи. Сделать простой стабилизатор напряжения LM317 не составляет труда.

На двух транзисторах

На сегодняшний момент пользуются популярностью стабилизирующие устройства для бортовой сети машины на 12 В, разработанные с использованием двух транзисторов. Данную микросхему используют как стабилизатор напряжения для ДХО.

Резистор R2 является токораздающим элементом. При возрастании тока в сети увеличивается напряжение. Если оно достигает значения от 0,5 до 0,6 В, открывается элемент VT1. Открытие компонента VT1 закрывает элемент VT2. В итоге, ток, проходящий через VT2, начинает снижаться. Можно вместе с VT2 применять полевой транзистор Мосфет.

Элемент VD1 включается в цепь, когда значения находится в пределах от 8 до 15 В и настолько велики, что транзистор может выйти из строя. При мощном транзисторе допустимы показания в бортовой сети около 20 В. Не стоит забывать о том, что транзистор Мосфет откроется, если показания на затворе будут 2 В.

Если применять универсальный выпрямитель как зарядку для АКБ или других задач, то достаточно использовать резистора R1 и транзистор.

На операционном усилителе (на ОУ)

Стабилизатор напряжения для светодиодов на основе ОУ собирается при необходимости создания устройства, которое будет работать в расширенном диапазоне. В рассматриваемом случае в качестве элемента, который будет задавать выпрямляемый ток, является R7. С помощью операционного усилителя DA2.2 можно увеличить уровень напряжения в токозадающем компоненте. Задачей компонента DA 2.1 является контроль опорного напряжения.

При создании схемы следует учесть, что она рассчитана на 3А, поэтому необходим больший ток, который должен поступать на разъем ХР2. Кроме того, следует обеспечивать работоспособность всех составляющих данного устройства.

Сделанный стабилизирующий прибор для автомобиля должен иметь генератор, роль которого выполняет REF198. Чтобы правильно настроить прибор, ползунок резистора R1 нужно установить в верхнее положение, а резистором R3 задавать необходимое значение выпрямленного тока 3А. Для погашения возможных возбуждений, используются элементы R,2 R4 и C2.

На микросхеме импульсного стабилизатора

Если выпрямитель для автомобиля должен обеспечивать высокий КПД в сети, целесообразно использовать импульсные компоненты, создавая импульсный стабилизатор напряжения. Популярной является схема МАХ771.

Схема выпрямителя с импульсным выпрямителем

Импульсный стабилизатор тока характеризуется выходной мощностью 15 Вт. Элементы R1 и R2 делят показатели схемы на выходе. Если делимое напряжение превышает по показателям опорное, выпрямитель автоматически уменьшает выходное значение. В противном случае устройство будет увеличивать выходной параметр.

Сборка данного устройства целесообразна, если уровень превышает 16 В. Компоненты R3 являются токовыми. Для устранения высокого падения нагрузки на данном резисторе в схему следует включить ОУ.

Заключение

Нами были рассмотрены стабилизаторы напряжения на различных компонентах. Эти схемы можно усложнять, повышая быстродействие, улучшая другие показатели. Можно использовать готовые микросхемы, которые всегда можно усовершенствовать своими руками, создавая устройства, предназначенные для выполнения конкретных задач.

Фотогалерея «Микросхемы для самодельных выпрямителей»

1. Прибор на КРЕНке 2. На двух транзисторах 3. С операционным усилителем

Разработка микросхем для светодиодов в авто – трудоемкое и сложное дело, которое требует специальных знаний и опыта. При их отсутствии трудно будет достичь необходимого результата.

Но опыт можно приобрести, внимательно собирая несложный стабилизатор тока для светодиодов согласно приведенным схемам. Его можно использовать для дневных ходовых огней в своем автомобиле с установленными светодиодными лампами.

Видео «Выпрямитель для светодиодов своими руками»

Видео о том, как изготовить устройство, которое защитит светодиоды от перегорания (автор ролика — Яков TANK_OFF).

Описание схемы стабилизатора тока, как универсального зарядного устройства | ASUTPP

В радиолюбительской практике часто возникает необходимость иметь не только стабильное напряжение, но и ток. Например, в устройствах для зарядки аккумуляторов, или же при построении схем защиты от короткого замыкания, требуется ограничить максимально возможный ток нагрузки на определённом его уровне.

Представленная здесь простая схема представляет собой именно такой стабилизатор тока. При изменении параметров и использовании (подборе) различных электронных компонентов, на основе этой схемы можно собрать стабилизатор тока с необходимыми вам характеристиками.

Схема стабилизатора тока

Схема стабилизатора тока

При указанных на схеме элементах обеспечивается возможность регулировки величины стабильного выходного тока до 30 мА. Такая величина тока достаточна, например, для заряда малогабаритных аккумуляторов ёмкостью до 300 мА/ч. Это могут быть дисковые аккумуляторы типа СЦ21, СЦ32 или Д-0,1 — Д-0,55, батареи типа 7Д-0,1 и даже гальванические элементы — «пальчиковые» или иные батарейки напряжением 1,5 …4,5 вольт.

О возможности регенерации батареек существует много различных мнений и доступной специализированной информации. Но в данной статье этот вопрос подробно обсуждаться не будет, так как требует отдельного описания и будет рассмотрен в следующих публикациях.

Необходимый ток заряда устанавливается переменным резистором R5. Установленная величина тока будет неизменна на протяжении всего времени заряда. И даже при коротком замыкании выходных клемм схемы, величина выходного тока останется в пределах установленного вами значения.

Схема питается от маломощного трансформатора со вторичной обмоткой на напряжение 10-14 вольт. Это напряжение зависит от величины необходимого вам выходного напряжения источника питания.

Диоды выпрямителя могут быть типа КД226, светодиод типа АЛ102, АЛ307А-Г или любой аналогичный. Транзисторы в данном случае можно поставить любые маломощные структуры n-p-n, например — КТ315, КТ3102, С945, ВС549.

Все резисторы типа МЛТ-0,125, переменный резистор R5 мощностью 1 Вт.
Изменить пределы регулировки величины выходного тока можно подбором номинала резистора R4.

При необходимости получить большее значение стабильного тока следует применять детали, рассчитанные, соответственно, на большие мощности. Например, в качестве транзистора Т2 можно применить КТ805, КТ815, а резистор R5 поставить проволочный. В этом случае и все остальные резисторы лучше применить на мощность порядка 0,25 Вт или выше.

Ввиду своей простоты, представленная схема оставляет широкие возможности для доработок и построения, на своей основе, более сложных и универсальных устройств.

Подобная схема может найти применение не только в качестве зарядного устройства для аккумуляторов. Её можно, также, использовать как источник питания с защитой от короткого замыкания и перегрузки по току.

Например, при испытаниях и настройке маломощных устройств, без риска превысить максимально допустимые значения потребляемого тока. В этом случае необходимое входное напряжение на схему можно подавать от источника постоянного напряжения, например, от лабораторного блока питания (исключив из схемы выпрямитель VDS1).

Поддержка постоянного тока для светодиодов

— Стабилизация тока в цепях светодиодов

Введение

В наши дни светоизлучающие диоды (СИД) стали очень распространенными. Он в основном используется в качестве индикатора мощности в электронных приборах. Они также широко используются в декоративном освещении и рекламных дисплеях. Интересной особенностью светодиодов является то, что они излучают довольно много света даже при очень низких токах. Но это также означает, что он может быть необратимо поврежден при высоком токе светодиода.Более того, более высокий ток светодиода, чем требуется, приведет к ненужному нагреву светодиода, что в конечном итоге снизит его эффективность и срок службы. Таким образом, становится обязательным наличие какого-либо устройства ограничения тока светодиода для обеспечения постоянного тока светодиода для достижения оптимальных результатов. Обычно это достигается с помощью последовательного резистора.

Как рассчитать номинал резистора ограничения тока?

Это можно сделать просто с помощью приведенной ниже формулы:

R (x) = V (s) — (n.V (led)) / I (led)

Здесь R (x) = значение резистора ограничения тока светодиода,

V (s) = напряжение питания,

n = no. светодиодов последовательно,

и I (светодиод) = ток через светодиоды.

Поскольку V (светодиод) различается для светодиодов разного цвета, очевидно, что это будет зависеть от того, какой цвет светодиода вы используете.

Обычно минимальное напряжение, необходимое для включения красного светодиода, составляет 1,7 В, для зеленого — 2 В, а для желтого — 2,5 В. Ток светодиода может быть выбран от 10 мА до 50 мА, в зависимости от требуемой интенсивности.

Идея последовательного токоограничивающего резистора проста, но некоторая энергия теряется в нем в виде тепла. Кроме того, ток через него не стабилизируется, и подключенный светодиод небезопасен в случае повышения напряжения.

Как стабилизировать ток светодиода

С помощью пары транзисторов и резисторов можно проверить ток светодиода. Здесь T1 образует источник тока для светодиода, а R1 используется для смещения базы T1.

Резистор R2 рассчитан таким образом, чтобы разность потенциалов составляла не менее 0.На нем образуется 6В, если ток начинает выходить за допустимый предел. Из-за этого T2 начинает проводить, снижая базовый ток T1, который, в свою очередь, останавливает избыточный ток через светодиоды, или, другими словами, значение R2 выбирается так, чтобы в нормальных условиях падение потенциала на R2 было чуть ниже 0,6 вольт.

Значение R2 рассчитывается следующим образом:

R2 = 0,6 / I (светодиод)

здесь I (светодиод) = максимально допустимый ток светодиода.

Вычислить R1 тоже очень просто:

R1 = (V (b) -0.6) .Hfe / I (светодиод),

здесь V (b) = напряжение источника на R1,

Hfe = коэффициент усиления прямого тока используемого T1.

LM317 Источник постоянного тока для светодиодов


Рис. 1

Льюис Лофлин

В приведенных выше ссылках я исследовал использование источника постоянного тока (CCS) и основную теорию. Здесь я сосредоточусь на использовании источника постоянного тока для освещения светодиодов или светодиодов. Понимание последовательных цепей и падений напряжения поможет в этом вопросе.

Вкратце, в последовательной цепи ток через все последовательные компоненты одинаков, в то время как сумма падений напряжения на каждой последовательной составляющей добавляется к напряжению источника.

На рис. 1 мы используем LM317 в режиме постоянного тока. Значение R3, разделенное на 1,25 В, будет определять ток нагрузки через каждый светодиод в цепочке. В этом случае ток составляет 1,25 / 4,7 = ~ 266 мА. У каждого светодиода немного разное падение напряжения, что является нормальным и почему мы хотим использовать CCS.Общее падение напряжения на трех светодиодах составляет 12,2 вольт, а падение напряжения на Us и R3 — 6,8 вольт. Они добавляют обратно, чтобы равняться источнику питания 19 вольт.

Обратите внимание, что общее падение напряжения ограничено напряжением источника питания, и мы должны поддерживать падение на U3 и R3 на уровне трех вольт, оставляя падение для любой нагрузки 16 В в этом случае. При падении напряжения более 16 В система CCS не работает.


Рис. 2

На рис. 2 я удалил один светодиод и соответствующее падение напряжения, но падение напряжения на остальных трех светодиодах осталось прежним.Это недостающее падение напряжения увеличивает падение напряжения на U3 и R3.


Рис. 3

На рис. 3 я изменил Vin на 24 В и не влияет на ток светодиода, который по-прежнему установлен R3 на 266 мА. Во всех трех вышеупомянутых случаях падения напряжения на U3 и R3 превращаются в бесполезный нагрев.

Наиболее эффективным способом с точки зрения энергопотребления является использование импульсного регулятора напряжения для снижения Vin до 3-5 В выше требуемого напряжения нагрузки.

Другие схемы и теория CCS

Другие схемы

Веб-сайт Авторские права Льюис Лофлин, Все права защищены.
Если вы используете этот материал на другом сайте, пожалуйста, дайте обратную ссылку на мой сайт.

Усовершенствованный источник питания и управление освещением для подводных светодиодов

Рис. Серия светодиоды цепочки и 120В переменного тока, линейное напряжение

Затемнение

Конструкторы автомобилей придумали много новых способов затемнения света на своих автомобилях. Интерфейсы управления затемнением для подводного освещения включают изолированное и неизолированное управляющее напряжение (05 В постоянного тока, 010 В постоянного тока), токовую петлю (420 мА), ШИМ, последовательную связь, связь TCP / IP, управление фазой, DMX, переменное входное напряжение и переключатель.Многие из вышеперечисленных схем могут использоваться для управления серийным диммером с регулировкой фазы (COTS).

Электропитание переменного тока в США — 120 В, 60 циклов, однофазное. 120 В переменного тока относится к среднеквадратическому (среднеквадратичному) значению синусоидального сигнала напряжения. Пиковое напряжение — это среднеквадратичное значение, умноженное на квадратный корень из 2 (1,414). Пиковое напряжение 120 В переменного тока (действующее значение) = 120 В переменного тока * 1,414 = 170 В переменного тока. Вскоре это будет иметь важные последствия.

Некоторые светодиодные лампы с линейным питанием на 120 В переменного тока не используют схемы драйвера или источники питания. В них используется простой недорогой последовательный резистор или линейный стабилизатор. Они представляют риск мерцания при использовании простых методов регулировки яркости. Другие источники света, такие как серия DeepSea Matrix, содержат встроенные драйверы и источники питания, поэтому даже при переменном входе переменного тока драйвер обеспечивает постоянный ток и выполняет регулировку яркости с нулевым заметным мерцанием. Чтобы свет был регулируемым, драйвер должен интерпретировать управляющие сигналы и выдавать различные значения тока светодиода. Добавленная схема управления может немного снизить эффективность драйвера и может стоить дороже, но дает преимущество отсутствия мерцания и более широкого диапазона затемнения.Это важно для систем видеосъемки, которые более чувствительны к фазовому гашению и черным кадрам видео, чем пленка или человеческий глаз.

Регулировка яркости с фазовым управлением используется в бытовых настенных диммерах и построена на очень прочном электронном переключателе, называемом «симистор». Они электрически очень шумны, поскольку задерживают включение выхода до достижения определенного фазового угла, что приводит к очень большим переходным процессам тока. Эти всплески тока могут не совпадать по фазе с линией и вызывать нагрев линий передачи и потерю энергии.Эти всплески на линии также могут ухудшить качество видео из-за перекрестных помех.

Резистивные источники света, такие как лампы накаливания, хорошо работают с диммерами с фазовым регулированием, поскольку они излучают свет путем нагрева элемента, который заставляет их медленно реагировать на импульсную мощность. Светодиоды, однако, являются электронными устройствами и мгновенно реагируют на импульсную мощность. Это заставит светодиоды мигать при затемнении с регулировкой фазы.

Недорогое средство управления светодиодами от сети 120 В переменного тока заключается в использовании мостового выпрямителя через токоограничивающий резистор к последовательной цепочке светодиодов.Это дает преимущество в том, что свет в некоторой степени совместим с регулировкой фазы и регулировкой яркости по напряжению. Недостатком такого способа управления и уменьшения яркости светодиодов является то, что светодиод не будет излучать свет до тех пор, пока напряжение не возрастет до прямого напряжения (Vf) цепочки светодиодов, и выключится, когда оно упадет ниже этой цепочки Vf. Таким образом, диммер эффективен только в небольшом диапазоне регулирования, и свет чувствителен к мерцанию «60 циклов», с которым большинство людей знакомо по флуоресцентным лампам.

Обратной стороной этого подхода является то, что светодиоды будут перегружены, если на них будет подаваться слишком высокое напряжение, как это происходит с источником переменного тока, обеспечивающим пиковое напряжение, превышающее предел светодиодов. Например, светодиод Cree XPG рассчитан на напряжение 3,3 В постоянного тока при 1000 мА. При последовательном соединении 36 Cree XPG общее напряжение в цепи будет близко к 120 В (среднеквадратичное значение). Как видно на рис. 4, светодиодная цепочка не загорится, пока не достигнет Vf (Min) около 2,64 В / светодиод или 95 В в цепочке. Точно так же светодиод гаснет при этом напряжении на обратной стороне кривой.Это означает, что свет не горит примерно 35% полупериода. Пиковое напряжение может достигать 170 В. Производитель называет Vf (макс.) Как 3,75 В / светодиод или 135 В с 36 последовательно соединенными светодиодами. Таким образом, светодиод перегружается на 40% времени, что может повлиять на его срок службы.

Диммер с регулировкой фазы откладывает подачу напряжения до более поздней точки в цикле 0180º. Когда напряжение прикладывается под некоторым фазовым углом, скажем 60º, как показано на рис. 5, электрическая мощность мгновенно переходит от нуля к соответствующему пиковому значению, создавая пусковой ток и сигнал ЭДС.

Диммер с однофазным управлением, который мы тестировали, изменял яркость лампы накаливания от полной до полной в диапазоне вращения примерно 300º из 360º. Затем мы попробовали светодиодный светильник, соединенный 36 светодиодами в цепочку, как описано выше. Свет изменился от яркого к тусклому примерно на 30 ° из 300 °, в то время как оставшиеся 270 ° были просто «выключены». Разработчик может обеспечить немного больший диапазон затемнения, удалив некоторые светодиоды в цепочке, тем самым снизив общий Vf. Однако это приведет к более высоким пиковым токам через светодиоды, которые могут превышать их максимальные рекомендуемые значения.Это также сделает свет менее эффективным, поскольку последовательный резистор должен будет понижать большее напряжение, создавая больше тепла.

Еще один привлекательный подход к дизайну освещения на 120 В переменного тока — использование Seoul Semiconductor Acriche, светодиода, заявленного его производителем как «первый в мире полупроводниковый источник света, который работает напрямую от сети переменного тока без преобразователя». Под светодиодной силиконовой линзой находятся два параллельных, но с обратной полярностью, цепочки из 36 крошечных светодиодов, соединенных последовательно, действующих как мостовой выпрямитель.Acriche требует использования внешнего токоограничивающего резистора, аналогичного описанному выше «недорогому» мостовому выпрямителю, который снижает напряжение и снижает эффективность системы. Хотя использование Acriche может обеспечить прямую совместимость с переключателем диммера с регулировкой фазы или Variac ™, характеристики диммирования в лучшем случае будут разочаровывать со всеми недостатками вышеупомянутой конструкции недорогого мостового выпрямителя.

Это не означает, что светодиоды не могут эффективно регулироваться по фазе. DeepSea Power & Light разработала усовершенствованный драйвер светодиодов, совместимый с переключателем регулировки яркости с регулировкой фазы, который обеспечивает плавный, непрерывный ток светодиода с линейным коэффициентом затемнения более 400: 1 при выходной мощности более 125 Вт и КПД более 85%.

В схемах драйвера постоянного тока яркость светодиода обычно регулируется с помощью ШИМ (широтно-импульсной модуляции), переменного прямого тока или того и другого. ШИМ «сокращает» эффективное время «включения» светодиодной цепочки со скоростью, намного превышающей видимую, изменяя среднее время «включения» светодиодов, таким образом изменяя яркость. Изменение прямого тока светодиодов также влияет на яркость. При использовании в комбинации можно достичь очень высоких коэффициентов диммирования.

Руководство по проектированию контроллера светодиодного освещения XC9401 (6/9)

6.Выбор внешних компонентов неизолированной цепи

Выбор внешних компонентов неизолированной цепи поясняется ниже на примере неизолированной цепи, показанной на рис. 23. В этой схеме используется серия XC9401 типа B при 100 В переменного тока.

Рис. 23 Неизолированный понижающий трансформатор 100 В перем. Тока, типовая прикладная цепь типа B

6-1. Количество светодиодов серии

Сначала описываются критерии выбора количества серий светодиодов в этом приложении.

Способ подключения светодиода, количество серий светодиодов и ток светодиода играют важную роль в эффективном светодиодном освещении. Общее соотношение между количеством серий светодиодов и током светодиода при фиксированной выходной мощности светодиода показано на рис. 24.

Видно, что увеличение количества серий светодиодов снижает ток светодиода. Когда ток светодиода уменьшается в неизолированной цепи, потери в периферийных компонентах силовой цепи уменьшаются, эффективность повышается, и могут использоваться меньшие компоненты.Это позволяет уменьшить площадь и стоимость монтажа. Фактически можно снизить общую стоимость светодиодов и периферийных компонентов, выбрав оптимальное значение для количества серий светодиодов.

Рис.24 Общая зависимость между количеством серий светодиодов и током светодиода при фиксированной выходной мощности светодиода

Когда входное напряжение велико, а напряжение на светодиодах мало в неизолированной цепи, время включения может в некоторых случаях стать меньше минимального времени включения t ONMIN .Когда время включения меньше минимального времени включения, управление током светодиода невозможно, и ток светодиода становится выше установленного значения.
По этой причине выберите напряжение светодиода, которое удовлетворяет уравнению (6), чтобы время включения не становилось меньше минимального времени включения.

т ONMIN Минимум по времени
V Светодиод Напряжение светодиода
VF Прямое напряжение выпрямительного диода
В rms_max Максимальное входное среднеквадратичное напряжение
т ВЫКЛ Время выключения 6.0 мкс (тип.)

В этом примере внешние компоненты будут выбраны на основе 20 светодиодов и тока светодиода 110 мА.

6-2. Мостовой диод (BR)

Это мостовой диод для двухполупериодного выпрямления переменного тока на входе. Выберите мостовой диод с пиковым обратным напряжением и средним током выпрямления, более чем достаточными для входного напряжения и тока.

В этом примере пиковое значение входного тока составляет около 500 мА, а максимальное напряжение, подаваемое на диод моста, составляет около 282 В, и, следовательно, продукт с номинальным током 0. Выбрано 8А и номинальное напряжение 400В.

6-3. Входной фильтр (L1, C1, C2)

C1 и L1 образуют схему фильтра, которая уменьшает шум от входа переменного тока и шум, который возвращается на вход переменного тока. В типичном примере схемы (рис. 23) сформирован фильтр, который ослабляет шум 20 кГц и выше, чтобы удалить частоту переключения (от 50 кГц до 150 кГц) и более высокий шум. Значение емкости C1 должно быть небольшим, чтобы ограничить бросковый ток от входа переменного тока, поэтому выберите конденсатор, который составляет около 0.1 мкФ.

Потребуется настроить постоянные входного фильтра и схему фильтра, чтобы они соответствовали действующим нормам и стандартам.

Напряжение после двухполупериодного выпрямления сглаживается C2. Мерцание светодиода уменьшается за счет использования более высокой емкости для C2. Когда сглаженное напряжение Vrec после двухполупериодного выпрямления падает ниже напряжения светодиода, переключение прекращается и ток светодиода падает (рис. 25). Чем дольше прекращается переключение, тем сильнее падает ток светодиода, а когда он падает ниже 5% от своего пикового значения, возникает мерцание.(Определение PSE используется для определения мерцания.)

Чтобы предотвратить мерцание, напряжение светодиода и значение емкости C2 должны быть выбраны так, чтобы удовлетворять уравнению (7). Однако обратите внимание, что коэффициент мощности уменьшается с увеличением значения емкости.

Рис.25 Различные формы сигналов при мерцании

P IN Входная мощность
f Рабочая частота 50 Гц / 60 Гц
V rms_min Минимальное входное среднеквадратичное напряжение

Пример расчета приведен ниже.
V LED = 60V, I LED = 0.11A, f = 50Hz, V rms_min = 90V, минимальное значение емкости C2 составляет

и мерцания можно предотвратить, используя емкость 7,15 мкФ или выше.

Результат вышеуказанного расчета является идеальным значением.
Фактическое значение емкости, которое будет использоваться, можно рассчитать из отдельного файла расчетов.

6-4. Электропитание на вывод VDD (R5, R6, C3, ZD1)

Эта схема подает питание на вывод питания (вывод V DD ) ИС.Существует два метода питания: метод, использующий стабилитрон, и метод, использующий вспомогательную катушку трансформатора. Метод, в котором используется трансформатор, подает питание на вывод VDD через вспомогательную катушку. Это снижает потери в RVDD и позволяет получить более высокий КПД, чем метод стабилитрона.

В этом примере используется метод стабилитрона, но также объясняется метод вспомогательной катушки трансформатора. Ниже описан выбор компонентов для каждого метода.

Метод с использованием стабилитрона

Схема питания VDD с использованием стабилитрона показана на рис.26.

Рис.26 Схема питания VDD на стабилитроне

ZD1

Это стабилитрон, который определяет напряжение, приложенное к выводу V DD .
Используйте стабилитрон, соответствующий стандарту
Минимальное напряжение VDD (9 В) <напряжение стабилитрона <максимальное напряжение VDD (15 В)
В этом примере был выбран продукт с напряжением стабилитрона 12 В.

С VDD

Этот конденсатор стабилизирует напряжение на выводе V DD .Используйте конденсатор емкостью 10 мкФ или выше.
Если будет использоваться керамический конденсатор, выберите продукт, в котором электростатическая емкость падает минимально при применении смещения постоянного тока типа B (стандарты JIS) или X7R / X5R (стандарты EIA).

R VDD

Это сопротивление определяет ток на выводе V DD и ZD1 из сглаженного напряжения после двухполупериодного выпрямления. Ток, протекающий через RVDD, представляет собой постоянный ток питания ИС плюс ток для зарядки затвора внешнего силового MOSFET для переключения.Установка слишком высокого значения для этого сопротивления снижает напряжение на контакте V DD и может вызвать нестабильную работу. Установка слишком низкого значения увеличивает потери в R VDD и снижает эффективность. Поэтому важно установить соответствующее значение.

В этом примере общее значение тока питания ИС и тока для зарядки затвора внешнего силового MOSFET предполагается равным 1 мА, а для RVDD выбрано 66 кОм (общее значение R5 и R6 на рис. 23).

Оптимальное значение сопротивления зависит от входного напряжения, емкости затвора полевого МОП-транзистора с внешним питанием, значения индуктивности катушки и других параметров.Чтобы рассчитать используемое фактическое значение сопротивления, обратитесь к отдельному файлу расчета.

Метод с использованием трансформатора

Схема питания VDD с использованием трансформатора показана на рис. 27.

Рис.27 Схема питания ВДД с использованием трансформатора

LT1

Ток подается на вывод VDD с помощью вспомогательной катушки LT1.
Для выбора трансформатора обратитесь к разделу 6-6.

D VDD

Это выпрямительный диод, который подает напряжение питания от LT1. Напряжение обратного смещения V Dvdd , которое зависит от напряжения светодиода и коэффициента трансформации трансформатора, как показано в уравнении (8), применяется к DVDD. Выберите диод с номинальным напряжением, подходящим для этого напряжения обратного смещения.

N1 Количество витков первичной обмотки трансформатора
N AUX Число обмоток вспомогательной катушки трансформатора
В DD Напряжение на выводе VDD
В rms_max Максимальное входное среднеквадратичное напряжение
V шип Пик напряжения, сопровождающий переключение (до 50 В)

Пример расчета показан ниже.
N1 = 150, N AUX = 30, V DD = 12V, V rms_max = 110V, V spike = 50V, напряжение обратного смещения V Dvdd равно

Такой же расчет выполняется в отдельном файле расчета. Пожалуйста, используйте этот файл.

C VDD

Этот конденсатор стабилизирует напряжение на выводе V DD . Используйте конденсатор емкостью 10 мкФ или выше. Если будет использоваться керамический конденсатор, выберите продукт, в котором электростатическая емкость падает минимально при применении смещения постоянного тока типа B (стандарты JIS) или X7R / X5R (стандарты EIA).

R VDD

Это сопротивление используется для подачи тока на вывод VDD при запуске. Когда подается входное напряжение и напряжение на выводе V DD поднимается выше напряжения отпускания UVLO, запускается выход GATE и происходит нормальная работа. После запуска питание в основном подается на вывод V DD через вспомогательную катушку трансформатора.

Когда R VDD велик, а ток через R VDD меньше, чем ток, потребляемый в ИС, напряжение на выводе VDD не поднимается выше напряжения отпускания UVLO, и запуск невозможен.По этой причине выберите значение сопротивления для R VDD , которое удовлетворяет уравнению (9). (Рис.27)

И СТБ Ток в режиме ожидания 225 мкА (тип.)
В УВЛОР Напряжение срабатывания УВЛО 7,5 В (тип.)
V rms_min Минимальное входное среднеквадратичное напряжение

Пример расчета показан ниже.
I STB = 225 мкА, В UVLOR = 7,5 В, В среднеквадратичное_мин = 90 В, R VDD равно

и ИС можно запустить в обычном режиме, используя сопротивление ниже 532 кОм.
Такой же расчет выполняется в отдельном файле расчета. Пожалуйста, воспользуйтесь этим.

R VDD1

Для подачи тока на вывод V DD , L X_VDD генерирует колебания и подает напряжение на вывод V DD (см. Рис.28). Однако на самом деле всплеск напряжения иногда возникает в L X_VDD и заставляет напряжение на выводе V DD подниматься выше целевого напряжения V DD (= V LED × N3 / N2). Мера противодействия этому повышению напряжения на выводе V DD заключается в установке сопротивления в R VDD1 для уменьшения тока, подаваемого на вывод V DD .

Рис.28 Рабочие осциллограммы (схема питания VDD с использованием трансформатора)

6-5.Катушка (L2)

В серии XC9401 время выключения внешнего силового MOSFET фиксировано и составляет 6,0 мкс (типичное значение), а пиковый ток катушки контролируется. По этой причине рабочий режим, непрерывный режим или прерывистый режим, определяется сглаженным напряжением после двухполупериодного выпрямления и значением индуктивности катушки.

В непрерывном режиме управления, который имеет фиксированное время выключения, ток светодиода в идеале не колеблется из-за колебаний входного напряжения.Однако в прерывистом режиме ток светодиода колеблется в зависимости от колебаний входного напряжения. По этой причине выбирайте катушку со значением индуктивности, подходящим для работы в непрерывном режиме. Подробный метод описан ниже.

Сначала вычислите по уравнению (10) минимальное значение индуктивности, необходимое для перехода в непрерывный режим. В непрерывном режиме отклонения тока светодиода из-за отклонений индуктивности меньше, когда значение индуктивности больше, поэтому выбирайте как можно большее значение индуктивности.Использование продукта с хорошей точностью индуктивности также может уменьшить колебания тока светодиода.

Если значение индуктивности слишком велико, частота переключения может попасть в слышимый диапазон (от 20 до 20 кГц), поэтому убедитесь, что индуктивность удовлетворяет приведенным ниже уравнениям, чтобы предотвратить переход в слышимый диапазон.

После того, как вы выбрали значение индуктивности, выберите катушку с учетом пикового тока катушки и тепловыделения.

V Светодиод Напряжение светодиода
VF Прямое напряжение выпрямительного диода
I Светодиод Светодиодный ток
т ВЫКЛ Время выключения 6.0 мкс (тип.)
л Значение индуктивности катушки
ΔI L Амплитуда тока катушки
В rec_min_ave Среднее значение напряжения, сглаженное после двухполупериодного выпрямления при минимальном входном напряжении
(Расчет сложен, поэтому проверьте файл расчета.)

Пример расчета показан ниже.
Когда V LED = 60V, VF = 1.0V, I LED = 0.15A, t OFF = 6.0 мкс, минимальное значение индуктивности составляет

и индуктивность 1,66 мГн или выше. Поскольку желательно минимизировать отклонения в токе светодиода, здесь выбрана катушка 3,3 мГн.
Затем мы проверяем, находится ли частота переключения в пределах слышимого диапазона при использовании выбранной индуктивности.
Когда L = 3,3 мГн, V rec_min_ave = 120 В, ΔI L = 0.11A, поэтому уравнение (11) равно

и видно, что частота переключения находится вне слышимого диапазона.
Чтобы выбрать катушку, которая будет фактически установлена, обратитесь к отдельному файлу расчета.

6-6. Диод маховика (D1)

Диод маховика для разряда энергии, накопленной в индуктивности, когда полевой МОП-транзистор Q1 находится в выключенном состоянии. Используйте диод маховика с коротким временем обратного восстановления. Диод с большим временем обратного восстановления отрицательно скажется на эффективности.
Поскольку пиковый ток достигает 180 мА, в этом примере выбран продукт с номинальным током 0,7 А.

6-7. МОП-транзистор, резистор затвора (R7)

Power MOSFET для переключения и резистор затвора для регулировки времени переключения.
Вставка сопротивления затвора позволяет замедлить время переключения полевого МОП-транзистора и снизить уровень высокочастотных электромагнитных помех. Однако большее сопротивление затвора и более низкая скорость переключения увеличивают потери при переключении полевого МОП-транзистора, что приводит к снижению эффективности.Оптимальное значение зависит от используемого МОП-транзистора, но обычно следует выбирать сопротивление затвора от 5 до 50 Ом.

Метод выбора полевого МОП-транзистора зависит от метода источника питания VDD. Методы выбора объясняются ниже.

Источник питания к выводу VDD : Метод с использованием стабилитрона

Когда выбран полевой МОП-транзистор с большой емкостью затвора, ток для зарядки затвора, подаваемый на вывод VDD, больше, что приводит к увеличению потерь в R5 и R6 и снижению эффективности. Большие потери в R5 и R6 означают, что необходимо выбирать резисторы с более высокими допустимыми потерями, что увеличивает площадь монтажа и приводит к более высокой стоимости.
По этой причине важно выбрать полевой МОП-транзистор с небольшой емкостью затвора и повысить эффективность всей схемы. В этом примере IPD60R3K3C6 (общий заряд затвора: 4,6 нКл при 10 В) выбран как полевой МОП-транзистор с небольшой емкостью затвора.

Источник питания к выводу VDD : Метод с использованием трансформатора

В отличие от метода стабилитрона, питание с высокой эффективностью подается через трансформатор на вывод V DD , когда используется метод трансформатора, и, таким образом, используется полевой МОП-транзистор с малым сопротивлением во включенном состоянии для уменьшения потерь полевого МОП-транзистора, даже если емкость затвора большой приводит к высокой эффективности.
По этой причине выбирайте полевой МОП-транзистор с небольшим сопротивлением в открытом состоянии.

6-8. Регулировка тока светодиода (R3, R4)

Чувствительный резистор, который регулирует ток внешнего силового полевого МОП-транзистора для регулировки тока светодиода. Ток светодиода устанавливается путем регулировки сопротивления срабатывания.
В типе B, используемом в этом примере, напряжение I SEN сравнивается с внутренним опорным напряжением, а пиковое значение тока MOSFET определяется сопротивлениями измерения R3 и R4, как указано в уравнении (12).(См. Рис. 29.)

IP Пиковое значение тока MOSFET (такое же, как пиковое значение тока катушки, описанное выше)
V ISEN I SEN Напряжение 0,343 В (тип.)

Ток MOSFET, ток катушки и ток светодиода в непрерывном режиме в неизолированной цепи показаны на рисунке 30. Ток светодиода — это среднее значение тока катушки, и, таким образом, с использованием значений сопротивления, рассчитанных по формуле ( 13) для измерительных резисторов R3 и R4 ток светодиода можно отрегулировать до заданного значения.

В ISEN I SEN Напряжение 0,343 В (тип.)
I Светодиод Заданное значение тока светодиода
V Светодиод Напряжение светодиода
VF Прямое напряжение диода маховика
л Значение индуктивности катушки
т ВЫКЛ Время выключения 6.0 мкс (тип.)

Рис.29 Ток MOSFET и напряжение I SEN

Рис.30 Ток полевого МОП-транзистора, катушки, светодиода

Пример расчета показан ниже.
Когда V ISEN = 0,3400 В, I LED = 0,15 A, V LED = 60 В, VF = 1,0 В, L = 3,3 мГн, t OFF = 6,0 мкс, ток светодиода может быть установлен на 0,11 A, используя значения сопротивления для чувствительных резисторов R3 и R4, которые удовлетворяют.

Фактические используемые значения сопротивления должны быть рассчитаны по формуле, которая включает такие параметры, как задержка цепи, поэтому рассчитайте их с помощью отдельного файла расчетов.

6-9. Выходной конденсатор (C4)

Конденсатор, ограничивающий пульсирующий ток светодиода и пульсирующее напряжение.
Как и в этом примере, если сглаженное напряжение после двухполупериодного выпрямления Vrec никогда не падает ниже напряжения светодиода, мерцания не происходит, и для выходной емкости C4 можно использовать меньшее значение емкости.По этой причине керамический конденсатор может использоваться в качестве выходной емкости вместо электролитического конденсатора, и это позволяет повысить надежность светодиодного освещения.

Значение выходной емкости определяется коэффициентом пульсации тока светодиода. Если коэффициент пульсаций тока должен быть ниже 0,8 (ток пульсаций: 110 мА × 0,8 = 88 мА) для ILED = 110 мА, сначала вычислите допустимое колебание напряжения на основе используемой характеристики IV светодиода. Здесь это 0,35 В × 20 = 7,0 В из рис.31.

Если используется керамический конденсатор, выберите конденсатор для выходной емкости с большим значением емкости, чем указано в уравнении (14), чтобы получить Vripple = 7,0 В. Смещение постоянного тока, изменения температуры и другие условия приведут к падению емкости керамического конденсатора ниже номинального значения, поэтому выберите продукт, эффективная емкость которого удовлетворяет уравнению (14), принимая во внимание такие условия, как смещение постоянного тока и температура. изменения.

Рис.31 Характеристика светодиода IV

С Минимальное значение эффективной емкости выходной емкости C4
Vripple Допустимая пульсация напряжения на светодиодах
т НА вовремя
т ВЫКЛ Время выключения 6,0 мкс (тип.)
ΔI L Амплитуда тока катушки

Пример расчета показан ниже.
Когда Vripple = 9,0 В, t ON = 6,05 мкс, t OFF = 6,0 мкс, ΔI L = 0,11 А, минимальное значение эффективной емкости выходного конденсатора C4 составляет

Путем выбора емкости 0,024 мкФ или выше для эффективной емкости во время работы коэффициент пульсации тока можно поддерживать на уровне 0,8 или меньше.

Такой же расчет выполняется в отдельном файле расчета. Пожалуйста, воспользуйтесь этим.
Фактические эффекты ESR конденсатора и характеристики светодиода IV нелинейны, и, следовательно, значение может отличаться в зависимости от фактического оборудования.Перед выбором значения емкости проверьте фактическое оборудование.

6-10. Схема улучшения линейного регулирования

В серии XC9401 ток светодиода может иногда колебаться из-за колебаний входного напряжения, вызванных временем задержки внутри схемы и другими факторами. Если наблюдаются колебания входного напряжения тока светодиода, линейное регулирование можно улучшить с помощью схемы, показанной на рис. 32.

Для резисторов выберите такие значения сопротивления, чтобы напряжение, приложенное к обоим концам RL2, было равно 0.1 В или меньше. Использование этой схемы в качестве меры противодействия вызывает более низкий ток светодиода, чем обычно. По этой причине для чувствительных сопротивлений должны использоваться более низкие значения сопротивления, чем те, которые рассчитываются в уравнении (13).

Эффективность улучшения варьируется в зависимости от входного напряжения, значения индуктивности катушки и значения сопротивления срабатывания, поэтому проверьте это с помощью таблицы расчетов и на реальном оборудовании.

Рис.32 Схема улучшения линейного регулирования

Товаров Torex в этой статье

Светодиодные драйверы

: постоянный ток vs.Постоянное напряжение

«Какой тип драйвера для светодиодов мне нужен?» Поиск драйверов для светодиодов может быть сложнее, чем вы думаете, из-за множества вариантов. Есть множество факторов, на которые следует обратить внимание при выборе того, который лучше всего подходит для вас, мы подробно рассмотрим это в нашем руководстве по светодиодным драйверам здесь. Одним из важных вариантов является выбор драйвера светодиодов постоянного тока по сравнению с драйвером светодиодов постоянного напряжения. Теперь известно, что драйверы светодиодов считаются устройствами постоянного тока, так почему же производители предлагают драйверы постоянного напряжения и для светодиодов? Как мы можем отличить эти два?

Драйверы светодиодов постоянного тока

vs.Драйверы светодиодов постоянного напряжения

Драйверы постоянного тока и постоянного напряжения являются жизнеспособными вариантами источника питания для светодиодных источников света, но отличается только способ подачи питания. Драйверы светодиодов являются движущей силой, которая обеспечивает и регулирует необходимую мощность, чтобы светодиоды работали безопасно и стабильно. Понимание разницы между двумя типами может:

  1. Помощь в правильном включении светодиодов
  2. Избегайте серьезных повреждений ваших инвестиций в светодиоды

Что такое светодиодный драйвер постоянного тока?

Драйверы светодиодов постоянного тока

предназначены для заданного диапазона выходных напряжений и фиксированного выходного тока (мА).Светодиоды, рассчитанные на работу с драйвером постоянного тока, требуют определенного источника тока, обычно указываемого в миллиамперах (мА) или амперах (А). Эти драйверы изменяют напряжение в электронной схеме, что позволяет току оставаться постоянным во всей светодиодной системе. Драйвер постоянного тока Mean Well AP — хороший пример, показанный ниже:

Более высокие значения тока делают светодиод ярче, но если его не регулировать, светодиод будет потреблять больше тока, чем рассчитано. Термический разгон относится к превышению максимального тока возбуждения светодиодов, что приводит к резкому сокращению срока службы светодиодов и преждевременному выгоранию из-за повышения температуры.Драйвер постоянного тока — лучший способ управлять светодиодами высокой мощности, поскольку он поддерживает постоянную яркость всех светодиодов в серии.

Что такое светодиодный драйвер постоянного напряжения?

Драйверы постоянного напряжения предназначены для одного выходного напряжения постоянного тока (DC). Наиболее распространенные драйверы постоянного напряжения (или блоки питания) — 12 В или 24 В постоянного тока. Светодиодный индикатор, рассчитанный на постоянное напряжение, обычно указывает количество входного напряжения, необходимое для правильной работы.

Источник постоянного напряжения получает стандартное линейное напряжение (120–277 В переменного тока).Это тип питания, который обычно выводится из настенных розеток по всему дому. Драйверы постоянного напряжения переключают это напряжение переменного тока (VAC) на низкое напряжение постоянного тока (VDC). Драйвер всегда будет поддерживать постоянное напряжение независимо от того, какая на него токовая нагрузка. Пример блока питания постоянного напряжения ниже в Mean Well LPV-60-12.

LPV-60-12 будет поддерживать постоянное напряжение 12 В постоянного тока, если ток остается ниже 5-амперного максимума, указанного в таблице.Чаще всего драйверы постоянного напряжения используются в светильниках под шкафом и других гибких светодиодных лентах, но это не ограничивается этими категориями.

Итак, как мне узнать, какой тип драйвера светодиодов мне нужен?

Корпус для постоянного тока драйверов :

Если вы посмотрите на светодиоды высокой мощности, одной уникальной характеристикой является экспоненциальная зависимость между приложенным прямым напряжением к светодиоду и током, протекающим через него. Вы можете ясно видеть это из электрических характеристик Cree XP-G2 ниже на Рисунке 1.Когда светодиод включен, даже малейшее изменение напряжения на 5% (от 2,74 В до 2,87 В) может вызвать 100% увеличение тока, подаваемого на XP-G2, как вы можете видеть по красным меткам, ток увеличился с 350 мА до 700 мА. .

Рисунок 1

Теперь более высокий ток действительно делает светодиоды ярче, но в конечном итоге приводит к перегрузке светодиода. См. Рисунок 2, на котором представлены характеристики Cree максимального прямого тока и кривые снижения номинальных значений в различных условиях окружающей температуры. В приведенном выше примере мы все равно могли бы управлять светодиодом XP-G2 с током 700 мА, однако, если бы у вас не было устройства ограничения тока, светодиод потреблял бы больше тока, поскольку его электрические характеристики изменялись из-за повышения температуры.Это в конечном итоге приведет к тому, что текущий способ превысит предел… особенно в более жарких условиях. Избыточный прямой ток приведет к дополнительному нагреву внутри системы, сокращению срока службы светодиодов и, в конечном итоге, к разрушению светодиода. Мы называем это тепловым разгоном, который более подробно объясняется здесь. По этой причине предпочтительным методом питания мощных светодиодов является драйвер светодиодов постоянного тока. При использовании источника постоянного тока, даже когда напряжение изменяется с температурой, драйвер поддерживает постоянный ток, не перегружая светодиод и предотвращая его тепловой пробой.

Рисунок 2

Когда мне использовать драйвер светодиода постоянного напряжения ?

В приведенном выше примере используются светодиоды высокой мощности и в меньшем масштабе, поскольку мы говорили об использовании только одного светодиода. С освещением в реальном мире неудобно или экономично собирать все вручную из одного диода, светодиоды обычно используются вместе в последовательных и / или параллельных цепях для достижения желаемого результата. К счастью для дизайнеров освещения, производители представили на рынке множество светодиодных продуктов, в которых несколько светодиодов уже собраны вместе, например, светодиодный тросовый светильник, светодиодные ленты, светодиодные полосы и т. Д.

Наиболее распространенные светодиодные ленты состоят из группы светодиодов, последовательно соединенных с токоограничивающим резистором. Производители следят за тем, чтобы резисторы были правильного номинала и в правильном положении, чтобы светодиоды на полосах были менее подвержены колебаниям источника напряжения, как мы говорили с XP-G2. Поскольку их ток уже регулируется, все, что им нужно, — это постоянное напряжение для питания светодиодов.

Когда светодиоды или массив светодиодов сконструированы таким образом, они обычно указывают напряжение, при котором должно работать.Так что, если вы видите, что ваша полоса потребляет 12 В постоянного тока, не беспокойтесь о драйвере постоянного тока, все, что вам понадобится, это источник постоянного напряжения 12 В постоянного тока, поскольку ток уже регулируется встроенной схемой платы, встроенной производителем.

Преимущество использования драйвера светодиода постоянного тока

Поэтому, когда вы создаете свой собственный светильник или работаете с нашими мощными светодиодами, в ваших интересах использовать драйверы постоянного тока, потому что:

  1. Они избегают нарушения максимального тока, указанного для светодиодов, тем самым предотвращая перегорание / тепловой пробой.
  2. Они упрощают дизайнерам управление приложениями и помогают создавать источники света с более постоянной яркостью.

Преимущество использования драйвера светодиода постоянного напряжения

Драйвер светодиода с постоянным напряжением используется только при использовании светодиода или матрицы, рассчитанной на определенное напряжение. Это полезно как:

  1. Постоянное напряжение — это гораздо более привычная технология для инженеров-проектировщиков и монтажников.
  2. Стоимость этих систем может быть ниже, особенно в крупномасштабных приложениях.

Не стесняйтесь ознакомиться с нашим руководством по светодиодным лентам, в котором есть множество устройств, которые могут работать от постоянного напряжения. Кроме того, если вам нужна помощь в выборе драйвера светодиода с постоянным током, ознакомьтесь с нашим полезным постом о том, как выбрать подходящий.

% PDF-1.4 % 1761 0 объект > эндобдж xref 1761 214 0000000016 00000 н. 0000006203 00000 н. 0000006383 00000 п. 0000008465 00000 н. 0000008610 00000 п. 0000009205 00000 н. 0000009767 00000 н. 0000010484 00000 п. 0000010887 00000 п. 0000011269 00000 п. 0000011384 00000 п. 0000011497 00000 п. 0000011748 00000 п. 0000012414 00000 п. 0000012671 00000 п. 0000013247 00000 п. 0000013498 00000 п. 0000013527 00000 п. 0000014165 00000 п. 0000014436 00000 п. 0000015049 00000 п. 0000015306 00000 п. 0000018915 00000 п. 0000019306 00000 п. 0000019586 00000 п. 0000019952 00000 п. 0000022254 00000 п. 0000025278 00000 н. 0000027977 00000 н. 0000030512 00000 п. 0000032087 00000 п. 0000034352 00000 п. 0000036144 00000 п. 0000080654 00000 п. 0000112155 00000 н. 0000139202 00000 н. 0000139273 00000 н. 0000139385 00000 н. 0000185007 00000 н. 0000185293 00000 н. 0000185838 00000 н. 0000235869 00000 н. 0000255816 00000 н. 0000266966 00000 н. 0000267084 00000 н. 0000267108 00000 н. 0000267187 00000 н. 0000267301 00000 н. 0000267378 00000 н. 0000289105 00000 н. 0000289439 00000 н. 0000289726 00000 н. 0000289870 00000 н. 0000289951 00000 н. 00002

00000 н. 00002

00000 н. 00002 00000 н. 00002
00000 н. 0000310525 00000 н. 0000310860 00000 н. 0000311147 00000 н. 0000311291 00000 н. 0000311372 00000 н. 0000311492 00000 п. 0000311609 00000 н. 0000311633 00000 н. 0000311712 00000 н. 0000311789 00000 н. 0000338785 00000 н. 0000339119 00000 н. 0000339406 00000 н. 0000339550 00000 н. 0000339631 00000 н. 0000339751 00000 п. 0000339775 00000 п. 0000339854 00000 н. 0000339931 00000 н. 0000367090 00000 н. 0000367424 00000 н. 0000367709 00000 н. 0000367853 00000 п. 0000367934 00000 н. 0000368054 00000 н. 0000397841 00000 н. 0000397882 00000 н. 0000427058 00000 н. 0000427099 00000 н. 0000457079 00000 п. 0000457120 00000 н. 0000457242 00000 н. 0000457341 00000 п. 0000457491 00000 п. 0000457613 00000 н. 0000457712 00000 н. 0000457862 00000 н. 0000480421 00000 н. 0000480898 00000 н. 0000480976 00000 п. 0000481360 00000 н. 0000481438 00000 н. 0000481797 00000 н. 0000481875 00000 н. 0000482270 00000 н. 0000482348 00000 п. 0000482706 00000 н. 0000482784 00000 н. 0000483179 00000 н. 0000483257 00000 н. 0000483617 00000 н. 0000483695 00000 н. 0000484091 00000 н. 0000484169 00000 н. 0000484528 00000 н. 0000484606 00000 н. 0000484720 00000 н. 0000485035 00000 н. 0000485113 00000 н. 0000485486 00000 н. 0000485564 00000 н. 0000485943 00000 н. 0000486021 00000 н. 0000486405 00000 н. 0000486483 00000 н. 0000486859 00000 н. 0000486937 00000 н. 0000487317 00000 н. 0000487395 00000 н. 0000487773 00000 н. 0000487851 00000 н. 0000488041 00000 н. 0000488119 00000 н. 0000488435 00000 н. 0000488513 00000 н. 0000488889 00000 н. 0000488967 00000 н. 0000489343 00000 н. 0000489421 00000 н. 0000489800 00000 н. 0000489878 00000 н. 00004
00000 н. 00004 00000 н. 00004 00000 п. 00004 00000 н. 0000491166 00000 н. 0000491244 00000 н. 0000491621 00000 н. 0000491699 00000 н. 0000492077 00000 н. 0000492155 00000 н. 0000492532 00000 н. 0000492610 00000 н. 0000492993 00000 н. 0000493071 00000 н. 0000493451 00000 н. 0000493529 00000 н. 0000493910 00000 н. 0000493988 00000 н. 0000494371 00000 п. 0000494449 00000 н. 0000494828 00000 н. 0000494906 00000 н. 0000495288 00000 н. 0000495366 00000 н. 0000495749 00000 н. 0000495827 00000 н. 0000496211 00000 н. 0000496289 00000 н. 0000496673 00000 н. 0000496751 00000 н. 0000497066 00000 н. 0000497144 00000 н. 0000497540 00000 н. 0000497618 00000 п. 0000497970 00000 п. 0000498048 00000 н. 0000498445 00000 н. 0000498523 00000 н. 0000498875 00000 н. 0000498953 00000 п. 0000499349 00000 н. 0000499427 00000 н. 0000499779 00000 н. 0000499857 00000 н. 0000500252 00000 н. 0000500330 00000 н. 0000500682 00000 н. 0000500760 00000 н. 0000501144 00000 н. 0000501222 00000 н. 0000501620 00000 н. 0000501698 00000 н. 0000502049 00000 н. 0000502127 00000 н. 0000502524 00000 н. 0000502602 00000 н. 0000502953 00000 н. 0000503031 00000 н. 0000503426 00000 н. 0000503504 00000 н. 0000503857 00000 н. 0000503935 00000 н. 0000504332 00000 н. 0000504410 00000 н. 0000504760 00000 н. 0000504838 00000 н. 0000505154 00000 н. 0000505232 00000 н. 0000505629 00000 н. 0000505707 00000 н. 0000506067 00000 н. 0000506145 00000 н. 0000506543 00000 н. 0000005989 00000 п. 0000004673 00000 н. трейлер ] / Назад 1544221 / XRefStm 5989 >> startxref 0 %% EOF 1974 0 объект > поток h ތ TLSWm {км) Kyh3yyJQ Wx Ս mB

Новый дизайн контроллера тока светодиодов

Ключевые слова: силовая электроника , контроль тока, светодиодный свет, светодиодный драйвер, светодиодный модуль переменного тока.

1. Введение

На рынке освещения наблюдается резкий переход к осветительным приборам на основе сверхъярких светодиодов из-за их большей эффективности и долговечности, что позволяет значительно сократить затраты на электроэнергию и стоимость владения. Изменения настолько быстры, что аналитические агентства прогнозируют [1-3], что светодиодное освещение полностью вытеснит с рынка неэффективные лампы накаливания и люминесцентные лампы к 2024 году. Не менее важным и более важным, чем светодиоды, элементом в осветительных устройствах является электроника. источник питания лампы на ярких светодиодах (драйвер светодиода, драйвер светодиода), который определяет надежность всей лампы, ее срок службы и общую эффективность.Для согласования блока питания со светодиодами используются дополнительные электронные преобразователи блоков питания светодиодов.

Не менее важным, чем светодиоды, элементом осветительных приборов является электронный блок питания лампы на сверхярких светодиодах (драйвер светодиода, драйвер светодиода), который определяет надежность всей лампы, ее срок службы и общую эффективность. Для согласования питания светодиодов используются дополнительные электронные блоки питания для светодиодов.

По прогнозам Министерства энергетики США, в связи с падением стоимости полупроводниковых светодиодов, доля источника питания в структуре общей стоимости освещения вырастет, составив значительные 20% от всей стоимости освещения. затрат к 2020 году.Другими словами, в стоимости освещения затраты на драйвер светодиода будут равны затратам на сами светодиоды!

Следовательно, актуальной задачей является снижение стоимости драйверов светодиодов при сохранении всех остальных качеств и функциональных характеристик. И это помимо постановки задач на повышение эффективности и уменьшение размеров.

Особенностью светодиодов является то, что излучаемый световой поток почти прямо пропорционален току светодиода, который, в свою очередь, очень чувствителен к напряжению на диоде.Поэтому для поддержания пульсаций светового потока принято применять схемы стабилизации тока.

Например, для светодиода Cree при 10% отклонении напряжения от среднего значения 3,5 В, ток и, следовательно, световой поток отклоняются от среднего значения на 46%. На рис. 1 показана схема [4-6] простейшего светодиодного модуля переменного тока на линейном регуляторе тока: здесь диодный мост выпрямляет входной переменный ток сети, затем с выхода диодного моста через линейный регулятор тока последовательно подключенные светодиоды получают питание.Схема проста и недорога в реализации, но существенным недостатком является то, что эффективность светодиодного модуля невысока, обычно около 70%; без накопителя входной энергии (например, электролитического конденсатора) светодиодный модуль будет иметь коэффициент пульсации 100%; коэффициент мощности и гармонические искажения соответствуют стандартам ЭМС для устройств средней мощности.

При проектировании светодиодных ламп необходимо учитывать тот факт, что к световым приборам предъявляются определенные требования [7] по электромагнитной совместимости (ЭМС), безопасности и качеству светового излучения.Например, в России есть требования к коэффициенту пульсации светового потока, который не должен превышать:

• 10% для дошкольных учреждений, помещений, где проводятся высокоточные работы, и помещений, где отсутствует стробоскопический эффект;

• 5% в помещениях для работы с компьютерной техникой, то есть офисах.

В декабре 2009 года Министерство энергетики США выпустило окончательную версию программы EnergyStar, которая требует, чтобы драйверы светодиодов для домашних хозяйств имели коэффициент мощности не менее 0.7, а для промышленного применения не менее 0,9. Линейный стабилизатор может использоваться в драйверах светодиодов с корректором коэффициента мощности (PFC) для управления током светодиодов с целью уменьшения линейной пульсации на выходе PFC. Тогда сложность устройства увеличивается, но эффективность значительно повышается.

Рис. 1. Схема простейшего светодиодного модуля переменного тока

2. Обзор современного состояния

На сегодняшний день разработано множество инженерных решений для соответствия светодиодных источников всем основным стандартам сертификации [8].

Преобразователи импульсов мощности

используются для стабилизации тока светодиодов и повышения эффективности. Импульсные преобразователи обеспечивают высокий КПД, соответственно малые габариты, но недостатком является сложность устройств и генерация помех. Кроме того, импульсные преобразователи также используются для коррекции коэффициента мощности и гармонических искажений.

На рис. 2 показана типичная блок-схема драйвера светодиода.

Рис. 2. Типовая блок-схема драйвера светодиода

К выходу диодного моста последовательно подключены выравниватель мощности, накопитель энергии и регулятор тока.Регулятор тока представляет собой понижающий, повышающий или, реже, полумостовой резонансный преобразователь, задачей которого является стабилизация выходного напряжения / тока для питания светодиодов. Качественные стабилизаторы тока, отвечающие требованиям электромагнитной совместимости, безопасности, надежности светодиодной лампы, высокого КПД, содержат все эти конструктивные элементы. Более того, общий КПД устройства Etot = Ecor * Ereg составляет 92%, где Ecor = 96% типичный КПД корректора с диодным мостом, а Ereg = 96% типичный КПД регулятора.Недостатком такой практики является усложнение устройства за счет включения дополнительного регулятора тока, рассчитанного на полную номинальную мощность продукта, следовательно, увеличение габаритов и стоимости продукта. При этом цена решения остается такой, что не все клиенты готовы платить и многие выбирают свои более дешевые варианты. Итак, разработчикам предстоит еще много работы по поиску дешевых решений для повышения надежности, эффективности и качества светодиодных драйверов.

Одна из возможностей — упростить и удешевить схему стабилизации тока.Например, при понижении напряжения на светодиодном модуле можно отключить некоторые из серий светодиодов модуля светодиодов, чтобы напряжение на оставшейся подключенной части светодиодов не изменилось. Таким образом, световой поток будет уменьшаться только на относительную величину пульсации напряжения, то есть при падении напряжения на 10% выключится только 10% диодов, и тогда световой поток остальных не изменится. .

Существуют и другие аналогичные решения на основе коммутации светодиодных блоков, часть из которых предлагается на рынке в виде готовых реализаций на микрочипах.

В патенте США [9] устройство управления током светодиода состоит из (см. Рис. 3): выпрямителя и / или корректора 2 для преобразования мощности переменного тока в выпрямленный ток источника питания, подключенный к сети переменного тока; последовательно подключены к выходу выпрямителя первого 11 и второго 12 светодиодных блоков, каждый из которых включает в себя множество светодиодов; секцию 21 управления, которая управляет обходным блоком второго СИД, чтобы модулировать импеданс второго блока; и схему обнаружения тока светодиодного блока 11.Таким образом, устройство управления током может контролировать и стабилизировать ток первого блока 11 при пульсирующем напряжении на выходе выпрямителя 2.

Рис. 3. Светодиодный приводной аппарат

Недостатками этого устройства является недостаточный КПД, так как регулирующая секция 21 работает в линейном режиме, хотя КПД выше, чем в случае фиг. 3, где линейный регулятор работает при полном токе нагрузки.Эффективность всего устройства будет Etot = Ecor * 1-d, где d — средняя часть общей выходной мощности, отводимой регулятором и рассеиваемой там. Если d достигнет 5%, Etot будет равно 91%. В общем, эффективность устройства на рис. 3 может быть намного хуже, чем на рис. 4, в зависимости от решения. Существуют и другие аналогичные решения, основанные на коммутации светодиодных блоков, часть из которых предлагается на рынке в виде готовых реализаций на микрочипах.

В другом патенте США [10] (см. Рис. 4) для стабилизации тока используется вспомогательный преобразователь 30, рассчитанный для мощности, намного меньшей, чем мощность обычного стабилизатора, показанного на рис. 2.

Рис. 4. Гибридная лампа постоянного тока

В гибридном ламповом устройстве основной светоизлучающий модуль 40 и вход вспомогательного преобразователя 30 подключены последовательно к выходу выпрямителя и накопителя 60 энергии, к выходу которого вторичный светоизлучающий модуль 50 подключен.Особенность устройства заключается в том, что вспомогательный преобразователь 30, изменяя ток питания вторичного светодиода 50, стабилизирует ток потребления на диоде 40 при заданном напряжении на выходе аккумулятора 60. Недостатком устройства является то, что Вспомогательный преобразователь должен проводить через себя полный ток основного светодиода, но потенциально эффективность может быть выше, чем в случае рис. 2 и рис. 3.

3. Предлагаемое решение

Устройство как на рис.3 был бы более эффективным, если бы вместо линейного регулятора использовался импульсный преобразователь для рекуперации энергии, минуя второй светодиодный блок 12, обратно на выход силового выпрямителя 2. Таким образом, в патентной заявке [11] мы предложили «светодиод». устройство управления током », одна реализация которого показана на фиг. 5 и состоит из выпрямителя / эквалайзера 102, основного светодиодного модуля 110 и дополнительного светодиода 111, соединенных последовательно. Чтобы стабилизировать ток в модуле 110, вспомогательный преобразователь 105 изменяет импеданс дополнительного модуля 111, так что преобразователь 105 может регулировать ток вокруг модуля 111.Преимущество состоит в том, что преобразователь 105 возвращает обратно к выходу выпрямителя и / или устройству 120 накопления энергии большую часть отведенной мощности. Мощность, рассеиваемая вспомогательным преобразователем, равна dP = 1-Ereg * d * Po, где Ereg — это КПД преобразователя 105, общая выходная мощность, а d — выходная мощность от общей мощности. Общий КПД устройства будет Etot = Ecor * 1-1-Ereg * d, если мы примем Ecor = 96%, Ereg = 96% и d = 5%, Etot будет не намного меньше 96%, и в основном определяется эффективностью корректора.

Рис. 5. Схема устройства контроля тока светодиода

То есть по эффективности предлагаемое устройство превосходит рассмотренные выше устройства. Кроме того, номинальная мощность регулятора 105 при прочих равных условиях меньше, чем у описанного ранее регулятора 30 на фиг.3, поскольку он проводит через себя часть номинального тока тока основного светодиодного модуля 110. При больших разрядах на выходе выпрямителя возможно использование дополнительных светодиодных групп произвольного количества и соответствующих им вспомогательных преобразователей, что позволит снизить мощность вспомогательных преобразователей.Например, схема на фиг.6 включает в себя по меньшей мере две дополнительные группы 111 и 121 светодиодов. При высоком напряжении на выходе выпрямителя 102 второй вспомогательный преобразователь 115 отключается, так что весь ток течет через группу. 121, а ток основной группы 110 светодиодов управляется первым преобразователем 105 отзыва. Когда напряжение на выходе выпрямителя уменьшается, если уменьшение импеданса 111 больше не компенсирует падение выходного напряжения, второй преобразователь 115 включается в процессе управления, и группа 111 светодиодов шунтируется во время работы второго вспомогательного преобразователя.Видно, что каждый вспомогательный преобразователь будет работать только на своем участке изменения выходного напряжения, соответственно потери мощности при преобразовании будут меньше. Таким образом, при больших пульсациях напряжения на сборках светодиодов включение большого количества дополнительных модулей снижает потери и увеличивает коэффициент использования светодиодов. Вспомогательные преобразователи могут восстанавливать энергию не только с помощью выходного выпрямителя. На фиг. 5 показано, что второй вспомогательный преобразователь 115 регулирует энергию на другом выходе 3 выпрямителя 102 для питания других светодиодных сборок, внутренних выпрямительных схем или внешних подключенных электрических схем.

Рис. 6. Схема устройства контроля тока светодиода

4. Выводы

В предлагаемых решениях достигается высокий КПД и приемлемое мерцание светового потока за счет использования импульсных преобразователей, которые в силу особенностей схемного решения регулируют малые доли мощности от общей мощности устройств и тем самым вносят малые убытки.

Вспомогательные преобразователи могут быть рассчитаны на малую мощность, поэтому они не являются высокими по стоимости; рассыпаются малой мощности и их весогабаритные показатели могут быть небольшими.А ввиду небольшой рассеиваемой мощности вспомогательные преобразователи могут быть реализованы в виде интегральных схем.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.