8-900-374-94-44
Постоянные читатели часто интересуются, как правильно сделать питание для светодиодов, чтобы срок службы был максимален. Особенно это актуально для led неизвестного производства с плохими техническими характеристиками или завышенными.
По внешнему виду и параметрам невозможно определить качество. Частенько приходится рассказывать как рассчитать блок питания для светодиодов, какой лучше купить или сделать своими руками. В основном рекомендую купить готовый, любая схема после сборки требует проверки и настройки.
Содержание
Светодиод – это полупроводниковый электронный элемент, с низким внутренним сопротивлением. Если подать на него стабилизированное напряжение, например 3V, через него пойдёт большой ток, например 4 Ампера, вместо требуемого 1А. Мощность на нём составит 12W, у него сгорят тонкие проводники, которыми подключен кристалл. Проводники отлично видно на цветных и RGB диодах, потому что на них нет жёлтого люминофора.
Если блок питания для светодиодов 12V со стабилизированным напряжением, то для ограничения тока последовательно устанавливают резистор. Недостатком такого подключения будет более высокое потребление энергии, резистор тоже потребляет некоторую энергию. Для светодиодных аккумуляторных фонарей на 1,5В применять такую схему нерационально. Количество вольт на батарейке быстро снижается, соответственно будет падать яркость. И без повышения минимум до 3В диод не заработает.
Этих недостатков лишены специализированные светодиодные драйвера на ШИМ контроллерах. При изменениях напряжения ток остаётся постоянным.
Чтобы рассчитать блок питания для светодиодов необходимо учитывать 2 основных параметра:
Суммарное энергопотреблением подключаемой электрической цепи не должно превышать мощности блока.
Падения напряжения зависит от того, какой свет излучает лед чип. Я рекомендую покупать фирменные LED, типа Bridgelux, разброс параметров у них минимальный. Они гарантированно держат заявленные характеристики и имеют запас по ним. Если покупаете на китайском базаре, типа Aliexpress, то не надейтесь на чудо, в 90% вас обманут и пришлют барахло с параметрами в 2-5 раз хуже. Это многократно проверяли мои коллеги, которые заказывали недорогие LED 5730 иногда по 10 раз. Получали они SMD5730 на 0,1W, вместо 0,5W. Это определяли по вольтамперной-характеристике.
Пример различной яркости кристаллов
К тому же у дешевых разброс параметров очень большой. Что бы это определить в домашних условиях своими руками, подключите их последовательно 5-10 штук. Регулирую количество вольт, добейтесь чтобы они слегка светились. Вы увидите, что часть светит ярче, часть едва заметно. Поэтому некоторые в номинальном рабочем режиме будут греться сильнее, другие меньше. Мощность будет на них разная, поэтому самые нагруженные выйдут из строя раньше остальных.
Для удобства читателей опубликовал онлайн калькулятор для расчёта резистора для светодиодов при подключении к стабильному напряжению.
Калькулятор учитывает 4 параметра:
При заведенном двигателе бывает в среднем 13,5В — 14,5В, при заглушенном12В — 12,5В. Особые требования при включении в автомобильный прикуриватель или бортовую сеть. Кратковременные скачки могут быть до 30В. Если у вас используется токоограничивающее сопротивление, то сила тока возрастает прямо пропорционально повышению напряжению питания светодиодов. По этой причине лучше ставить стабилизатор на микросхеме.
Недостатком использования светодиодных драйверов в авто может быть появление помех на радио в УКВ диапазоне. ШИМ контроллер работает на высоких частотах и будет давать помехи на ваш радиоприёмник. Можно попробовать заменить на другой или линейный типа стабилизатор тока LM317 для светодиодов. Иногда помогает экранирование металлом и размещение подальше от головного устройства авто.
Из таблиц видно, для маломощных на 1W, 3W этот показатель 2В для красного, желтого цвета, оранжевого. Для белого , синего, зелёного он от 3,2В до 3,4В. Для мощных от 7В до 34В. Эти циферки придется использовать для расчётов.
Одно из самых распространенных напряжений это 12 Вольт, они присутствуют в бытовой технике, в автомобиле и автомобильной электронике. Используя 12V можно полноценно подключить 3 лед диода. Примером служит светодиодная лента на 12V, в которой 3 штуки и резистор подключены последовательно.
Пример на диоде 1W, его номинальный ток 300мА.
Аналогичным образом можно вычислить и для другого количества элементов в цепи.
Источник питания для светодиодов может быть и простой пальчиковой батарейкой на 1,5В. Для LED диода требуется обычно минимум 3V, без стабилизатора тут никак не обойтись. Такие специализированные светодиодные драйвера используются в ручных фонариках на Cree Q5 и Cree XML T6. Миниатюрная микросхема повышает количество вольт до 3V и стабилизирует 700мА. Включение от 1.5 вольт при помощи токоограничивающего сопротивления невозможно. Если применить две батареи на 1.5 вольт, соединив их последовательно, получим 3В. Но батарейки достаточно быстро разряжаются, а яркость будет падать еще быстрее. При 2,5В емкости в батареях останется еще много, но диод уже практически потухнет. А светодиодный драйвер будет поддерживать номинальную яркость даже при 1В.
Обычно такие модули заказываю на Aliexpress, у китайцев стоят 50-100руб, в России они дороговаты.
Чтобы рассчитать драйвер питания для светодиодов со стабильным током:
Нарисуйте схему включения, на которой распределите элементы, если они подключены не просто последовательно, а комбинировано с параллельным соединением.
На китайском блоке питания неизвестного производителя мощность может быть значительно ниже. Они запросто указывают максимальную пиковую мощность, а не номинальную долговременную. Проверять сложнее, надо предельно нагрузить блок питания и замерить параметры.
Для третьего пункта используйте примерные таблицы для 1W,3W, 5W, 10W, 20W, 30W, 50W, 100W, которые приведены выше. Но больше доверяйте характеристикам, которые вам дал продавец. Для однокристальных бывает 3V, 6V, 12V.
Если энергопотребление цепи в сумме превысит номинальную мощность источника питания, то ток просядет и увеличится нагрев. Он восстановится до нормального уровня, если снизить нагрузку.
Для светодиодных лент сделать расчёт очень просто. Измерьте количество Ватт на 1 метр и умножьте на количество метров. Именно измерьте, в большинстве случаем мощность завышена и вместо 14,4 Вт/м получите 7 Вт/м. Ко мне слишком часто обращаются с такой проблемой разочарованные покупатели.
Кратко расскажу, что использую для включения для блоков на 12В, 19V, 24В и для подключения к автомобильным 12В.
Чаще всего покупаю готовые модули на ШИМ микросхемах:
Не всем хочется тратить большую денежку на покупку готового прожектора для авто, светодиодного светильника или заказывать готовый драйвер. Поэтому обращаются ко мне, что бы из подручных комплектующих собрать что-нибудь приличное. Цена таких модулей начинается от 50руб до 300руб за модель на 5А с радиатором. Покупаю заранее по несколько штук, расходятся быстро.
Больше всех популярен вариант на линейной ИМС LM317T LM317, простой, надежный устаревший.
Очень популярны модели на LM2596, но она уже устарела и советую обратить внимание на более современное с хорошим КПД. Такие блоки имеют от 1 до 3 подстроечных сопротивлений, которыми можно настроить любые параметры до 30В и до 5А.
В начале 2016 года стали набирать популярность светодиодные модули и COB диоды с интегрированным драйвером. Они включаются сразу в сеть 220В, идеальный вариант для сборки светотехники своими руками. Все элементы находятся на одной теплопроводящей пластине. ШИМ контроллеры миниатюрные, благодаря хорошему контакту с системой охлаждения. Тестировать надежность и стабильность еще не приходилось, первые отзывы появятся минимум через полгода использования. Уже заказал самую дешевую и доступную модель COB на 50W. Чтобы найти такие на китайском базаре Алиэкспресс, укажите в поиске «integrated led driver».
Глобальная проблема, это подделка светодиодов Cree и Philips в промышленных масштабах. У китайцев для этого есть целые предприятия, внешне копируют на 95-99%, простому покупателю отличить невозможно. Самое плохое, когда такую подделку вам продают под видом оригинального Cree T6. Вы будете подключать поддельный по техническим спецификациям оригинального. Подделка имеет характеристики в среднем на 30% хуже. Меньше световой поток, ниже максимальная рабочая температура, ниже энергопотребление. Про обман вы узнаете очень не скоро, он проработает примерно в 5-10 раз меньше настоящего, особенно на двойном токе.
Недавно измерял световой поток своих фонариков на левых Cree производства LatticeBright. Доставал всю плату с драйвером и ставил в фотометрический шар. Получилось 180-200 люмен, у оригинала 280-300лм. Без серьезного оборудования, которое преимущественно есть в лабораториях, вы не сможете измерить, соответственно узнать правду.
Иногда попадаются разогнанные диоды, сила тока на которых на 30%-60% выше номинальной, соответственно и мощность. Недобросовестный производитель, особенно подвально-китайский пользуется тем, что срок службы трудно измерить в часах. Ведь никто не засекает отработанное время, а когда светильник или светодиодный прожектор выйдут из строя продавца уже не найти. Да и искать бессмысленно, срок гарантии на такую продукцию дают всегда меньше периода службы.
led-obzor.ru
Сетевой драйвер мощного светодиода
Здравствуйте уважаемые коты. Хочу представить вам схему, которая может использоваться для питания мощных светодиодов. В данной статье постараюсь показать и описать схему, объяснить методику правильной настройки работы с использованием осциллографа.
Покупал себе вот такой светодиод. (На фото я уже прикрутил его к радиатору для охлаждения)
Такие светодиоды есть различной мощности. Данный экземпляр 10W. Рекомендуемый производителем ток 1 Ампер, падение напряжения на нем от 10 до 12 вольт. Поэтому будем собирать импульсный источник питания, рассчитанный на поддержание тока через светодиод в пределах 1 Ампер и напряжение 12 вольт.
Эта же схема успешно может работать и как зарядное устройство для небольших аккумуляторов (к примеру, таких, которые используются в UPS). О том, что нужно изменить в данной схеме для использования ее в качестве зарядного устройства в конце статьи.
Приступим к изучению схемы
Хотелось бы отметить, что эта схема (как и все обратноходовые блоки питания) не боится короткого замыкания на выходе. Ее можно использовать и как обычный блок питания, исключив их схемы шунт Ri, транзистор VT2, конденсатор C12 и резистор R12, поставив вместо шунта перемычку. И даже тогда схема не боится КЗ – все дело в том, что передача энергии в нагрузку происходит во время обратного хода (в это время силовой транзистор закрыт), а во время прямого хода (даже если на выходе короткое замыкание) ток через транзистор не превысит максимальный, так как микросхема KA3845 (UC3845…) следит за падением напряжения на истоковом резисторе ключа.
Принцип работы CC-CV (Constant current, constant voltage).
При включении в сеть ИИП (импульсный источник питания) с малой нагрузкой, напряжение на выходе будет равно 12 вольт (задается делителем на резисторах R10 и R11 в цепи управляемого стабилитрона VD6).
Ограничение выходного тока задается шунтом Ri. При превышении некоторого порога, падения напряжения на этом резисторе хватит для открытия транзистора VT2, который включен, как и TL431, в цепь оптопары PC817, при этом выходное напряжение уменьшается, а значит, уменьшается и ток. Таким образом, происходит стабилизация выходного тока. При сопротивлении резистора Ri 0,6 Ом выходной ток будет равен 1 амперу (на самом деле, возможно, потребуется подбор номинала, так как у деталей может быть отклонение от номинала).
И так вот она эта схема:
Транзистор VT2, на самом деле, не обязательно 2SC1815, просто такие очень часто используются в ATX блоках питания, а многие детали сняты именно с них.
Конденсатор C12 нужен для того, чтобы схема не реагировала на прикосновения к выходным проводам, этот номинал можно изменить – я подбирал минимальную емкость при которой данный эффект исчезает, можно использовать вплоть до 0.1мкФ, но желательно меньше.
Резистор R12 ограничивает ток базы транзистора VT2.Приступим к изучению принципиальной схемы зарядного устройства.
По входу стоит предохранитель на 1 ампер (думаю, что его предназначение ясно), NTC резистор (для ограничения пускового тока, можно использовать любой с сопротивлением 5-10 Ом). При включении в сеть, пока заряжается конденсатор С1 после диодного моста VDS1, схема потребляет значительный ток, и чтобы его ограничить, нужен NTC резистор. Можно конечно поставить более мощный диодный мост, но это увеличивает габариты и стоимость. Диодный мост у меня RS206, опять же это не обязательно, можно применить любой на ток примерно 2А – ну чтоб с небольшим запасом.
Резистор R1 обеспечивает начальное напряжение питания микросхемы, после запуска она питается с дополнительной обмотки трансформатора. Смотрим на 4 и 8 вывод микросхемы – резистор R3 и конденсатор C5 задают частоту на выходе микросхемы (6 вывод) примерно 110 кГц, именно на нее рассчитываем трансформатор. Стабилитрон VD4 защищает нагрузку от перенапряжения при неисправности ОС (Обратной Связи).
В истоке силового транзистора VT1 стоит резистор R6 сопротивлением 2,2 Ома – о нем расскажу позже.
О цепочке RCD клампера (R7 C13 VD3) также расскажу попозже.
И теперь печатка.
Файл в формате программы Sprint Layout можно скачать в конце статьи.
Открываем нужный файл с помощью программы Sprint Layout 5.0, после открытия можно распечатать печатную плату для повторения конструкции. Маленькая подсказка: При наведении курсором мыши на детали всплывают их номиналы. Размер платы 70мм на 45мм.
Расчет трансформатора велся программой уважаемого Старичка (Starichok51), а именно Денисенко Владимира, его программы есть на форуме. Хочу поблагодарить Владимира за огромную помощь в написании статьи!
Ссылка на тему Программы расчета трансформаторов и дросселей
Для дальнейшей работы нам понадобится программа Flyback с первой страницы темы, поэтому скачиваем ее.
Скриншот расчета трансформатора
Трансформатор – сердечник EE19 (Такие сердечники во многих АТХ блоках имеются, нужно его разобрать и перемотать).
Методов для разбора трансформатора несколько:
Кипячение – опускаем трансформатор в чайник и кипятим, вытаскиваем, пробуем разобрать, если сердечник еще не расклеивается, то процедуру повторяем. Нужно добиться размягчения клея, которым склеены половинки сердечника. При расклеивании не спешим – если не поддается, то сильно ковырять не стоит, так как феррит очень хрупкий.
Замачивание – нужно опустить сердечник в емкость и залить ацетоном, желательно герметичную емкость, чтобы меньше запаха было. Остается ждать — лучше оставлять на ночь, чтобы точно расклеился.
Микроволновка – некоторые разбирают трансформатор, положив его в микроволновку и включив на несколько секунд для разогрева (при этом желательно, чтобы еще стакан с водой рядом был), потом вытаскивают и пробуют разобрать.
P/s метод разборки трансформатора с помощью микроволновки я бы не рекомендовал, есть возможность сжечь ее. Хотя такой метод тоже описывают в интернете и пишут, что проблем нет. Я же его тут указал, чтобы коллекция была полной.
Трансформатор разобрали, теперь нужно намотать под необходимые нужды. Для этого берем программу расчета трансформатора для обратноходового ИИП, называется Flyback – ссылку на тему, где можно скачать смотреть выше.
В программе нужно выбрать необходимый сердечник и указывать
минимальное и максимальное напряжение в сети.
Частота преобразования – я указал 110 кГц (задается резистором R3 и конденсатором С5), Отраженное напряжение — можно так и оставить 125 вольт
Максимальное допустимое напряжение на ключе
– смотрим даташит на имеющийся транзистор, значение VdssСопротивление канала Rds(on) — смотрим даташит на имеющийся транзистор, значение Rds(on)
Плотность тока – я поставил 5А/мм2 (это значение зависит от условий охлаждения и размеров сердечника. При естественном охлаждении следует выбирать 4-6А/мм2. Если есть искусственная вентиляция, то можно задавать выше, до 8-10А/мм2. Следует учитывать что для маленьких сердечников можно задавать плотность тока выше, а для больших – меньше. Зависит от условия охлаждения обмоток, в больших сердечниках условия охлаждения хуже, поэтому плотность тока нужно выбирать ниже).
Неразрывность тока – лучше задавать равное 0, это соответствует разрывному току.
Диаметр провода первичной обмотки – если поставить галочку “Использовать диаметры проводов”, то при расчете программа будет опираться на данное значение. Сначала эту галочку лучше не ставить, чтобы программа сама рекомендовала диаметр провода. А потом можно подобрать из имеющихся проводов подходящие диаметры взамен рекомендованных.
Вторичные обмотки
Указываем необходимое напряжение, ток, падение напряжение на диоде.
В моем случае:
выходная обмотка питания 12 вольт, 1 ампер, 0,8 вольт
обмотка питания микросхемы 15 вольт, 0,01ампер, 0,8 вольт
При нажатии кнопки Рассчитать программа выдает нам следующие данные:
Первичная обмотка — 136 витков проводом 0,18 мм одна жила,
Вторичная обмотка – 14 витков проводом 0,35 мм три жилы (мотается сразу тремя проводами указанного диаметра)
Обмотка питания микросхемы — 18 витков проводом 0,07 мм в одну жилу
Диаметр провода можно выбрать немного больше — главное, чтобы при намотке все обмотки поместились в окно сердечника. Программа показывает Коэффициент заполнения окна, при значении до 0,3 провод должен поместиться в окно, но все зависит от того, как будете мотать трансформатор. Витки нужно укладывать плотно, виток к витку. Если мотать не очень аккуратно, то провод может не поместиться, поэтому тут только тренировка…
Чтобы была как можно меньше индуктивность рассеяния, с которой потом придется бороться с помощью RCD клампера, мотать трансформатор нужно так: половина первички, вторичка, обмотка питания микросхемы, вторая половина первички. Не забываем про межслойную изоляцию. После намотки нужно выставить зазор сердечника (Если сердечник с зазором по центральному керну, то зазор нужен не менее 0,3 мм – в скриншоте указано, если без зазора в центральном керне, то нужно выставить зазор 0,15 мм по крайним). Самое идеальное решение при подборе зазора – измерять индуктивность первички, и зазором подогнать необходимую величину индуктивности. Не путаем начала и концы обмоток (отмечены точками), для этого нужно мотать все обмотки в одну сторону.
Конденсатор фильтра питания 22мкФ, рекомендованное значение программа расчета также выдает.
Резистор в истоке силового транзистора, по схеме 2,2 Ома – это соответствует току через транзистор 0,45А. Сопротивление резистора = 1 / Амплитуда тока транзистора, (амплитуду смотрим по программе расчета). Если нет подходящего номинала резистора (при условии что будете делать расчет под свои нужды), то можно взять чуть меньше, но сильно не занижаем – помним, что этот резистор ограничивает ток через ключ и его нельзя превышать.
Силовой транзистор VT1 –полевик 2N60, можно применить и другие подходящие по параметрам. Я снимал его также с блока АТХ (в дежурке стоят… иногда там используются биполярники – ищем даташит на имеющийся транзистор, чтобы не воткнуть нечаянно биполярник в эту схему)
Обратная связь – оптопара. У меня pc817 – думаю, найти такую нет проблем.
Выходной диод шотки или любой быстродействующий, рассчитанный на ток выше чем максимально потребляемый нагрузкой и обратным напряжением равным или выше чем Ud обрат. (смотрим в программе расчета). В данной схеме можно использовать что-нибудь типа MBR3100, MBR1660 и т.п. – смотреть, что есть в продаже или в наличии.
Вот мы и намотали и запаяли трансформатор, теперь возьмемся за RCD клампер.
В программе расчета из меню можно вызвать вспомогательную программу расчета RCD клампера.
или
Верхний рисунок в положении переключателя Амплитуда выброса, нижний рисунок в положении Емкость конденсатора.
Остановимся подробнее на полях программы.
Отраженное напряжение – берем из результатов расчета трансформатора
Амплитуда выброса – желаемое напряжение выброса от энергии, запасенной в индуктивности рассеяния первичной обмотки, над отраженным напряжением
С правой стороны можно поставить галочку для расчета емкости клампера по заданной амплитуде выброса либо расчет амплитуды выброса по заданной емкости. Амплитуду выброса можно выбирать 100-110 вольт.
Амплитуда тока – амплитуда тока в первичной обмотке, берем из результатов расчета трансформатора
Частота преобразования – лучше вводить реальную частоту преобразования, а не расчетную (при отсутствии возможности измерить частоту можно подставить расчетную, но тогда расчет может быть не совсем точный)
Индуктивность рассеяния – индуктивность рассеяния первичной обмотки, либо измеряем при закорачивании ВСЕХ вторичных обмоток, либо пользуемся предварительными расчетами по периодам свободных колебаний
Эквивалентная емкость — это сумма нескольких емкостей: выходная емкость ключа, емкость первичной обмотки, емкость монтажа, в общем все емкости, которые участвуют в колебательном процессе.
При нажатии кнопки Рассчитать, программа выдаст нам либо емкость конденсатора, сопротивление резистора и мощность рассеиваемую на нем, марку “медленного” диода и сопротивление резистора и мощность рассеиваемую на нем при использовании “быстрого” диода, либо те же данные, но с указанием в результатах амплитуды выброса (Зависит от положения переключателя)
Далее рассмотрим нижнюю часть подпрограммы расчета.
Расчет эквивалентной емкости и индуктивности рассеяния
Индуктивность L1 – полная индуктивность первичной обмотки трансформатора
Период колебаний по L1 – период свободных колебаний по полной индуктивности первичной обмотки после окончания передачи энергии. Эти свободные колебания можно увидеть только в режиме разрывного тока
Период колебаний по Ls — период свободных колебаний по индуктивности рассеяния первичной обмотки. Этот период следует измерять на том участке, где уже нет клампинга этих колебаний. (На осциллограмме покажу, что это значит)
При нажатии кнопки Рассчитать, программа выдаст нам Индуктивность рассеяния и Эквивалентную емкость. Если выбрать галочку автоперенос результатов в основной расчет, то эти значения автоматом подставятся в необходимые поля.
Важное замечание: Величины емкости и сопротивления, которые выдает подпрограмма расчета RCD клампера, могут немного отличаться от действительно необходимых величин для правильной настройки работы клампера. Емкость конденсатора программа рассчитывает довольно таки точно. Если нет необходимого номинала, то можно взять ближайший номинал из стандартного ряда, а вот с резистором все равно придется поработать.
Ну а теперь приступим к изучению осциллограмм, чтобы представлять, что мы должны видеть на приборе и знать, что означает каждая часть осциллограмм для правильной настройки ИИП.
Фото осциллограмм…
Сначала одно важное замечание: все измерения осциллографом проводить относительно плюса питания, чтобы пульсации напряжения на сетевом выпрямителе не размазывали картинку.
Чтобы правильно рассчитать и увидеть хорошую осциллограмму нам нужно измерить реальную частоту, на которой работает ИИП.
Вот что у нас получилось с реальной частотой:
На осциллографе положение переключателя 2мкс. В клетке 5 делений, значит одно деление 0,4мкс. Период колебаний почти 27 делений, итого 10,8 мкс. Частота в герцах равна единице, деленой на полученное значение в секундах.
10,8мкс/1 000 000 = 0,0000108 сек. Значит частота = 1/0,0000108 = примерно 92,6кГц
92,6кГц — запоминаем
Теперь нам еще нужно узнать Период колебаний по L1 – период свободных колебаний по полной индуктивности первичной обмотки. Для более точного измерения я переключил осциллограф в положение 1мкс_100v/дел и измеряем на стоке полевика.
Смотрим следующий рисунок
1,8мкс – запоминаем
Период колебаний по Ls — период свободных колебаний по индуктивности рассеяния. Для измерения этого периода пришлось еще растянуть шкалу, я переключил осциллограф в положение 0,2мкс_100v/дел и измерил этот период на стоке полевика.
0,28мкс – запоминаем
Вводим частоту и периоды колебаний в подпрограмму расчета RCD клампера. И видим, что нам предлагает программа. Конденсатор C13 нужен 463пФ — я поставил 470пФ, резистор R7 нужен 131кОм – у меня стоит 150кОм. Отличие настройки клампера от расчетов объясняется приближенностью расчетов. В первую очередь, приближенной оценкой мощности, возвращаемой через «медленный» диод.
на стоке полевого транзистора (осциллограф в режиме 5мкс 100V_дел)
на конденсаторе RCD клампера (осциллограф в режиме 5мкс 100V_дел)
На истоке (осциллограф в режиме 2мкс 1V_дел)
Общая картина видна, теперь для более точного измерения будем растягивать шкалу
Осциллограф в режиме 2мкс 100V_дел
Уровень отраженного напряжения
Выброс над отраженным напряжением
Уровень отраженного напряжения по верхним осциллограммам, снятых на стоке полевого транзистора, примерно 125 вольт. Выброс над отраженным примерно 100 вольт. При правильном подборе RCD клампера выброс над отраженным напряжением, снятым на стоке, и на клампере будет одинаков и уровень, до которого разряжается конденсатор (нижний рисунок) должен доходить до полки отраженного напряжения (смотрим осциллограмму выше – отметка уровень отраженного напряжения)
У нас это условие выполняется, значит, можно считать, что ИИП собран и настроен на оптимальный режим работы!
Ну и несколько фотографий собранной платы:
Путем расчета трансформатора и некоторых деталей данную схему можно применить и для других целей. А именно: можно использовать как маломощный блок питания или как зарядное устройство для небольших аккумуляторов с UPS.
В виду того, что вышла новая версия программы расчета обратноходовых источников питания flyback 7.0 у многих пользователей начались проблемы с расчетом RCD клампера. Причина одна — оставляют пустым поле остаток напряжения после выброса, чтобы таких вопросов не возникало прилагаю следующую осциллограмму
На ней я пометил на уже существующей осциллограмме уровень остаток напряжения после выброса. Осциллограф в режиме 2мкс 100V_дел — считаем: указанная линия примерно 145 вольт, уровень отраженного напряжения примерно 125 вольт, значит для того чтобы узнать остаток напряжения после выброса нужно от 145 вольт вычесть 125 вольт = 20 вольт, вот именно это значение и вводим в поле остаток напряжения после выброса.
А теперь смотрим, что получилось:
В программу расчета Flyback 7.0 я ввел те же значения, что и в младшей версии программы. По расчетам отличий нет (незначительные есть, но они никак не влияют в целом на конструкцию)
Теперь вводим все необходимые данные в расчет RCD клампера
что мы видим? А видим то, что номинал резистора клампера даже еще ближе к установленному мной в данной конструкции!
Хотелось бы еще раз сказать огромное Спасибо Владимиру за его программы!!!
Всем Спасибо и удачи в построении импульсных источников питания!
Продолжение следует (ждем подробную статью по сборке зарядного устройства)
Файлы:
http://www.radiokot.ru/01_pre.jpg Фото светодиода
http://www.radiokot.ru/21_pre.jpg фото 4
http://www.radiokot.ru/19_pre.jpg фото 1
http://www.radiokot.ru/20_pre.jpg фото 2
http://www.radiokot.ru/02_pre.jpg Схема
http://www.radiokot.ru/14_pre.jpg исток
http://www.radiokot.ru/15_pre.jpg клампер 2мкс 100V_дел
http://www.radiokot.ru/13_pre.jpg клампер
http://www.radiokot.ru/16_pre.jpg Уровень отраженного напряжения
http://www.radiokot.ru/08_pre.jpg измерение реальной частоты
http://www.radiokot.ru/05_pre.jpg Скриншот расчета
http://www.radiokot.ru/11_pre.jpg Период колебаний по Ls
http://www.radiokot.ru/10_pre.jpg Период колебаний по L1
http://www.radiokot.ru/08_pre.jpg измерение реальной частоты
http://www.radiokot.ru/12_pre.jpg сток полевого транзистора
http://www.radiokot.ru/17_pre.jpg Выброс над отраженным напряжением
http://www.radiokot.ru/18_pre.jpg выброс и разряд
04_pre.jpg Печатка
http://www.radiokot.ru/02_pre.jpg Схема
http://www.radiokot.ru/06_pre.jpg переключатель в положении Амплитуда выброса
http://www.radiokot.ru/07_pre.jpg переключатель в положении Емкость конденсатора
Печатная плата
Все вопросы в Форум.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
www.radiokot.ru
Светодиод как обычную лампочку напрямую подключать к источнику питания нельзя. Чтобы светодиод не вышел из строя для него нужен ограничитель тока. Самый простой способ подключить светодиод через сопротивление. Но бывают случаи когда это не возможно. Подробнее о драйверах и способах подключения светодиодов в этой статье.
Итак, как мы говорили выше простейший драйвер для светодиода #8212 это резистор. Выглядит как бочонок с двумя выводами. Резистором можно ограничить ток в цепи, подобрав нужное сопротивление.
Недостаток #8212 низкий КПД, отсутствие гальванической развязки. Способов надежно запитать светодиод от сети 220 В через резистор не существует, хотя во многих бытовых выключателях подобная схема используется.
Преимущество #8212 надежность, простота схемы.
Сходна со схемой на резисторе. Недостатки те же. Возможно изготовить конденсаторную схему достаточной надежности, но при этом стоимость и сложность схемы сильно возрастут.
Это следующий представитель семейства простейших драйверов для светодиодов. Подробности #8212 в вышеупомянутой статье о светодиодах в авто.
Недостаток #8212 низкий КПД, требуется первичный источник питания.
Преимущество #8212 надежность, простота схемы.
Данный тип драйверов получил изрядную популярность благодаря простоте схемы, дешевизне комплектующих и небольших габаритах.
Преимущество #8212 универсальность, доступность.
Недостаток #8212 требует квалификации и осторожности при сборке. Отсутствует гальваническая развязка с сетью 220 В. Высокие импульсные помехи в сеть. Низкий коэффициент мощности.
В эту категорию входят драйверы, рассчитанные на подключение к первичному источнику напряжения #8212 блоку питания или аккумулятору. Например, это драйверы для светодиодных фонарей или ламп, предназначенных для замены галогенных 12 В.
Преимущество #8212 небольшие габариты и вес, высокий КПД, надежность, безопасность при эксплуатации.
Недостаток #8212 требуется первичный источник напряжения.
Полностью готовы к использованию и содержат все необходимые элементы для питания светодиодов.
Преимущество #8212 высокий КПД, надежность, наличие гальванической развязки, безопасность при эксплуатации.
Недостаток #8212 высокая стоимость, труднодоступны для приобретения. Могут быть как в корпусе, так и без корпуса. Последние обычно применяют в составе ламп или других источников света.
Хочу заметить, что многие ошибочно предполагают, что рабочий ток 1 Вт светодиодов #8212 350 мА. Это не так, 350 мА #8212 это МАКСИМАЛЬНЫЙ рабочий ток. Это означает, что при продолжительной работе необходимо использовать источник питания с током 300-330 мА. Это же верно и для параллельного включения #8212 ток на один светодиод не должен превышать указанной цифры 300-330 мА. Вовсе не значит, что работа на повышенном токе вызовет отказ светодиода. Но при недостаточном теплоотводе каждый лишний миллиампер способен сократить срок службы. К тому же чем выше ток #8212 тем ниже КПД светодиода, а значит, сильнее его нагрев.
Если речь пойдет о подключении светодиодной ленты или модулей, рассчитанных на 12 или 24 вольта, нужно принимать во внимание, что предлагаемые для них источники питания ограничивают напряжение, а не ток, то есть не являются драйверами в принятой терминологии. Это означает, во первых, что нужно внимательно следить за мощностью нагрузки, подключаемой к определенному блоку питания. Во-вторых, если блок недостаточно стабилен, скачок выходного напряжения может погубить вашу ленту. Слегка облегчает жизнь то, что в лентах и модулях (кластерах) установлены резисторы, позводяющие ограничить ток до определенной степени. Надо сказать, светодиодная лента потребляет относительно большой ток. Например, лента smd 5050. количество светодиодов в которой составляет 60 штук на метр, потребляет около 1,2 А на метр. То есть для запитки 5 метров понадобится блок питания с током не менее 7-8 ампер. При этом 6 ампер потребит сама лента, а один-два ампера нужно оставить про запас, чтобы не перегружать блок. А 8 ампер #8212 это почти 100 ватт. Такие блоки недешевы.
Драйверы более оптимальны для подключения ленты, но найти такие специфические драйвера проблематично.
Давайте для начала поговорим о блоках питания вообще.
Большинство электроприборов и компонентов электроники требуют для своей работы источник напряжения. Им является обычная электрическая сеть, которая присутствует в любой квартире в виде розетки. Всем известно словосочетание #171 220 вольт#187 . Как видите #8212 ни слова о токе. Это означает, что если прибор рассчитан на работу от сети 220 В, то вам неважно #8212 сколько тока он потребляет. Лишь бы было 220 #8212 а ток он возьмет сам #8212 столько, сколько ему нужно. К примеру, обычный электрический чайник мощностью 2 кВт (2 000 Вт), включенный в сеть 220 в, потребляет следующий ток. 2 000 / 220 = 9 ампер. Довольно много, учитывая, что большинство обычных электрических удлинителей рассчитано на 10 ампер. В этом причина частого срабатывания защиты (автомата) при включении чайников в розетку через удлинитель, в который и так вставлено много приборов #8212 компьютер, например. И хорошо, если защита сработает, в противном случае удлинитель может просто расплавиться. И так #8212 любой прибор, рассчитанный на включение в розетку #8212 зная, какова его мощность, можно вычислить потребляемый ток.
Но большинство бытовых устройств, таких как телевизор, DVD-проигрыватель, компьютер, нуждаются в понижении сетевого напряжения с 220 В до нужного им уровня #8212 например, 12 вольт. Блок питания #8212 это как раз то устройство, которое занимается таким понижением.
Понизить напряжение сети можно разными способами. Самые распространенные блоки питания #8212 трансформаторный и импульсный.
В основе такого блока питания лежит большая, железная, гудящая штуковина.:) Ну, нынешние трансформаторы гудят поменьше. Основное достоинство #8212 простота и относительная безопасность таких блоков. Они содержат минимум деталей, но при этом обладают неплохими характеристиками. Основной минус #8212 КПД и габариты. Чем больше мощность блока питания #8212 тем он тяжелее. Часть энергии расходуется на #171 гудение#187 и нагрев Кроме того, в самом трансформаторе теряется часть энергии. Другими словами #8212 просто, надежно, но имеет большой вес и много потребляет #8212 КПД на уровне 50-70%. Имеет важный неотъемлемый плюс #8212 гальваническую развязку от сети. Это означает, что если произойдет неисправность или вы случайно залезете рукой во вторичную цепь питания #8212 током вас не стукнет
Еще один несомненный плюс #8212 блок питания может быть включен в сеть без нагрузки #8212 это ему не повредит.
Но давайте посмотрим, что будет, если перегрузить такой блок питания.
Имеется. трансформаторный блок питания с выходным напряжением 12 вольт и мощностью 10 ватт. Подключим к нему лампочку 12 вольт 5 ватт. Лампочка будет светиться на все свои 5 ватт и потреблять тока 5 / 12 = 0,42 А .
Подключим вторую лампочку последовательно к первой, вот так :
Обе лампочки будут светиться, но очень тускло. При последовательном соединении ток в цепи останется тем же #8212 0,42 А, а вот напряжение распределится между двумя лампочками, то есть каждая получит по 6 вольт. Понятно, что светиться они будут еле-еле. Да и потреблять при этом будут каждая примерно по 2,5 Вт.
Вообще говоря, ток в цепи все же упадет, но чтобы не портить пример, оставим как есть
В итоге напряжение на каждой лампе будет одинаковое #8212 12 вольт, а вот тока они возьмут каждая по 0,42 А. То есть ток в цепи возрастет в два раза. Учитывая, что блок у нас мощностью 10 Вт #8212 мало ему уже не покажется #8212 при параллельном включении мощность нагрузки, то есть лампочек, суммируется. Если мы еще и третью подключим #8212 то блок питания начнет сильно греться и в конце концов сгорит, возможно, прихватив с собой вашу квартиру. А все это потому, что он не умеет ограничивать ток. Поэтому очень важно правильно рассчитать нагрузку на блок питания. Конечно, блоки посложнее содержат защиту от перегрузки и автоматически отключаются. Но рассчитывать на это не стоит #8212 защита, бывает, тоже не срабатывает.
Самый простой и яркий представитель #8212 китайский блок питания для галогеновых ламп 12 В. Содержит небольшое количество деталей, легкий, маленький. Размеры 150 Вт блока #8212 100х50х50 мм, вес грамм 100. Такой же трансформаторный блок питания весил бы килограмма три, а то и больше. В блоке питания для галогенных ламп тоже есть трансформатор, но он маленький, потому что работает на повышенной частоте. Надо отметить, что КПД такого блока тоже не на высоте #8212 порядка 70-80%, при этом он выдает приличные помехи в электрическую сеть. Есть еще множество блоков, основанных на аналогичном принципе #8212 для ноутбуков, принтеров и т.п. Итак, основное достоинство #8212 небольшие габариты и малый вес. Гальваническая развязка также присутствует. Недостаток #8212 тот же, что и у его трансформаторного собрата. Может сгореть от перегрузки Так что если вы решили сделать у себя дома освещение на 12 В галогенных лампах #8212 подсчитайте допустимую нагрузку на каждый трансформатор.
Желательно создавать от 20 до 30% запаса. То есть если у вас трансформатор на 150 Вт #8212 лучше не вешайте на него больше, чем 100 Вт нагрузки. Расчет мощности им доверять не стоит. Также стоит отметить, что импульсные блоки не любят включения без нагрузки. Именно поэтому не рекомендуется оставлять зарядные устройства для сотовых в розетке по окончании зарядки. Впрочем, это все делают, поэтому большинство нынешних импульсных блоков содержат защиту от включения без нагрузки.
Эти два простых представителя семейства блоков питания выполняют общую задачу #8212 обеспечение нужного уровня напряжения для питания устройств, которые к ним подключены. Как уже было сказано выше #8212 устройства сами решают #8212 сколько тока им нужно.
В общем случае драйвер #8212 это источник тока для светодиодов. Для него обычно не бывает параметра #171 выходное напряжение#187 . Только выходной ток и мощность. Впрочем, вы уже знаете, как можно определить допустимое выходное напряжение #8212 делим мощность в ваттах на ток в амперах.
На практике это означает следующее. Допустим. параметры драйвера следующие. ток #8212 300 миллиампер, мощность #8212 3 ватта. Делим 3 на 0,3 #8212 получаем 10 вольт. Это максимальное выходное напряжение. которое может обеспечить драйвер. Предположим, что у нас есть три светодиода, каждый из них рассчитан на 300 мА, а напряжение на диоде при этом должно быть около 3 вольт. Если мы подключим один диод к нашему драйверу, то напряжение на его выходе будет 3 вольта, а ток 300 мА. Подключим второй диод последовательно (см. пример с лампами выше) с первым #8212 на выходе будет 6 вольт 300 мА, подключим третий #8212 9 вольт 300 мА. Если же мы подключим светодиоды параллельно #8212 то эти 300 мА распределятся между ними примерно поровну, то есть примерно по 100 мА. Если мы подключим к драйверу на 300 мА трехваттные светодиоды с рабочим током 700 мА #8212 они будут получать только 300 мА.
Надеюсь, принцип понятен. Исправный драйвер ни при каких условиях не выдаст больше тока, чем он рассчитан #8212 как бы вы не подключали диоды. Надо отметить, что есть драйвера, которые рассчитаны на любое количество светодиодов, лишь бы их общая мощность не превышала мощность драйвера, а есть те, которые рассчитаны на определенное количество #8212 6 диодов, например. Некоторый разброс в меньшую сторону они, впрочем, допускают #8212 можно подключить пять диодов или даже четыре. КПД универсальных драйверов хуже чем у их собратьев, рассчитанных на фиксированное количество диодов в силу некоторых особенностей работы импульсных схем. Также драйвера с фиксированным количеством диодов обычно содержат защиту от нештатных ситуаций. Если драйвер рассчитан на 5 диодов, а вы подключили три #8212 вполне возможно. что защита сработает и диоды либо не включатся либо будут мигать. сигнализируя об аварийном режиме. Надо отметить, что большинство драйверов плохо переносят подключение к питающему напряжению без нагрузки #8212 этим они сильно отличаются от обычного источника напряжения.
Большинство людей, планирующих использовать светодиоды, совершают типичную ошибку. Сначала приобретаются сами СИД, затем под них подбирается драйвер. Ошибкой это можно считать потому, что в настоящее время мест, где можно приобрести в достаточном ассортименте драйвера, не так уж и много. В итоге, имея на руках вожделенные светодиоды, вы ломаете голову #8212 как подобрать драйвер из имеющегося в наличии. Вот купили вы 10 светодиодов #8212 а драйвера только на 9 есть. И приходится ломать голову #8212 как быть с этим лишним светодиодом. Может быть, проще было сразу на 9 рассчитывать. Поэтому выбор драйвера должен происходить одновременно с выбором светодиодов. Далее, нужно учитывать особенности светодиодов, а именно падение напряжения на них. К примеру, красный 1 Вт светодиод имеет рабочий ток 300 мА и падение напряжения 1,8-2 В. Потребляемая им мощность составит 0,3 х 2 = 0,6 Вт. А вот синий или белый светодиод имеет при таком же токе падение напряжения 3-3,4 В, то есть мощность 1 Вт. Стало быть, драйвер с током 300 мА и мощностью 10 Вт #171 потянет#187 10 белых или 15 красных светодиодов. Разница существенная. Типовая схема подключения 1 Вт светодиодов к драйверу с выходным током 300 мА выглядит так :
У стандартных 1 Вт светодиодов минусовой вывод больше плюсового по размеру, поэтому его легко отличить. Как же быть, если доступны только драйвера с током 700 мА. Тогда придется использовать четное количество светодиодов, включая их по два параллельно.
Подытоживая, можно сказать, что выбору драйвера для светодиодов нужно уделять не меньше, а то и больше внимания, чем светодиодам. Небрежность при выборе чревата выходом из строя светодиодов, драйвера, чрезмерным потреблением и другими прелестями
Юрий Рубан, ООО #171 Рубикон#187 .
Источники:
sferatd.ru
Нижняя сторона:
Верхняя сторона:
Схема:
На выход подключил сборку из семи 1-ваттных светодиодов:
Судя по обзорам на mySKU.ru драйверов, на плате установлены входной конденсатор, соответствующий заявленой мощности 7 Вт — 6,8 мкФ х 400 В и конденсатор подавления помех. По крайней мере, приёмник ФМ на работу драйвера никак не реагирует.
Что интересно, драйвер заработал сразу и без всяких неожиданностей (смотри картинку ниже)! Измеренные параметры вышли такие: напряжение на 7-ми светодиодах — 23,45 В, ток через них — 245 мА.
Планка со светодиодами нагрелась через 5 минут выше 70 градусов, поэтому на большее время не включалась.
А сюрпризом оказалась микросхема, которая при внимательном рассмотрении оказалась припаянная мимо контактных площадок:
Мало того, что припаяна криво, так еще и отвалилась, стоило её чуть ковырнуть 🙂
Несмотря на это — схема работала!
После нормальной запайки все параметры остались такими же, как и при первом измерении.
На всякий случай, замерил еще при 5-ти светодиодах:
16,5 В х 250 мА.
П.С. Осталось несколько вопросов к специалистам:
1. Стоит ли менять быстрый диод D2 (ES1D) на диод Шоттки?
2. Стоит ли ставить параллельно выходному конденсатору керамический?
3. Входной конденсатор 6,8 мкФ х 400 В имеет ESR 3,5 Ома. Это нормально, или стоит поискать что-то понадёжней?
Всем пока и спасибо за внимание!
mysku.ru
Светодиодный светильник своими рукамиВариаций на тему модернизации может быть множество. Рассмотрим наиболее оптимальные.
Для начала стоит определиться с тем, какие светодиоды лучше использовать. Если выбирать между мощными и маломощными — первые лучше с точки зрения трудоемкости. Чтобы заменить один мощный 1 Вт светодиод, понадобится 15-20 маломощных 5 мм или smd светодиодов. Соответственно, пайки с маломощными гораздо больше. Остановимся на мощных. Обычно они делятся на два вида — выводные и поверхностного монтажа. Для облегчения жизни лучше использовать выводные. Мощность светодиода лучше выбирать не более 1 Вт.
Чтобы светодиоды жили долго и счастливо, им нужен хороший источник питания (драйвер тока). Драйверы бывают в корпусе и без корпуса, с гальванической развязкой и без таковой. Если мы говорим о переделке светильника, то лучше выбрать вариант без корпуса и с гальванической развязкой.
Вариант без корпуса хорош по двум причинам. Первая — он меньше размером, чем такой же в корпусе. Вторая — он себя комфортней чувствует, так как меньше нагревается. Минус — сложнее крепить.
Гальваническая развязка, если не вдаваться в тонкости, нужна для безопасности. Если драйвер с гальванической развязкой — вас не стукнет током при прикосновении к выводу работающего светодиода. Если без развязки — стукнет. Стало быть, выберем драйвер без корпуса и с гальванической развязкой.
Самые распространенные типы светодиодов — 1 и 3 Вт. Для них существуют драйвера с током 300-350 мА (для 1 Вт светодиодов) и 600-700 мА (для 3 Вт светодиодов). Обычно для драйвера указано минимальное и максимальное количество светодиодов, которых к нему можно подключить, например 5-7х1 Вт . Если этого нет — нужно смотреть на выходное напряжение драйвера. Один белый светодиод имеет напряжение питания около 3,3 вольта. Значит, если у драйвера указано выходное напряжение 10 вольт — он потянет три светодиода, включенных последовательно.
Драйвер может быть с фильтром электромагнитных помех или без него. Если фильтра нет — возможно, драйвер будет давать помехи на телевизор и радиоприемник. Если драйвер маломощный (до 10 Вт) — вряд ли. Если мощный — наверняка.
Для успешных долгих лет светодиода радиатор не менее важен, чем драйвер. Ему нужно быть алюминиевым. Алюминия вокруг полно — от карнизов до сковородок. Все это — источник радиаторов. На каждый одноваттный светодиод нужно кусок алюминия 50х50 мм, тощиной около 1 мм. Кусок может быть меньше, если его изогнуть. Если вы возьмете кусок 25х25 мм и толщиной 5 мм — нужного эффекта не получите. Чтобы рассеивать тепло, нужна площадь, а не толщина. Обратите внимание — компьютерные кулеры рассчитаны на работу с вентилятором. Без него они отводят тепло от светодиодов очень плохо.
В качестве практического задания изготовим простой светодиодный светильник. Нам понадобятся. три светодиода 1 Вт. драйвер 3х1 Вт. двухсторонний теплопроводящий скотч. радиатор (например, кусок П-образного профиля толщиной 1 мм и длиной 6-8 см).
Теплопроводящий скотч, как следует из его названия, может проводить тепло. Поэтому обычный двустороннй скотч из магазина хозтоваров не подойдет. Отрезаем полоску скотча шириной 6-7 мм.
Протираем радиатор ваткой. смоченной спиртом, то есть обезжириваем. Водка тоже подойдет. Донышки светодиодов также нужно обезжирить. Ацетон для этого использовать нежелательно — пластиковая линза светодиода может помутнеть.
Наклеиваем скотч на радиатор. Затем размечаем радиатор, чтобы установить светодиоды ровно.
Устанавливаем светодиоды на скотч. При этом соблюдаем полярность — все светодиоды должны быть развернуты одинаково так, чтобы плюс одного светодиода смотрел на минус соседнего. Слегка прижимаем их для лучшего контакта. После этого наносим олово на выводы светодиодов для облегчения дальнейшей пайки. Если у вас есть опасение, что скотч при этом может прогореть — просто приподнимите выводы светодиодов так, чтобы они не касались скотча. Корпус светодиода при этом нужно придерживать пальцем, чтобы от скотча не оторвался. Впрочем, можно отогнуть выводы заранее.
Соединяем светодиоды между собой. Для этого вполне достаточно жилки от любого многожильного провода.
Припаиваем драйвер. Если провода недостаточно длинные, их можно удлинить любым проводом, который есть под рукой, даже телефонным.
Проверяем полученное светодиодное изделие
Лучше оставить его на пару часов включенным. После этого желательно потрогать обратную сторону радиатора — прямо напротив светодиодов. Если палец терпит — все в порядке.
Самодельный светодиодный светильник готов. Время изготовления — 5 минут с перекурами :). Теперь вы можете вставить его в любой подходящий корпус. Разумеется, можно сделать и более мощный светильник, только диодов нужно побольше и драйвер помощнее, а принцип останется тем же. Подобная методика подойдет как для изготовления одиночного светильника, так и для мелкосерийного производства. К примеру, можно сэкономить значительные средства, установив подобный источник света в имеющиеся подъездные светильники или светильники на производстве силами местного электрика.
Если у вас есть вопросы по подключению светодиодов к драйверу, желательно почитать статью Драйвер или блок питания .
Юрий Рубан, г.
Эта статья поможет всем желающим самостоятельно изготовить своими руками драйвер для светодиода на микросхеме MAX756 и, попутно, понять некоторые особенности питания светодиодов.
Особенность светодиода в роли нагрузки состоит в том, что он, не как лампа накаливания. У него нелинейная вольт-амперная характеристика питания. Поэтому нерационально питать его напрямую от батареи напряжением 4,5В, поскольку одна треть энергии будет истрачена напрасно, расходуясь на гасящем резисторе.
Чтобы светодиод обеспечить питанием от одной или двух батареек, необходим драйвер, который повышает выходное напряжение до нужной величины и поддерживающий его на стабильном уровне при неизбежной разрядке батареи.
Достаточно простой драйвер для светодиода можно собрать по следующей схеме:
За основу взята микросхема МАХ756 фирмы #171 Maxim#187 , она специально создана для переносных радиоэлектронных приборов с независимым питанием. Драйвер продолжает работать даже при уменьшении питающего напряжения до 0,7 В. По необходимости выходное напряжение драйвера можно установить равным 3,3В или 5 В при токе нагрузки 300мА или 200 мА соответственно. Коэффициент полезного действия при максимальной нагрузке составляет более 87 %.
Цикл работы драйвера на микросхеме MAX756 можно поделить на два этапа, а именно:
Внутренний транзистор в данный момент открыт и через дроссель L1 протекает линейно-нарастающий ток. В электромагнитном поле дросселя накапливается энергия. Конденсатор C3 постепенно разряжается, отдавая ток светодиодам. Продолжительность фазы составляет примерно 5 мкс. Но эта фаза может быть прекращена досрочно. Это произойдет в том случае, если максимально допустимое значение ток стока транзистора превысит 1 А.
Транзистор на этом этапе закрыт. Протекающий ток от дросселя L1 через диод VD1 заряжает конденсатор C3, возмещая его разрядку на первом этапе. При увеличении напряжения на конденсаторе до определенного уровня данный этап заканчивается.
С постепенным понижением входного напряжения и увеличением тока нагрузки, микросхема MAX756 переключается в режим с постоянной продолжительностью фазы (соответственно 5 мкс и 1 мкс соответственно). Выходное напряжение в данном случае не стабилизировано, оно уменьшается, оставаясь по возможности максимальным. От того какое фактическое напряжение элементов питания и тока потребления светодиодами, частота повторения данного цикла меняется в очень широких пределах.
В роли светоизлучателей в драйвере применены четыре светодиода L-53PWC #171 Kingbright#187 . Так как при токе 15 мА прямое падение на светодиодах составляет около 3,1В, излишние 0,2В приходится гасить, включенным последовательно резистором R1. По мере прогрева светодиодов, падение напряжения на них снижается, и резистор R1 в каком-то роде стабилизирует ток потребления светодиодов и их яркость свечения.
На заметку: используя стабилизатор напряжения LM2941 можно сделать диммер для светодиодной лампы .
Электролитические конденсаторы С1 и C3 #8212 импортные танталовы. У них малое сопротивление которое положительно влияет на КПД устройства. Конденсатор С2 #8212 К10-176 или любой подходящий керамический. Диод Шотки 1N5817 возможно поменять на SM5817. Дроссель L1 можно изготовить своими руками. Он намотан проводом ПЭВ-2 0,28 на сердечник от сетевого фильтра и содержит около 35 витков. Сердечник представляет собой кольцо размером К10x4x5 из магнитной проницаемостью 60. Так же можно применить дроссели индуктивностью около 40 #8212 100 мкГн и допустимым током более 1А. Неплохо было бы, чтобы активное сопротивление дросселя было меньше 0,1 Ом, в противном случае КПД устройства значительно снизится.
Потенциала данного драйвера на MAX756 для светодиода был проверен с применением регулируемого источника питания от 0 до 3В. Ниже представлена измеренная зависимость выходного напряжения от входного.
Преобразователь продолжал функционировать даже при уменьшении напряжения батареи до 0,4В, выдавая на выходе 2,6 В при токе 8 мА (вместо исходных 105 мА). Свечение светодиодов было достаточно заметным. Однако после повторного включения драйвера он начинал работать только при натяжении питания более 0,7В. Замеренный КПД при новых элементах питания составил около 87 %.
На первой схеме представлен простой, мощный и дешевый светодиодный драйвер, который способен собрать даже начинающий радиолюбитель. Эта схема led драйвера идеально сочетается с мощными и сверхяркими светодиодами, и может быть применена для любого их колличества, с любым видом питания.
В нашей разработке, мы взяли LED элемент мощностью 1 ватт, но можно изменить радиокомпоненты Led драйвера и использовать светодиоды и большей мощности.
Параметры схемы драйвера:
В качестве источника питания я применил готовый трансформаторный блок питания на 5 Вольт, т.к для питания одного светодиода его вполне хватит. Радиатор на мощный транзистор не нужен, т.к ток около 200 мА. Поэтому резистор R3 будет около 2 кОм (I=0,5/R3). Он является установочным и закрывает транзистор Q2, если течет повышенный ток
Транзистор FQP50N06L в соответствии с паспортными данными работает только до 18 Вольт, если требуется больше вам следует воспользоваться справочником по транзисторам .
Т.к данная схема очень проста собрал ее без печатной платы с помощью навесного монтажа. Следует также сказать о назначении транзисторов в этой конструкции. FQP50N06L применен в качестве переменного резистора, а 2N5088BU в роли токового датчика. Он также задает обратную связь, которая следит за параметрами тока и держит его в заданных пределах.
Простой драйвер для питания светодиодов в автомобиле
Эта простая схемка отлично зарекомендовала себя в индикации на приборной панели авто, благодоря своей простоте и надежности.
Эту схему можно использовать для запитки светодиодов как в автомобиле и не только в нем. Данная схема ограничивает ток и обеспечивает нормальную работу светодиода. Этот драйвер может запитать светодиоды мощностью 0,2-5 ватт от 9-25 Вольт благодоря применению микросхемы стабилизатора напряжения LM317.
Сопротивление резистора можно определить по следующей формуле R = 1.25/I, где I — ток светодиода в Амперах. Если вы хлтите применить мощные светодиоды, микросхему LM317 обязательно установите на теплоотвод.
Для стабильной работы схемы Led драйвера на LM317, входное напряжение должно немного превышать напряжение питания светодиода примерно на 2 вольта. Диапазон ограничения выходного тока составляет 0,01А…1,5А и с выходным напряжением до 35 вольт. При необходимости схему можно подключить к самодельному блоку питания .
За основу схемы взята микросхема МАХ756, она проектировалась для переносных устройств с независимым питанием. Драйвер продолжает работать даже при понижении питающего напряжения до 0,7 В. Если возникнет необходимость выходное напряжение драйвера можно задать от3 до 5 вольт при токе нагрузки до 300мА. КПД при максимальной нагрузке более 87 %.
Работы драйвера на микросхеме MAX756 можно условно поделить на два цикла, а именно:
Первый: Внутренний транзистор микросхеме в данный момент открыт и через дроссель течет линейно-нарастающий ток. В электромагнитном поле дросселя копится энергия. Конденсатор C3 потихоньку разряжается и отдает ток светодиодам. Продолжительность цикла около 5 мкс. Но этот цикл может быть завершен досрочно, в том случае, если максимально допустимый ток стока транзистора возрастет более 1 А.
Второй: Транзистор в этом цикле заперт. Ток от дросселя через диод заряжает конденсатор C3, взамен того, что он потерял в первом цикле. С увеличением напряжения на конденсаторе до некоторого уровня данный этап цикла финиширует.
Микросхема MAX756 переходит в режим с постоянной продолжительностью фазы (соответственно 5 мкс и 1 мкс соответственно). Выходное напряжение в этом случае не стабилизировано, оно снижается, но остается по возможности максимально возможным.
К схеме подключены четыре светодиода типа L-53PWC Kingbright . Так как при токе 15 мА прямое падение на светодиодах будет 3,1 вольта, лишние 0,2 вольта погасит резистор R1. По мере прогрева светодиодов, падение напряжения на них снижается, и резистор R1 в каком-то роде стабилизирует ток потребления светодиодов и их яркость свечения.
Дроссель можно взять самодельный, намотав проводом ПЭВ-2 0,28 на сердечник (кольцо размером К10x4x5 из магнитной проницаемостью 60) от сетевого фильтра 35 витков. Так же можно взять и готовые дроссели с индуктивностью от 40 до 100 мкГн и рассчитанные на ток более 1А
Источники:
www.sferatd.ru
Предыстория. Года три назад, переехав на новую квартиру, я полностью перешёл на энергосберегающие лампы. Но обещанные производителем тысячи часов наработки и огромная экономия по сравнению с лампами накаливания оказались мифом. С завидной регулярностью умирали и дешёвые, и дорогие сберегайки, я специально брал лампы разных производителей и разной цены, но ни одна лампа не проработала больше года. Обновив все сберегайки по кругу, я решил, что пора завязывать с этими лампами, экономящими электроэнергию, но не деньги. Вернуться на лампы накаливания было бы шагом назад, да и не везде это было возможно из-за их сильного нагрева. Первые попытки использовать светодиодные лампы-кукурузины провалились, настолько плохо они светили. Время шло, постепенно я покупал для опытов одноваттные светодиоды, затем десятиваттные, драйверы на 3вт с питанием от сети, драйверы на 10вт с DC входом для работы от бортсети авто и т.п. Одной из удачных, на мой взгляд, покупок был лот с алиэкспресс в 200шт одноваттных светодиодов тёплого белого свечения, из которых я решил наделать светильников (http://ru.aliexpress.com/item/1W-LED-Bulbs-High-power-Lamp-beads-Pure-White-Warm-White-300mA-3-2-3-4V/1753409329.html). Опыты с этими светодиодами показали, что перевести на них домашнее освещение вполне реально. Особенно мне понравилось, что они светят очень широким лучом, и не требуют никакой рассеивающей оптики. Ну и нужно было купить 10-ваттные драйверы с питанием от сети 220в.
Я решил взять на пробу пару драйверов, тем более что ненавистный бакс уже упал после своего мощного взлёта. Уже не помню причин, по которым я выбрал именно этого продавца и именно такие драйверы, оформил заказ, но оплатить не успел. Лот и продавец те же, что на ссылке во главе обзора, но тогда драйверы выглядели иначе:
Через пару дней оказалось, что данные драйверы все распроданы, и я хотел было отменить заказ, но продавец мне предложил взамен другие драйверы, прислав фото и уверив, что характеристики их такие же:
Именно такие драйверы предлагает продавец сейчас:
Мне, честно говоря, было всё равно, лишь бы были обещанные 10Вт, а конструктив драйвера мне даже больше понравился, так что я согласился на такой вариант. Правда, продавец долго тянул с отправкой, и отправлен мой товар был почти через 10 дней. Прошел ровно месяц, и я получил драйверы на почте, порядком забыв уже, как они должны выглядеть. И вот что я получил:
Прежде всего, отсутствует предохранитель, который необходим. Присутствующую у многих драйверов тонюсенькую «предохранительную» дорожку на печатной плате я не обнаружил, так что нужен внешний предохранитель. Больше всего меня удивила ёмкость конденсатора фильтра, целых 12мкФ, в то время как обычно в такие драйверы ставят 4,7мкф. Измерение ёмкости показало аж 18мкф, что ещё больше меня удивило, но попутно породило подозрение, что этот конденсатор ёмкостью больше указанной, а по напряжению меньше… По выходу драйвера установлен конденсатор явно меньше посадочного места, но 100мкф там вполне достаточно. Не совсем понятно, зачем поставили два импульсных диода в параллель вместо одного более мощного, одним диодом их теперь не заменишь, его выводы просто не пролезут в отверстия в ПП. В схемотехнике драйвера не стремился разобраться, не очень интересно. Пайка местами очень корявая, видимо пропаивали или допаивали детали со штыревыми выводами вручную.
Ну и затем последовала проверка драйвера батареей из 9 светодиодов, наклеенных на радиатор процессора от старого компьютера.
Кстати, пользуюсь всё ещё тем же тюбиком теплопроводного клея, что описывал в обзоре (https://mysku.ru/blog/ebay/28636.html). Клей засох на выходе из тюбика, но внутри оказался нормальной консистенции, чем я очень доволен, потому что ожидал, что за прошедшее время тюбик высохнет совсем, и придётся вскрывать второй. Закручивайте крышечку аккуратнее, она очень легко трескается… я её обжал термоусадкой…
Драйверы испытание прошли хорошо, выдавали ток 870-890 мА при напряжении 10,4…10,5в. До 10Вт не дотягивают, но светодиодов-то девять, и они одноваттные, так что по мне всё нормально. Померил температуру через полчаса работы: диоды на выходе драйвера разогрелись до 104 градусов, температура трансформатора была порядка 82 градусов. Всё остальное на плате драйвера было значительно холоднее. Немного напрягла столь высокая температура импульсных диодов, но что тут поделаешь? Работают ведь…
Нисколько не удивился, когда температура радиатора от процессора с 9 светодиодами перевалила за 85 градусов. Ну ещё бы, он рассчитан на принудительный обдув, расстояние между пластинами очень мало, и при естественной конвекции этот радиатор ведёт себя просто как алюминиевый брусок. Конечно же, эта температура для светодиодов слишком высока, к тому же условия проверки нельзя назвать жёсткими: и на улице, и в комнате было достаточно прохладно. Поэтому радиатор от процессора был отставлен до времени, когда затею светодиодную лампу с использованием вентилятора (скорее всего значительно более мощную, чем 10вт), и я стал готовить к наклейке светодиодов другой радиатор, благо светиков две сотни штук, можно не экономить…
Другой радиатор был из моих старых запасов, предположительно от какой-то военной техники, где на нём стояли два транзистора, возможно П213 и П210. Сначала я хотел прошлифовать плоскость радиатора под установку светодиодов на заводе, но решил не истончать его основание, и ограничиться удалением краски. Но если глянцевая чёрная эмаль снялась довольно легко, то оказавшийся под ней серо-зелёный грунт оказался таким прочным, что я ещё больше уверовал в военное происхождение данного радиатора. О том, чтобы отколупнуть грунт от металла, вообще не было речи, я смог только срезать верхний слой грунта острой стамеской, а нижний слой, мёртвой хваткой держащийся за металл, пришлось сдирать наждаком, и потом шлифовать радиатор. В итоге я получил не очень качественную поверхность, местами даже не удалил окончательно грунт, так как он наносился на черновую поверхность радиатора, имевшую неровности. Но светодиоды всего лишь одноваттные, поэтому не стал париться, и приклеил их на более-менее качественно отшлифованные места, а также на места, где раньше стояли транзисторы. Получилось не очень эстетично, но «зато дёшево, надёжно и практично». Понятно, что лучше смотрится, когда светодиоды стоят ровными рядами.
На следующий день, когда клей под светодиодами высох, я соединил светодиоды между собой и испытал новый фонарик с драйвером. Более часа гонял фонарь и драйвер, но температура радиатора так и не поднялась выше 52-53 градусов. Причём сначала я располагал пластины радиатора вертикально, а потом для проверки положил радиатор светодиодами вниз, и что удивительно, температура радиатора через некоторое время поднялась всего на 1 градус. Следовательно, при горизонтальном расположении данного радиатора его теплорассеивающая способность практически не меняется, и можно применить его в лампе, светящей вниз.
От сгоревших сберегаек я оставлял цоколи, чтобы использовать их в будущем, и вот в дело пошёл первый цоколь. В нём ещё с времён сберегайки имелся предохранитель, и мне не пришлось ставить дополнительную защиту на драйвер. Опилив цоколь соответствующим образом, я прикрепил его к радиатору со светодиодами двумя саморезами. Дуги пластика с натягом вошли меж пластин радиатора, так что ничего не болтается.
Довольно долго (пару минут) я думал, как же мне закрепить на этом фонарике драйвер. В нём никаких монтажных отверстий не предусмотрено, поэтому я поступил «по китайски», и закрепил драйвер термоклеем за провода. Потом, правда, засомневался, не расплавится ли этот клей при нагреве радиатора, всё-таки под потолком температура куда выше, чем на столе, где я проводил испытания. Но лампа работала весь вечер, и клей не расплавился. Может кто знает, какая у него температура плавления?
Ну и сама светодиодная лампа. Сразу предупреждаю, зрелище не для слабонервных, это скорее опытный образец, чем законченное изделие, и ещё предстоит подумать, как придать подобной лампе более цивилизованный вид:
Для проверки этой самоделки в реальных условиях, а также для оценки освещённости независимым экспертом, в роли которого выступила жена, я вкрутил эту лампочку в люстру на кухне.
Характер освещённости кухни этой лампой сильно отличается от сберегайки или лампы накаливания, так как они светят во все стороны, а светодиодная лампа имеет чёткую направленность вниз. Поэтому самоделка отлично (субъективно не хуже чем сберегайка на 20вт) освещает кухонный стол и стены на высоту примерно 1,5метра. Выше идёт светоненевая граница, немного рассеянная сетчатым абажуром. Потолок остаётся практически тёмным. Отражённый от потолка рассеянный свет практически отсутствует, и если, например, заслонить своей широкой спиной свет от лампы, то в тени освещённость некомфортно низкая. При использовании обычной лампочки кухня более равномерно освещается рассеянным светом, отражённым от потолка, и столь выраженных теней нет.
В целом жене характер освещения кухни новой лампой понравился, свет кажется необычным, но это скорее из-за привычки к сберегайкам и лампам накаливания. Решили на пару-тройку дней оставить в кухонной люстре эту светодиодную самоделку, чтобы оценить её не по первому впечатлению, а «набрать статистику». Но в том виде, в каком есть, эта лампа скорее всего переселится в какое-нибудь подсобное помещение (после покрытия токонесущих частей лаком), а в кухню я буду делать что-то более красивое.
Ну пока всё. Сейчас раздумываю над тем, как заменить лампы в 5-рожковой люстре в комнате на светодиодные самоделки, но слишком уж громоздкой и тяжёлой получается конструкция, слишком серьёзный радиатор нужен для охлаждения 9 светодиодов. Кроме того, лампы в люстре должны быть как минимум двунаправленными (должны иметь светодиоды минимум с двух сторон), так как рассеянный свет в комнате куда нужнее, чем в кухне. Есть идея конструкции оптимального для такого случая радиатора, но пока очень сырая, надо додумывать и делать опытный образец.
Немного не по теме, но, возможно, тем, кто дочитал до конца, будет интересно. Самую первую светодиодную лампу в своём доме, конечно же самодельную, я поставил в ванную комнату, чтобы заменить только что умершую сберегайку. Те же 9 светодиодов, кусочек игольчатого радиатора от БП отечественного компьютера системы 80186 «Искра», и 10-вт драйвер, купленный лет пять назад на DX, все эти годы валявшийся без применения. На сильно разогревающуюся микросхему драйвера я наклеил небольшой радиатор. Внутреннее устройство лампы скрыто плафоном, и поэтому я совсем не стремился к изящности исполнения. Ламповый патрон оставлен для совместимости, если самоделка откажет. Вот что получилось:
В принципе, получилась вполне полноценная замена сберегайки на 20вт, освещает ванную отлично. Правда, на следующий день после установки лампы в ванную умер диод на выходе драйвера, и я заменил его первым попавшимся под руку диодом КД2997, греется он сильно, так как не Шоттки, но ужасно живуч, и не такое выдерживает. Хоть в ванную из-за повышенной влажности не рекомендуется ставить такой незащищённый драйвер, но я покрыл его лаком, и вот уже около месяца лампа отлично работает.
Но вчера, когда я, придя с работы, щёлкнул выключателем, раздался громкий…, нет, даже не хлопок, а именно взрыв, и вышибло автомат по световой линии. Я сразу понял, что бабахнула моя лампа. Хорошо что «на мину» напоролся я сам, а не кто-то из домашних… Снимая с лампы плафон, я ожидал увидеть что-то ужасное, чёрное-горелое, как Рязань после набега Батыя, но на удивление всё выглядело свежим и исправным, и я не сразу обнаружил эпицентр взрыва.
Оказалось, что взорвался помехозащитный конденсатор на 0,022мкф 630в, который я сам припаял к драйверу, на фото он хорошо виден, голубенький такой. Конденсатор разорвало пополам, части его корпуса разлетелись в стороны, и при этом выгорела «предохранительная» дорожка на плате драйвера. Конденсатор выкусил, выгоревшую дорожку замкнул предохранителем на 2А, включаю — работает! Ну и дела! Никак не ожидал, что рванёт поставленный мной конденсатор, к тому же с таким запасом по напряжению… Подозреваю что он не вынес повышенной влажности, напитал влаги через микротрещину и приветик… Я лаком его целиком не покрывал… К выгоранию самого драйвера был бы морально готов, но драйвер перенёс и пробой импульсного диода, и повышенную влажность тоже выдерживает… В общем, никогда не известно, где же рванёт… Так вот совпало…
mysku.ru
Светодиод, как обычную лампочку напрямую подключать к источнику питания нельзя. Чтобы светодиод не вышел из строя для него нужен ограничитель тока. Самый простой способ подключить светодиод через сопротивление, но бывают случаи когда это сделать не возможно. Подробнее о драйверах и способах подключения светодиодов в статье, ниже.
Итак, как мы говорили выше простейший драйвер для светодиода — это резистор. Выглядит как бочонок с двумя выводами. Резистором можно ограничить ток в цепи, подобрав нужное сопротивление.
Недостаток — низкий КПД, отсутствие гальванической развязки. Способов безопасно запитать светодиод от сети 220В через резистор не существует, хотя во многих бытовых выключателях подобная схема используется.
Преимущество — надежность, простота схемы.
Сходна со схемой на резисторе. Недостатки те же. Возможно изготовить конденсаторную схему достаточной надежности, но при этом стоимость и сложность схемы сильно возрастут.
Это следующий представитель семейства простейших драйверов для светодиодов.
Недостаток — низкий КПД и требуется первичный источник питания.
Преимущество — надежность, простота схемы, безопасность (присутствует гальваническая развязка от сети через трансформатор).
Данный тип драйверов получил изрядную популярность благодаря простоте схемы, дешевизне комплектующих и небольших габаритах.
Преимущество — универсальность, доступность.
Недостаток — требует квалификации и осторожности при сборке. Отсутствует гальваническая развязка с сетью 220 В. Высокие импульсные помехи в сеть. Низкий коэффициент мощности.
В эту категорию входят драйверы, рассчитанные на подключение к первичному источнику напряжения — блоку питания или аккумулятору. Например, это драйверы для светодиодных фонарей или ламп, предназначенных для замены галогенных 12 В.
Преимущество — небольшие габариты и вес, высокий КПД, надежность, безопасность при эксплуатации.
Недостаток — требуется первичный источник напряжения.
Полностью готовы к использованию и содержат все необходимые элементы для питания светодиодов.
Преимущество — высокий КПД, надежность, наличие гальванической развязки, безопасность при эксплуатации.
Недостаток — высокая стоимость, труднодоступны для приобретения. Могут быть как в корпусе, так и без корпуса. Последние обычно применяют в составе ламп или других источников света.
Хочу заметить, что многие ошибочно предполагают, что рабочий ток 1 Вт светодиодов — 350 мА. Это не так, 350 мА — это МАКСИМАЛЬНЫЙ рабочий ток. Это означает, что при продолжительной работе необходимо использовать источник питания с током 300-330 мА. Это же верно и для параллельного включения — ток на один светодиод не должен превышать указанной цифры 300-330 мА. Вовсе не значит, что работа на повышенном токе вызовет отказ светодиода. Но при недостаточном теплоотводе каждый лишний миллиампер способен сократить срок службы. К тому же чем выше ток — тем ниже КПД светодиода, а значит, сильнее его нагрев.
Если речь пойдет о подключении светодиодной ленты или модулей, рассчитанных на 12 или 24 вольта, нужно принимать во внимание, что предлагаемые для них источники питания ограничивают напряжение, а не ток, то есть не являются драйверами в принятой терминологии. Это означает, во первых, что нужно внимательно следить за мощностью нагрузки, подключаемой к определенному блоку питания. Во-вторых, если блок недостаточно стабилен, скачок выходного напряжения может погубить вашу ленту. Слегка облегчает жизнь то, что в лентах и модулях (кластерах) установлены резисторы, позволяющие ограничить ток до определенной степени. Надо сказать, светодиодная лента потребляет относительно большой ток. Например, лента smd 5050 , количество светодиодов в которой составляет 60 штук на метр, потребляет около 1,2 А на метр. То есть для запитки 5 метров понадобится блок питания с током не менее 7-8 ампер. При этом 6 ампер потребит сама лента, а один-два ампера нужно оставить про запас, чтобы не перегружать блок. А 8 ампер — это почти 100 ватт. Такие блоки недешевы.
Драйверы более оптимальны для подключения ленты, но найти такие специфические драйвера проблематично.
Давайте для начала поговорим о блоках питания вообще.
Большинство электроприборов и компонентов электроники требуют для своей работы источник напряжения. Им является обычная электрическая сеть, которая присутствует в любой квартире в виде розетки. Всем известно словосочетание «220 вольт». Как видите — ни слова о токе. Это означает, что если прибор рассчитан на работу от сети 220 В, то вам неважно — сколько тока он потребляет. Лишь бы было 220 — а ток он возьмет сам — столько, сколько ему нужно. К примеру, обычный электрический чайник мощностью 2 кВт (2 000 Вт), включенный в сеть 220 в, потребляет следующий ток : 2 000 / 220 = 9 ампер. Довольно много, учитывая, что большинство обычных электрических удлинителей рассчитано на 10 ампер. В этом причина частого срабатывания защиты (автомата) при включении чайников в розетку через удлинитель, в который и так вставлено много приборов — компьютер, например. И хорошо, если защита сработает, в противном случае удлинитель может просто расплавиться. И так — любой прибор, рассчитанный на включение в розетку — зная, какова его мощность, можно вычислить потребляемый ток.
Но большинство бытовых устройств, таких как телевизор, DVD-проигрыватель, компьютер, нуждаются в понижении сетевого напряжения с 220 В до нужного им уровня — например, 12 вольт. Блок питания — это как раз то устройство, которое занимается таким понижением.
Понизить напряжение сети можно разными способами. Самые распространенные блоки питания — трансформаторный и импульсный.
В основе такого блока питания лежит большая, железная, гудящая штуковина.:) Ну, нынешние трансформаторы гудят поменьше. Основное достоинство — простота и относительная безопасность таких блоков. Они содержат минимум деталей, но при этом обладают неплохими характеристиками. Основной минус — КПД и габариты. Чем больше мощность блока питания — тем он тяжелее. Часть энергии расходуется на «гудение» и нагрев 🙂 Кроме того, в самом трансформаторе теряется часть энергии. Другими словами — просто, надежно, но имеет большой вес и много потребляет — КПД на уровне 50-70%. Имеет важный неотъемлемый плюс — гальваническую развязку от сети. Это означает, что если произойдет неисправность или вы случайно залезете рукой во вторичную цепь питания — током вас не стукнет 🙂 Еще один несомненный плюс — блок питания может быть включен в сеть без нагрузки — это ему не повредит.
Но давайте посмотрим, что будет, если перегрузить такой блок питания.
Имеется : трансформаторный блок питания с выходным напряжением 12 вольт и мощностью 10 ватт. Подключим к нему лампочку 12 вольт 5 ватт. Лампочка будет светиться на все свои 5 ватт и потреблять тока 5 / 12 = 0,42 А .
Подключим вторую лампочку последовательно к первой, вот так :
Обе лампочки будут светиться, но очень тускло. При последовательном соединении ток в цепи останется тем же — 0,42 А, а вот напряжение распределится между двумя лампочками, то есть каждая получит по 6 вольт. Понятно, что светиться они будут еле-еле. Да и потреблять при этом будут каждая примерно по 2,5 Вт.
Вообще говоря, ток в цепи все же упадет, но чтобы не портить пример, оставим как есть 🙂
Теперь изменим условия — подключим лампочки параллельно :
В итоге напряжение на каждой лампе будет одинаковое — 12 вольт, а вот тока они возьмут каждая по 0,42 А. То есть ток в цепи возрастет в два раза. Учитывая, что блок у нас мощностью 10 Вт — мало ему уже не покажется — при параллельном включении мощность нагрузки, то есть лампочек, суммируется. Если мы еще и третью подключим — то блок питания начнет сильно греться и в конце концов сгорит, возможно, прихватив с собой вашу квартиру. А все это потому, что он не умеет ограничивать ток. Поэтому очень важно правильно рассчитать нагрузку на блок питания. Конечно, блоки посложнее содержат защиту от перегрузки и автоматически отключаются. Но рассчитывать на это не стоит — защита, бывает, тоже не срабатывает.
Самый простой и яркий представитель — китайский блок питания для галогенных ламп 12 В. Содержит небольшое количество деталей, легкий, маленький. Размеры 150 Вт блока — 100 х 50 х 50 мм, вес грамм 100. Такой же трансформаторный блок питания весил бы килограмма три, а то и больше. В блоке питания для галогенных ламп тоже есть трансформатор, но он маленький, потому что работает на большой частоте. Надо отметить, что КПД такого блока тоже не на высоте — порядка 70-80%, при этом он выдает приличные помехи в электрическую сеть.
Есть еще множество блоков, основанных на аналогичном принципе — для ноутбуков, принтеров, зарядка для телефонов, планшетов и т.п.
Итак, основное достоинство — небольшие габариты и малый вес. Гальваническая развязка также присутствует. Недостаток — тот же, что и у его трансформаторного собрата. Может сгореть от перегрузки 🙂 Так что если вы решили сделать у себя дома освещение на 12 В галогенных лампах — подсчитайте допустимую нагрузку на каждый трансформатор.
Желательно создавать от 20 до 30% запаса. То есть если у вас трансформатор на 150 Вт — лучше не вешайте на него больше, чем 100 Вт нагрузки. Расчет мощности им доверять не стоит. Также стоит отметить, что импульсные блоки не любят включения без нагрузки. Именно поэтому не рекомендуется оставлять зарядные устройства для сотовых в розетке по окончании зарядки. Впрочем, это все делают, поэтому большинство нынешних импульсных блоков содержат защиту от включения без нагрузки.
Эти два простых представителя семейства блоков питания выполняют общую задачу — обеспечение нужного уровня напряжения для питания устройств, которые к ним подключены. Как уже было сказано выше — устройства сами решают — сколько тока им нужно.
В общем случае драйвер — это источник тока для светодиодов. Для него обычно не бывает параметра «выходное напряжение». Только выходной ток и мощность. Впрочем, вы уже знаете, как можно определить допустимое выходное напряжение — делим мощность в ваттах на ток в амперах.
На практике это означает следующее. Допустим , параметры драйвера следующие : ток — 300 миллиампер, мощность — 3 ватта. Делим 3 на 0,3 — получаем 10 вольт. Это максимальное выходное напряжение , которое может обеспечить драйвер. Предположим, что у нас есть три светодиода, каждый из них рассчитан на 300 мА, а напряжение на диоде при этом должно быть около 3 вольт. Если мы подключим один диод к нашему драйверу, то напряжение на его выходе будет 3 вольта, а ток 300 мА. Подключим второй диод последовательно (см. пример с лампами выше) с первым — на выходе будет 6 вольт 300 мА, подключим третий — 9 вольт 300 мА. Если же мы подключим светодиоды параллельно — то эти 300 мА распределятся между ними примерно поровну, то есть примерно по 100 мА. Если мы подключим к драйверу на 300 мА трехваттные светодиоды с рабочим током 700 мА — они будут получать только 300 мА.
Надеюсь, принцип понятен. Исправный драйвер ни при каких условиях не выдаст больше тока, чем он рассчитан — как бы вы не подключали диоды. Надо отметить, что есть драйвера, которые рассчитаны на любое количество светодиодов, лишь бы их общая мощность не превышала мощность драйвера, а есть те, которые рассчитаны на определенное количество — 6 диодов, например. Некоторый разброс в меньшую сторону они, впрочем, допускают — можно подключить пять диодов или даже четыре. КПД универсальных драйверов хуже чем у их собратьев, рассчитанных на фиксированное количество диодов в силу некоторых особенностей работы импульсных схем. Также драйвера с фиксированным количеством диодов обычно содержат защиту от нештатных ситуаций. Если драйвер рассчитан на 5 диодов, а вы подключили три — вполне возможно , что защита сработает и диоды либо не включатся либо будут мигать , сигнализируя об аварийном режиме. Надо отметить, что большинство драйверов плохо переносят подключение к питающему напряжению без нагрузки — этим они сильно отличаются от обычного источника напряжения.
Большинство людей, планирующих использовать светодиоды, совершают типичную ошибку. Сначала приобретаются сами СИД, затем под них подбирается драйвер. Ошибкой это можно считать потому, что в настоящее время мест, где можно приобрести в достаточном ассортименте драйвера, не так уж и много. В итоге, имея на руках вожделенные светодиоды, вы ломаете голову — как подобрать драйвер из имеющегося в наличии. Вот купили вы 10 светодиодов — а драйвера только на 9 есть. И приходится ломать голову — как быть с этим лишним светодиодом. Может быть, проще было сразу на 9 рассчитывать. Поэтому выбор драйвера должен происходить одновременно с выбором светодиодов. Далее, нужно учитывать особенности светодиодов, а именно падение напряжения на них. К примеру, красный 1 Вт светодиод имеет рабочий ток 300 мА и падение напряжения 1,8-2 В. Потребляемая им мощность составит 0,3 х 2 = 0,6 Вт . А вот синий или белый светодиод имеет при таком же токе падение напряжения 3-3,4 В, то есть мощность 1 Вт. Стало быть, драйвер с током 300 мА и мощностью 10 Вт «потянет» 10 белых или 15 красных светодиодов. Разница существенная. Типовая схема подключения 1 Вт светодиодов к драйверу с выходным током 300 мА выглядит так :
У стандартных 1 Вт светодиодов минусовой вывод больше плюсового по размеру, поэтому его легко отличить. Как же быть, если доступны только драйвера с током 700 мА ? Тогда придется использовать четное количество светодиодов, включая их по два параллельно.
Подытоживая, можно сказать, что выбору драйвера для светодиодов нужно уделять не меньше, а то и больше внимания, чем светодиодам. Небрежность при выборе чревата выходом из строя светодиодов, драйвера, чрезмерным потреблением и другими прелестями 🙂
Юрий Рубан, ООО «Рубикон».
Рассмотрим три простых варианта источников питания. Собрать их под силу даже начинающим радиолюбителям. Блоки питания можно приспособить для питания различных радиосхем, устройств разной мощности и разной полярности. В зависимости какое устройство, схему вам нужно запитать выбираем варианты БП и IC в них.
Подробнее…
Подробнее…
Красоту и уют придаст вашему дому — камин! Камин можно купить, но лучше если его построить своими руками. Он будет полностью соответствовать вашим желаниям, неповторим и больше впишется в интерьер комнаты.
Давайте подробнее рассмотрим: как можно возвести камин своими руками.
Подробнее…
Популярность: 42 486 просм.
www.mastervintik.ru