8-900-374-94-44
29 октября 2010
Светодиоды — это низковольтные полупроводниковые приборы. Для того чтобы обеспечить длительный срок службы светодиода, необходимо стабилизировать протекающий через него ток, а не напряжение. Дело в том, что даже незначительное изменение прямого напряжения на светодиоде приведет к резкому скачку тока, протекающего через него (рис. 1). В качестве примера взят полноцветный RGBW-светодиод из серии MC-E компании Cree (буква «W» подчеркивает, что светодиоды этой серии обеспечивают еще и белое свечение). Кроме того, падения напряжений на светодиодах разных цветов довольно сильно отличаются. Например, на светодиоде красного цвета оно примерно в 1,5 раза меньше чем на синем, белом или зеленом. Этот фактор необходимо учитывать при последовательном включении, так как при одинаковом количестве последовательно включенных светодиодов разных цветов суммарное падение напряжения может отличаться на 50%.
Рис. 1. Зависимости прямых падений напряжения от тока для светодиодов разных цветов
Еще одна причина, заставляющая питать светодиоды именно стабилизированным током — это зависимость светового потока от протекающего через них тока. Эту зависимость используют при необходимости регулировки яркости светодиодного светильника или для получения различных цветовых оттенков свечения в полноцветных RGBW. Однако в большинстве случаев требуется именно стабильное равномерное свечение. На рисунке 2 приведены зависимости светового потока для светодиодов разных цветов на примере серии MC-E компании Cree. Из рисунка 2 видно, что для изменения светового потока светодиодов серии MC-E от 20 до 100 процентов ток светодиода должен изменяться от 100 до 350 мА. Диапазон изменения тока обычно регулируется с помощью светодиодных драйверов.
Рис.
2. Зависимости светового потока от прямого тока через светодиоды разных цветов
Компания Maxim выпускает линейные и импульсные драйверы светодиодов. Выходной каскад линейных драйверов представляет собой генератор тока на полевом транзисторе с p-каналом. Структура и типовая схема включения линейного драйвера показана на рис. 3.
Рис. 3. Типовая схема включения и структура линейного драйвера
Ток через последовательно включенные светодиоды задается резистором RSENSE (датчиком тока). Падение напряжения на этом резисторе определяет выходное напряжение дифференциального усилителя DIFF AMP, поступающее на неинвертирующий вход регулирующего усилителя IREG. Регулирующий ОУ сравнивает напряжение ошибки с опорным, формируя на своем выходе потенциал для управления полевым транзистором с p-каналом, работающим в линейном режиме, поэтому рассматриваемые драйверы проигрывают в эффективности импульсным.
В некоторых приложениях (например, в автомобильных) цена и простота применения имеют определяющее значение при выборе светодиодного драйвера. Основные параметры линейных драйверов светодиодов приведены в таблице 1.
Таблица 1. Линейные драйверы мощных светодиодов (Linear HB LED drivers)
| Наименование | Области применения | Uвх, В | Iвых.макс., А | ШИМ-димминг (PWM-Dimming) | Корпус | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Автомобильные приложения | Общее применение | Подсветка дисплея | |||||
| MAX16800 | Да | Да | 6,5…40 | 0,35 | 1:30 | 16-TQFN | |
| MAX16803 | Да | Да | 6,5…40 | 0,35 | 1:200 | 16-TQFN | |
| MAX16804/05/06 | Да | Да | 5,5…40 | 0,35 | 1:200 | 20-TQFN | |
| MAX16815 | Да | Да | 6,5…40 | 0,1 | 1:100 | 6-TDFN | |
| MAX16823 | Да | Да | 5,5…40 | 0,1/канал | 1:200 | 16-TQFN; 16-TSSOP | |
| MAX16824 | Да | Да | Да | 6,5…28 | 0,15/канал | 1:5000 | 16-TSSOP |
| MAX16825 | Да | Да | Да | 6,5…28 | 0,15/канал | 1:5000 | 16-TSSOP |
| MAX16828 | Да | Да | 6,5…40 | 0,2 | 1:100 | 6-TDFN | |
| MAX16835 | Да | 6,5…40 | 0,35 | 1:80 | 16-TQFN | ||
| MAX16836 | Да | Да | 6,5…40 | 0,35 | 1:80 | 16-TQFN | |
| MAX16839 | Да | Да | 5…40 | 0,1 | 1:200 | 6-TDFN; 8-SO | |
Большинство из них имеют диапазон входных напряжений 6,5…40 В.
Рис. 4. Управление яркостью светодиодов с помощью таймера ICM7555
На рис.5 приведена рекомендуемая производителем схема для защиты мощных светодиодов от перегрева с помощью термистора NTC. Ток ограничения через светодиоды рассчитывается по формуле: ILED = [VSENSE — [R2/(R2+ R1)] V5]/R1, где V5- выходное напряжение 5В от встроенного стабилизатора напряжения. Такая несложная доработка схемы позволит исключить возможность выхода из строя дорогих светодиодов из-за недопустимо высокой температуры корпуса, ведь даже небольшое превышение максимально допустимой температуры резко сокращает их срок службы.
Рис. 5. Защита светодиодов от перегрева с помощью термистора
На рис. 6 показан способ увеличения выходного тока драйвера с помощью внешнего биполярного транзистора. Следует отметить, что в этом случае светодиоды подключаются между входом источника питания и коллектором биполярного транзистора, а это не всегда удобно.
Рис. 6. Увеличение тока драйвера с помощью внешнего биполярного транзистора
Схема для увеличения выходного тока, показанная на рис. 7, свободна от этого недостатка. Катод нижнего по схеме светодиода подключается непосредственно к общему проводу, что в большинстве случаев гораздо предпочтительнее предыдущего варианта, показанного на рис. 6, когда на катоде нижнего светодиода всегда присутствует ненулевой потенциал. Большинство микросхем линейных драйверов из таблицы 1 допускают рассмотренные варианты увеличения выходного тока.
Рис. 7. Параллельное включение двух драйверов для увеличения выходного тока
Для портативных осветительных приборов очень важен высокий КПД преобразования светодиодных драйверов, поэтому в их схемах используются импульсные DC/DC-преобразователи с разными топологиями и схемными решениями, обеспечивающими стабилизацию выходного тока. Высокий КПД преобразования импульсных драйверов светодиодов позволяет увеличить время работы автономного источника питания.
Компания Maxim выпускает семейство импульсных драйверов для питания светодиодов постоянным током, имеющих возможность регулировки яркости при помощи аналогового или цифрового сигнала с ШИМ. Основные параметры и области применения этих драйверов приведены в таблице 2.
Таблица 2. Импульсные драйверы мощных светодиодов (Switch-mode HB LED drivers)
| Наименова- ние | Области применения | Топология | Uвх, В | Iвых.макс, А | Частота | ШИМ-димминг (PWM-Dimming) | Корпус | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Автомобильные приложения | Общее применение | Подсветка дисплея | |||||||
| MAX16801 | Да | Boost, flyback, SEPIC | 10,8…24 | 10,0 | 262 кГц | 1:3000 | 8-mMAX | ||
| MAX16802 | Да | Boost, buck, flyback, SEPIC | 10,8…24 | 10,0 | 262 кГц | 1:3000 | 8-mMAX | ||
| MAX16807 | Да | Boost, SEPIC + 8 linear* | 8…26,5 | 0,05/канал | от 20 кГц до 10 МГц | 1:5000 | 28-TSSOP-EP | ||
| MAX16809 | Да | Boost, SEPIC + 16 linear | 8…26,5 | 0,05/канал | от 20 кГц до 10 МГц | 1:5000 | 38-TQFN | ||
| MAX16814 | Да | Да | Да | Boost, SEPIC + 4 linear | 4,75…40 | 0,15/канал | от 200 Гц до 2 МГц | 1:5000 | 20-TQFN; 20-TSSOP |
| MAX16819 | Да | Да | Buck | 4,5…28 | 3,0 | от 20 кГц до 2 МГц | 1:5000 | 6-TDFN | |
| MAX16820 | Да | Да | Buck | 4,5…28 | 3,0 | от 20 кГц до 2 МГц | 1:5000 | 6-TDFN | |
| MAX16821 | Да | Да | Boost, buck, buck-boost, SEPIC | 4,75…5,5; 7…28 | 30,0 | от 125 кГц до 1,5 МГц | 1:5000 | 28-TQFN | |
| MAX16822 | Да | Да | Buck | 6,5…65 | 0,35 | от 20 кГц до 2 МГц | 1:1000 | 8-SO | |
| MAX16826 | Да | Да | Да | Boost, SEPIC + 4 linear | 4,75…24 | 3,0 | от 100 кГц до 1 МГц | 1:2000 | 32-TQFN-EP |
| MAX16832 | Да | Да | Buck | 6,5…65 | 0,7 | от 20 кГц до 2 МГц | 1:1000 | 8-SO-EP | |
| MAX16833 | Да | Да | Boost, buck, buck-boost, SEPIC | 5…65 | 2,0 | от 100 кГц до 1 МГц | 1:3000 | 16-TSSOP | |
| MAX16834 | Да | Да | Да | Boost, buck, buck-boost, SEPIC | 4,5…28 | 2,0 | от 100 кГц до 1 МГц | 1:3000 | 20-TQFN-EP |
| MAX16838 | Да | Да | Да | Boost, SEPIC + 2 linear | 4,75…40 | 0,15/канал | от 200 Гц до 2 МГц | 1:5000 | 20-TQFN; 20-TSSOP |
| *linear — линейный стабилизатор | |||||||||
Импульсные драйверы имеют широкие диапазоны входных напряжений.
Например, у микросхемы MAX16833 входной диапазон напряжений от 5 до 65 В, у MAX16822 — от 6,5 до 65 В. Разработчику предлагаются на выбор драйверы с очень широким диапазоном частоты преобразования. Некоторые микросхемы позволяют задавать частоту преобразования от 20 кГц до 2 МГц (эти параметры приведены в таблице 2). Контроллеры светодиодных драйверов MAX16801 и MAX16802 позволяют разработать DC/DC-преобразователь с выходным стабилизированным током до 10 А. Драйверы MAX16807, MAX16809, MAX16838 и MAX16814 позволяют получить диапазон регулировки выходного тока с отношением 1:5000. Большинство импульсных светодиодных драйверов позволяют выбрать наиболее оптимальную топологию схемы для достижения максимальной эффективности работы схемы преобразования. Например, MAX16821, MAX16833 и MAX16834 дают возможности выбора топологии преобразователя из четырех возможных вариантов: boost, buck, buck-boost или SEPIC.
Для облегчения правильного выбора светодиодного драйвера производитель приводит рекомендуемые области применения для каждого наименования. Миниатюрные корпуса и требуемые компактные внешние компоненты позволяют создать схему с малыми габаритами и широкими функциональными возможностями. В документации каждого драйвера приводятся рекомендуемые схемы включения для конкретного приложения, что существенно облегчает проектирование.
Несколько слов о способах регулировки яркости светодиодов с помощью импульсных драйверов. Наиболее популярны аналоговая и ШИМ-регулировка. Оба метода имеют свои преимущества и недостатки. Управление интенсивностью свечения с помощью ШИМ-регулирования позволяет значительно ослабить отклонение цветового оттенка светодиода, но требует дополнительного формирователя последовательности импульсов ШИМ. Регулировка яркости аналоговым методом основана на более простой схеме, но он может оказаться недопустимым при необходимости поддержания постоянной цветовой температуры светодиодов.
Аналоговая регулировка изменяет величину постоянного тока светодиода. Управление силой света светодиода обычно производится регулировкой переменного резистора или переменным уровнем управляющего напряжения, подаваемым на специально предназначенный для этого вход. Метод регулировки светового потока светодиода с помощью ШИМ заключается в периодическом включении и выключении тока через светодиод на короткие промежутки времени. Частота ШИМ обычно выбирается не менее 200 Гц для полного исключения эффекта мерцания и создания комфортного восприятия светового потока человеком. Интенсивность свечения светодиода при управлении с помощью ШИМ пропорциональна рабочему циклу импульсной последовательности.
Многие современные микросхемы импульсных драйверов светодиодов имеют специальный вход PWM DIM, на который можно подавать сигналы ШИМ разных частот и амплитуд, что существенно упрощает сопряжение драйвера со схемами внешней логики. Дополнительно для управления светодиодным драйвером могут использоваться вход разрешения выхода и другие логические функции.
Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: [email protected]
•••
Из-за подорожания электронных компонентов и увеличения стоимости морских перевозок всё больше недорогих светодиодных ламп на нашем рынке оснащаются дешёвыми линейными драйверами.
При пониженном сетевом напряжении лампочки с линейными драйверами не только светят тусклее, у них появляется пульсация света, вредная для здоровья.
Я провёл небольшой эксперимент, взяв для него четыре лампы с линейными драйверами (Osram, Voltega, Эра, Ergolux) и одну с полноценным импульсным «IC-драйвером» (GP).
С помощью стабилизатора Штиль ИнСтаб 500 и ЛАТРа Suntek TDGC2-0.5 на лампы подавалось напряжение 230, 220, 210, 207, 200, 190 и 180 вольт. Прибор Lamptest-1 измерял снижение светового потока, спектрометр Uprtek MK350D измерял коэффициент пульсации света.
Некруглое значение 207 вольт было взято неспроста — по ГОСТ 29322-92 в сети должно быть напряжение 230 вольт ±10%, то есть от 207 до 253 вольт, поэтому 207 вольт — это минимальное напряжение по ГОСТу, при котором все электроприборы должны работать.
В первой таблице результаты измерения процента яркости ламп при разных напряжениях. За 100% принято значение светового потока (яркости) при напряжении 230 В, являющимся номинальным для всех ламп.
Яркость лампы GP с IC-драйвером не меняется при изменении напряжения питания во всём диапазоне 180-230В. Яркость остальных ламп значительно снижается, при этом при напряжении 220 В падение яркости составляет незначительные 3-4%, при допустимом по ГОСТ напряжении 207 В яркость составляет 77-89% от номинальной (падение яркости 11-23%).
При напряжении 180 В (в сельских районах такое напряжение в сети не редкость) яркость падает на 57-99%.
А вот, что происходит с пульсацией.
При напряжении 230 В у всех ламп пульсации света практически нет (коэффициент пульсации составляет менее 0.
7%).
При 220 В (ещё во множестве розеток нашей страны по-прежнему 220, а не 230 вольт) коэффициент пульсации у ламп с линейным драйвером составляет 0.2 — 7.9%. Такая пульсация совершенно не заметна визуально, но может быть видна через камеру смартфона. Уже не раз я получал письма от пользователей сайта Lamptest, которые писали, что купили лампы, у которых на сайте указана пульсация около ноля, а они видят пульсацию через камеру. Причина в том, что у них в розетках не 230, а 220 вольт или ниже.
При 207 В, допустимых по ГОСТ, коэффициент пульсации у ламп с линейным драйвером составляет 19 — 42%. Пульсация более 30% уже заметна визуально.
Самая большая пульсация у ламп с линейным драйвером зафиксирована при напряжении 190-200 вольт. У отдельных ламп она достигает 60%, при том что у этих ламп совсем не было пульсации при 230 В.
Сейчас при тестировании ламп для Lamptest я измеряю пульсацию всех ламп при напряжении 230 вольт. Возможно нужно измерять её при 220 В (тогда сразу будет видна пульсация у ламп с линейным драйвером) или добавить дополнительный параметр — пульсация при 207 В.
Как вы считаете, как лучше сделать?
Я подробно рассказывал о разных типах драйверов светодиодных ламп и их отличии в статье «Очень важный параметр светодиодных ламп, о котором мало кто знает» (https://habr.com/ru/company/lamptest/blog/447686/).
На Lamptest.ru тип драйвера отображается в карточках ламп (там могут быть значения «линейный», «IC1», «IC2», «IC3». Три варианта IC-драйвера отличаются поведением при низком напряжении 1 — яркость снижается, 2 — лампа гаснет, 3 — лампа начинает мигать). В таблице можно включить параметр «Вмин», отображающий напряжение, при котором яркость снижается на 5%. Если это напряжение выше 200 В, драйвер линейный.
Сейчас тип драйвера не влияет на итоговую оценку. Возможно стоит снижать оценку лампам с линейным драйвером.
К сожалению почти все филаментные лампы оснащаются линейными драйверами (прежде всего из-за того, что полноценный IC-драйвер занимает больше места).
Если у вас хорошая стабильная сеть и в розетках никогда не бывает ниже 220 вольт ничего страшного в линейном драйвере нет — изменения яркости будут небольшими, а пульсация безвредна.
Но если сеть нестабильна, да ещё и соседи пользуются сварочными аппаратами, лампы с линейным драйвером вам не подходят.
P.S. Термин «IC-драйвер» довольно некорректный (IC это просто интегральная микросхема, а все современные драйверы построены на микросхемах), но в индустрии света термин прижился и каждый, кто занимается светом, понимает под «IC-драйвером» именно импульсный драйвер, работающий в широком диапазоне напряжений.
© 2021, Алексей Надёжин
Контроллер драйвера светодиодов с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) MAX16818 обеспечивает высокую выходную мощность в компактном корпусе с минимальным количеством внешних компонентов.
MAX16818 подходит для использования в синхронных и несинхронных понижающих (понижающих) топологиях, а также в повышающих, повышающе-понижающих, SEPIC и Cuk драйверах светодиодов. MAX16818 — это первый контроллер драйвера светодиодов, который позволяет использовать технологию Maxim для быстрых переходных процессов светодиодов до 20 А/мкс и частоты диммирования 30 кГц.
В этом устройстве используется режим управления по среднему току, который позволяет оптимально использовать полевые МОП-транзисторы с оптимальными характеристиками заряда и сопротивления во включенном состоянии. Это приводит к минимизации потребности во внешнем радиаторе даже при токе светодиода до 30 А. Истинное дифференциальное считывание обеспечивает точное управление током светодиода. Широкий диапазон диммирования легко реализуется для размещения внешнего ШИМ-сигнала. Внутренний стабилизатор позволяет работать в широком диапазоне входного напряжения: от 4,75 до 5,5 В или от 7 до 28 В и выше с помощью простого внешнего устройства смещения.
Широкий диапазон частот переключения, до 1,5 МГц, позволяет использовать небольшие катушки индуктивности и конденсаторы.
MAX16818 имеет тактовый выход с фазовой задержкой 180° для управления вторым противофазным драйвером светодиодов, чтобы уменьшить размер входных и выходных фильтрующих конденсаторов или минимизировать пульсирующие токи. MAX16818 предлагает программируемую защиту от икоты, перенапряжения и перегрева.
MAX16818ETE+ рассчитан на расширенный температурный диапазон (от -40°C до +85°C), а MAX16818ATE+ рассчитан на автомобильный температурный диапазон (от -40°C до +125°C). Этот контроллер драйвера светодиодов доступен в бессвинцовом корпусе TQFN высотой 0,8 мм, 5 мм x 5 мм, с 28 контактами и открытой контактной площадкой.
Приложения
Обозначает продукты, которые ADI в целом не рекомендует для новых конструкций.
{{#каждый список}}
{{/каждый}}
Оценочный комплект MAX16818
Технические паспортаMAX16818: высокоэффективный драйвер светодиодов, 1,5 МГц, 30 А, с быстрым импульсом тока для светодиодов. Лист технических данных (версия 5)
24.04.2018 Компания ADI всегда уделяла особое внимание поставке продукции, отвечающей максимальному уровню качества и надежности.
Мы достигаем этого путем включения проверок качества и надежности во все области проектирования продуктов и процессов, а также в производственный процесс. «Ноль дефектов» для поставляемой продукции всегда является нашей целью.
Запрос уведомлений об изменении продукта/процесса
Закрыть
{{labels. | {{метки.название}} | {{labels.publicationDate}} |
| {{число}}
{{#ifCond применимо false}} PDN больше не применим для этой части. Он был удален в этой версии PDN. {{/ifCond}}
| {{название}} | {{Дата публикации}} |
length 0}}
{{еще}}{{labels.pdn}} | {{метки.название}} | {{labels.publicationDate}} |
| {{число}}
{{#ifCond применимо false}} PDN больше не применим для этой части. Он был удален в этой версии PDN. {{/ifCond}}
| {{название}} | {{Дата публикации}} |
См.
раздел Часто задаваемые вопросы по оформлению заказа, где вы найдете ответы на вопросы об онлайн-заказах, способах оплаты и многом другом.
(**) Отображаемая цена «Купить сейчас» и диапазон цен основаны на заказах небольшого количества.
(*) Указанная прейскурантная цена 1Ku предназначена ТОЛЬКО ДЛЯ БЮДЖЕТНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ, указана в долларах США (FOB США за единицу для указанного объема) и может быть изменена. Международные цены могут отличаться из-за местных пошлин, налогов, сборов и обменных курсов. Для получения информации о ценах или условиях доставки обращайтесь к местному авторизованному дистрибьютору Analog Devices, Inc. Цены, отображаемые для оценочных плат и комплектов, основаны на цене за 1 штуку.
Пожалуйста, ознакомьтесь с последним сообщением нашего CCO относительно сроков выполнения заказов.
При нажатии кнопки «Образец» выше выполняется перенаправление на сторонний образец сайта ADI.
Выбранная часть будет перенесена в вашу корзину на этом сайте после входа в систему. Пожалуйста, создайте новую учетную запись там, если вы никогда раньше не использовали сайт. Обращайтесь по адресу [email protected] по любым вопросам, касающимся этого Образца сайта.
Справка по таблице цен
Цена указана за 1 шт.
На сайте Analog.com можно приобрести до двух плат. Чтобы заказать более двух, пожалуйста, сделайте покупку через одного из наших зарегистрированных дистрибьюторов.
Цена указана за 1 шт. Указанная прейскурантная цена для США предназначена только для бюджетного использования, указана в долларах США (FOB США за единицу) и может быть изменена. Международные цены могут варьироваться в зависимости от местных пошлин, налогов, сборов и обменных курсов.
Драйверы для светодиодов
Цена за единицу за
доступны в 1-, 2- и 4-канальной версиях. При подключении к подключаемому светодиоду с памятью EPROM драйвер светодиода распознает длину волны светодиода и автоматически устанавливает максимальное значение тока, чтобы избежать случайного перенапряжения.
В автономном режиме все драйверы светодиодов допускают работу CW и внешнюю аналоговую модуляцию через входной разъем BNC для каждого канала. Также имеется выход BNC для мониторинга тока для каждого канала, что позволяет собирать данные или запускать другие устройства. При использовании программного обеспечения Doric Neuroscience Studio доступны более продвинутые режимы работы, такие как модуляция TTL и программно-определяемые последовательности освещения, что устраняет необходимость в генераторе функций. В импульсном режиме с низкой скважностью программное обеспечение позволяет перегрузить светодиодные источники, если требуется более высокая мощность. В многоканальных версиях драйверов каждый канал управляется независимо. Хотя это и не является обязательным для светодиодных источников, наши драйверы светодиодов поставляются с разъемом защитной блокировки и переключателем блокировки с ключом. Эти функции безопасности необходимы для светодиодов УФ и ближнего инфракрасного диапазона.
Источниками света Doric можно управлять с помощью Doric Neuroscience Studio, что позволяет использовать более сложные формы управления источниками света, чем при автономном использовании. Например, можно запрограммировать простые или сложные последовательности световых импульсов и управлять их запуском с помощью внешнего триггерного сигнала несколькими различными способами, см. видео с презентацией триггера.
Если ваше приложение требует управления устройством с помощью другого программного обеспечения, мы можем предоставить API для управления из Matlab, Python или C++. Для получения более подробной информации обратитесь в нашу службу технической поддержки. Примечание: Поставляемый блок питания переменного/постоянного тока соответствует стандарту электрической розетки, установленной заказчиком.
| Режимы работы | — ВЫКЛ. — Непрерывный — Внешний TTL — Внешний аналоговый — Компьютер (USB) |
| ТТЛ-модуляция | HI > 2,8 В LOW < 2,3 В |
| Аналоговая модуляция | 0–5 В (400 мА/В) |
| Выходной ток | 40–2000 мА или 4–200 мА в режиме пониженного энергопотребления * 0,000 мА при ВЫКЛ.  |
pcn}}