Nizkonapetostni gonilniki za LED. LED gonilnik. Zakaj je to potrebno in kako ga izbrati? Gonilnik za LED svetilke

Sestavni del vsake visokokakovostne LED sijalke ali svetilke je gonilnik. V zvezi z razsvetljavo je treba pojem "gonilnik" razumeti kot elektronsko vezje, ki pretvori vhodno napetost v stabilizirani tok določene vrednosti. Funkcionalnost gonilnika določajo širina območja vhodne napetosti, možnost prilagajanja izhodnih parametrov, dovzetnost za spremembe v napajalnem omrežju in učinkovitost.

Kazalniki kakovosti svetilke ali svetilke kot celote, življenjska doba in stroški so odvisni od navedenih funkcij. Vsi napajalniki (PS) za LED so običajno razdeljeni na linearne in impulzne pretvornike. Linearni napajalniki imajo lahko tokovno ali napetostno stabilizacijsko enoto. Radioamaterji pogosto sestavljajo tovrstna vezja z lastnimi rokami z uporabo mikrovezja LM317. Takšno napravo je enostavno sestaviti in ima nizke stroške. Toda zaradi zelo nizke učinkovitosti in očitnih omejitev moči priključenih LED so možnosti za razvoj linearnih pretvornikov omejene.

Preklopni gonilniki imajo lahko učinkovitost več kot 90 % in visoko stopnjo zaščite pred omrežnimi motnjami. Njihova poraba energije je več desetkrat manjša od moči, ki se dovaja obremenitvi. Zahvaljujoč temu jih je mogoče izdelati v zaprtem ohišju in se ne bojijo pregrevanja.

Prvi impulzni stabilizatorji so imeli kompleksno napravo brez zaščite v prostem teku. Nato so jih posodobili in zaradi hitrega razvoja LED tehnologij so se pojavili specializirani čipi s frekvenčno in impulzno širinsko modulacijo.

Napajalno vezje LED na osnovi kondenzatorskega delilnika

Na žalost zasnova poceni 220V LED svetilk iz Kitajske ne zagotavlja niti linearnega niti impulznega stabilizatorja. Na podlagi izjemno nizke cene končnega izdelka je kitajska industrija uspela čim bolj poenostaviti napajalni tokokrog. Ni pravilno, da ga imenujemo voznik, saj tu ni stabilizacije. Slika prikazuje, da je električni tokokrog svetilke zasnovan za delovanje iz omrežja 220 V. Izmenična napetost se zmanjša z vezjem RC in se napaja na diodni most. Nato se popravljena napetost delno zgladi s kondenzatorjem in se napaja na LED skozi upor za omejevanje toka. To vezje nima galvanske izolacije, to pomeni, da so vsi elementi stalno pod visokim potencialom.

Posledično pogosti padci omrežne napetosti povzročijo utripanje LED svetilke. Nasprotno pa previsoka omrežna napetost povzroči nepovraten proces staranja kondenzatorja z izgubo kapacitete in včasih povzroči njegovo zlom. Omeniti velja, da je še ena resna negativna stran te sheme pospešen proces degradacije LED zaradi nestabilnega napajalnega toka.

Vozniško vezje za CPC9909

Sodobni impulzni gonilniki za LED svetilke imajo preprosto vezje, tako da ga lahko enostavno naredite tudi z lastnimi rokami. Danes se za izdelavo gonilnikov proizvajajo številna integrirana vezja, posebej zasnovana za krmiljenje visoko zmogljivih LED. Za poenostavitev naloge za ljubitelje elektronskih vezij razvijalci integriranih gonilnikov za LED v dokumentaciji zagotavljajo tipične povezovalne diagrame in izračune komponent ožičenja.

Splošne informacije

Ameriško podjetje Ixys je začelo s proizvodnjo čipa CPC9909, namenjenega krmiljenju LED sklopov in LED diod visoke svetilnosti. Gonilnik, ki temelji na CPC9909, je majhen in ne zahteva velikih naložb. CPC9909 IC je izdelan v planarni izvedbi z 8 pini (SOIC-8) in ima vgrajen regulator napetosti.

Zahvaljujoč prisotnosti stabilizatorja je delovno območje vhodne napetosti 12-550 V iz vira enosmernega toka. Najmanjši padec napetosti na LED je 10% napajalne napetosti. Zato je CPC9909 idealen za priključitev visokonapetostnih LED. IC odlično deluje v temperaturnem območju od -55 do +85°C, kar pomeni, da je primeren za oblikovanje LED sijalk in svetilk za zunanjo razsvetljavo.

Dodelitev žebljička

Omeniti velja, da s pomočjo CPC9909 ne morete samo vklopiti in izklopiti močne LED, temveč tudi nadzorovati njen sij. Če želite spoznati vse zmožnosti IC, razmislite o namenu njegovih zaključkov.

  1. VIN Zasnovan za napajanje električne napetosti.
  2. CS. Zasnovan za priključitev zunanjega senzorja toka (upora), s katerim se nastavi največji tok LED.
  3. GND Splošni izhod gonilnika.
  4. VRATA. Izhod mikrovezja. Dovaja moduliran signal na vrata močnostnega tranzistorja.
  5. P.W.M.D. Nizkofrekvenčni vhod za zatemnitev.
  6. VDD. Izhod za regulacijo napajalne napetosti. V večini primerov je priključen preko kondenzatorja na skupno žico.
  7. L.D. Zasnovan za nastavitev analognega zatemnitve.
  8. RT. Zasnovan za priključitev upora za nastavitev časa.

Shema in njeno načelo delovanja

Tipična povezava CPC9909 z napajanjem iz omrežja 220 V je prikazana na sliki. Vezje je sposobno poganjati eno ali več LED diod visoke moči ali visoke svetlosti. Vezje je mogoče enostavno sestaviti z lastnimi rokami, tudi doma. Pripravljen gonilnik ne zahteva prilagajanja ob upoštevanju pravilne izbire zunanjih elementov in skladnosti s pravili za njihovo namestitev.
Gonilnik za 220 V LED svetilko, ki temelji na CPC9909, deluje po metodi impulzne frekvenčne modulacije. To pomeni, da je čas premora stalna vrednost (time-off=const). Izmenična napetost se popravi z diodnim mostom in zgladi s kapacitivnim filtrom C1, C2. Nato gre na vhod VIN mikrovezja in začne postopek generiranja tokovnih impulzov na izhodu GATE. Izhodni tok IC poganja močnostni tranzistor Q1. V trenutku, ko je tranzistor odprt (impulzni čas »time-on«), bremenski tok teče skozi vezje: »+ diodni most« – LED – L – Q1 – R S – »-diodni most«.
V tem času induktor kopiči energijo, da jo med premorom prenese na breme. Ko se tranzistor zapre, energija induktorja zagotavlja obremenitveni tok v vezju: L – D1 – LED – L.
Postopek je cikličen, kar ima za posledico žagasti tok skozi LED. Največja in najmanjša vrednost žage je odvisna od induktivnosti induktorja in delovne frekvence.
Frekvenca impulza je določena z vrednostjo upora RT. Amplituda impulzov je odvisna od upora upora RS. Tok LED se stabilizira s primerjavo notranje referenčne napetosti IC s padcem napetosti na R S . Varovalka in termistor ščitita vezje pred morebitnimi izrednimi razmerami.

Izračun zunanjih elementov

Upor za nastavitev frekvence

Trajanje premora se nastavi z zunanjim uporom R T in se določi po poenostavljeni formuli:

t premor =RT /66000+0,8 (µs).

Po drugi strani je čas premora povezan z delovnim ciklom in frekvenco:

t pavza =(1-D)/f (s), kjer je D delovni cikel, ki je razmerje med časom impulza in periodo.

Trenutni senzor

Upornost R S določa amplitudno vrednost toka skozi LED in se izračuna po formuli: R S =U CS /(I LED +0,5*I L impulz), kjer je U CS kalibrirana referenčna napetost, enaka 0,25 V;

I LED – tok skozi LED;

I L impulz – vrednost valovanja bremenskega toka, ki ne sme presegati 30%, to je 0,3*I LED.

Po pretvorbi bo formula dobila obliko: R S =0,25/1,15*I LED (Ohm).

Moč, ki jo odvaja tokovni senzor, je določena s formulo: P S =R S *I LED *D (W).

Za namestitev je sprejet upor z rezervo moči 1,5-2 krat.

Plin

Kot je znano, se tok induktorja ne more nenadoma spremeniti, povečati med impulzom in zmanjšati med premorom. Naloga radioamaterja je izbrati tuljavo z induktivnostjo, ki zagotavlja kompromis med kakovostjo izhodnega signala in njegovimi dimenzijami. Če želite to narediti, se spomnite ravni valovanja, ki ne sme presegati 30%. Potem boste potrebovali induktivnost z nominalno vrednostjo:

L=(US LED *t pavza)/I L impulz, kjer je U LED padec napetosti na LED(ah), vzet iz karakteristične krivulje IV.

Filter moči

V napajalnem krogu sta nameščena dva kondenzatorja: C1 - za izravnavo popravljene napetosti in C2 - za kompenzacijo frekvenčnih motenj. Ker CPC9909 deluje v širokem območju vhodne napetosti, ni potrebe po veliki elektrolitski kapacitivnosti C1. 22 uF bo dovolj, vendar je možno več. Kapacitivnost kovinskega filma C2 za vezje te vrste je standardna - 0,1 μF. Oba kondenzatorja morata vzdržati napetost najmanj 400 V.

Vendar pa proizvajalec čipov vztraja pri namestitvi kondenzatorjev C1 in C2 z nizkim ekvivalentnim serijskim uporom (ESR), da bi se izognili negativnemu vplivu visokofrekvenčnega hrupa, ki nastane pri preklopu gonilnika.

Usmernik

Diodni most je izbran na podlagi največjega toka naprej in povratne napetosti. Za delovanje v omrežju 220 V mora biti njegova povratna napetost vsaj 600 V. Izračunana vrednost predhodnega toka je neposredno odvisna od bremenskega toka in je definirana kot: I AC =(π*I LED)/2√2, A.

Dobljeno vrednost je treba pomnožiti z dvema, da povečate zanesljivost vezja.

Izbira preostalih elementov vezja

Kondenzator C3, nameščen v napajalnem krogu mikrovezja, mora imeti kapaciteto 0,1 µF z nizko vrednostjo ESR, podobno kot C1 in C2. Neuporabljena zatiča PWMD in LD sta prav tako povezana s skupno žico preko C3.

Tranzistor Q1 in dioda D1 delujeta v impulznem načinu. Zato je treba pri izbiri upoštevati njihove frekvenčne lastnosti. Le elementi s kratkim obnovitvenim časom bodo lahko zadržali negativni vpliv prehodnih pojavov v trenutku preklopa pri frekvenci okoli 100 kHz. Največji tok skozi Q1 in D1 je enak vrednosti amplitude toka LED ob upoštevanju izbranega delovnega cikla: I Q1 = I D1 = D*I LED, A.

Napetost, ki se uporablja za Q1 in D1, je po naravi impulzna, vendar ne več kot popravljena napetost ob upoštevanju kapacitivnega filtra, to je 280 V. Izbira močnostnih elementov Q1 in D1 mora biti narejena z rezervo, pri čemer se izračunani podatki pomnožijo z dvema.

Varovalka ščiti tokokrog pred zasilnimi kratkimi stiki in mora dolgo vzdržati največji obremenitveni tok, vključno z impulznim šumom.

I VAROVALKA =5*I AC , A.

Namestitev termistorja RTH je potrebna za omejitev vhodnega toka gonilnika, ko je kondenzator filtra izpraznjen. RTH mora s svojim uporom varovati diode mostičnega usmernika pred izpadom v začetnih sekundah delovanja.

R TH =(√2*220)/5*I AC, Ohm.

Druge možnosti za omogočanje CPC9909

Mehak zagon in analogno zatemnitev

Po želji lahko CPC9909 zagotovi mehak vklop LED, ko se njena svetlost postopoma povečuje. Mehki zagon se izvede z uporabo dveh fiksnih uporov, povezanih na pin LD, kot je prikazano na sliki. Ta rešitev vam omogoča podaljšanje življenjske dobe LED.

Prav tako vam LD pin omogoča implementacijo analogne funkcije zatemnitve. Da bi to naredili, se upor 2,2 kOhm zamenja s spremenljivim uporom 5,1 kOhm, s čimer se gladko spremeni potencial na zatiču LD.

Zatemnitev pulza

Sijaj LED diode lahko nadzirate z uporabo pravokotnih impulzov na zatič PWMD (zatemnitev s širinsko modulacijo impulza). Za to se uporablja mikrokrmilnik ali generator impulzov z obvezno ločitvijo prek optičnega sklopnika.

Poleg obravnavane možnosti gonilnika za LED svetilke obstajajo podobne rešitve vezja drugih proizvajalcev: HV9910, HV9961, PT4115, NE555, RCD-24 itd. Vsaka od njih ima svoje prednosti in slabosti, vendar na splošno uspešno obvladajte dodeljeno obremenitev pri sestavljanju z lastnimi rokami.

Preberite tudi

Vsaka LED svetilka je sestavljena iz več delov (komponent): ohišja svetilke, gonilnika, LED diod in radiatorja ali plošče za odvajanje toplote.

V tem članku bomo pogledali, kaj je gonilnik, njegove glavne značilnosti in kako izbrati pravo svetilko, da bo gonilnik, nameščen v njem, trajal največ časa.

Začnimo s tem, kaj je voznik? Veliko ljudi zamenjuje napajalnik in gonilnik, razlika med njima je v tem, da napajalniki stabilizirajo napetost, gonilnik pa tok, ki je potreben za napajanje LED diod. Ker razmišljamo o svetilkah, bomo predpostavili, da uporabljajo LED z močjo 1 vat.

LED diode delujejo iz stalnega vira napajanja, zato morate za njihovo priključitev zmanjšati izmenično napetost. Vsaka LED svetilka (ki ima LED vezja) ima parametre, kot so moč, nazivni tok in napetost. Te parametre je vsekakor treba upoštevati pri izbiri gonilnika za svetilko. Oglejmo si te parametre po vrstnem redu:

1. Moč. Največjo moč gonilnika za LED sijalko navede proizvajalec na nalepki in prikazuje največjo obremenitev, ki jo lahko priključite. Na primer, oznaka označuje (30x36)x1W, kar pomeni, da je na ta gonilnik mogoče priključiti približno 30-36 enovatnih LED diod. Če govorimo o povezovanju 12 ali 24 V LED trakov ali modulov, morate upoštevati, da ponujeni napajalniki zanje omejujejo napetost, ne tok, torej niso gonilniki v sprejeti terminologiji. To pomeni, prvič, da morate skrbno spremljati moč bremena, priključenega na določeno napajanje. Pri izbiri gonilnika za trak ali module morate upoštevati, da je moč vira približno 20% -30% višja od moči vezja; ni potrebe po varčevanju denarja in obremenitvi vira napajanja "na zmogljivost"; bolje je namestiti dva ali več virov napajanja ali izbrati močnejšega, če tega ne storite, se bo napajalnik začel segrevati in hitro odpovedal.

2. Nazivni parametri toka in napetosti. Na vseh LED diodah proizvajalec navede nazivni tok, zato je treba gonilnike LED izbrati na podlagi tega. Najpogosteje se v svetilkah uporabljajo gonilniki LED z nazivnim tokom 350 in 700 miliamperov. 350 mA je NAJVEČJI delovni tok. To pomeni, da je za dolgotrajno delovanje potrebno uporabiti vir napajanja s tokom 300-330 mA. Enako velja za vzporedno povezavo - tok na LED ne sme preseči navedene vrednosti 300-330 mA. To ne pomeni, da bo delovanje pri višjem toku povzročilo odpoved LED. Toda ob nezadostnem odvajanju toplote lahko vsak dodatni miliamper skrajša življenjsko dobo žarnice. Poleg tega večji kot je tok, nižji je izkoristek LED, kar pomeni, da se bolj segreje in s tem skrajša življenjsko dobo sijalke. Če govorimo o LED trakovih in modulih, se običajno proizvajajo v dveh standardih napetosti - 12 in 24 voltov. Napajalniki so označeni z vrednostmi napetosti in moči.

3. Razred tesnosti in zaščite pred vlago (IP). Trenutno je zaščitni razred določen z dvema številkama, navedenima za kratico IP (IP = Ingress Protection). Prva številka označuje razred zaščite pred prodiranjem trdnih tujkov v napravo (prah). Drugi označuje razred zaščite pred vdorom tekočih tujkov (vode). Upoštevati je treba, da razred zaščite IP ne pove ničesar o temperaturi okolice, pri kateri deluje svetilka.

1. številka

Imenovanje

2. številka

Imenovanje

IP0X

Zaščite ni.

IPX0

Zaščite ni.

IP1X

Zaščita pred velikimi tujki D>50 mm. Pomanjkanje zaščite pred namernim vdorom.

IPX1

Zaščita pred navpično padajočimi kapljicami vode.

IP2X

Zaščita pred srednje velikimi tujki D>12mm. Drži prste stran.

IPX2

Zaščita pred diagonalno padajočimi vodnimi kapljicami, 15° glede na običajno postavitev predmeta.

IP3X

Zaščita pred majhnimi tujki D>2,5 mm. Instrument in kabel hranite proč.

IPX3

Zaščita pred majhnimi brizgami vode do 60° glede na običajno postavitev predmeta.

IP4X

Zaščita pred peščenimi onesnaževalci D>1mm. Orodje in kabel hranite proč.

IPX4

Zaščita pred velikimi količinami brizganja vode z vseh strani.

IP5X

Zaščita pred usedlinami prahu

IPX5

Zaščita pred močnimi vodnimi curki iz vseh smeri.

IP6X

Zaščita pred prahom

IPX6

Zaščita pred začasnimi poplavami (močan vodni curek).

Standardno vezje gonilnika LED RT4115 je prikazano na spodnji sliki:

Napajalna napetost mora biti vsaj 1,5-2 volta višja od skupne napetosti na LED. V skladu s tem je v območju napajalne napetosti od 6 do 30 voltov na gonilnik mogoče priključiti od 1 do 7-8 LED.

Največja napajalna napetost mikrovezja 45 V, vendar delovanje v tem načinu ni zagotovljeno (bolje bodite pozorni na podobno mikrovezje).

Tok skozi LED ima trikotno obliko z največjim odstopanjem od povprečne vrednosti ±15%. Povprečni tok skozi LED se nastavi z uporom in izračuna po formuli:

I LED = 0,1 / R

Najmanjša dovoljena vrednost je R = 0,082 Ohm, kar ustreza največjemu toku 1,2 A.

Odstopanje toka skozi LED od izračunanega ne presega 5%, pod pogojem, da je upor R nameščen z največjim odstopanjem od nazivne vrednosti 1%.

Torej, da vklopimo LED pri konstantni svetlosti, pustimo zatič DIM viseti v zraku (v notranjosti PT4115 je potegnjen do nivoja 5V). V tem primeru je izhodni tok določen izključno z uporom R.

Če priključimo kondenzator med DIM pin in maso, dobimo učinek gladkega svetenja LED. Čas, potreben za doseganje največje svetlosti, je odvisen od kapacitete kondenzatorja; večja kot je, dlje bo žarnica svetila.

Za referenco: Vsak nanofarad kapacitivnosti poveča čas vklopa za 0,8 ms.

Če želite izdelati zatemnjen gonilnik za LED z nastavitvijo svetlosti od 0 do 100%, se lahko zatečete k eni od dveh metod:

  1. Prvi način predvideva, da se na vhod DIM dovaja konstantna napetost v območju od 0 do 6 V. V tem primeru se prilagoditev svetlosti od 0 do 100% izvede pri napetosti na zatiču DIM od 0,5 do 2,5 voltov. Povečanje napetosti nad 2,5 V (in do 6 V) ne vpliva na tok skozi LED (svetlost se ne spremeni). Nasprotno, zmanjšanje napetosti na raven 0,3 V ali nižje vodi do izklopa vezja in preklopa v stanje pripravljenosti (poraba toka pade na 95 μA). Tako lahko učinkovito nadzorujete delovanje gonilnika, ne da bi odstranili napajalno napetost.
  2. Drugi način vključuje dovajanje signala iz pretvornika širine impulza z izhodno frekvenco 100-20000 Hz, bo svetlost določena z delovnim ciklom (delovni cikel impulza). Na primer, če visoka raven traja 1/4 obdobja, nizka stopnja pa 3/4, potem bo to ustrezalo ravni svetlosti 25% največje. Zavedati se morate, da je delovna frekvenca gonilnika določena z induktivnostjo induktorja in nikakor ni odvisna od frekvence zatemnitve.

Vezje gonilnika LED PT4115 z zatemnilnikom konstantne napetosti je prikazano na spodnji sliki:

To vezje za prilagajanje svetlosti LED diod deluje odlično zaradi dejstva, da je znotraj čipa DIM pin "povlečen" na 5V vodilo skozi upor 200 kOhm. Zato, ko je drsnik potenciometra v najnižjem položaju, se oblikuje napetostni delilnik 200 + 200 kOhm in na DIM pinu se oblikuje potencial 5/2 = 2,5 V, kar ustreza 100% svetlosti.

Kako shema deluje

V prvem trenutku, ko se uporabi vhodna napetost, je tok skozi R in L enak nič in izhodno stikalo, vgrajeno v mikrovezje, je odprto. Tok skozi LED diode začne postopoma naraščati. Hitrost naraščanja toka je odvisna od velikosti induktivnosti in napajalne napetosti. V vezju primerjalnik primerja potenciale pred in za uporom R in takoj, ko je razlika 115 mV, se na njegovem izhodu pojavi nizek nivo, ki zapre izhodno stikalo.

Zahvaljujoč energiji, shranjeni v induktivnosti, tok skozi LED diode ne izgine takoj, ampak se začne postopoma zmanjševati. Padec napetosti na uporu R se postopoma zmanjšuje.Takoj ko doseže vrednost 85 mV, primerjalnik ponovno izda signal za odpiranje izhodnega stikala. In celoten cikel se ponavlja znova.

Če je treba zmanjšati obseg tokovnih valov skozi LED, je možno priključiti kondenzator vzporedno z LED. Večja kot je njegova zmogljivost, bolj se bo trikotna oblika toka skozi LED diode zgladila in bolj bo postala podobna sinusni obliki. Kondenzator ne vpliva na delovno frekvenco ali učinkovitost gonilnika, vendar poveča čas, ki je potreben, da se določen tok skozi LED umiri.

Pomembne podrobnosti sestavljanja

Pomemben element vezja je kondenzator C1. Ne le zgladi valovanje, ampak tudi kompenzira energijo, nakopičeno v induktorju v trenutku, ko je izhodno stikalo zaprto. Brez C1 bo energija, shranjena v induktorju, tekla skozi Schottky diodo do napajalnega vodila in lahko povzroči okvaro mikrovezja. Torej, če vklopite gonilnik brez kondenzatorja, ki ranžira napajanje, je skoraj zagotovljeno, da se bo mikrovezje izklopilo. In večja kot je induktivnost induktorja, večja je možnost, da mikrokrmilnik zgori.

Najmanjša kapacitivnost kondenzatorja C1 je 4,7 µF (in ko se vezje napaja z pulzirajočo napetostjo po diodnem mostu - najmanj 100 µF).

Kondenzator naj bo nameščen čim bližje čipu in naj ima čim nižjo vrednost ESR (torej tantalovi kondenzatorji so dobrodošli).

Prav tako je zelo pomembno, da odgovorno pristopite k izbiri diode. Imeti mora nizek padec napetosti naprej, kratek čas obnovitve med preklopom in stabilnost parametrov, ko se temperatura p-n spoja poveča, da se prepreči povečanje toka uhajanja.

Načeloma lahko vzamete običajno diodo, vendar so Schottky diode najbolj primerne za te zahteve. Na primer STPS2H100A v SMD izvedbi (napetost naprej 0,65 V, vzvratno - 100 V, impulzni tok do 75 A, delovna temperatura do 156 ° C) ali FR103 v ohišju DO-41 (napetost vzvratno do 200 V, tok do 30 A, temperatura do 150 °C). Zelo dobro so se izkazali običajni SS34, ki jih lahko izvlečete iz starih plošč ali kupite cel paket za 90 rubljev.

Induktivnost induktorja je odvisna od izhodnega toka (glejte spodnjo tabelo). Nepravilno izbrana vrednost induktivnosti lahko povzroči povečanje razpršene moči na mikrovezju in prekoračitev meja delovne temperature.

Če se pregreje nad 160 °C, se mikrovezje samodejno izklopi in ostane v izklopljenem stanju, dokler se ne ohladi na 140 °C, nato pa se samodejno zažene.

Kljub razpoložljivim tabelarnim podatkom je dovoljena vgradnja tuljave z odstopanjem induktivnosti, večjim od nazivne vrednosti. V tem primeru se učinkovitost celotnega vezja spremeni, vendar ostane delujoča.

Lahko vzamete tovarniško dušilko ali pa jo naredite sami iz feritnega obroča iz zgorele matične plošče in žice PEL-0,35.

Če je pomembna največja avtonomija naprave (prenosne svetilke, luči), je za povečanje učinkovitosti vezja smiselno skrbno izbrati induktor. Pri nizkih tokovih mora biti induktivnost večja, da se zmanjšajo napake krmiljenja toka, ki so posledica zakasnitve pri preklopu tranzistorja.

Induktor mora biti nameščen čim bližje SW zatiču, idealno pa je neposredno povezan z njim.

In končno, najbolj natančen element gonilnega vezja LED je upor R. Kot že omenjeno, je njegova najmanjša vrednost 0,082 Ohma, kar ustreza toku 1,2 A.

Na žalost ni vedno mogoče najti upora ustrezne vrednosti, zato je čas, da se spomnimo formul za izračun ekvivalentnega upora, ko so upori povezani zaporedno in vzporedno:

  • R zadnji = R 1 +R 2 +…+R n;
  • R parov = (R 1 x R 2) / (R 1 +R 2).

S kombiniranjem različnih načinov povezovanja lahko dobite zahtevano upornost iz več uporov pri roki.

Pomembno je, da ploščo usmerite tako, da tok diode Schottky ne teče po poti med R in VIN, saj lahko to privede do napak pri merjenju bremenskega toka.

Nizki stroški, visoka zanesljivost in stabilnost gonilnikov na RT4115 prispevajo k njegovi široki uporabi v LED-sijalkah. Skoraj vsaka druga 12-voltna LED svetilka z osnovo MR16 je sestavljena na PT4115 (ali CL6808).

Upornost upora za nastavitev toka (v Ohmih) se izračuna po popolnoma enaki formuli:

R = 0,1 / I LED[A]

Tipičen diagram povezave izgleda takole:

Kot lahko vidite, je vse zelo podobno vezju LED svetilke z gonilnikom RT4515. Opis delovanja, nivoji signalov, značilnosti uporabljenih elementov in postavitev tiskanega vezja so popolnoma enaki, zato se nima smisla ponavljati.

CL6807 se prodaja za 12 rubljev / kos, le paziti morate, da ne zdrsnejo spajkani (priporočam, da jih vzamete).

SN3350

SN3350 je še en poceni čip za gonilnike LED (13 rubljev/kos). Je skoraj popoln analog PT4115 z edino razliko, da se lahko napajalna napetost giblje od 6 do 40 voltov, največji izhodni tok pa je omejen na 750 miliamperov (trajni tok ne sme presegati 700 mA).

Kot vsa zgoraj opisana mikrovezja je SN3350 impulzni padajoči pretvornik s funkcijo stabilizacije izhodnega toka. Kot običajno je tok v obremenitvi (in v našem primeru ena ali več LED deluje kot obremenitev) nastavljen z uporom upora R:

R = 0,1 / I LED

Da preprečite prekoračitev največjega izhodnega toka, upor R ne sme biti nižji od 0,15 Ohm.

Čip je na voljo v dveh paketih: SOT23-5 (maksimalno 350 mA) in SOT89-5 (700 mA).

Kot običajno, z uporabo konstantne napetosti na zatiču ADJ spremenimo vezje v preprost nastavljiv gonilnik za LED.

Značilnost tega mikrovezja je nekoliko drugačno območje nastavitve: od 25% (0,3 V) do 100% (1,2 V). Ko potencial na zatiču ADJ pade na 0,2 V, preide mikrovezje v način mirovanja s porabo približno 60 µA.

Tipični diagram povezave:

Za druge podrobnosti glejte specifikacije za mikrovezje (pdf datoteka).

ZXLD1350

Kljub dejstvu, da je to mikrovezje še en klon, nekatere razlike v tehničnih lastnostih ne omogočajo njihove neposredne zamenjave med seboj.

Tu so glavne razlike:

  • mikrovezje se začne pri 4,8 V, vendar doseže normalno delovanje le z napajalno napetostjo od 7 do 30 voltov (do 40 V se lahko napaja pol sekunde);
  • največji tok obremenitve - 350 mA;
  • upor izhodnega stikala v odprtem stanju je 1,5 - 2 Ohma;
  • S spreminjanjem potenciala na priključku ADJ iz 0,3 na 2,5 V lahko spremenite izhodni tok (svetlost LED) v območju od 25 do 200%. Pri napetosti 0,2 V za najmanj 100 µs gonilnik preide v način mirovanja z nizko porabo energije (približno 15-20 µA);
  • če je nastavitev izvedena s signalom PWM, potem je pri hitrosti ponavljanja impulza pod 500 Hz obseg sprememb svetlosti 1-100%. Če je frekvenca nad 10 kHz, potem od 25% do 100%;

Največja napetost, ki jo je mogoče uporabiti na vhodu ADJ, je 6 V. V tem primeru gonilnik v območju od 2,5 do 6 V proizvaja največji tok, ki ga nastavi upor za omejevanje toka. Upornost upora se izračuna na popolnoma enak način kot v vseh zgornjih mikrovezjih:

R = 0,1 / I LED

Najmanjši upor upora je 0,27 Ohm.

Tipičen povezovalni diagram se ne razlikuje od svojih kolegov:

Brez kondenzatorja C1 je NEMOGOČE napajati vezje!!! V najboljšem primeru se bo mikrovezje pregrelo in povzročilo nestabilne lastnosti. V najslabšem primeru bo takoj propadel.

Podrobnejše značilnosti ZXLD1350 najdete v podatkovnem listu za ta čip.

Stroški mikrovezja so nerazumno visoki (), kljub dejstvu, da je izhodni tok precej majhen. Na splošno je zelo za vsakogar. Ne bi se vpletal.

QX5241

QX5241 je kitajski analog MAX16819 (MAX16820), vendar v bolj priročnem paketu. Na voljo tudi pod imeni KF5241, 5241B. Ima oznako "5241a" (glej sliko).

V eni znani trgovini se prodajajo skoraj po teži (10 kosov za 90 rubljev).

Gonilnik deluje po popolnoma enakem principu kot vsi zgoraj opisani (zvezni padajoči pretvornik), vendar ne vsebuje izhodnega stikala, zato je za delovanje potreben priklop zunanjega tranzistorja na efekt polja.

Lahko vzamete kateri koli N-kanalni MOSFET z ustreznim odtočnim tokom in napetostjo odvodnega vira. Primerni so na primer: SQ2310ES (do 20V!!!), 40N06, IRF7413, IPD090N03L, IRF7201. Na splošno velja, da nižja kot je odpiralna napetost, tem bolje.

Tukaj je nekaj ključnih funkcij gonilnika LED na QX5241:

  • največji izhodni tok - 2,5 A;
  • Učinkovitost do 96%;
  • največja frekvenca zatemnitve - 5 kHz;
  • največja delovna frekvenca pretvornika je 1 MHz;
  • natančnost trenutne stabilizacije skozi LED - 1%;
  • napajalna napetost - 5,5 - 36 voltov (normalno deluje pri 38!);
  • izhodni tok se izračuna po formuli: R = 0,2 / I LED

Za več podrobnosti preberite specifikacijo (v angleščini).

Gonilnik LED na QX5241 vsebuje malo delov in je vedno sestavljen po tej shemi:

Čip 5241 je na voljo samo v paketu SOT23-6, zato je najbolje, da se mu ne približate s spajkalnikom za spajkalne posode. Po namestitvi je treba ploščo temeljito oprati, da odstranite fluks; morebitna neznana kontaminacija lahko negativno vpliva na delovanje mikrovezja.

Razlika med napajalno napetostjo in skupnim padcem napetosti na diodah mora biti 4 volte (ali več). Če je manj, potem opazimo nekaj napak v delovanju (trenutna nestabilnost in žvižganje induktorja). Zato vzemite z rezervo. Poleg tega večji kot je izhodni tok, večja je rezerva napetosti. Čeprav sem morda le naletel na slabo kopijo mikrovezja.

Če je vhodna napetost manjša od skupnega padca na LED diodah, potem generiranje ne uspe. V tem primeru se stikalo izhodnega polja popolnoma odpre in LED diode zasvetijo (seveda ne s polno močjo, ker napetost ni dovolj).

AL9910

Diodes Incorporated je ustvaril zelo zanimiv IC gonilnik LED: AL9910. Zanimiv je v tem, da njegovo delovno napetostno območje omogoča neposredno priključitev na omrežje 220 V (prek preprostega diodnega usmernika).

Tukaj so njegove glavne značilnosti:

  • vhodna napetost - do 500V (do 277V za izmenično);
  • vgrajen stabilizator napetosti za napajanje mikrovezja, ki ne potrebuje dušilnega upora;
  • možnost prilagajanja svetlosti s spreminjanjem potenciala na krmilni nogi od 0,045 do 0,25 V;
  • vgrajena zaščita pred pregrevanjem (sproži se pri 150°C);
  • delovna frekvenca (25-300 kHz) se nastavi z zunanjim uporom;
  • za delovanje je potreben zunanji poljski tranzistor;
  • Na voljo v osemkrakih paketih SO-8 in SO-8EP.

Gonilnik, sestavljen na čipu AL9910, nima galvanske izolacije od omrežja, zato ga je treba uporabljati le tam, kjer je neposreden stik z elementi vezja nemogoč.

Gonilnik za LED svetilko je najpomembnejši element vezja, ki zagotavlja dobro svetlost, učinkovitost in dolgotrajno delovanje svetlobnih virov. Z njegovo pomočjo se izmenični tok industrijskega omrežja z napetostjo 220 V pretvori v enosmerni tok želene vrednosti (12/24/48 V). Razumeli bomo vse funkcije električnega elementa in navedli pomembna merila za izbiro naprav.

Koncept omrežnega gonilnika in njegov namen

Gonilnik je elektronska komponenta, ki sprejema izmenično napetost, jo stabilizira in oddaja enosmerno napetost. Tukaj je pomembno razumeti, da govorimo o sprejemu toka. Za pretvorbo napetosti se uporabljajo običajni napajalniki (vrednost izhodne napetosti je navedena na ohišju). Napajalniki delujejo v diodnih trakovih.

Glavna značilnost pretvornika za LED svetlobne naprave je izhodni tok. Za obremenitev se uporabljajo pomožne LED diode ali drugi polprevodniki. Skoraj vedno se gonilnik napaja iz industrijskega omrežja 220 V, razpon izhodne napetosti pa se začne od 2 do 3 in konča v desetinah voltov. Za povezavo treh 3 W LED diod potrebujete elektronski gonilnik z izhodno napetostjo 9 - 21 V in tokom 780 mA. Pri majhnih obremenitvah je za univerzalno napravo značilen nizek koeficient učinkovitosti (COP).

Za napajanje avtomobilskih žarometov se uporablja vir s konstantno napetostjo od 10 do 35 V. Če je moč nizka, voznik ni potreben, bo pa potreben ustrezen upor. Ta komponenta je nepogrešljiv del gospodinjskega stikala, vendar pri preklopu LED diode na 220 V AC omrežje ne morete računati na zanesljivo in trajno delovanje.

Načelo delovanja

Pretvornik deluje kot vir toka. Poglejmo si razlike med izdelkom in napajalnikom – virom napetosti.

Na izhodu vsakega napetostnega pretvornika imamo določeno napetost, ki ni povezana z bremenom. Na primer, če priključite upor 40 ohmov na 12 V napajalnik, bo skozi njega stekel tok 300 mA. Če namestite dva upora vzporedno, bo skupni tok 600 mA, čeprav bo napetost ostala enaka.

Kar zadeva gonilnik, daje enak tok, kljub temu, da se napetost spreminja navzgor ali navzdol. Vzemite 30 ohmski upor in ga povežite z gonilnikom 225 mA. Napetost bo padla na 12 V. Če zamenjate dva vzporedno vezana upora po 30 ohmov, bo tok še vedno ostal enak 225 mA, vendar bo napetost prepolovljena - na 6 V.

Od tod sklep: visokokakovosten gonilnik zagotavlja obremenitvi določen izhodni tok, ne glede na spreminjajočo se napetost. Posledično bo LED dioda ob napajanju z napetostjo 5 V svetila enako močno v primerjavi z virom napajanja 10 V, če tok ostane enak.

Specifikacije

Potreba po nakupu gonilnika se pojavi, če je bila najdena zanimiva svetilka brez pretvornika toka. Druga možnost je izdelava svetlobnega vira iz nič z nakupom vsakega elementa posebej.

Pred nakupom pretvornika toka upoštevajte tri glavne značilnosti:

  • izhodna amperaža;
  • delovna moč;
  • izhodna napetost.

Izhodna napetost se izračuna glede na diagram napajalne povezave in število LED. Trenutna vrednost vpliva na moč in stopnjo sijaja. Izhodni tok gonilnika za LED diode mora zadostovati za konstanten in svetel sij.

Moč izdelka mora biti višja od skupne vrednosti vseh LED. Formula za izračun je P = P (led) × X, kjer je

  • P (led) - moč diode;
  • X je število diod.

Da bi zagotovili dolgoročno delovanje gonilnika, se morate osredotočiti na rezervo moči - kupite pretvornike z nazivno močjo za 20 - 30% večjo od zahtevane vrednosti. Ne pozabite na barvni faktor, ki je neposredno povezan s padcem napetosti. Slednja vrednost se razlikuje glede na različne barve.

Uporabno do datuma

Življenjska doba gonilnika je v primerjavi z optično komponento LED sijalke nekoliko krajša – približno 30.000 ur. To je posledica številnih razlogov: napetostnih sunkov, sprememb temperature, vlažnosti in obremenitve pretvornika.

Ena od ranljivih točk je gladilni kondenzator, v katerem elektrolit sčasoma izhlapi. V večini primerov se to zgodi, če je nameščen v prostorih z visoko vlažnostjo ali priključen na omrežje z napetostnimi sunki. Ta pristop bo povzročil povečano valovanje na izhodu naprave, kar negativno vpliva na LED diode.

Življenjska doba gonilnika se pogosto skrajša zaradi delne obremenitve. Če se naprava z močjo 200 W uporablja s polovično obremenitvijo (100 W), se polovica nazivne vrednosti vrne v omrežje, kar povzroči preobremenitev in pogostejše izpade električne energije.

Vrste gonilnikov

Obstajata dve glavni kategoriji pretvornikov toka za LED - linearni in impulzni tipi. Na linearni opremi je izhod tokovni generator, ki zagotavlja stabilizacijo med kakršnimi koli spremembami omrežne napetosti. Komponenta izvaja gladko prilagajanje brez generiranja visokofrekvenčnih elektromagnetnih valov. Enostavni in poceni izdelki z izkoristkom pod 80%, kar omejuje področje uporabe na LED diode in nizkoenergijske trakove.

Načelo delovanja impulznih gonilnikov je bolj zapleteno - na izhodu se oblikuje niz visokofrekvenčnih tokovnih impulzov.

Frekvenca pojavljanja tokovnih impulzov je vedno konstantna, vendar se delovni cikel lahko spreminja v območju 10 - 80%, kar vodi do spremembe vrednosti izhodnega toka. Kompaktne dimenzije in visok izkoristek (90 – 95 %) so privedli do široke uporabe impulznih gonilnikov. Njihova glavna pomanjkljivost je večje število elektromagnetnih motenj (v primerjavi z linearnimi).

Na stroške voznika vpliva prisotnost ali odsotnost galvanske izolacije. V slednjem primeru so naprave običajno cenejše, vendar je zanesljivost veliko manjša zaradi verjetnosti električnega udara.

Zatemnjen gonilnik

Dimmer je naprava, ki vam omogoča prilagajanje svetlosti svetlobnih virov. Večina gonilnikov podpira to funkcijo. Z njihovo pomočjo se zmanjša intenzivnost osvetlitve v dnevnih urah, poudarki so postavljeni na določene notranje predmete in prostor je zoniran. Vse to omogoča zmanjšanje stroškov energije in podaljšanje življenjske dobe posameznih komponent.

kitajski vozniki

Za poceni in nizkokakovostne kitajske gonilnike je značilna odsotnost ohišja. Izhodni tok običajno ne presega 700 mA. V ozadju minimalnih stroškov in (po možnosti) prisotnosti galvanske izolacije so slabosti videti veliko resnejše:

  • kratka življenjska doba;
  • nezanesljivost - poceni elementi za vezja;
  • velike radiofrekvenčne motnje;
  • številne pulzacije;
  • slaba zaščita pred visoko temperaturo in povečanjem / znižanjem omrežne napetosti.

Kako izbrati voznika

Če želite dobiti visokokakovostno napravo, ki bo trajala več let in opravljala zahtevane funkcije, priporočamo, da se izogibate nakupu poceni kitajskih izdelkov. Fizični parametri takšnih ne sovpadajo vedno z deklariranimi vrednostmi. Ne kupujte naprav, ki nimajo garancijskih listov.

Najenostavnejša možnost, povprečna kakovost in cena, je tokovni pretvornik brez ohišja, priključen na industrijsko omrežje z napetostjo 220 V. Z izbiro ene ali druge modifikacije naprave jo lahko uporabite za eno ali več LED. To so odlični elementi, ki se uporabljajo v laboratorijskih raziskavah in poskusih. Za stanovanja in hiše je priporočljivo kupiti pogone z ohišjem, saj njegova odsotnost zmanjšuje zanesljivost in varnost delovanja.

Pripravljena mikrovezja pretvornika toka za LED sijalke

Na trgu lahko najdete že pripravljena mikrovezja za pretvorbo toka. Spodaj menimo, da so najbolj priljubljeni:

  1. Supertex HV9910 je impulzni pretvornik s tokom do 10 mA, ki ne podpira ločevanja.
  2. ON Semiconductor UC3845 je impulzna naprava z izhodnim tokom 1 A.
  3. Texas Instruments UCC28810 je gonilnik impulznega tipa s podporo za ločevanje in izhodnim tokom največ 750 mA.
  4. LM3404HV je odlična možnost za napajanje visoko zmogljivih LED. Delo temelji na principu pretvornika resonančnega tipa. Za vzdrževanje nazivnega toka se uporablja resonančno vezje, sestavljeno iz kondenzatorja in polprevodniške diode Schottky. Pri izbiri upornosti RON je možno nastaviti želeno preklopno frekvenco.
  5. Maxim MAX16800 - linearni gonilnik za nizko napetost (12 V). Izhodni tok ne presega 350 mA. To gonilno vezje za LED svetilko je odlična možnost za močno LED diodo ali svetilko. Podprto zatemnitev.

Samomontaža pretvornika za 220 V LED

Obravnavano vezje je podobno stikalnemu napajalniku. Za primer vzemimo preprost stikalni napajalnik, ki nima galvanske izolacije. Glavne prednosti takšne sheme so preprostost in zanesljivost.

Pri izbiri metode bodite previdni, saj ni nobenih omejitev glede izhodnega toka. LED diode bodo napajale 1,5 - 2 A, ki so jim dodeljene, če pa se neprevidno dotaknete golih žic z rokami, se bo trenutna vrednost povečala na desetine amperov in prišlo bo do močnega udara.

Najenostavnejše vezje pretvornika toka 220 V vsebuje tri stopnje:

  • napetostni delilnik s kapacitivnim uporom;
  • več diod (most);
  • Regulator napetosti.

V prvi fazi se kapacitivni upor uporablja za samostojno polnjenje kondenzatorja in ni povezan z delovanjem samega vezja. Ocena ni pomembna in je običajno med 100 kOhm in 1 MOhm z močjo največ 1 W. Za te namene ne morete izbrati elektrolitskega kondenzatorja.

Tok teče skozi kondenzator, dokler ni popolnoma napolnjen. Manjša kot je kapaciteta kondenzatorja, hitreje se bo postopek zaključil. Kondenzator 0,3 µF bo skozi sebe prepustil manjši del celotne omrežne napetosti.

Za pretvorbo izmenične napetosti v enosmerno napetost se uporablja diodni most. Ko kondenzator "odreže" skoraj celotno napetost, bo diodni most proizvedel enosmerni tok z napetostjo 20 - 22 V.

Na tretji stopnji je nameščen gladilni filter za stabilizacijo napetosti. Kondenzator in diodni most zmanjšata napetost. Vsaka sprememba napetosti v omrežju vpliva na izhodno amplitudo diodnega mostu. Za zmanjšanje valovanja je vzporedno z vezjem priključen elektrolitski kondenzator.

Samomontaža 10 W pretvornika

Če želite z lastnimi rokami zgraditi omrežni gonilnik za napajanje močne LED, uporabite elektronske plošče poškodovanih gospodinjstev. Pogosto takšne svetilke prenehajo delovati ravno zaradi pregorelih svetilk, čeprav elektronska plošča še naprej deluje. Vse komponente se lahko uporabljajo za izdelavo napajalnika, gonilnika in drugih električnih naprav. Postopek bo zahteval kondenzatorje, diode, tranzistorje in dušilke.

Razstavite okvarjeno 20 W živosrebrno sijalko (primerno za 10 W gonilnik). V tem primeru je zagotovljeno, da bo dušilna loputa zdržala uporabljeno obremenitev. Ker se zahteve po moči za omrežni gonilnik povečajo, boste morali izbrati močnejšo ekonomično enoto ali namesto dušilke uporabiti analogno z ogromnim jedrom.

Na navitje naredite 20 obratov in ga s spajkalnikom povežite z usmernikom (diodni most). Uporabite napetost iz industrijskega omrežja 220 V in uporabite multimeter za merjenje nastale vrednosti na izhodu diodnega mostu. Če upoštevate navodila, boste dobili vrednost v območju 9 - 10 V. Vir LED porabi 0,8 A pri nazivni 900 mA. Ker boste dovajali zmanjšan tok, lahko podaljšate življenjsko dobo LED diode.

Zaključek

Kljub navidezni preprostosti in zanesljivosti so LED diode bolj zapletene in zahtevne od drugih svetlobnih virov. Vzemite enake vire energije. Na primer, če presežete napajalni tok fluorescenčne sijalke za 15 - 25%, se delovanje ne bo poslabšalo. V primeru LED se bo njihova življenjska doba večkrat zmanjšala. Prisotnost omrežnega gonilnika zagotavlja, da se napaja enak izhodni tok ne glede na skoke omrežne napetosti. Zaradi tega pri nakupu teh naprav ne smete varčevati.

LED sijalke so postale zelo razširjene, zaradi česar se je začela aktivna proizvodnja sekundarnih napajalnikov. Gonilnik LED svetilke je sposoben stabilno vzdrževati določene trenutne vrednosti na izhodu naprave in stabilizirati napetost, ki poteka skozi diodno verigo.

Povedali vam bomo vse o vrstah in načelih delovanja naprave za pretvorbo toka za delovanje diodne žarnice. Naš članek vsebuje smernice za izbiro gonilnika in nudi koristna priporočila. Neodvisni domači električarji bodo našli povezovalne diagrame, preverjene v praksi.

Kristali diode so sestavljeni iz dveh polprevodnikov - anode (plus) in katode (minus), ki sta odgovorna za transformacijo električnih signalov. Eno območje ima prevodnost tipa P, drugo - N. Ko je vir električne energije priključen, bo tok tekel skozi te elemente.

Zaradi te polarnosti elektroni iz območja P-tipa hitijo v območje N-tipa in obratno, naboji iz točke N hitijo v P. Vendar pa ima vsak del regije svoje meje, imenovane P-N spoji. Na teh mestih se delci srečajo in se medsebojno absorbirajo ali rekombinirajo.

Dioda je polprevodniški element in ima samo en p-n spoj. Iz tega razloga glavna značilnost, ki določa svetlost njihovega sijaja, ni napetost, temveč tok

Med P-N prehodi se napetost zmanjša za določeno število voltov, vedno enako za vsak element vezja. Ob upoštevanju teh vrednosti gonilnik stabilizira dohodni tok in na izhodu ustvari konstantno vrednost.

Kakšna moč je potrebna in kakšne vrednosti izgub med prehodom P-N so navedene v potnem listu LED naprave. Zato je treba upoštevati parametre napajalnika, katerih obseg mora zadostovati za nadomestitev izgubljene energije.

Da bi močne LED diode delovale v času, določenem v značilnostih, je potrebna stabilizacijska naprava - gonilnik. Telo elektronskega mehanizma vedno prikazuje svojo izhodno napetost

Za opremljanje svetlobnih naprav se uporabljajo napajalniki z napetostjo od 10 do 36 V.

Oprema je lahko različnih vrst:

  • žarometi avtomobilov, koles, motorjev itd.;
  • majhne prenosne ali ulične svetilke;
  • , trakovi in ​​moduli.

Vendar pa je za, kot tudi v primeru uporabe konstantne napetosti, dovoljeno ne uporabljati gonilnikov. Namesto tega je v vezje dodan upor, ki se napaja tudi iz omrežja 220 V.

Načelo delovanja napajalnika

Ugotovimo, kakšne so razlike med virom napetosti in napajalnikom. Kot primer si oglejte spodnji diagram.

Če priključimo 40 ohmski upor na 12 V napajalni vir, bo skozi njega stekel tok 300 mA (slika A). Ko je drugi upor priključen vzporedno na vezje, bo trenutna vrednost 600 mA (B). Vendar bo napetost ostala nespremenjena.

Kljub priključitvi dveh uporov na vir napajanja bo drugi ustvaril konstantno napetost na izhodu, ker v idealnih pogojih ni podvržen obremenitvi

Zdaj pa poglejmo, kako se vrednosti spremenijo, če so upori priključeni na napajanje v vezju. Podobno predstavljamo 40 ohmski reostat s 300 mA gonilnikom. Slednji na njem ustvari napetost 12 V (vezje B).

Če je vezje sestavljeno iz dveh uporov, potem je vrednost toka nespremenjena, napetost pa bo 6 V (G).

Gonilnik, za razliko od vira napetosti, ohranja določene tokovne parametre na izhodu, vendar se napetostna moč lahko spreminja

Če sklepamo, lahko rečemo, da visokokakovosten pretvornik napaja obremenitev z nazivnim tokom, tudi ko napetost pade. Skladno s tem bodo diodni kristali z 2 V ali 3 V in tokom 300 mA goreli enako močno z zmanjšano napetostjo.

Značilne lastnosti pretvornika

Eden najpomembnejših kazalcev je prenesena moč pod obremenitvijo. Ne preobremenjujte naprave in poskušajte doseči najboljše možne rezultate.

Nepravilna uporaba prispeva k hitri odpovedi ne le mehanizma za gledanje, ampak tudi LED čipov.

Glavni dejavniki, ki vplivajo na delo, so:

  • sestavni elementi, ki se uporabljajo v procesu montaže;
  • stopnja zaščite (IP);
  • najmanjše in največje vrednosti na vhodu in izhodu;
  • proizvajalec.

Sodobni modeli pretvornikov se proizvajajo na osnovi mikrovezij in uporabljajo tehnologijo pretvorbe širine impulza (PWM).

Med delovanjem napajalnika je bila uvedena metoda impulzno-širinske modulacije za regulacijo izhodne napetosti, medtem ko se na izhodu ohranja enak tok kot na vhodu

Za takšne naprave je značilna visoka stopnja zaščite pred kratkimi stiki, preobremenitvami omrežja in imajo tudi povečano učinkovitost.

Pravila za izbiro pretvornika toka

Če želite kupiti pretvornik LED svetilke, morate preučiti ključne. Vredno se je zanašati na izhodno napetost, nazivni tok in izhodno moč.

LED moč

Najprej analizirajmo izhodno napetost, ki je odvisna od več dejavnikov:

  • vrednost napetostnih izgub na P-N spojih kristalov;
  • število svetlobnih diod v verigi;
  • povezovalni diagram.

Parametri nazivnega toka se lahko določijo z značilnimi lastnostmi potrošnika, in sicer močjo LED elementov in stopnjo njihove svetlosti.

Ta indikator bo vplival na tok, ki ga porabijo kristali, katerega obseg se razlikuje glede na zahtevano svetlost. Naloga pretvornika je zagotoviti tem elementom potrebno količino energije.

Vrednost izhodne napetosti mora biti večja ali enaka skupni količini energije, porabljene na vsakem bloku električnega tokokroga

Moč naprave je odvisna od moči posameznega LED elementa, njihove barve in količine.

Za izračun porabljene energije uporabite naslednjo formulo:

P H = P LED * N,

  • N je število kristalov v verigi.

    • Dobljeni kazalniki ne smejo biti manjši od moči voznika. Zdaj je treba določiti zahtevano nominalno vrednost.

    Največja moč naprave

    Upoštevati je treba tudi, da morajo za zagotovitev stabilnega delovanja pretvornika njegove nazivne vrednosti presegati pridobljeno vrednost PH za 20-30%.

    Tako ima formula obliko:

    P max ≥ (1.2..1.3) * P H,

    kjer je P max nazivna moč napajalnika.

    Poleg moči in števila porabnikov na plošči je moč obremenitve odvisna tudi od barvnih faktorjev porabnika. Pri enakem toku imajo, odvisno od odtenka, različne padce napetosti.

    Gonilnik za LED svetilko mora zagotavljati količino toka, ki je potrebna za zagotovitev največje svetlosti. Pri izbiri naprave se mora kupec spomniti, da mora biti moč večja od tiste, ki jo uporabljajo vse LED

    Vzemimo za primer LED diode ameriškega podjetja Cree iz linije XP-E v rdeči barvi.

    Njihove značilnosti so naslednje:

    • padec napetosti 1,9-2,4 V;
    • tok 350 mA;
    • povprečna poraba energije 750 mW.

    Zeleni analog pri istem toku bo imel popolnoma drugačne kazalnike: izgube na P-N stičiščih so 3,3-3,9 V, moč pa 1,25 W.

    V skladu s tem lahko sklepamo: gonilnik z močjo 10 W se uporablja za napajanje dvanajstih rdečih kristalov ali osmih zelenih.

    Diagram povezave LED

    Izbira gonilnika je treba opraviti po določitvi sheme povezave za porabnike LED. Če najprej kupite svetlobne diode in nato izberete pretvornik zanje, bo ta postopek spremljal veliko težav.

    Če želite najti napravo, ki zagotavlja delovanje točno tega števila potrošnikov z danim povezovalnim diagramom, boste morali porabiti veliko časa.

    Navedimo primer s šestimi potrošniki. Njihova izguba napetosti je 3 V, poraba toka je 300 mA. Če jih želite povezati, lahko uporabite eno od metod, v vsakem posameznem primeru pa se bodo zahtevani parametri napajanja razlikovali.

    Pomanjkljivost izmeničnih diod je potreba po višjenapetostnem napajalniku, če je v vezju veliko kristalov

    V našem primeru je pri zaporedni povezavi potrebna enota 18 V s tokom 300 mA. Glavna prednost te metode je, da enaka moč prehaja skozi celotno linijo, zato vse diode gorijo z enako svetlostjo.

    Pomanjkljivost vzporedne postavitve potrošnikov je razlika v svetlosti posamezne verige. Ta negativni pojav se pojavi zaradi razpršitve parametrov diode zaradi razlik med tokom, ki teče skozi vsako linijo

    Če se uporablja vzporedna namestitev, je dovolj, da uporabite pretvornik 9 V, vendar se bo porabljeni tok podvojil v primerjavi s prejšnjo metodo.

    Metode zaporedne razporeditve dveh diod ni mogoče uporabiti s spremembo števila kristalov, vključenih v skupino - 3 ali več. Takšne omejitve so posledica dejstva, da lahko preveč toka prehaja skozi en element, kar ustvarja verjetnost okvare celotnega vezja

    Če se uporablja sekvenčna metoda s tvorbo parov dveh LED, se uporabi gonilnik s podobno zmogljivostjo kot v prejšnjem primeru. V tem primeru bo svetlost osvetlitve enakomerna.

    Vendar pa tudi tukaj obstajajo nekatere negativne nianse: ko se v skupino napaja, se lahko zaradi variacije značilnosti ena od LED odpre hitreje kot druga in v skladu s tem bo skozi tok dvakrat večja od nazivne vrednosti.

    Številne vrste so zasnovane za takšne kratkotrajne skoke, vendar je ta metoda manj priljubljena.

    Vrste gonilnikov glede na vrsto naprave

    Naprave, ki pretvarjajo napetost 220 V v zahtevane indikatorje za LED, so običajno razdeljene v tri kategorije: elektronske; na osnovi kondenzatorjev; zatemnjen.

    Trg dodatkov za razsvetljavo predstavlja široka paleta modelov gonilnikov, predvsem kitajskih proizvajalcev. In kljub nizkemu cenovnemu razredu lahko med temi napravami izberete zelo spodobno možnost. Vendar bodite pozorni na garancijski list, saj Niso vsi predstavljeni izdelki sprejemljive kakovosti.

    Elektronski pogled na napravo

    V idealnem primeru bi moral biti elektronski pretvornik opremljen s tranzistorjem. Njegova vloga je razbremeniti krmilno mikrovezje. Da bi čim bolj odpravili ali zgladili valovanje, je na izhodu nameščen kondenzator.

    Ta vrsta naprave spada v drago kategorijo, vendar je sposobna stabilizirati tok do 750 mA, česar balastni mehanizmi niso sposobni.

    Najnovejši gonilniki so večinoma nameščeni na žarnicah z E27 grlom. Izjema od pravila so izdelki Gauss GU5.3. Opremljeni so s pretvornikom brez transformatorja. Vendar pa stopnja pulzacije v njih doseže nekaj sto Hz

    Pulzacija ni edina pomanjkljivost pretvornikov. Drugo lahko imenujemo elektromagnetne motnje v območju visokih frekvenc (HF). Torej, če so v vtičnico, ki je povezana s svetilko, priključene druge električne naprave, kot je radio, lahko pričakujete motnje pri sprejemu digitalnih FM frekvenc, televizije, usmerjevalnika itd.

    Izbirna naprava kakovostne naprave mora imeti dva kondenzatorja: eden je elektrolitski za glajenje valov, drugi je keramični za zmanjšanje RF. Vendar pa je takšno kombinacijo mogoče najti redko, zlasti ko govorimo o kitajskih izdelkih.

    Tisti, ki imajo splošne pojme v takšnih električnih vezjih, lahko samostojno izberejo izhodne parametre elektronskega pretvornika s spreminjanjem vrednosti uporov

    Zaradi visoke učinkovitosti (do 95%) so takšni mehanizmi primerni za močne naprave, ki se uporabljajo na različnih področjih, na primer za uglaševanje avtomobilov, ulično razsvetljavo in gospodinjske LED vire.

    Napajalnik na osnovi kondenzatorja

    Zdaj pa pojdimo na manj priljubljene naprave - tiste, ki temeljijo na kondenzatorjih. Skoraj vsa nizkocenovna vezja LED svetilk, ki uporabljajo ta tip gonilnika, imajo podobne lastnosti.

    Vendar pa so zaradi sprememb proizvajalca podvrženi spremembam, na primer odstranitvi nekaterih elementov vezja. Še posebej pogosto je ta del eden od kondenzatorjev - gladilni.

    Zaradi nenadzorovanega polnjenja trga s poceni in nekakovostnim blagom lahko uporabniki "občutijo" stoodstotno utripanje v svetilkah. Tudi brez poglabljanja v njihovo zasnovo lahko rečemo, da so iz vezja odstranili gladilni element

    Takšni mehanizmi imajo samo dve prednosti: na voljo so za samomontažo, njihova učinkovitost pa je enaka sto odstotkom, saj bodo izgube nastale le na p-n stičiščih in uporih.

    Obstaja enako število negativnih vidikov: nizka električna varnost in visoka stopnja pulzacije. Druga pomanjkljivost je okoli 100 Hz in nastane kot posledica usmerjanja izmenične napetosti. GOST določa normo dovoljenega pulziranja 10-20%, odvisno od namena prostora, kjer je nameščena svetlobna naprava.

    Edini način za ublažitev te pomanjkljivosti je, da izberete kondenzator s pravilno oceno. Vendar ne smete računati na popolno odpravo težave - taka rešitev lahko le zgladi intenzivnost izbruhov.

    Zatemnjeni pretvorniki toka

    Zatemnilniki vam omogočajo, da spremenite indikatorje dohodnega in odhodnega toka, hkrati pa zmanjšate ali povečate svetlost svetlobe, ki jo oddajajo diode.

    Obstajata dva načina povezave:

    • prvi vključuje mehak zagon;
    • drugi je impulz.

    Razmislite o principu delovanja zatemnjenih gonilnikov, ki temeljijo na čipu CPC9909, ki se uporablja kot regulacijska naprava za vezja LED, vključno s tistimi z visoko svetlostjo.


    Shema standardne povezave CPC9909 z napajanjem 220 V. Po shematskih navodilih je možno krmiliti enega ali več močnih porabnikov.

    Med mehkim zagonom mikrovezje z gonilnikom zagotavlja postopno vklapljanje diod z naraščajočo svetlostjo. Ta postopek vključuje dva upora, povezana z zatičem LD, zasnovana za opravljanje naloge gladkega zatemnitve. Tako je dosežena pomembna naloga – podaljšanje življenjske dobe LED elementov.

    Enak izhod omogoča tudi analogno regulacijo - upor 2,2 kOhm je nadomeščen z močnejšim variabilnim analogom - 5,1 kOhm. Na ta način se doseže gladka sprememba izhodnega potenciala.

    Uporaba druge metode vključuje dovajanje pravokotnih impulzov na nizkofrekvenčni izhod PWMD. V tem primeru se uporablja bodisi mikrokrmilnik ali generator impulzov, ki sta nujno ločena z optičnim sklopnikom.

    S stanovanjem ali brez?

    Gonilniki so na voljo z ali brez ohišja. Prva možnost je najpogostejša in dražja. Takšne naprave so zaščitene pred vlago in prašnimi delci.

    Naprave druge vrste se uporabljajo za skrito namestitev in so zato poceni.

    Vse predstavljene naprave se lahko napajajo iz omrežja 12 V ali 220 V. Kljub dejstvu, da modeli z odprtim okvirjem ugodno vplivajo na ceno, bistveno zaostajajo glede varnosti in zanesljivosti mehanizma

    Vsak od njih se razlikuje po dovoljeni temperaturi med delovanjem - to je treba upoštevati tudi pri izbiri.

    Klasično vozniško vezje

    Za samostojno sestavljanje LED napajalnika bomo obravnavali najpreprostejšo impulzno napravo, ki nima galvanske izolacije. Glavna prednost te vrste vezja je preprosta povezava in zanesljivo delovanje.

    Shema takega mehanizma je sestavljena iz treh glavnih kaskadnih področij:

    1. Kapacitivni ločilnik napetosti.
    2. Usmernik.
    3. Prenapetostne zaščite.

    Prvi del je upor, ki ga zagotavlja izmenični tok na kondenzatorju C1 z uporom. Slednji je potreben izključno za samopolnjenje inertnega elementa. Ne vpliva na delovanje vezja.

    Ko ustvarjena polvalovna napetost prehaja skozi kondenzator, tok teče, dokler se plošče popolnoma ne napolnijo. Manjša kot je zmogljivost mehanizma, manj časa bo trajalo, da se popolnoma napolni.

    Na primer, naprava z volumnom 0,3-0,4 μF se polni v 1/10 polvalovne dobe, to pomeni, da bo skozi ta odsek prešla le desetina prehodne napetosti.

    Postopek ravnanja na tem odseku poteka po Graetzovi shemi. Diodni most je izbran glede na nazivni tok in povratno napetost. V tem primeru zadnja vrednost ne sme biti manjša od 600 V

    Druga stopnja je električna naprava, ki pretvarja (uspravlja) izmenični tok v pulzirajoči. Ta proces se imenuje poln val. Ker je bil en del polvala zglajen s kondenzatorjem, bo imel izhod tega odseka enosmerni tok 20-25 V.

    Ker napajanje LED ne sme preseči 12 V, je treba za vezje uporabiti stabilizacijski element. V ta namen je uveden kapacitivni filter. Na primer, lahko uporabite model L7812

    Tretja stopnja deluje na osnovi gladilnega stabilizacijskega filtra - elektrolitskega kondenzatorja. Izbira njegovih kapacitivnih parametrov je odvisna od moči obremenitve.

    Ker sestavljeno vezje takoj reproducira svoje delovanje, se ne morete dotikati golih žic, saj prevodni tok doseže desetine amperov - linije so najprej izolirane.

    Zaključki in uporaben video na to temo

    Vse težave, s katerimi se lahko srečuje radioamater pri izbiri pretvornika za močne LED sijalke, so podrobno opisane v videoposnetku:

    Glavne značilnosti neodvisne povezave pretvorniške naprave z električnim tokokrogom:

    Navodila po korakih, ki opisujejo postopek sestavljanja gonilnika LED z lastnimi rokami z uporabo improviziranih sredstev:

    Kljub več deset tisoč ur neprekinjenega delovanja LED svetilk, ki jih je navedel proizvajalec, obstaja veliko dejavnikov, ki bistveno zmanjšajo te kazalnike.

    Gonilniki so zasnovani tako, da izravnajo vse tokovne skoke v električnem sistemu. K njihovi izbiri ali samomontaži je treba pristopiti odgovorno po izračunu vseh potrebnih parametrov.

    Povejte nam, kako ste izbrali gonilnik za LED žarnico. Delite svoje argumente in načine za stabilizacijo napajanja diodne svetlobne naprave. Pustite komentarje v spodnjem bloku, postavite vprašanja, objavite fotografije na temo članka.