Схема драйвера светодиодной лампы: как он устроен, как работает и что в нём хорошего / Комфортный дом и бытовая техника / iXBT Live

Драйвер + таймер для светодиодной лампы, схема (BP2832A, CD4060)

Принципиальная схема простого драйвера для светодиодной лампы, питающейся о 220В, а также небольшое дополнение в виде таймера. Сейчас все моднее и моднее светодиодные лампы. И действительно есть преимущества.

В отличие от ЛДС совстроенным «балластом» они не только меньше жрут, но и, что особо важно, дольше живут. Хотя не все. Я бы разделил имеющиеся в продаже «светодиодки» на две группы «настоящие» и «поддельные». «Настоящие», на мой непросвещенный взгляд, это те, что со встроенным импульсным стабилизированным источником питания светодиодов, ну такие, как например, на рис.1.

А к «поддельным», опять же, на мой непросвещенный взгляд, отнесу такие, как на рис.2. То есть, простейшая и весьма уязвимая схема выпрямителя с конденсатором. К сожалению, по моему личному опыту, такие светодиодные лампы долго не живут. Хотя и починить их легче, – это признаю.

И что интересно, «поддельные» обычно спаяны на плате для «настоящих», но только используя некоторые дорожки, основная же часть платы пустая. В общем, «китайский колхоз».

Рис. 1. Схема импульсного драйвера для светодиодной лампы, выполнена на микросхеме BP2832A.

Рис. 2. Простейшая схема выпрямителя с конденсатором для питания светодиодной лампы.

«Настоящие» лампы интересны тем, что ими относительно легко управлять, потому что есть импульсный источник питания на микросхеме, которую можно блокировать.

В частности, в схеме на рисунке 1, можно выключить лампу, если замкнуть вывод 4 микросхемы ВР2832А на общий минус. При этом перестает работать генератор микросхемы, и схема перестает функционировать, светодиоды гаснут.

Принципиальная схема

На рисунке 3 показана схема с добавленной схемой таймера на 20 минут, сделанного на основе микросхемы CD4060. Этот таймер ограничивает время работы лампы. То есть, через 20 минут после включения лампа гаснет.

Чтобы её снова включить нужно сначала выключить питание лампы (выключить обычным выключателем) на несколько секунд, а потом снова включить. Счетчик D1 питается напряжением 12V.

Это напряжение получается при помощи параметрического стабилизатора, состоящего из резистора R2 и стабилитрона VD1 (на схеме пронумерованы только детали добавленные к схеме светодиодной лампы). Конденсатор С2 дополнительно сглаживает пульсации. В момент включения в электросеть появляется напряжение на С2, которым питается микросхема D1.

Это же напряжение, с помощью цепочки C1-R1 формирует импульс обнуления счетчика микросхемы D1, который поступает на её вывод 12. После этого на всех выходах счетчика D1, включая и выход D14, появляются логические нули. Нулевое напряжение поступает на затвор VT1. Он закрыт. И никак не влияет на работу схемы светодиодной лампы.

Поэтому светодиодная лампа горит.

Рис. 3. Схема сетевого импульсного драйвера для питания светодиодной лампы + таймер.

Так продолжается пока идет отсчет времени. Частота импульсов задающего генератора цепью C3-R3 установлена таким образом, что логическая единица на выводе 3 D1 появляется через 20 минут после обнуления счетчика. Как только единица появляется на выводе 3 D1 происходит две вещи.

Во-первых, единица через диод VD2 поступает на вход первого элемента мультивибратора микросхемы и срывает его генерацию, поэтому счетчик останавливается в этом состоянии и далее не считает. Во-вторых, единица с вывода 3 D1 поступает на затвор полевого транзистора VT1, который открывается и замыкает вывод 4 микросхемы ВР2832А на общий минус питания.

Это приводит к блокировке генератора этой микросхемы и она перестает работать. Питание на светодиоды не поступает и лампа гаснет. Чтобы снова включить лампу, нужно её сначала отключить от электросети (выключить) на некоторое время около 2-3 секунд или более.

При этом происходит разрядка конденсаторов, имеющихся в схеме. Затем, при включении питания появляется напряжение на С2, которым питается микросхема D1. Это же напряжение, с помощью цепочки C1-R1 формирует импульс обнуления счетчика микросхемы D1, который поступает на её вывод 12.

После этого на всех выходах счетчика D1, включая и выход D14, появляются логические нули. Нулевое напряжение поступает на затвор VT1. Он закрыт. И никак не влияет на работу схемы светодиодной лампы. Поэтому светодиодная лампа горит.

Таким образом, схема таймера запускается при включении лампы и ограничивает время горения до 20 минут. Но это время не обязательно должно быть именно 20 минут. Изменив емкость С3 и сопротивление R3 можно в очень широких пределах регулировать время горения лампы, от нескольких секунд до нескольких дней.

Послеслово

Данную схему таймера можно применить и к другой схеме «настоящей» светодиодной лампы, то есть, с импульсным генератором, потому что всегда у микросхемы – генератора есть тот самый вывод, подав логический ноль на который, можно её заблокировать. Нужно только его найти. Но на это есть справочные данные, так называемые, «дата-шиты».

Кромарев Д. РК-08-17.

Драйверы для светодиодных лампочек.

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

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

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

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


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

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

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

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

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

А вот диапазон выходных напряжений маловат (тоже минус). Максимум, можно подцепить последовательно пять светодиодов. Параллельно можно подцеплять сколько угодно. Светодиодная мощность считается по формуле: Ток драйвера умножить на падение напряжения на светодиодах [количество светодиодов (от трёх до пяти) и умножить на падение напряжения на светодиоде (около 3В)].

Ещё один большой недостаток этих драйверов – большие ВЧ помехи. Некоторые экземпляры слышит не только ФМ радио, но и пропадает приём цифровых каналов ТВ при их работе. Частота преобразования составляет несколько десятков кГц. А вот защиты, как правило, никакой (от помех).

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

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

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

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

Регулировать ток при помощи выносного переменного резистора не получится. Паразитные ёмкости и индуктивности никто не отменял.

А теперь на счёт применимости.

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

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

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

Погрешность в расчётах присутствует. Кстати, на мелких мощностях приборчик тоже подвирает.

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

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

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

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

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

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

Объяснение схемы драйвера светодиода

и доступные решения

Дни ламп накаливания прошли. В настоящее время светодиодное освещение берет верх, так как оно намного более энергоэффективно. С другой стороны, светодиодные фонари требуют хорошей схемы управления для правильной работы, и это так называемая схема драйвера светодиодов. Светодиоды в основном представляют собой форму диода, который излучает свет при прямом смещении. Диод рассчитан на прямое напряжение 0,3 В или 0,7 В для германия и кремния соответственно. Для светодиодных ламп прямое напряжение выше, чем у диода, и обычно может достигать 2-3,5 В на светодиод. Некоторые светодиоды, для которых указано более высокое напряжение, уже являются комбинацией нескольких светодиодов.

Светодиоды по своей природе являются источниками постоянного тока, но почему светодиоды используются непосредственно вместо ламп накаливания и КЛЛ в розетке переменного тока? Это стало возможным благодаря использованию схемы драйвера светодиодов. Схема драйвера светодиода будет преобразовывать переменный ток в постоянный, уровень которого будет безопасно использоваться светодиодами. Есть несколько доступных решений для схемы драйвера светодиодов. Драйверы светодиодов могут быть линейными или импульсными. Ознакомимся с этими решениями.

В схеме линейного драйвера светодиодов используется линейное устройство для управления током светодиодов. Это схемное решение совершенно неэффективно и ограничено только приложениями малой мощности. Линейный драйвер светодиодов может быть только простым источником напряжения и токоограничивающим резистором; это действительно очень просто, поэтому до сих пор популярное решение для управления светодиодами. Еще одним преимуществом линейного светодиодного драйвера является то, что он может обеспечить очень чистый свет, я имею в виду, что чистый свет заключается в отсутствии эффекта размытия или мерцания.

Простая линейная схема управления светодиодами

Ниже приведена очень простая схема управления светодиодами.

В основном он состоит только из источника постоянного напряжения и ограничительного резистора Rlimit. Однако в этом решении источником напряжения должен быть чистый постоянный или линейный уровень, чтобы установка тока для светодиодов не менялась. В том случае, если ток на светодиодах будет меняться, освещение несколько покажет изменение интенсивности, и это не приятно видеть глазами. Еще одним недостатком изменения тока светодиода является то, что светодиоды могут перегреться и выйти из строя.

В приведенной выше схеме источником напряжения является чистый постоянный ток, а ток светодиода, устанавливаемый ограничительным резистором, составляет 600 мА. Это дает общую мощность светодиода 8,332 Вт . Токоограничивающий резистор рассеивает 3,67 Вт. Общая мощность, подаваемая на схему, составляет 12 Вт , а эффективность составляет всего 69,43%, что очень мало.

Эффективность светодиода = 8,332 Вт / 12 Вт = 69,43%

Линейный регулятор в качестве драйвера светодиода

Вышеприведенный пример очень простой и элементарный подход к управлению светодиодами. В случае переменного источника напряжения можно использовать линейный регулятор. Линейный регулятор способен принимать переменное входное напряжение, сохраняя при этом постоянное выходное напряжение. Это все еще решение управления светодиодами с потерями, но лучше, чем первый подход, с точки зрения стабильности тока светодиодов.

На приведенной ниже схеме показана типичная схема линейного регулятора. VOUT — это узел, к которому прикладывается нагрузка, и она регулируется до уровня напряжения, установленного пользователем. Предположим, что диапазон входного напряжения равен 9-16В, выходное напряжение останется прежним; например 7,5 В на настройку. Когда разница между входом и выходом велика, линейный регулятор рассеивает огромную мощность, чтобы поддерживать регулируемое выходное напряжение. Свойство линейного регулятора поддерживать выходное напряжение делает его популярным для управления светодиодами.

Ниже приведена схема драйвера светодиода с использованием линейного регулятора Linear Technology, LT1083-12. Выход этого регулятора фиксированный 12В. Тем не менее, последовательный резистор необходим для установки безопасного уровня тока для светодиодов. Ток светодиода в этой схеме равен 261,6 мА .

Ток светодиода = (12 В – (3 X 3,128 В)) / 10 Ом = 261,6 мА

Мощность светодиода составляет всего 2,452 Вт .

Индикатор питания = 3 X 3,128 В X 261,6 мА = 2,45 Вт

 

Мощность, рассеиваемая ограничительным резистором, составляет 0,684 Вт.

Ограничительный резистор мощности = (261,6 мА) ² X 10 Ом = 0,684 Вт

Мощность, рассеиваемая линейным регулятором, равна

 

= (16–12 В) X (261,6 мА + 5 мА) = 1,0664 Вт.

(Ток покоя указан в паспорте регулятора. Это лишь небольшое значение, и в большинстве случаев им можно пренебречь для упрощения расчетов.)

КПД цепи равен

Резистор ограничения мощности + регулятор мощности) = 2,45 Вт / (2,45 Вт + 0,684 Вт + 1,0664 Вт) = 58,33%

 

Эффективность очень низкая, как и в предыдущем решении. КПД еще больше снизится при работе с более высоким входным напряжением.

Специализированный линейный контроллер светодиодов

Существуют специальные линейные ИС, разработанные исключительно для драйверов светодиодов. Однако концепция и анализ со стороны силовой части
такие же, как и в приведенном выше примере.

Преимущество этих ИС заключается в возможности управления несколькими цепочками светодиодов и встроенной защите для коротких и открытых светодиодов. Еще одним преимуществом является включение функции затемнения. Обычный линейный регулятор не имеет функции диммирования.

Одним из примеров такого решения является BD8374HFP-M от ROHM semiconductor. Ниже приведена схема приложения. Это только один канал с возможностью затемнения, защитой от обрыва и короткого замыкания светодиодов, защитой от перенапряжения и перегрева.

Для этого контроллера установка тока светодиода осуществляется с помощью резистора RVIN_F. Этот резистор расположен на входе, в отличие от предыдущих примеров выше, которые расположены последовательно со светодиодами. В этом решении напряжение светодиода будет устанавливать выходное напряжение микросхемы контроллера. При использовании типичного регулятора напряжения выход представляет собой фиксированное напряжение, но здесь выход является переменным в зависимости от общего прямого напряжения светодиода.

Общая мощность светодиода представляет собой просто сумму прямых напряжений светодиода, умноженную на IOUT или ток, установленный резистором R _{VIN_F} . Мощность, рассеиваемая линейной ИС (BD8374HFP-M), представляет собой разницу между входным напряжением и общим падением напряжения на светодиодах, умноженную на установленный выходной ток. С другой стороны, рассеиваемая мощность токозадающего резистора RVIN_F равна просто падению напряжения, умноженному на выходной ток, или квадрату выходного тока, умноженному на сопротивление. Расчет эффективности можно сделать так же, как и в приведенном выше примере.

В драйвере светодиодов с линейным режимом колебания входного напряжения невелики, так как ограничиваются рассеиваемой мощностью линейного контроллера. Потери огромны и в линейном решении. Эти недостатки решаются за счет импульсного типа драйвера светодиодов. Драйвер светодиода с режимом переключения может быть понижающим (понижающим), повышающим (повышающим) или комбинированным (понижающий-повышающий). Импульсный светодиодный драйвер можно использовать непосредственно от универсальной сети переменного тока; скажем 90-264Vrms.

Принцип переключения режимов

Режим переключения означает, что управляющее устройство работает в режиме непрерывного переключения между включением и выключением переключающего устройства, такого как MOSFET или BJT. При включении переключателя в идеале сопротивление равно нулю, поэтому в идеале потери мощности нулевые. С другой стороны, при выключении ток в идеале равен нулю, поэтому потери мощности также нет. Такое поведение делает решение с режимом переключения более эффективным, чем линейное решение. Однако подход с переключением режимов более сложен, чем линейное решение, и будет стоить дороже.

Драйвер светодиодов, производный от понижающего преобразователя

Ниже приведена общая схема силовой части понижающего преобразователя. Понижающий преобразователь представляет собой понижающий преобразователь. Его выход всегда ниже, чем его вход. MOSFET Q1 приводится в насыщение и отключается сигналом ШИМ, чтобы генерировать выходное напряжение. Катушка индуктивности L1 служит накопителем энергии, который заряжается, когда полевой МОП-транзистор Q1 переходит в режим насыщения. Он разряжается, когда MOSFET Q1 отключается.

Конденсатор C1 также служит в качестве резервуара для минимизации колебаний напряжения на выходной шине. Он заряжается, когда Q1 приводится в состояние насыщения, и разряжается, когда Q1 приводится в состояние отсечки. Диод D1 служит в качестве пути для тока индуктора, когда он разряжается, он функционирует только тогда, когда MOSFET Q1 находится в состоянии отсечки.

И МОП-транзистор, и диод проводят только часть периода переключения. Соотношение между входным и выходным напряжением определяется так называемым рабочим циклом. Идеальный рабочий цикл понижающего преобразователя составляет

Рабочий цикл, Buck = Vout / Vin

Пример рабочей схемы драйвера светодиода на основе понижающего преобразователя

Ниже приведена схема драйвера светодиода, основанная на топологии понижающего преобразователя. Это работает очень хорошо в симуляции, так что на самом деле. Управляющее устройство — LT3474 от Linear technology.

Путь питания проходит от IN к внутреннему переключателю U1 (Q1 в универсальном понижающем преобразователе выше), к L1 и C3 (C1 в универсальном понижающем преобразователе выше). D1 является диодом разрядного контура индуктора, как и D1 в общей схеме понижающего преобразователя выше. Схема позволяет широко варьировать входное напряжение в отличие от линейного решения.

Расчеты силовой части этой схемы драйвера такие же, как и для обычного понижающего преобразователя, который мы обсуждали выше. Эта схема драйвера светодиода имеет возможность диммирования ШИМ путем подачи ШИМ-сигнала на вывод ШИМ.

Смоделированный ток светодиода с ШИМ-управлением яркостью:

Как вы можете видеть на приведенной выше осциллограмме, напряжение светодиода, которое является выходным напряжением понижающего преобразователя, меньше входного напряжения, которое составляет 10 В, поскольку понижающий понижающий преобразователь. Ток светодиода модулируется для достижения затемнения.

Драйвер светодиодов на основе повышающего преобразователя

Ниже приведена типичная схема силовой части повышающего преобразователя. Q1 модулируется и работает в режимах насыщения и отсечки в быстрой манере. То же самое с понижающим преобразователем, переключающее устройство будет иметь идеальные нулевые потери, так как во время насыщения в идеале нет сопротивления, а во время отсечки нет тока. Когда Q1 включен, L1 заряжается, а D1 смещается в обратном направлении. Когда Q1 выключится, L1 изменит полярность и сместит D1 вперед, после чего ток достигнет выходного узла. C1 служит резервуаром, так что энергия все еще поступает в нагрузку, когда катушка индуктивности заряжается. Повышающий преобразователь также является управляемым рабочим циклом, его идеальное уравнение рабочего цикла:

Рабочий цикл, форсирование = 1 – (VIN / VOUT)

Пример рабочей схемы драйвера светодиодов на основе форсирования

Ниже приведена схема простого драйвера светодиодов, полученного из повышающего преобразователя.

При использовании повышающего драйвера вход всегда должен быть ниже общего прямого напряжения светодиодов. В этой схеме входное напряжение равно 3, а общее напряжение светодиода составляет 9,64 В на основе моделирования.

Драйвер светодиодов Buck-Boost

Если приложению требуется очень широкий диапазон напряжений, который не может быть обеспечен одним только повышающим или понижающим преобразователем, рассмотрите возможность использования повышающего или повышающего драйвера светодиодов. Примером этого является схема ниже от Linear Technology.

 

Цепь драйвера светодиодов, полученная от сети переменного тока

Решения, которые мы обсуждали выше, относятся ко всем приложениям постоянного тока. Как насчет того, если нам нужен светодиодный светильник, который мы можем напрямую подключить к розетке переменного тока, как коммерческие светодиодные светильники, доступные в настоящее время, что нам делать? В связи с этим нам нужна еще одна схема драйвера светодиодов, подходящая для ACDC. Есть несколько вещей, которые делают это возможным.

Неизолированный драйвер светодиодов ACDC с потерями

Ниже приведена схема простого неизолированного драйвера светодиодов ACDC. Он состоит только из пассивных устройств и стабилитрона и диода. Это экономичное решение, но не эффективное и безопасное в использовании. Будь осторожен.

 

Неизолированный драйвер светодиодов ACDC без потерь

Решение, показанное ниже, по-прежнему не изолировано, так как отсутствует изолирующий трансформатор. Это решение предоставлено Richtek с использованием контроллера RT8402. Однако этот драйвер эффективнее по сравнению с первой схемой выше. Это конкретное решение – доллар

производный драйвер светодиодов AC-DC. Мостовой выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный, а Q1, D1, L1 и EC1 являются силовой секцией понижающего преобразователя. Это эффективный драйвер, поскольку Q1 работает между насыщением и отсечкой. Тем не менее, будьте осторожны, это решение не является изолированным.

Другое решение от Richtek с использованием контроллера RT8487:

Оба решения обычно используются в коммерческих маломощных и недорогих светодиодных лампах.

  Изолированный драйвер светодиодов ACDC без потерь с использованием топологии обратного хода

Для мощных светодиодных ламп или ламп предпочтительнее схема ниже. Это решение от Richtek с использованием RT7306. Это обратноходовой драйвер светодиодов. Наличие трансформатора обеспечивает изоляцию между линией переменного тока и светодиодами. Нет опасности поражения электрическим током, если вы случайно коснетесь выходной стороны.

Благодаря обратноходовой топологии драйвер может работать в широком диапазоне входных напряжений от 90-264 В переменного тока. Это решение также эффективно при мощности менее 50 Вт. Однако при мощности более 50 Вт КПД может снизиться, но все равно будет достаточно высоким по сравнению с линейным решением.

Схема драйвера светодиода Работа и применение

Схема драйвера светодиода

Светодиод, т. е. светоизлучающий диод, представляет собой особый тип диода, который излучает энергию в видимом диапазоне электромагнитного спектра. Однако при прямом смещении он проводит так же, как и диод с p-n переходом. Он используется в качестве оптоэлектронного устройства.

Теперь позвольте задать вам простой вопрос. В нашем доме мы получаем 230 вольт переменного тока, можем ли мы подать это напрямую на светодиод? Ответ должен быть конечно нет. Это связано с тем, что светодиоду требуется постоянный входной ток. Таким образом, чтобы служить этой цели, нам нужна схема драйвера.

В этой конкретной статье мы узнаем о конструкции схемы драйвера светодиодов на 230 вольт. Как правило, широко используется подход с использованием трансформатора для питания от переменного тока к постоянному. Но только подумайте, будет ли это хорошим вариантом для управления такой нагрузкой, как светодиод? Нисколько. Так что давайте попробуем по-другому.

Принцип схемы драйвера светодиода

Я надеюсь, что после вышеизложенного вы поняли цель статьи. Да, мы должны спроектировать бестрансформаторную схему драйвера светодиодов (которую можно использовать, в частности, дома). Основная функция конденсатора заключается в ограничении тока питания. Поскольку конденсатор только уменьшает ток, высокое напряжение исчезает (выпрямление и регулирование) в более поздней части цепи.

Схема драйвера светодиода мощностью 5 Вт

Компоненты схемы драйвера светодиода

• Электролитический конденсатор (неполяризованный 2,2 мкФ)
• Четыре резистора (1 кОм, 10 кОм, 22 кОм, 390 кОм)
• Мостовой выпрямитель (стабилитрон)
• В
• Светодиод (ярко-белый светодиод)
• И, поляризованный конденсатор (47 мкФ)

Схема драйвера светодиода

• К основному источнику питания подключен конденсатор переменного тока в линию с сетью питания.
• Затем резистор на 390 кОм подключен параллельно этому конденсатору. Это разрядка конденсатора при отсутствии питания. Между источником питания и выпрямителем подключается еще один резистор 10 Ом, который здесь можно назвать предохранителем.
• Чтобы преобразовать входящее переменное напряжение в постоянное, мы используем двухполупериодный мостовой выпрямитель. Его мощность составляет 1,5А по току.
• Теперь выходной сигнал мостового выпрямителя фильтруется с помощью конденсатора (фильтр C) емкостью 4,7 мкФ.
• Зенеровский диод используется для регулирования выходного сигнала двухполупериодного мостового выпрямителя. Учитывая ток, который идет на стабилитрон, мы последовательно подключили резистор номиналом 22 кОм. Значение напряжения стабилитрона составляет 4,7 вольта. 9(-6)) 

  имеем C = 2,2 мкФ

  = 1447,59

  Следовательно, по закону Ома ток конденсатора I = V/R

  , полагая значения V и Xc , I = 158 мА

  Теперь, этот ток поступает в выпрямитель. Кроме того, на вход мостовой схемы подается 230 В СКЗ. Таким образом, Vmax = 230 * √ 2 = 325,26 В. Таким образом, конденсаторный фильтр должен быть рассчитан на 400 В. После выпрямителя напряжение будет около 305 В, которое в дальнейшем необходимо снизить, чтобы использовать его в качестве входа светодиода.

  Зенеровский диод служит этой цели. Кроме того, следует помнить о его номинальной мощности, а также о последовательном резисторе и его номинальной мощности. Сначала рассчитаем подходящее значение последовательного сопротивления.

  R

  _s = (V _в – V _z )/( I _L + I _z ) 

  , где Iz = 10 мА, IL = 5 0 5 В 903 3 903 , Вз = 4,7 В

  Следовательно, Rs = 20020 кОм

  Теперь необходимо рассчитать номинальную мощность этого резистора, так как он определяет мощность, которую он может рассеивать.

  Ps = (V

  _в – V _z ) ² /R _s

  подставив все значения, получим

  92/Rs = 0,07 Вт

  Таким образом, выпрямленное регулируемое напряжение вместе с ограниченным током подается на светодиодную нагрузку.

  Также смотрите Полупериодный выпрямитель

  Преимущества схемы драйвера

  • Она проста и экономична, так как бестрансформаторная.
  • Маленький размер и очень большой вес.

  Ограничения схемы драйвера светодиодов

  • Применение здесь лучше всего подходит для бытового использования и однофазного питания.
  • Используемый здесь конденсатор может вызывать всплески при колебаниях сети.

  Применение схемы драйвера светодиода

  • Используется для освещения и декоративных целей дома.
  • Он также используется в автомобилях, велосипедах и других автомобилях в качестве индикатора.
  • Эта схема также используется в комбинации с дверным звонком для обеспечения индикации.
  • Он используется в различных бытовых целях, таких как коммерческое и жилое освещение.

  Надеюсь, вы получили некоторые идеи о разработке схемы драйвера. Я хотел бы видеть любые новые творческие идеи в разделе комментариев ниже.