„Transformer led“ vairuotojo grandinė, užtikrinanti patikimą pigių lempučių dizainą

Teigiama, kad LED lemputės yra 80% efektyvesnės nei kitos įprastos apšvietimo galimybės, pavyzdžiui, fluorescencinės ir kaitrinės lemputės. Greitas LED lempučių pritaikymas jau pastebimas aplink mus, o pasaulinė LED lempučių rinkos vertė 2018 m. Pasiekė maždaug 5,4 mlrd. USD. Iššūkis kuriant šias LED lemputes yra tas, kad LED šviesa, kaip mes žinome, veikia nuolatinės įtampos ir tinklo maitinimas yra kintamosios srovės, todėl turime suprojektuoti LED tvarkyklės grandinę, kuri kintamosios srovės tinklo įtampą galėtų paversti tinkama nuolatinės srovės įtampa, reikalinga LED lemputei. Šiame straipsnyje mes suprojektuosime tokią praktišką pigių LED tvarkyklių grandinę, naudodami „ LNK302 Switch IC“, kad maitintumėte keturis šviesos diodus (nuosekliai), kurie gali tiekti 200 liumenų, veikiančių esant 13,6 V įtampai ir naudojančioms maždaug 100–150 mA.

Įspėjimas: Prieš judėdami toliau, labai svarbu įsitikinti, kad dirbate labai atsargiai prie kintamosios srovės tinklo. Čia pateiktą grandinę ir detales išbandė ir tvarkė ekspertai. Bet kokios nesėkmės gali sukelti rimtą žalą ir būti mirtinos. Dirbkite savo rizika. Tu buvai ispetaS.

Be transformatoriaus maitinimo grandinė

Labai neapdorotą LED tvarkyklės grandinę galima sukurti naudojant „Capacitor Dropper“ metodą, kaip tai darėme ankstesniame „Transformerless“ maitinimo projekte. Nors šios grandinės vis dar naudojamos kai kuriuose labai pigiuose elektronikos gaminiuose, ji patiria daug trūkumų, kuriuos aptarsime vėliau. Taigi šioje pamokoje nenaudosime kondensatoriaus lašintuvo metodo, o sukursime patikimą LED tvarkyklės grandinę naudodami perjungimo IC.

Kondensatoriaus lašo bešečio maitinimo grandinės trūkumas

Dėl mažo komponentų skaičiaus ir magnetikos (transformatoriaus) nebuvimo tokio tipo be transformatoriaus maitinimo grandinė yra pigesnė nei įprastas maitinimo jungiklis. Jis naudoja kondensatoriaus lašintuvo grandinę, kuri naudoja kondensatoriaus reaktyvumą, kad sumažėtų įėjimo įtampa.

Nors šio tipo be transformatorių projektai yra labai naudingi tam tikrais atvejais, kai konkretaus produkto gamybos sąnaudos turi būti mažesnės, konstrukcija neteikia galvaninės izoliacijos iš kintamosios srovės tinklo, todėl turėtų būti naudojama tik tuose gaminiuose, kurie tiesiogiai nesiliečia su žmonėmis. Pvz., Jis gali būti naudojamas didelės galios šviesos žibintuose, kai gaubtas pagamintas iš kieto plastiko, o įdiegus vartotojo sąveiką nėra matomos jokios grandinės dalys. Šio tipo grandinių problema yra ta, kad sugedus maitinimo blokui, tai gali atspindėti didelę įėjimo kintamosios srovės įtampą išėjime ir tai gali tapti mirties spąstais.

Kitas trūkumas yra tas, kad šios grandinės apsiriboja mažos srovės įvertinimu. Taip yra todėl, kad išėjimo srovė priklauso nuo naudojamo kondensatoriaus vertės, norint gauti didesnę srovės vertę, reikia naudoti labai didelį kondensatorių. Tai yra problema, nes didelių gabaritų kondensatoriai taip pat padidina plokštės plotą ir padidina gamybos sąnaudas. Be to, grandinėje nėra apsaugos grandinės, pvz., Išėjimo trumpojo jungimo apsauga, per didelė srovės apsauga, šiluminė apsauga ir kt. Jei juos reikia pridėti, tai taip pat padidina išlaidas ir sudėtingumą. Net jei viskas padaryta gerai, jie nėra patikimi.

Taigi kyla klausimas, ar yra koks nors sprendimas, kuris gali būti pigesnis, efektyvus, paprastas ir mažesnio dydžio kartu su visomis apsaugos grandinėmis, kad būtų galima izoliuoti nuo AC iki DC didelės galios LED tvarkyklės grandinę? Atsakymas yra „taip“ ir būtent tai ir sukursime šioje pamokoje.

Tinkamo LED lemputės šviesos diodo pasirinkimas

Pirmasis žingsnis kuriant LED lemputės tvarkyklės grandinę yra sprendimas dėl apkrovos, ty šviesos diodo, kurį ketiname naudoti savo lemputėse. Tie, kuriuos naudojame šiame projekte, parodyti žemiau.

Šviesos diodai, esantys aukščiau esančioje juostoje, yra 5730 pakuočių, kurių galia yra 0,5 vatai šalto baltumo šviesos diodų, kurių šviesos srautas yra 57 lm. Į priekį įtampa yra 3.2V minimalus į 3.6V daugiau su pirmyn srovės nuo 120 iki 150 mA. Todėl norint sukurti 200 liumenų šviesos, nuosekliai galima naudoti 4 šviesos diodus. Reikalinga šios juostos įtampa bus 3,4 x 4 = 13,6 V, o kiekviena lempa tekės srovė 100–120 mA.

Čia pateikiama serijinių šviesos diodų schema -

LNK304 - LED tvarkyklės IC

Šiai programai pasirinktas tvarkyklės IC yra LNK304. Tai gali sėkmingai užtikrinti reikiamą šios programos apkrovą kartu su automatiniu paleidimu, trumpuoju jungimu ir šilumine apsauga. Funkcijas galima pamatyti žemiau esančiame paveikslėlyje -

Kitų komponentų pasirinkimas

Kitų komponentų pasirinkimas priklauso nuo pasirinkto tvarkyklės IC. Mūsų atveju duomenų lape, referenciniame projekte naudojamas pusabangis lygintuvas, naudojant du standartinius atkūrimo diodus. Tačiau šioje programoje mes naudojome „Diodų tiltą“ visos bangos taisymui. Tai gali padidinti gamybos sąnaudas, tačiau galų gale dizaino kompromisai taip pat yra svarbūs tinkamam energijos tiekimui per apkrovą. Scheminę schemą be reikšmių galima pamatyti žemiau esančiame paveikslėlyje. Dabar aptarkime, kaip pasirinkti vertes

Taigi, Diode Bridge BR1 yra pasirinktas DB107 šiai programai. Tačiau šiai programai taip pat galima pasirinkti 500mA diodų tiltą. Po diodinio tilto naudojamas pi filtras, kur kartu su induktoriumi reikalingi du elektrolitiniai kondensatoriai. Tai ištaisys nuolatinę įtampą ir sumažins EMI. Šiam tikslui pasirinktos kondensatorių vertės yra 10uF 400V elektrolitiniai kondensatoriai. Vertės turi būti didesnės nei 2,2uF 400V. Optimizuojant sąnaudas, geriausias pasirinkimas gali būti nuo 4,7 iki 6,8 uF.

Induktoriui rekomenduojama daugiau nei 560uH, esant 1,5A dabartinės galios. Todėl C1 ir C2 pasirenkami kaip 10uF 400V ir L1 kaip 680uH ir 1,5A DB107 diodiniai tiltai, skirti DB1.

Ištaisyta nuolatinė srovė tiekiama į tvarkyklės IC LNK304. Apeinamąjį kaištį reikia sujungti su šaltiniu 0,1uF 50V kondensatoriumi. Todėl C3 yra 0,1uF 50V keraminis kondensatorius. D1 reikalingas kaip labai greitas diodas, kurio atstatymo laikas yra 75 ns. Jis pasirinktas kaip UF4007.

FB yra grįžtamojo ryšio kaištis, o rezistorius R1 ir R2 naudojami išėjimo įtampai nustatyti. Etaloninė įtampa FB kaište yra 1,635 V, IC perjungia išėjimo įtampą, kol gaus šią etaloninę įtampą ant savo grįžtamojo ryšio kaiščio. Todėl naudojant paprastą įtampos daliklio skaičiuoklę galima pasirinkti rezistorių vertę. Taigi, norint gauti 13,6 V kaip išėjimą, rezistoriaus vertė parenkama pagal žemiau pateiktą formulę

Vout = (šaltinio įtampa x R2) / (R1 + R2)

Mūsų atveju Vout yra 1.635V, šaltinio įtampa yra 13.6V. R2 reikšmę pasirinkome kaip 2,05 tūkst. Taigi, R1 yra 15 tūkst. Arba galite naudoti šią formulę taip pat apskaičiuoti šaltinio įtampą. Kondensatorius C4 parenkamas kaip 10uF 50V. D2 yra standartinis lygintuvo diodas 1N4007. L2 yra tas pats, kas L1, bet srovė gali būti mažesnė. L2 taip pat yra 680uH su 1,5A reitingu.

Išėjimo filtro kondensatorius C5 parenkamas kaip 100uF 25V. R3 yra minimali apkrova, naudojama reguliavimo tikslams. Nulio apkrovos reguliavimui reikšmė parenkama kaip 2,4k. Atnaujinta schema kartu su visomis reikšmėmis parodyta žemiau.

„Transformerless LED“ vairuotojo grandinės darbas

Visa grandinė veikia MDCM (dažniausiai nenutrūkstamo laidumo režimu) induktoriaus perjungimo topologija. Kintamosios srovės ir nuolatinės srovės konversiją atlieka diodinis tiltas ir pi filtras. Gavus ištaisytą nuolatinę srovę, energijos apdorojimo etapą atlieka LNK304 ir D1, L2 ir C5. Įtampos kritimas D1 ir D2 yra beveik vienodas, kondensatorius C3 tikrina išėjimo įtampą ir, priklausomai nuo kondensatoriaus C3 įtampos, LNK304 jaučia jutiklį naudodamas įtampos skirstytuvą ir reguliuodamas perjungimo išėjimą per šaltinio kaiščius.

LED vairuotojo grandinės sukūrimas

Visi grandinės sukūrimui reikalingi komponentai, išskyrus induktorius. Taigi mes turime suvynioti savo induktorių, naudodami emaliuotą varinę vielą. Dabar yra matematinis metodas apskaičiuoti šerdies tipą, vielos storį, apsisukimų skaičių ir pan. Bet paprastumo sumetimais mes tiesiog atliksime keletą posūkių su turima ritė ir varine viela ir naudosime LCR matuoklį, kad patikrintume, ar pasiekėme reikalingos vertės. Mūsų projektas nėra labai jautrus induktoriaus vertei, o dabartinis įvertinimas yra žemas, šis neapdorotas būdas veiks puikiai. Jei neturite LCR matuoklio, taip pat galite naudoti osciloskopą, kad pamatuotumėte induktoriaus vertę naudodami rezonansinio dažnio metodą.

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta, kad induktoriai yra patikrinti ir jų vertė yra didesnė nei 800uH. Jis naudojamas L1 ir L2. Šviesos diodams taip pat gaminama paprasta vario plakiruota lenta. Grandinė sukonstruota duonos lentoje.

LED tvarkyklės grandinės testavimas

Pirmiausia grandinė išbandoma naudojant VARIAC (kintamasis transformatorius), tada patikrinama universali įėjimo įtampa, kuri yra 110 V / 220 V kintama įtampa. Kairėje esantis multimetras yra prijungtas per kintamosios srovės įvestį, o kitas dešinėje esantis multimetras yra prijungtas prie vieno šviesos diodo, kad būtų galima patikrinti išėjimo nuolatinės įtampos įtampą.

Rodmuo imamas trimis skirtingomis įėjimo įtampomis. Pirmasis kairėje pusėje rodo įėjimo įtampą 85 VAC ir vienoje laidoje rodo 3,51 V, o skirtingos įėjimo įtampos šviesos įtampa šiek tiek keičiasi. Išsamų darbo vaizdo įrašą galite rasti žemiau.