Mūsdienās CFL un dienasgaismas spuldzes gandrīz pilnībā tiek aizstātas ar LED spuldzēm, kuras galvenokārt ir apļveida vai kvadrātveida plakanas griestos piestiprinātas LED lampas.
Šīs lampas lieliski saplūst ar mūsu māju, biroju vai veikalu plakano griestu virsmu, nodrošinot gaismas estētisku izskatu, kā arī augstas efektivitātes jaudu enerģijas taupīšanas un telpas apgaismojuma ziņā.
Šajā rakstā mēs apspriežam vienkāršu elektrotīkla pārveidotāju, ko var izmantot kā draiveri, lai apgaismotu griestu LED lampas no 3 vatu līdz 10 vatu diapazonam.
Ķēde faktiski ir no 220 V līdz 15 V SMPS ķēde, bet tā kā tā nav izolēta konstrukcija, tā atbrīvojas no sarežģītā ferīta transformatora un iesaistītajiem kritiskajiem faktoriem.
Neskatoties uz to, ka neizolēts dizains nenodrošina ķēdes izolāciju no maiņstrāvas, vienkāršs stingrs plastmasas pārsegs virs ierīces viegli novērš šo trūkumu, negarantējot lietotāju absolūti nekādus draudus.
No otras puses, neizolētās draiveru shēmas labākās ir tas, ka tā ir lēta, viegli uzbūvējama, uzstādāma un lietojama, jo nav kritiska SMPS transformatora, kuru aizstāj ar vienkāršu induktivitāti.
ST mikroelektronikas izmantotais viens IC VIPer22A padara dizainu praktiski izturīgu pret bojājumiem un pastāvīgu, ja ieejas maiņstrāvas padeve ir norādītajā 100 V un 285 V diapazonā.
Par IC VIPer22A-E
VIPer12A-E un VIPer22A-E, kas, iespējams, ir savietojami ar piespraudi un ir paredzēti daudzām maiņstrāvas līdz līdzstrāvas barošanas lietojumprogrammām. Šajā dokumentā ir parādīts bezsaistes, neizolēts SMPS LED draivera barošanas avots, izmantojot VIPer12 / 22A-E.
Šeit ir iekļauti četri unikāli draiveru modeļi. Mikroshēmu VIPer12A-E var izmantot 12 V barošanai ar 200 mA un 16 V 200 mA griestu LED lampām.
VIPer22A-E var izmantot augstākas jaudas lukturiem ar 12 V / 350 mA un 16 V / 350 mA barošanu.
Vienu PCB izkārtojumu var izmantot jebkuram izejas spriegumam no 10 V līdz 35 V. Tas padara lietojumu ļoti daudzveidīgu un piemērotu plaša spektra LED lampu barošanai, sākot no 1 vata līdz 12 vatiem.
Shematiskajā shēmā mazākām slodzēm, kas var darboties ar mazāku par 16 V, tiek iekļauti diode D6 un C4, slodzēm, kurām nepieciešama virs 16 V, diode D6 un kondensators C4 tiek vienkārši noņemti.
Kā darbojas ķēde
Visu 4 variantu ķēdes funkcijas būtībā ir identiskas. Variācija ir palaišanas ķēdes stadijā. Mēs izskaidrosim modeli, kā parādīts 3. attēlā.
Pārveidotāja konstrukcijas izeja nav izolēta no tīkla maiņstrāvas 220V ieejas. Tas noved pie tā, ka maiņstrāvas neitrālā līnija ir kopīga līdzstrāvas līnijas izejas zemei, tādējādi nodrošinot aizmugures atsauces savienojumu ar tīkla neitrālu.
Šis LED spraudņa pārveidotājs maksā mazāk, jo tas nav atkarīgs no tradicionālā ferīta E-kodola transformatora un izolētā opto savienotāja.
Tīkla maiņstrāvas līnija tiek pievienota ar diode D1, kas izlīdzina maiņstrāvas pusceļus līdz līdzstrāvas izejai. C1, L0, C2 veido pīrāga filtru, kas palīdz} samazināt EMI troksni.
Filtra kondensatora vērtība tiek izvēlēta, lai pārvaldītu pieņemamu impulsu ieleju, jo kondensatori tiek uzlādēti katrā alternatīvajā pusciklā. D1 vietā var izmantot pāris diodes, lai izturētu pulsācijas sprādziena impulsus līdz 2 kV.
R10 atbilst pāris mērķiem, viens ir paredzēts ieslēgšanās pieplūduma ierobežošanai, bet otrs - darboties kā drošinātājs katastrofālas nepareizas darbības gadījumā. Vadu brūces rezistors nodarbojas ar ieslēgšanas strāvu.
Ugunsizturīgs rezistors un drošinātājs darbojas ārkārtīgi labi saskaņā ar sistēmas un drošības specifikācijām.
C7 kontrolē EMI, izlīdzinot līniju un neitrālus traucējumus, neprasot Xcap. Šis griestu LED draiveris noteikti atbildīs un izturēs EN55022 B līmeņa specifikācijas. Ja slodzes pieprasījums ir mazāks, tad šo C7 no ķēdes var izlaist.
C2 iekšpusē attīstītais spriegums tiek ievadīts IC MOSFET notecei caur 5. līdz 8. tapām, kas savienotas kopā.
Iekšēji IC VIPer ir pastāvīgs strāvas avots, kas nodrošina 1mA Vdd tapai 4. Šo 1 mA strāvu izmanto kondensatora C3 uzlādēšanai.
Tiklīdz Vdd tapas spriegums sasniedz minimālo vērtību 14,5 V, IC iekšējais strāvas avots izslēdzas un VIPer sāk aktivizēt ON / OFF.
Šajā situācijā enerģija tiek piegādāta caur Vdd vāciņu. Šī kondensatora iekšienē uzkrātajai elektroenerģijai jābūt lielākai par jaudu, kas nepieciešama izejas slodzes strāvas nodrošināšanai kopā ar jaudu izejas kondensatora uzlādēšanai, pirms Vdd vāciņš nokrītas zem 9 V.
To varēja pamanīt dotajās shēmu shēmās. Tādējādi kondensatora vērtība tiek izvēlēta, lai atbalstītu sākotnējo ieslēgšanās laiku.
Kad notiek īssavienojums, lādiņš Vdd vāciņa iekšpusē nokrītas zemāk par minimālo vērtību, kas ļauj augstsprieguma strāvas ģeneratorā iebūvētajiem IC aktivizēt jaunu starta ciklu.
Kondensatora uzlādes un izlādes fāzes nosaka laika periodu, kurā barošanas avots tiks ieslēgts un izslēgts. Tas samazina RMS sasilšanas ietekmi uz visām daļām.
Ķēde, kas to regulē, ietver Dz, C4 un D8. D8 uzlādē C4 līdz maksimālajai vērtībai visā riteņbraukšanas periodā, kamēr D5 ir vadīšanas režīmā.
Šajā periodā barošanas avotu vai atskaites spriegumu IC samazina diodes sprieguma kritums uz priekšu zem zemes līmeņa, kas kompensē D8 kritumu.
Tāpēc galvenokārt Zenera spriegums ir ekvivalents izejas spriegumam. C4 ir piestiprināts virs Vfb un barošanas avota, lai izlīdzinātu regulēšanas spriegumu.
Dz ir 12 V, 1⁄2 W Zener, kura testa strāvas stiprums ir 5 mA. Šie ar mazāku strāvu novērtētie zeneri nodrošina lielāku izejas sprieguma precizitāti.
Gadījumā, ja izejas spriegums ir mazāks par 16 V, ķēdi varētu izveidot, kā parādīts 3. attēlā, kur Vdd ir izolēts no Vfb tapas. Tiklīdz IC iebūvētais strāvas avots uzlādē Vdd kondensatoru, Vdd sliktākos apstākļos var sasniegt 16 V.
16 V Zener ar minimālu 5% pielaidi varētu būt 15,2 V papildus iebūvētajai pretestībai pret zemi ir 1,230 k Ω, kas ģenerē papildus 1,23 V, lai iegūtu kopējo 16,4 V.
16 V izejai un lielākai Vdd tapai un Vfb tapai var ļaut reklamēt kopēju diode un kondensatora filtru tieši tā, kā norādīts 4. attēlā.
Induktora izvēle
Induktora darbības laikā nepārtrauktā režīma darbības stadiju varēja noteikt, izmantojot zemāk sniegto formulu, kas nodrošina efektīvu novērtējumu induktoram.
L = 2 [P ārā / ( Id virsotne )divix f)]
Ja Idpeak ir mazākā maksimālā iztukšošanas strāva, 320 mA IC VIPer12A-E un 560 mA VIPer22A-E, f apzīmē pārslēgšanās frekvenci 60 kHz.
Augstākā maksimālā strāva kontrolē barošanas pārveidotāja konfigurācijā piegādāto jaudu. Tā rezultātā iepriekšminētais aprēķins izskatās piemērots induktoram, kas paredzēts darbam nepārtrauktā režīmā.
Kad ieejas strāva noslīd līdz nullei, tad izejas maksimālā strāva iegūst divas reizes lielāku izeju.
Tas IC VIPer22A-E izejas strāvu ierobežo līdz 280 mA.
Gadījumā, ja induktoram ir lielāka vērtība, pārslēdzoties starp nepārtrauktu un nepārtrauktu režīmu, mēs varam sasniegt 200 mA viegli tālu no pašreizējā ierobežojuma jautājuma. C6 jābūt minimālam ESR kondensatoram, lai sasniegtu zemu pulsācijas spriegumu.
V viļņošanās = Es viļņošanās x C esr
D5 jābūt ātrgaitas komutācijas diodei, bet D6 un D8 var būt parastās taisngrieža diodes.
DZ1 tiek izmantots, lai izejas spriegumu fiksētu līdz 16 V. Sprieguma pārveidotāja raksturlielumi to uzlādē pīķa punktā bez slodzes. Ieteicams izmantot Zenera diode, kas ir 3 līdz 4 V lielāka par izejas spriegumu.
3. attēls
Iepriekš 3. attēlā parādīta griestu LED lampu prototipa dizaina shēma. Tas ir paredzēts 12 V LED lampām ar optimālo strāvu 350 mA.
Gadījumā, ja ir vēlams mazāks strāvas daudzums, VIPer22A-E varētu pārveidot par VIPer12A-E un kondensatoru C2 pazemināt no 10 μf līdz 4,7 μF. Tas dod pat 200 mA.
4. attēls
Iepriekš 4. attēlā parādīts identisks dizains, izņemot 16 V izeju vai vairāk, D6 un C4 var izlaist. Džemperis savieno izejas spriegumu ar Vdd tapu.
Izkārtojuma idejas un ieteikumi
L vērtība nodrošina sliekšņa robežas starp nepārtrauktu un nepārtrauktu režīmu noteiktai izejas strāvai. Lai varētu darboties nepārtrauktā režīmā, induktora vērtībai jābūt mazākai par:
L = 1/2 x R x T x (1 - D)
Kur R norāda slodzes pretestību, T apzīmē pārslēgšanās periodu un D norāda darba ciklu. Jūs atradīsit pāris faktorus, kas jāņem vērā.
Pirmais ir, jo lielāks ir pārtraukums, jo lielāka ir maksimālā strāva. Šis līmenis jāuztur zem minimālā impulsa ar VIPer22A-E impulsa strāvas vadību, kas ir 0,56 A.
Otrs ir tas, ka, strādājot ar lielāka izmēra induktoru, lai pastāvīgi darbotos, mēs saskaramies ar siltuma pārpalikumu MOSFET pārslēgšanās deficīta dēļ VIPer IC.
Induktora specifikācijas
Lieki piebilst, ka induktora strāvas specifikācijai jābūt lielākai par izejas strāvu, lai izvairītos no iespējas piesātināt induktora kodolu.
Induktoru L0 var uzbūvēt, uzvelkot 24 SWG superemalēta vara stiepli virs piemērota ferīta serdeņa, līdz tiek sasniegta 470 uH induktivitātes vērtība.
Tāpat induktoru L1 varēja uzbūvēt, pārvelkot 21 SWG superemalēta vara stiepli pār jebkuru piemērotu ferīta serdi, līdz tiek sasniegta induktivitātes vērtība 1 mH.
Pilns detaļu saraksts
Lai iegūtu sīkāku informāciju un PCB dizainu, lūdzu, skatiet šo Pilnīga datu lapa
Pāri: Kustības detektora shēma, izmantojot Doplera efektu Nākamais: LiFePO4 akumulatora uzlādes / izlādes specifikācijas, paskaidrotas priekšrocības
