Что нужно светодиоду — стабилизатор напряжения или тока?

Все светодиоды, независимо от форм-фактора и электрических параметров, питаются током. Правильно заданный ток – это гарантия длительной и стабильной работы осветительного прибора. Так почему же производители светодиодной продукции часто вместо стабилизатора тока устанавливают стабилизатор напряжения? Как это сказывается на работе светодиодных ламп, лент, фонарей и прожекторов? Попробуем разобраться.

Стабилизаторы напряжения

Исходя из названия, эти устройства предназначены для поддержания напряжения в нагрузке на определённом уровне. При этом величина выходного тока зависит от самой нагрузки. Другими словами, сколько потребуется нагрузки, столько она возьмёт, но не более максимально возможного значения. Допустим, стабилизатор напряжения обладает такими выходными параметрами: 12В и 1 А. То есть на выходе всегда будет поддерживаться 12В, а ток потребления может быть в диапазоне от нуля до одного ампера. Существует два вида стабилизаторов напряжения: линейные и импульсные.

Как правило, регулирующим элементом в схеме стабилизатора является биполярный или полевой транзистор. Если этот транзистор работает в активном режиме, то стабилизатор называют линейным. Если же регулирующий транзистор работает в ключевом режиме, то стабилизатор называют импульсным.

Наиболее распространенными и недорогими являются линейные стабилизаторы напряжения, однако они имеют ряд недостатков:

• низкий КПД;
• при большом токе нагрузки нуждаются в теплоотводе;
• имеют достаточно высокое падение напряжения.

Чтобы не сталкиваться с подобными недостатками, рекомендуется использовать стабилизаторы напряжения импульсного типа. Они бывают трех типов: повышающие, понижающие и универсальные. Импульсные стабилизаторы имеют высокий КПД, не нуждаются в дополнительном отводе тепла при больших токах нагрузки, но имеют более высокую стоимость.

Стабилизаторы тока

Простейший ограничитель тока – резистор. Его часто называют простейшим стабилизатором, что неверно, так как резистор не способен стабилизировать ток при колебании напряжения на своем входе.

Применение резистора в схеме питании светодиода допустимо только при стабилизированном входном напряжении. В противном случае все скачки напряжения передаются в нагрузку и негативно отражаются на работе светодиода. Эффективность резистивных ограничителей тока очень низкая, так как вся потребляемая ими энергия рассеивается в виде тепла.

Немного выше КПД у конструкций на базе готовых интегральных микросхем (ИМ) линейных стабилизаторов. Схемы линейных стабилизаторов на базе ИМ выделяющиеся минимальным набором элементов, отсутствием помех и простой настройкой.

Чтобы избежать перегрева регулирующего элемента, разность входного и выходного напряжения должна быть небольшой, но достаточной (3-5 вольт). Иначе корпус микросхемы вынужден будет рассеивать невостребованную энергию, тем самым снижая КПД.

Драйверы для светодиодов на основе готовых ИМ линейных стабилизаторов выделяются дешевизной и доступностью элементов для сборки своими руками.

Наиболее эффективными принято считать токовые драйверы с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Их конструируют на базе специализированных микросхем с цепью обратной связи и элементами защиты, что в несколько раз повышает надёжность всего устройства. Наличие в них импульсного трансформатора ведет к удорожанию схемы, но оправдано высоким КПД и сроком службы. Токовые ШИМ стабилизаторы с питанием от источника 12В несложно сделать своими руками, используя специализированную микросхему. Например, ИМС PT4115 от компании PowTech, которая разработана специально для схем питания светодиодов мощностью от 1 до 10 Вт.

Параметры питания светодиодов

У светодиодов, кроме номинального тока существует ещё один важный параметр – прямое падение напряжения. Роль этого параметра также существенна, именно поэтому его указывают в первом ряду технических параметров полупроводникового прибора.

Чтобы через p-n переход начал протекать ток, к нему нужно приложить какое-то минимальное прямое напряжение Uмин.пр.. Значение минимального прямого напряжения указывается в документации светодиода и отражается на графике вольт — амперных характеристик (ВАХ).

На зеленом участке ВАХ светодиода видно, что только при достижении Uмин.пр. начинает протекать ток Iпр. Дальнейший незначительный рост Uпр приводит к резкому росту Iпр. Именно поэтому даже небольшие перепады напряжения свыше Uмакс..пр. губительны для кристалла светодиода. В момент превышения Uмакс.пр. ток достигает своего пика и происходит разрушение кристалла. Для каждого типа светодиодов существует номинальный ток и соответствующее ему напряжение (паспортные данные), при которых прибор должен отработать заявленный срок службы.

Правильное и неправильное включение

Больше всего ошибок допускают автомобилисты, когда пытаются сэкономить на схеме питания светодиодного освещения. Часто автолюбители включают светодиодные приборы напрямую от аккумулятора, а потом жалуются на разные неполадки: моргание, потерю яркости и полное погасание кристалла. Всё это происходит из-за отсутствия промежуточного преобразователя, который должен компенсировать перепады напряжения в интервале от 10 до 14,5В. Ещё одна ошибка владельцев авто – подключение только через резистор, рассчитанный на среднее показание аккумулятора 12В. Резистор – линейный элемент, а значит, ток через него растет пропорционально напряжению. Подключение через резистор допускается при условии его расчета на 14,5В, но тогда придется смириться с неполной светоотдачей светодиодов при низких и средних значениях напряжения в бортовой сети. Поэтому однозначный верный способ подключения светодиодов в автомобиле – это использование стабилизатора тока, желательно импульсного типа.

В различных осветительных конструкциях на основе светодиодов часто используются именно стабилизаторы напряжения. Почему так происходит? Во-первых, они намного дешевле качественных токовых драйверов. Во-вторых, чтобы из стабилизатора напряжения получился более-менее надёжный драйвер достаточно на выходе установить резистор, грамотно рассчитав его мощность и сопротивление. Такое схемотехническое решение часто применяется в недорогих LED лампах и осветительных конструкциях с применением светодиодных лент.

Большинство светодиодных лент питается стабильным напряжением 12В. Если рассмотреть конструкцию ленты более детально, то можно увидеть, что она разделена на небольшие участки. Как правило, каждый участок состоит из трёх SMD­ светодиодов и одного токозадающего резистора. Падение напряжения на одном светоизлучающем элементе в среднем составляет 2,5-3,5 В, то есть максимум 10,5В в сумме. Остаток гасится резистором, номинал которого изготовитель подбирает под тип используемых светодиодов. Поэтому подключение светодиода через связку из стабилизатора напряжения и резистора можно считать правильной.

Выходная мощность стабилизатора должна быть больше потребляемой мощности нагрузки примерно на 30%.

Если использовать простой блок питания без стабилизации (трансформатор, диодный мост и конденсатор), то при небольшом увеличении напряжения сети, его пропорционально уменьшенная часть будет равномерно распределяться на всех четырёх элементах каждого участка ленты. В итоге вырастет ток, температура кристалла и, как следствие, начнется необратимый процесс деградации светодиодов.

Самым правильным схемотехническим решением является применение стабилизатора тока импульсного типа. На сегодняшний день – это оптимальный вариант, который используют все ведущие производители светодиодных изделий. Токовый драйвер с ШИМ регулятором практически не греется, эффективен и надёжен.

Так чему же отдать предпочтение: дешевому стабилизатору напряжения с резистором или более дорогому токовому драйверу? Правильный ответ скрыт в выражении: «Любая экономия должна быть оправдана». Если Вам нужно подключить десяток слаботочных светодиодов или не более одного метра ленты, то выбор в пользу первого варианта нельзя назвать ошибочным.

Но если ваша цель – запитать фирменные светодиоды с мощностью каждого кристалла более 1 Вт, то без качественного токового драйвера не обойтись. Потому что стоимость таких излучающих диодов намного выше цены на драйвер.

Базовый проект LED-драйвера на базе понижающего регулятора напряжения с входным напряжением 24 В и выходным током 700 мА

1 января 2018

Базовый проект PMP10596 представляет собой LED-драйвер на базе понижающего регулятора напряжения LM46002 семейства SIMPLE SWITCHER®. Печатная плата данного драйвера поддерживает входное напряжение с номинальным значением 24 В и диапазоном +/-25% и генерирует выходной ток 700 мА для управления последовательно подключёнными светодиодами (до 4 штук в цепи). LM46002 представляет собой синхронный понижающий регулятор напряжения с входным напряжением до 60 В и выходным током 2 А с интегрированными полевыми транзисторами, и в этом проекте он работает в конфигурации преобразователя с высоким КПД и постоянным выходным током. Данная конфигурация реализована благодаря использованию напряжения на токочувствительном резисторе в качестве сигнала обратной связи. С целью снижения потерь мощности на токочувствительном резисторе на вывод FB посредством цепи резисторов подаётся опорное напряжение 2 В, и таким образом эквивалентное опорное напряжение в контуре обратной связи становится равным 0,35 В, что меньше напряжения в контуре обратной связи LM46002 (1 В). На печатной плате данного базового проекта используются 3 схемы димминга, благодаря чему значение выходного тока можно регулировать с помощью потенциометра, аналогового напряжения или ШИМ-сигнала. Это позволяет просто и гибко управлять изменением яркости светодиодов, а также в данном проекте имеется функция защиты от повышенного выходного напряжения в случае разрыва цепи светодиодов.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

Особенности

• Входное напряжение 24 В с диапазоном +/-25%, возможность управления до 4 светодиодами
• КПД 94% при управлении 4 светодиодами
• Простая схема генерирования напряжения смещения для снижения потерь мощности на токочувствительном резисторе
• 3 гибких варианта димминга
• Функция защиты от разрыва цепи светодиодов
• Данная печатная плата была протестирована, и к ней прилагаются файлы проекта и отчёт о результате тестирований

•••

Наши информационные каналы

О компании Texas Instruments

В середине 2001 г. компании Texas Instruments и КОМПЭЛ заключили официальное дистрибьюторское соглашение, которое явилось результатом длительной и успешной работы КОМПЭЛ в качестве официального дистрибьютора фирмы Burr-Brown. (Как известно, Burr-Brown вошла в состав TI так же, как и компании Unitrode, Power Trend и Klixon). С этого времени компания КОМПЭЛ получила доступ к поставке всей номенклатуры производимых компанией TI компонен …читать далее

схема регулятора напряжения для светодиодной лампы > Свет и светильники

Светодиод АЛ307: хаpaктеристика, цоколевка и маркировка

Читайте здесь, что такое светодиоды АЛ307, какими техническими хаpaктеристиками они обладают и где применяются, какова их маркировка цвета и соответствующая ей длина волны излучения, а также какими размерами и хаpaктеристиками цоколевки они обладают….

06 09 2021 0:17:14

Мощные светодиоды: какая яркость у самых мощных диодов

Читайте здесь, что такое мощные светодиоды, какие производители и с какими особенностями их изготавливают, какие главные параметры наиболее полно их хаpaктеризуют, в каких областях они чаще всего применяются и какие входят в ТОП популярных на сегодня моделей….

02 09 2021 10:10:19

Схема драйвера для прожектора LED на 50 W

Смотрите здесь электрическую схему драйвера для прожектора led на 50 w. Причины перегорания матрицы. Ремонт светодиодного прожектора на 50 ватт. Как сделать LED-прожектор своими руками….

24 08 2021 6:25:35

Замена лампы ближнего света Рено Меган 2

Читайте здесь, как происходит замена лампы ближнего света Рено Меган 2 своими руками, какие лампы для этого подойдут, каковы главные особенности процедуры, как выполнить ее через отверстия в подкрылках и моторный отсек….

23 08 2021 21:55:21

3014 SMD: техническая хаpaктеристика светодиода

Узнайте, чем 3014 SMD отличаются от других чипов, используемых для изготовления модулей для освещения и подсветки. Узнайте, как подключать к питанию ленты и отдельные светодиоды. Как рассчитать параметры сопротивления и других элементов схемы. Как проверить работоспособность 3014 SMD в домашних условиях….

21 08 2021 6:19:53

Галогенные лампы: что это такое, типы, срок службы, температура, мощность и чем отличается от лампочек накаливания

Читайте здесь, что такое галогеновые лампы, чем они отличаются от обычных лампочек накаливания, какое у них устройство, принцип работы, плюсы и минусы, а также какие их виды существуют для домашнего применения и каковы их главные особенности….

12 08 2021 14:41:55

Стабилизатор напряжения для линейного постоянного тока (1,5 А) светодиодного драйвера?

Я подумываю о создании собственного драйвера для светодиода ~ 1,5 А для питания микроскопа для моих исследований.

Для этого приложения эффективность не критична, но поскольку время экспозиции камеры может быть коротким (~ 1 мс), важна стабильность / отсутствие пульсации. Таким образом, здесь обычно избегают понижающих / повышающих или других импульсных регуляторов, а также ШИМ. (Возможно, с этим справится подходящая фильтрация вывода, но время включения / выключения <500 нс [редактировать: <500 микросекунд] также очень желательно.)

Какой регулятор тока лучше всего подходит для этой установки? (Я буду использовать приличный импульсный источник постоянного напряжения, чтобы обеспечить входную мощность для любого источника постоянного тока, который я выберу.)

Одним из вариантов было бы использовать регулируемый регулятор напряжения, такой как LM317 (но способный обрабатывать больший ток, поэтому, возможно, LT1764, который также имеет полезный вывод отключения), настроенный в стандартном режиме постоянного тока, где ток определяется резистором. между выводами Vout и Vadj. (Напряжение между этими контактами поддерживается на уровне ~ 1,21 В для LT1764, поэтому для 1 А вам понадобится резистор на 1,2 Ом, а для 1,5 А — резистор на 0,8 Ом.)

_{(источник: diyaudioprojects.com )}

Другой вариант может заключаться в использовании нового регулятора напряжения «с одним резистором», такого как LT3083 , где напряжение регулируется сопротивлением заземления с одного контакта (через который проталкивается 50 микроампер путем изменения напряжения: например, Резистор 20 кОм индуцирует выход 1 В, а резистор сопротивлением 1 Ом на этом выходе, следовательно, вызовет ток 1 А).

Вот две «рекомендуемые» схемы постоянного тока из таблицы: Источник постоянного тока:

Или драйвер светодиода с меньшим падением напряжения

Хорошая особенность LT3083 заключается в том, что для регулировки тока можно использовать потенциометр 20 кОм, в отличие от LT1674, где вам понадобится потенциометр на 20 Ом (гораздо труднее получить) для регулировки между ~ 0,1A и 1,5A. Но я не уверен, какая из двух предложенных схем драйвера для LT3083 будет более устойчивой к пульсации от источника входного напряжения, если таковая имеется. И я не знаю, плохая ли это идея по другим причинам по сравнению с более стандартными регуляторами. (например, если контакт adj оставлен плавающим, похоже, что LT3083, вероятно, поднимет напряжение и зажжет светодиод. Так что, если горшок выходит из строя или разрывается соединение, это может быть плохой новостью.)

Итак, у кого-нибудь есть предложения по лучшему варианту?

заполнитель

Вы упомянули, что хотите быстрое переключение. Ни одно из устройств не сможет этого сделать. Любые цепи обратной связи внутри спроектированы так, чтобы быть медленными, чтобы они не сильно влияли на шум. И на самом деле некоторая часть обратной связи — это тепловая обратная связь. Другими словами, доминирующий полюс низкий, 100 кГц обычно являются самым быстрым временем отклика. Это верно независимо от того, используете ли вы вывод отключения или подключаете / размыкаете нагрузку к источнику.

Лучший способ исправить это — построить внешнюю цепь, по которой ток проходит между двумя конечностями. На одной стороне будет ваша светодиодная цепочка, а на другой — фиктивная нагрузка, потребляющая такое же количество тока (и, надеюсь, также имеющая аналогичные характеристики нагрузки). Примером такой схемы является дифференциальная пара. Тогда вы сможете получить время переключения 10 нс.

Проблема с двумя конечностями будет заключаться в том, что различия в нагрузочных характеристиках могут нарушить обратную связь LM317 и т. Д., Которая затем будет медленно реагировать. Если вы не можете сопоставить две конечности, я бы предложил построить токовое зеркало, которое развязывает токовый выход LM317 и т. Д., Чтобы он видел только постоянную нагрузку, а зеркальный транзистор видел изменчивость.

Вы должны иметь возможность смоделировать все это в LTSPice или подобном перед сборкой.

Другие факторы, о которых вы упомянули выше, не отражают пробки, поэтому выбирайте то, что вам нужно.

Регулятор напряжения на диодах — ProDemio.ru

Главным электрическим параметром светодиодов (LED) является их рабочий ток. Когда в таблице характеристик светодиода мы встречаем рабочее напряжение, то нужно понимать, что речь идет о падении напряжения на светодиоде при протекании рабочего тока. То есть рабочий ток определяет рабочее напряжение LED. Поэтому только стабилизатор тока для светодиодов может обеспечить их надежную работу.

Назначение и принцип работы

Стабилизаторы должны обеспечивать постоянный рабочий ток светодиодов когда в сети питания есть проблемы с отклонением напряжения от нормы (вам будет интересно узнать, как подключить светодиод от сети 220 вольт). Стабильный рабочий ток в первую очередь необходим для защиты LED от перегрева. Ведь при превышении максимально допустимого тока, светодиоды выходят из строя. Также стабильность рабочего тока обеспечивает постоянство светового потока прибора, например, при разряде аккумуляторных батарей или колебаниях напряжения в питающей сети.

Стабилизаторы тока для светодиодов имеют разные виды исполнения, а обилие вариантов схем исполнения радует глаз. На рисунке приведены три самые популярные схемы стабилизаторов на полупроводниках.

1. Схема а) — Параметрический стабилизатор. В этой схеме стабилитрон задает постоянное напряжение на базе транзистора, который включен по схеме эмиттерного повторителя. Благодаря стабильности напряжения на базе транзистора, напряжение на резисторе R тоже постоянно. В силу закона Ома ток на резисторе также не меняется. Так как ток резистора равен току эмиттера, то стабильны токи эмиттера и коллектора транзистора. Включая нагрузку в цепь коллектора, мы получим стабилизированный ток.
2. Схема б). В схеме, напряжение на резисторе R стабилизируется следующим образом. При увеличении падения напряжения на R, больше открывается первый транзистор. Это приводит к уменьшению тока базы второго транзистора. Второй транзистор немного закрывается и напряжение на R стабилизируется.
3. Схема в). В третьей схеме ток стабилизации определяется начальным током полевого транзистора. Он не зависит от напряжения, приложенного между стоком и истоком.

В схемах а) и б) ток стабилизации определяется номиналом резистора R. Применяя вместо постоянного резистора подстрочный можно регулировать выходной ток стабилизаторов.

Производители электронных компонентов производят множество микросхем стабилизаторов для светодиодов. Поэтому в настоящее время в промышленных изделиях и в радиолюбительских конструкциях чаще применяются стабилизаторы в интегральном исполнении. Почитать про все возможные способы подключения светодиодов можно здесь.

Обзор известных моделей

Большинство микросхем для питания светодиодов выполнены в виде импульсных преобразователей напряжения. Преобразователи, в которых роль накопителя электрической энергии выполняет катушка индуктивности (дроссель) называются бустерами. В бустерах преобразование напряжения происходит за счет явления самоиндукции. Одна из типичных схем бустера приведена на рисунке.

Схема стабилизатора тока работает следующим образом. Транзисторный ключ находящийся внутри микросхемы периодически замыкает дроссель на общий провод. В момент размыкания ключа в дросселе возникает ЭДС самоиндукции, которая выпрямляется диодом. Характерно то, что ЭДС самоиндукции может значительно превышать напряжение источника питания.

Как видно из схемы для изготовления бустера на TPS61160 производства фирмы Texas Instruments требуется совсем немного компонентов. Главными навесными деталями являются дроссель L1, диод Шоттки D1, выпрямляющий импульсное напряжение на выходе преобразователя, и R_set.

Резистор выполняет две функции. Во-первых, резистор ограничивает ток, протекающий через светодиоды, а во-вторых, резистор служит элементом обратной связи (своего рода датчиком). С него снимается измерительное напряжение, и внутренние схемы чипа стабилизируют ток, протекающий через LED, на заданном уровне. Изменяя номинал резистора можно изменять ток светодиодов.

Преобразователь на TPS61160 работает на частоте 1.2 МГц, максимальный выходной ток может составлять 1.2 А. С помощью микросхемы можно питать до десяти светодиодов включенных последовательно. Яркость светодиодов можно изменять путем подачи на вход «контроль яркости» сигнала ШИМ переменной скважности. КПД приведенной схемы составляет около 80%.

Нужно заметить, что бустеры обычно используются, когда напряжение на светодиодах выше напряжения источника питания. В случаях, когда требуется понизить напряжение, чаще применяют линейные стабилизаторы. Целую линейку таких стабилизаторов MAX16xxx предлагает фирма MAXIM. Типовая схема включения и внутренняя структура подобных микросхем представлена на рисунке.

Как видно из структурной схемы, стабилизация тока светодиодов осуществляется Р-канальным полевым транзистором. Напряжение ошибки снимается с резистора R_sens и подается на схему управления полевиком. Так как полевой транзистор работает в линейном режиме, КПД подобных схем заметно ниже, чем у схем импульсных преобразователей.

Микросхемы линейки MAX16xxx часто применяются в автомобильных приложениях. Максимальное входное напряжение чипов составляет 40 В, выходной ток – 350 мА. Они, как и импульсные стабилизаторы, допускают ШИМ-диммирование.

Стабилизатор на LM317

В качестве стабилизатора тока для светодиодов можно использовать не только специализированные микросхемы. Большой популярностью у радиолюбителей пользуется схема LM317.

LM317 представляет собой классический линейный стабилизатор напряжения имеющий множество аналогов. В нашей стране эта микросхема известна как КР142ЕН12А. Типовая схема включения LM317 в качестве стабилизатора напряжения показана на рисунке.

Для превращения этой схемы в стабилизатор тока достаточно исключить из схемы резистор R1. Включение LM317 в качестве линейного стабилизатора тока выглядит следующим образом.

Выполнить расчет этого стабилизатора довольно просто. Достаточно вычислить номинал резистора R1, подставив значение тока в следующую формулу:

Мощность, рассеиваемая на резисторе равна:

Регулируемый стабилизатор

Предыдущую схему легко превратить в регулируемый стабилизатор. Для этого нужно постоянный резистор R1 заменить на потенциометр. Схема будет выглядеть так:

Как сделать стабилизатор для светодиода своими руками

Во всех приведенных схемах стабилизаторов используется минимальное количество деталей. Поэтому самостоятельно собрать подобные конструкции сможет даже начинающий радиолюбитель освоивший навыки работы с паяльником. Особенно просты конструкции на LM317. Для их изготовления даже не нужно разрабатывать печатную плату. Достаточно припаять подходящий резистор между опорным выводом микросхемы и ее выходом.

Также к входу и выходу микросхемы нужно припаять два гибких проводника и конструкция будет готова. В случае, если с помощью стабилизатора тока на LM317 предполагается питать мощный светодиод, микросхему нужно оснастить радиатором который обеспечит отвод тепла. В качестве радиатора можно использовать небольшую алюминиевую пластинку площадью 15-20 квадратных сантиметров.

Изготавливая конструкции бустеров, в качестве дросселей можно использовать катушки фильтров различных блоков питания. Например, для этих целей хорошо подойдут ферритовые кольца от блоков питания компьютеров, на которые следует намотать несколько десятков витков эмалированного провода диаметром 0.3 мм.

Какой стабилизатор использовать в авто

Сейчас автолюбители часто занимаются модернизацией светотехники своих машин, применяя для этих целей светодиоды или светодиодные ленты (читайте, как подключить светодиодную ленту в авто). Известно, что напряжение бортовой сети автомобиля может сильно меняться в зависимости от режима работы двигателя и генератора. Поэтому в случае с авто особенно важно применять не стабилизатор 12 вольт, а рассчитанный на конкретный тип светодиодов.

Для автомобиля можно посоветовать конструкции на основе LM317. Также можно использовать одну из модификаций линейного стабилизатора на двух транзисторах, в которой в качестве силового элемента использован мощный N-канальный полевой транзистор. Ниже приведены варианты подобных схем, в том числе и схема светодиодного драйвера.

Вывод

Подводя итог можно сказать, что для надежной работы светодиодных конструкций их необходимо питать с помощью стабилизаторов тока. Многие схемы стабилизаторов просты и доступны для изготовления своими руками. Мы надеемся, что приведенные в материале сведения будут полезны всем, кто интересуется данной темой.

8 основных схем регуляторов своими руками. Топ-6 марок регуляторов из Китая. 2 схемы. 4 Самых задаваемых вопроса про регуляторы напряжения.+ ТЕСТ для самоконтроля

Регулятор напряжения – это специализированный электротехнический прибор, предназначенный для плавного изменения или настройки напряжения, питающего электрическое устройство.

Важно помнить! Приборы этого типа предназначены для изменения и настройки питающего напряжения, а не тока. Ток регулируется полезной нагрузкой!

4 вопроса по теме регуляторов напряжения

1. Для чего нужен регулятор:

а) Изменение напряжения на выходе из прибора.

б) Разрывание цепи электрического тока

1. От чего зависит мощность регулятора:

а) От входного источника тока и от исполнительного органа

б) От размеров потребителя

1. Основные детали прибора, собираемые своими руками:

а) Стабилитрон и диод

б) Симистор и тиристор

1. Для чего нужны регуляторы 0-5 вольт:

а) Питать стабилизированным напряжением микросхемы

б) Ограничивать токопотребление электрических ламп

Ответы.

2 Самые распространенные схемы РН 0-220 вольт своими руками

Схема №1.

Самый простой и удобный в эксплуатации регулятор напряжения — это регулятор на тиристорах, включенных встречно. Это создаст выходной сигнал синусоидального вида требуемой величины.

СНиП 3.05.06-85

Входное напряжение величиной до 220в, через предохранитель поступает на нагрузку, а по второму проводнику, через кнопку включения синусоидальная полуволна попадает на катод и анод тиристоров VS1 и VS2. А через переменный резистор R2 производится регулировка выходного сигнала. Два диода VD1 и VD2, оставляют после себя только положительную полуволну, поступающую на управляющий электрод одного из тиристоров, что приводит к его открытию.

Важно! Чем выше токовый сигнал на ключе тиристора, тем сильнее он откроется, то есть тем больший ток сможет пропустить через себя.

Для контроля входного питания предусмотрена индикаторная лампочка, а для настройки выходного – вольтметр.

Схема №2.

Отличительная особенность этой схемы — замена двух тиристоров одним симистором. Это упрощает схему, делает ее компактней и проще в изготовлении.

В схеме, также присутствует предохранитель и кнопка включения, и регулировочный резистор R3, а управляет он базой симистора, это один из немногих полупроводниковых приборов с возможностью работать с переменным током. Ток, проходя через резистор R3, приобретает определенное значение, оно и будет управлять степенью открытия симистора. После этого оно выпрямляется на диодном мосту VD1 и через ограничивающий резистор попадает на ключевой электрод симистора VS2. Остальные элементы схемы, такие как конденсаторы С1,С2,С3 и С4 служат для гашения пульсаций входного сигнала и его фильтрации от посторонних шумов и частот нерегламентированной частоты.

Как избежать 3 частых ошибок при работе с симистором.

1. Буква, после кодового обозначения симистора говорит о его предельном рабочем напряжении: А – 100В, Б – 200В, В – 300В, Г – 400В. Поэтому не стоит брать прибор с буквой А и Б для регулировки 0-220 вольт — такой симистор выйдет из строя.
2. Симистор как и любой другой полупроводниковый прибор сильно нагревается при работе, следует рассмотреть вариант установки радиатора или активной системы охлаждения.
3. При использовании симистора в цепях нагрузок с большим потреблением тока, необходимо четко подбирать прибор под заявленную цель. Например, люстра, в которой установлено 5 лампочек по 100 ватт каждая будет потреблять суммарно ток величиной 2 ампера. Выбирая по каталогу необходимо смотреть на максимальный рабочий ток прибора. Так симистор МАС97А6 рассчитан всего на 0,4 ампера и не выдержит такой нагрузки, а МАС228А8 способен пропустить до 8 А и подойдет для этой нагрузки.

3 Основных момента при изготовлении мощного РН и тока своими руками

Прибор управляет нагрузкой до 3000 ватт. Построен он на использовании мощного симистора, а затвором или ключом его управляет динистор.

Динистор – это тоже, что и симистор, только без управляющего вывода. Если симистор открывается и начинает пропускать через себя ток, когда на его базе возникает управляющее напряжение и остается открытым пока оно не пропадет, то динистор откроется, если между его анодом и катодом появится разность потенциалов выше барьера открытия. Он будет оставаться незапертым, пока между электродами не упадет ток ниже уровня запирания.

СНиП 3.05.06-85

Как только на управляющий электрод попадет положительный потенциал, он откроется и пропустит переменный ток, и чем сильнее будет этот сигнал, тем выше будет напряжение между его выводами, а значит и на нагрузке. Что бы регулировать степень открытия используется цепь развязки, состоящая из динистора VS1 и резисторов R3 и R4. Эта цепь устанавливает предельный ток на ключе симистора, а конденсаторы сглаживают пульсации на входном сигнале.

2 основных принципа при изготовлении РН 0-5 вольт

1. Для преобразования входного высокого потенциала в низкий постоянный используют специальные микросхемы серии LM.
2. Питание микросхем производится только постоянным током.

Рассмотрим эти принципы подробнее и разберем типовую схему регулятора.

Микросхемы серии LM предназначены для понижения высокого постоянного напряжения до низких значений. Для этого в корпусе прибора имеется 3 вывода:

• Первый вывод – входной сигнал.
• Второй вывод – выходной сигнал.
• Третий вывод – управляющий электрод.

Принцип работы прибора очень прост – входное высокое напряжение положительной величины, поступает на входной выход и затем преобразуется внутри микросхемы. Степень трансформации будет зависеть от силы и величины сигнала на управляющей «ножке». В соответствии с задающим импульсом на выходе будет создаваться положительное напряжение от 0 вольт до предельного для данной серии.

СНиП 3.05.06-85

Входное напряжение, величиной не выше 28 вольт и обязательно выпрямленное подается на схему. Взять его можно с вторичной обмотки силового трансформатора или с регулятора, работающего с высоким напряжением. После этого положительный потенциал поступает на вывод микросхемы 3. Конденсатор С1 сглаживает пульсацию входного сигнала. Переменный резистор R1 величиной 5000 ом задает выходной сигнал. Чем выше ток, который он пропускает через себя, тем выше больше открывается микросхема. Выходное напряжение 0-5 вольт снимается с выхода 2 и через сглаживающий конденсатор С2 попадает на нагрузку. Чем выше емкость конденсатор, тем ровнее оно на выходе.

Регулятор напряжения 0 — 220в

Топ 4 стабилизирующие микросхемы 0-5 вольт:

1. КР1157 – отечественная микросхема, с пределом по входному сигналу до 25 вольт и током нагрузки не выше 0.1 ампер.
2. 142ЕН5А – микросхема с максимальным выходным током 3 ампера, на вход подается не выше 15 вольт.
3. TS7805CZ – прибор с допустимыми токами до 1.5 ампер и повышенным входным напряжением до 40 вольт.
4. L4960 – импульсная микросхема с максимальным током нагрузки до 2.5 А. Входной вольтаж не должен превышать 40 вольт.

РН на 2 транзисторах

Данный вид применяется в схемах особо мощных регуляторов. В этом случае ток на нагрузку также передается через симистор, но управление ключевым выводом происходит через каскад транзисторов. Это реализуется так: переменным резистором регулируется ток, который поступает на базу первого маломощного транзистора, а тот через коллектор-эмиторный переход управляет базой второго мощного транзистора и уже он открывает и закрывает симистор. Это реализует принцип очень плавного управления огромными токами на нагрузке.

СНиП 3.05.06-85

Ответы на 4 самых частых вопроса по регуляторам:

1. Какое допустимое отклонение выходного напряжения? Для заводских приборов крупных фирм, отклонение не будет превышать +-5%
2. От чего зависит мощность регулятора? Выходная мощность напрямую зависит от источника питания и от симистора, который коммутирует цепь.
3. Для чего нужны регуляторы 0-5 вольт? Эти приборы чаще всего используют для питания микросхем и различных монтажных плат.
4. Зачем нужен бытовой регулятор 0-220 вольт? Они применяются для плавного включения и выключения бытовых электроприборов.

4 Схемы РН своими руками и схема подключения

Коротко рассмотрим каждую из схем, особенности, преимущества.

Схема 1.

Очень простая схема для подключения и плавной регулировки паяльника. Используется, чтобы предотвратить разгорание и перегрев жала паяльника. В схеме используется мощный симистор, которым управляет цепочка тиристор-переменный резистор.

СНиП 3.05.06-85

Схема 2.

Схема основанная на использовании микросхемы фазового регулирования типа 1182ПМ1. Она управляет степенью открытия симистора, который управляет нагрузкой. Применяются для плавного регулирования степени светимости лампочек накаливания.

СНиП 3.05.06-85

Схема 3.

Простейшая схема регулирования накалом жала паяльника. Выполнена по очень компактной схеме с использованием легкодоступных компонентов. Управляет нагрузкой один тиристор, степень включения которого регулирует переменный резистор. Также присутствует диод, для защиты от обратного напряжения.

СНиП 3.05.06-85

Схема 4.

Схема, предназначенная для управления уровнем освещения в комнате. Может регулировать степень накала лампочки. Выполнена на основе одного тиристора, который управляется диммером. Поворотом ручки резистора, изменяется воздействие на ключевой вывод тиристора, что изменяет его пропускную способность по электрическому току.

СНиП 3.05.06-85

В наше время товары из Китая стали довольно популярной темой, от общей тенденции не отстают и китайские регуляторы напряжения. Рассмотрим самые популярные китайские модели и сравним их основные характеристики.

Название	Мощность	Напряжение стабилизации	Цена	Вес	Стоимость одного ватта
Module ME	4000 Вт	0-220 В	6.68$	167 г	0.167$
SCR Регулятор	10 000 Вт	0-220 В	12.42$	254 г	0.124$
SCR Регулятор II	5 000 Вт	0-220 В	9.76$	187 г	0.195$
WayGat 4	4 000 Вт	0-220 В	4.68$	122 г	0.097$
Cnikesin	6 000 Вт	0-220 В	11.07$	155 г	0.185$
Great Wall	2 000 Вт	0-220 В	1.59$	87 г	0.080$

Существует возможность выбрать любой регулятор именно под свои требования и необходимости. В среднем один ватт полезной мощности стоит менее 20 центов, и это очень выгодная цена. Но все же, стоит обращать внимание на качество деталей и сборки, для товаров из Китая она по-прежнему остается очень низким.

Полупроводниковый прибор, о котором пойдет речь, предназначен для стабилизации тока на требуемом уровне, обладает низкой стоимостью и дает возможность упростить разработку схем многих электронных приборов. Попытаюсь немного восполнить недостаток информации о простых схемотехнических решениях стабилизаторов постоянного тока.

Немного теории

Идеальный источник тока обладает бесконечно большим ЭДС и бесконечно большим внутренним сопротивлением, что позволяет получить требуемый ток в цепи независящий от сопротивления нагрузки.

Условное графическое обозначение источника тока:

Рассмотрение теоретических допущений о параметрах источника тока помогает понять определение идеального источника тока. Ток, создаваемый идеальным источником тока остается постоянным при изменении сопротивления нагрузки от короткого замыкания до бесконечности. Для поддержания величины тока неизменной значение ЭДС меняется от величины не равной нулю до бесконечности. Свойство источника тока, позволяющее получить стабильное значение тока: при изменении сопротивления нагрузки изменяется ЭДС источника тока таким образом, что значение тока остается постоянным.

Реальные источники тока поддерживают ток на требуемом уровне в ограниченный диапазон напряжения, создаваемого на нагрузке и ограниченном сопротивление нагрузки. Идеальный источник рассматривается, а реальный источник тока может работать при нулевом сопротивлении нагрузки. Режим замыкания выхода источника тока не является исключением или трудно реализуемой функцией источника тока, это один из режимов работы, в который может безболезненно перейти прибор при случайном замыкании выхода и перейти на режим работы с сопротивлением нагрузки более нуля.

Реальный источник тока используется совместно с источником напряжения. Сеть 220 вольт 50 Гц, лабораторный блок питания, аккумулятор, бензиновый генератор, солнечная батарея – источники напряжения, поставляющие электроэнергию потребителю. Последовательно с одним из них включается стабилизатор тока. Выход такого прибора рассматривается как источник тока.

Простейший стабилизатор тока представляет собой двухвыводной компонент, ограничивающий протекающий через него ток величиной и точностью соответствующей данным фирмы изготовителя. Такой полупроводниковый прибор в большинстве случаев имеет корпус, напоминающий диод малой мощности. Благодаря внешнему сходству и наличию всего двух выводов компоненты этого класса часто упоминаются в литературе как диодные стабилизаторы тока. Внутренняя схема не содержит диодов, такое название закрепилось только благодаря внешнему сходству.

Примеры диодных стабилизаторов тока

Диодные стабилизаторы тока выпускаются многими производителями полупроводников.

1N5296
Производители: Microsemi и CDI

Ток стабилизации 0,91мА ± 10%
Минимальное напряжение на выводах в режиме стабилизации 1,29 В
Максимальное импульсное напряжение 100 В

E-103
Производитель Semitec

Ток стабилизации 10 мА ± 10%
Минимальное напряжение на выводах в режиме стабилизации 4,2 В
Максимальное импульсное напряжение 50 В

L-2227
Производитель Semitec

Ток стабилизации 25 мА ± 10%
Минимальное напряжение на выводах в режиме стабилизации 4 В
Максимальное импульсное напряжение 50 В

От теории к практике

Применение диодных стабилизаторов тока упрощает электрические схемы и снижает стоимость приборов. Использование диодных стабилизаторов тока привлекательно не только своей простотой, но и повышением устойчивости работы разрабатываемых приборов. Один полупроводник этого класса в зависимости от типа обеспечивает стабилизацию тока на уровне от 0,22 до 30 миллиампер. Наименования этих полупроводниковых приборов по ГОСТу и схемного обозначения найти не удалось. В схемах статьи пришлось применить обозначение обычного диода.

При включении в цепь питания светодиода диодный стабилизатор обеспечивает требуемый режим и надежную работу. Одна из особенностей диодного стабилизатора тока – работа в диапазоне напряжений от 1,8 до 100 вольт позволяющая защитить светодиод от выхода из строя при воздействии импульсных и длительных изменений напряжения. Яркость и оттенок свечения светодиода зависят от протекающего тока. Один диодный стабилизатор тока может обеспечить режим работы нескольких последовательно включенных светодиодов, как показано на схеме.

Эту схему легко преобразовать в зависимости от светодиодов и напряжения питания. Один или несколько параллельно включенных диодных стабилизаторов тока в цепь светодиодов зададут ток светодиодов, а количество светодиодов зависит от диапазона изменения напряжения питания.

С помощью диодных источников тока можно построить индикаторный или осветительный прибор, предназначенный для питания от постоянного напряжения. Благодаря питанию стабильным током источник света будет иметь постоянную яркость свечения при колебаниях напряжения питания.

Использование резистора в цепи светодиода индикатора напряжения питания двигателя постоянного тока станка сверловки печатных плат приводило к быстрому выходу светодиода из строя. Применение диодного стабилизатора тока позволило получить надежную работу индикатора. Диодные стабилизаторы тока допускается включать параллельно. Требуемый режим питания нагрузок можно получить, меняя тип или включая параллельно требуемое количество этих приборов.

При питании светодиода оптопары через резистор пульсации напряжения питания схемы приводят к колебаниям яркости, накладывающимся на фронт прямоугольного импульса. Применение диодного стабилизатора тока в цепи питания светодиода, входящего в состав оптопары, позволяет снизить искажение цифрового сигнала, передаваемого через оптопару и увеличить надежность канала информации.

Применение диодного стабилизатора тока задающего режим работы стабилитрона позволяет разработать простой источник опорного напряжения. При изменении питающего тока на 10 процентов напряжение на стабилитроне меняется на 0,2 процента, а так как ток стабилен, то величина опорного напряжения стабильна при изменении других факторов.

Влияние пульсаций питающего напряжения на выходное опорное напряжение уменьшается на 100 децибел.

Внутренняя схема

Вольтамперная характеристика помогает понять работу диодного стабилизатора тока. Режим стабилизации начинается при превышении напряжения на выводах прибора около двух вольт. При напряжениях более 100 вольт происходит пробой. Реальный ток стабилизации может отклоняться от номинального тока на величину до десяти процентов. При изменении напряжения от 2 до 100 вольт ток стабилизации меняется на 5 процентов. Диодные стабилизаторы тока, выпускаемые некоторыми производителями, изменяют ток стабилизации при изменении напряжения до 20 процентов. Чем выше ток стабилизации, тем больше отклонение при увеличении напряжения. Параллельное включение пяти приборов, рассчитанных на ток 2 миллиампера, позволяет получить более высокие параметры, чем у одного на 10 миллиампер. Так как уменьшается минимальное напряжение стабилизации тока, то диапазон напряжения в котором работает стабилизатор увеличивается.

Основой схемы диодного стабилизатора тока является полевой транзистор с p-n переходом. Напряжение затвор-исток определяет ток стока. При напряжении затвор-исток равному нулю ток через транзистор равен начальному току стока, который течет при напряжении между стоком и истоком более напряжения насыщения. Поэтому для нормальной работы диодного стабилизатора тока напряжение, приложенное к выводам должно быть больше некоторого значения от 1 до 3 вольт.

Полевой транзистор имеет большой разброс начального тока стока, точно эту величину предсказать нельзя. Дешевые диодные стабилизаторы тока представляют собой отобранные по току полевые транзисторы, у которых затвор соединен с истоком.

При смене полярности напряжения диодный стабилизатор тока превращается в обычный диод. Это свойство обусловлено тем, что p-n переход полевого транзистора оказывается смещенным в прямом направлении и ток течет по цепи затвор-сток. Максимальный обратный ток некоторых диодных стабилизаторов тока может достигать 100 миллиампер.

Источник тока 0.5А и более

Для стабилизации токов силой 0,5-5 ампер и более применима схема, главный элемент которой мощный транзистор. Диодный стабилизатор тока стабилизирует напряжение на резисторе 180 Ом и на базе транзистора КТ818. Изменение резистора R1 от 0,2 до10 Ом изменяется ток, поступающий в нагрузку. С помощью этой схемы можно получить ток, ограниченный максимальным током транзистора или максимальным током источника питания. Применение диодного стабилизатора тока с наиболее возможным номинальным током стабилизации улучшает стабильность выходного тока схемы, но при этом нельзя забывать о минимально возможном напряжении работы диодного стабилизатора тока. Изменение резистора R1 на 1-2 Ом значительно меняет величину выходного тока схемы. Этот резистор должен иметь большую мощность рассеяния тепла, изменение сопротивления из-за нагрева приведет к отклонению выходного тока от заданного значения. Резистор R1 лучше собрать из нескольких параллельно включенных мощных резисторов. Резисторы, применённые в схеме должны иметь минимальное отклонение сопротивления при изменении температуры. При построении регулируемого источника стабильного тока или для точной настройки выходного тока резистор 180 Ом можно заменить переменным. Для улучшения стабильности тока транзистор КТ818 усиливается вторым транзистором меньшей мощности. Транзисторы соединяются по схеме составного транзистора. При использовании составного транзистора минимальное напряжение стабилизации увеличивается.

Эту схему можно использовать для питания соленоидов, электромагнитов, обмоток шаговых двигателей, в гальванике, для зарядки аккумуляторов и других целей. Транзистор обязательно устанавливается на радиатор. Конструкция прибора должна обеспечивать хороший теплоотвод.

Если бюджет проекта позволяет увеличить затраты на 1-2 рубля и конструкция прибора допускает увеличение площади печатной платы, то использую параллельное объединение диодных стабилизаторов тока можно улучшить параметры разрабатываемого прибора. Соединенные параллельно 5 компонентов 1N5305 позволят стабилизировать ток на уровне 10 миллиампер, как и компонент СDLL257, но минимальное напряжение работы в случае пяти 1N5305 составит 1,85 вольт, что важно для схем с напряжением питания 3,3 или 5 вольт. Также к положительным свойствам 1N5305 относится его доступность, по сравнению с приборами производителя Semitec. Соединение параллельно группы стабилизаторов тока вместо одного позволяет снизить нагрев разрабатываемого прибора и отодвинуть верхнюю границу температурного диапазона.

Увеличение рабочего напряжения

Для использования диодных стабилизаторов тока при напряжениях более напряжения пробоя последовательно включается один или несколько стабилитронов, при этом область напряжений работы диодного ограничителя тока смещается на величину стабилизации напряжения стабилитроном. Схему можно использовать для грубого определения превышения порогового значения напряжения.

Найти отечественные аналоги зарубежных диодных стабилизаторов тока не удалось. Вероятно с течением времени ситуация с отечественными диодными стабилизаторами тока изменится.

Диммер для светодиодных ламп 220в: как выбрать и подключить

Современный диммер для светодиодных ламп имеет сложную электрическую схему, работа которой заключается в регулировке светового потока. Вдобавок он служит защитой от перенапряжения, исполняет роль распределителя нагрузки и экономит электрический ресурс, продлевая срок службы ламп.

Знакомимся с устройством и работой диммера

Регуляторы для светодиодных ламп напряжением 220 В схожи по функциональности и строению с моделями для других источников света. Вообще – это выключатель с регулировочным колесом или кнопками. На корпусе имеются подключения к цепи для подсоединения проводов. Функциональность регулятора заключается в отсекании амплитуды напряжения. Поворачивая колесо или нажимая кнопки, изменяется яркость свечения лампы, а значит, и всего освещения. Диммеры для светодиодных ламп имеют свои особенности:

• диммером нельзя регулировать яркость каждого цикла включения освещения. Лучше это делать периодически. Если требуется меньшая яркость света при каждом включении, в осветительных приборах надо установить лампы меньшей мощности;
• для работы диммера с LED лампами обязательно нужен дроссель. Это связано с тем, что такие модели рассчитаны на меньшую мощность;
• LED лампы имеют в 10 раз меньшую мощность от обычных источников света, что требует применения для них маломощных диммеров;
• и, наконец, основное их отличие заключается в регулировке. Яркость LED ламп регулируется не понижением или повышением силы тока, а за счет изменения его импульсов в электросети.

Именно эти особенности указывают, почему нельзя ставить диммер LED ламп с другими типами ламп. Выключатель и лампы должны иметь совместимость.

Различие по управлению

Существуют разные виды диммеров для светодиодных ламп, которые различаются своим управлением:

• механическое управление производится кнопкой или колесом. Механизм может быть поворотный, нажимной или поворотно-нажимной. При поворачивании колеса или нажиме кнопки изменяется яркость освещения;
• электронное управление имеет выключатель, у которого стоит сенсорный или инфракрасный датчик;
• акустическая регулировка происходит за счет наличия датчика, реагирующего на громкие звуки, например, голос человека. Недостатком такого управления является незапланированное изменение яркости освещения от звука случайно упавших предметов;
• дистанционная регулировка выполняется через пульт управления. Таким диммером удобно регулировать или включать освещение, не вставая с места.

Из всех рассмотренных моделей самым надежным можно считать поворотный выключатель. Его механизм отличается простотой и приемлемой ценой. При выполнении монтажа проще всего найти комплектующие. Одним из основных и популярных производителей диммеров считается фирма Легранд.

Различие по типу установки

Современные модели LED диммеров имеют большой ассортимент, которые различаются типом установки:

• модульные модели крепят на DIN-рейку и располагают в распределительном щите. Управление ими производят через выносные регуляторы. Кроме изменения яркости свечения ламп, выключатель имеет дополнительные функции;
• моноблочные модели достаточно распространены. Их можно установить вместо обычного выключателя, но они должны иметь ШИМ функцию;
• по типу установки регуляторы бывают для скрытой и наружной электропроводки.

Что такое ШИМ?

Расшифровка ШИМ означает широтно-полюсная модуляция. Она применяется для регулировки свечения светодиодных ламп. Принцип работы ШИМ генератора заключается в вырабатывании высокочастотного тока около 200 Гц, который требуется для работы LED лампы. Изменение яркости свечения происходит от смены напряжения, ширины и времени положительного импульса. На выходе ШИМ генератора образуется электрический сигнал, при этом частота и величина тока не изменяются.

Совместимость LED ламп

Чтобы узнать, какой надо приобрести диммер, необходимо определить его совместимость с источником света. Так как LED лампы бывают регулируемые и нерегулируемые, не любой диммер можно ставить в цепь. Некоторые производители выпускают LED лампы, работающие с определенным регулятором. Определить их совместимость можно по таблицам, находящимся у продавцов этого вида товара. Перед установкой диммера надо изучить технические характеристики источников света:

1. Нерегулируемые лампы нельзя ставить совместно с диммером. Это приведет к их плохой работе, а при выходе из строя, продавец или производитель откажет в гарантийном обслуживании.
2. Регулируемые лампы часто функционируют со стандартными регуляторами, которые работают по принципу отсечки фазы. Но здесь надо знать, что на качество затемнения освещения влияет количество светодиодов на коммутаторе. Большинству регуляторов для оптимальной работы требуется минимальная нагрузка в пределах 20–45 Вт. Если для достижения такой мощности достаточно 1 лампы накаливания, то светодиодных с напряжением 220 В придется подключить 2 или 3 штуки.
3. Если для освещения требуется использовать только 1 LED лампу, лучше воспользоваться регулятором низкого напряжения. Он предназначен для регулировки низковольтного LED освещения, которое имеет магнитный трансформатор.

При покупке LED лампы надо обращать внимание на упаковку. Производители на ней указывают, можно ли использовать регулятор. Это может быть надпись или круглый значок.

Расчет максимального количества ламп

При выборе регулятора для установки своими руками на домашнее освещение необходимо учитывать его мощность. Рассчитать максимальное количество LED ламп на 220 В по принципу расчета обычных источников света не получится. Проще всего можно за консультацией обратиться к специалисту или, если для освещения комнаты используется 1 лампа 220 В, взять ее с собой в магазин и испытать на работоспособность методом подключения к регулятору.

Но если принято решение самостоятельного расчета, давайте рассмотрим различия между обычными и светодиодными источниками света 220 В:

• количество обычных источников света можно рассчитать делением максимальной мощности регулятора на мощность одной лампы;
• чтобы рассчитать максимальное количество LED источников света 220 В, необходимо максимальную мощность регулятора разделить на 10. Получившийся результат разделить на мощность светодиодной лампы.

Самостоятельная установка регулятора

Процесс подключения регулятора своими руками довольно прост:

1. Отключите на электросчетчике подачу электроэнергии.
2. В месте установки надо подрезать электропроводку и зачистить концы проводов.
3. Подать электричество в сеть и тестером или пробником найти фазовый провод. После этого электроэнергию опять надо отключить.
4. На регуляторе фазовый провод подсоедините к разъему с буквой L, а другой провод вставьте в разъем с буквой N. После этого зажмите провода зажимами и проверьте прочность соединения.
5. После того как вся схема собрана, ровно выставьте диммер, отрегулировав его регулировочными болтами.
6. Сверху закрепите декоративный кожух и, подав напряжение, испытайте работоспособность системы.

На данном этапе, если все приборы освещения работают нормально, установку регулятора своими руками можно считать оконченной.

Самодельный регулятор

Схема самодельного диммера довольно проста. Если в доме имеется паяльник и радиодетали ее можно спаять своими руками, конечно, желательно обладать хотя бы минимальными навыками радиодела.

Для изготовления регулятора своими руками понадобиться медный провод, симистор, два конденсатора, динистор, переменный и постоянный резисторы, а также паяльник с припоем. Радиодетали установите на текстолитовой плате, и спаяйте их между собой проводом как указано на схеме.

Принцип работы самодельной схемы заключается в подаче тока с переменного резистора на неполярный конденсатор. В свою очередь, он заряжается и отдает энергию лампе. Если схема собрана правильно и все детали работоспособны, регулятор должен заработать.

Установив самостоятельно диммер на LED освещение 220 В, хозяин сделает шаг к созданию высокотехнологичного жилья.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

Стабилизатор тока светодиода, схемы

См. также:  Электронный балласт для светодиодной лампы. Схемотехника.

Статья-ликбез по стабилизаторам тока светодиодов и не только. Рассматриваются схемы линейных и импульсных стабилизаторов тока.

Стабилизатор тока для светодиода устанавливается во многие конструкции светильников. Светодиоды, как и все диоды имеют нелинейную вольт-амперную характеристику. Это означает, что при изменении напряжения на светодиоде, ток изменяется непропорционально. По мере увеличения напряжения, сначала ток растёт очень медленно, светодиод при этом не светится. Затем, при достижении порогового напряжения, светодиод начинает светиться и ток возрастает очень быстро. При дальнейшем увеличении напряжения, ток возрастает катастрофически и светодиод сгорает.

Пороговое напряжение указывается в характеристиках светодиодов, как прямое напряжение при номинальном токе. Номинальный ток для большинства маломощных светодиодов — 20 мА. Для мощных светодиодов освещения, номинальный ток может быть больше — 350 мА или более. Кстати, мощные светодиоды выделяют тепло и должны быть установлены на теплоотвод.

Для правильной работы светодиода, его надо питать через стабилизатор тока. Зачем? Дело в том, что пороговое напряжение светодиода имеет разброс. Разные типы светодиодов имеют разное прямое напряжение, даже однотипные светодиоды имеют разное прямое напряжение — это указано в характеристиках светодиода как минимальное и максимальное значения. Следовательно, два светодиода, подключенные к одному источнику напряжения по параллельной схеме будут пропускать разный ток. Этот ток может быть настолько разным, что светодиод может раньше выйти из строя или сгореть сразу. Кроме того, стабилизатор напряжения также имеет дрейф параметров (от уровня первичного питания, от нагрузки, от температуры, просто по времени). Следовательно, включать светодиоды без устройств выравнивания тока — нежелательно. Различные способы выравнивания тока рассмотрены отдельно. В этой статье рассматриваются устройства, устанавливающие вполне определённый, заданный ток — стабилизаторы тока.

Типы стабилизаторов тока

Стабилизатор тока устанавливает заданный ток через светодиод вне зависимости от приложенного к схеме напряжения. При увеличении напряжения на схеме выше порогового уровня, ток достигает установленного значения и далее не изменяется. При дальнейшем увеличении общего напряжения, напряжение на светодиоде перестаёт меняться, а напряжение на стабилизаторе тока растёт.

Поскольку напряжение на светодиоде определяется его параметрами и в общем случае неизменно, то стабилизатор тока можно назвать также стабилизатором мощности светодиода. В простейшем случае, выделяемая устройством активная мощность (тепло) распределяется между светодиодом и стабилизатором пропорционально напряжению на них. Такой стабилизатор называется линейным. Также существуют более экономичные устройства — стабилизаторы тока на базе импульсного преобразователя (ключевого преобразователя или конвертера). Они называются импульсными, поскольку внутри себя прокачивают мощность порциями — импульсами по мере необходимости для потребителя. Правильный импульсный преобразователь потребляет мощность непрерывно, внутри себя передаёт её импульсами от входной цепи к выходной и выдаёт мощность в нагрузку уже опять непрерывно.

Линейный стабилизатор тока

Линейный стабилизатор тока греется тем больше, чем больше приложено к нему напряжение. Это его основной недостаток. Однако, он имеет ряд преимуществ, например:

• Линейный стабилизатор не создаёт электромагнитных помех
• Прост по конструкции
• Имеет низкую стоимость в большинстве применений

Поскольку импульсный преобразователь не бывает абсолютно эффективным, существуют приложения, когда линейный стабилизатор имеет сравнимую или даже большую эффективность — когда входное напряжение лишь немного превышает напряжение на светодиоде. Кстати, при питании от сети, часто используется трансформатор, на выходе которого устанавливается линейный стабилизатор тока. То есть, сначала напряжение снижается до уровня, сравнимого с напряжением на светодиоде, а затем, с помощью линейного стабилизатора устанавливается необходимый ток.

В другом случае, можно приблизить напряжение светодиода к напряжению питания — соединить светодиоды в последовательную цепочку. Напряжение на цепочке будет равняться сумме напряжений на каждом светодиоде.

Схемы линейных стабилизаторов тока

Самая простая схема стабилизатора тока — на одном транзисторе (схема «а»). Поскольку транзистор — это усилитель тока, то его выходной ток (ток коллектора) больше тока управления (ток базы) в h₂₁ раз (коэффициент усиления). Ток базы можно установить с помощью батарейки и резистора, или с помощью стабилитрона и резистора (схема «б»). Однако такую схему трудно настраивать, полученный стабилизатор будет зависеть от температуры, кроме того, транзисторы имеют большой разброс параметров и при замене транзистора, ток придётся подбирать снова. Гораздо лучше работает схема с обратной связью «в» и «г». Резистор R в схеме выполняет роль обратной связи — при увеличении тока, напряжение на резисторе возрастает, тем самым запирает транзистор и ток снижается. Схема «г», при использовании однотипных транзисторов, имеет бóльшую температурную стабильность и возможность максимально уменьшить номинал резистора, что снижает минимальное напряжение стабилизатора и выделение мощности на резисторе R.

Стабилизатор тока можно выполнить на базе полевого транзистора с p-n переходом (схема «д»). Напряжение затвор-исток устанавливает ток стока. При нулевом напряжении затвор-исток, ток через транзистор равен начальному току стока, указанному в документации. Минимальное напряжение работы такого стабилизатора тока зависит от транзистора и достигает 3 вольт. Некоторые производители электронных компонентов выпускают специальные устройства — готовые стабилизаторы с фиксированным током, собранные по такой схеме — CRD (Current Regulating Devices) или CCR (Constant Current Regulator) . Некоторые называют его диодным стабилизатором, поскольку в обратном включении он работает как диод.

Компания On Semiconductor выпускает линейный стабилизатор серии NSIxxx, например NSIC2020B, который имеет два вывода и для увеличения надежности, имеет отрицательный температурный коэффициент — при увеличении температуры, ток через светодиоды снижается.

Импульсный стабилизатор тока

Стабилизатор тока на базе импульсного преобразователя по конструкции очень похож на стабилизатор напряжения на базе импульсного преобразователя, но контролирует не напряжение на нагрузке, а ток через нагрузку. При снижении тока в нагрузке, он подкачивает мощность, при увеличении — снижает. Наиболее распространённые схемы импульсных преобразователей имеют в своём составе реактивный элемент — дроссель, который с помощью коммутатора (ключа) подкачивается порциями энергии от входной цепи (от входной ёмкости) и в свою очередь передаёт её нагрузке. Кроме очевидного преимущества экономии энергии, импульсные преобразователи обладают рядом недостатков, с которыми приходится бороться различными схемотехническими и конструктивными решениями:

• Импульсный конвертер производит электрические и электромагнитные помехи
• Имеет как правило сложную конструкцию
• Не обладает абсолютной эффективностью, то есть тратит энергию для собственной работы и греется
• Имеет чаще всего бóльшую стоимость, по сравнению, например, с трансформаторными плюс линейными устройствами

Поскольку экономия энергии во многих приложениях является решающей, разработчики компонентов, схемотехники стараются снизить влияние этих недостатков, и, зачастую, преуспевают в этом.

Схемы импульсных преобразователей

Поскольку стабилизатор тока основан на импульсном преобразователе, рассмотрим основные схемы импульсных преобразователей. Каждый импульсный преобразователь имеет ключ, элемент, который может находиться только в двух состояниях — включенном и выключенном. В выключенном состоянии, ключ не проводит ток и, соответственно, на нём не выделяется мощность. Во включенном состоянии, ключ проводит ток, но имеет очень малое сопротивление (в идеале — равное нулю), соответственно на нём выделяется мощность, близкая к нулю. Таким образом, ключ может передавать порции энергии от входной цепи к выходной практически без потерь мощности. Однако, вместо стабильного тока, какой можно получить от линейного источника питания, на выходе такого ключа будет импульсное напряжение и ток. Для того, чтобы получить снова стабильные напряжение и ток, можно поставить фильтр.

С помощью обычного RC фильтра можно получить результат, однако, эффективность такого преобразователя не будет лучше линейного, поскольку вся избыточная мощность выделится на активном сопротивлении резистора. Но если использовать вместо RC — LC фильтр (схема «б»), то, благодаря «специфическим» свойствам индуктивности, потерь мощности можно избежать. Индуктивность обладает полезным реактивным свойством — ток через неё возрастает постепенно, подаваемая на него электрическая энергия преобразуется в магнитную и накапливается в сердечнике. После выключения ключа, ток в индуктивности не пропадает, напряжение на индуктивности меняет полярность и продолжает заряжать выходной конденсатор, индуктивность становится источником тока через обводной диод D. Такая индуктивность, предназначенная для передачи мощности, называется дросселем. Ток в дросселе правильно работающего устройства присутствует постоянно — так называемый неразрывный режим или режим непрерывного тока (в западной литературе такой режим называется Constant Current Mode — CCM). При снижении тока нагрузки, напряжение на таком преобразователе возрастает, энергия, накапливаемая в дросселе снижается и устройство может перейти в разрывный режим работы, когда ток в дросселе становится прерывистым. При таком режиме работы резко повышается уровень помех, создаваемых устройством. Некоторые преобразователи работают в пограничном режиме, когда ток через дроссель приближается к нулю (в западной литературе такой режим называется Border Current Mode — BCM). В любом случае, через дроссель течет значительный постоянный ток, что приводит к намагничиванию сердечника, в связи с чем, дроссель выполняется особой конструкции — с разрывом или с использованием специальных магнитных материалов.

Стабилизатор на базе импульсного преобразователя имеет устройство, регулирующее работу ключа, в зависимости от нагрузки. Стабилизатор напряжения регистрирует напряжение на нагрузке и изменяет работу ключа (схема «а»). Стабилизатор тока измеряет ток через нагрузку, например с помощью маленького измерительного сопротивления Ri (схема «б»), включенного последовательно с нагрузкой.

Ключ преобразователя, в зависимости от сигнала регулятора, включается с различной скважностью. Есть два распространённых способа управления ключом — широтно-импульсная модуляция (ШИМ) и токовый режим. В режиме ШИМ, сигнал ошибки управляет длительностью импульсов при сохранении частоты следования. В токовом режиме, измеряется пиковый ток в дросселе и изменяется интервал между импульсами.

В современных ключевых преобразователях в качестве ключа обычно используется MOSFET транзистор.

Понижающий преобразователь

Рассмотренный выше вариант преобразователя называется понижающим, поскольку напряжение на нагрузке всегда ниже напряжения источника питания.

Поскольку в дросселе постоянно течёт однонаправленный ток, требования к выходному конденсатору могут быть снижены, дроссель с выходным конденсатором играют роль эффективного LC фильтра. В некоторых схемах стабилизаторов тока, например для светодиодов, выходной конденсатор может отсутствовать вообще. В западной литературе понижающий преобразователь называется Buck converter.

Повышающий преобразователь

Схема импульсного стабилизатора, приведённая ниже, также работает на основе дросселя, однако дроссель всегда подключен к выходу источника питания. Когда ключ разомкнут, питание поступает через дроссель и диод на нагрузку. Когда ключ замыкается, дроссель накапливает энергию, когда ключ размыкается, возникающее на его выводах ЭДС добавляется к ЭДС источника питания и напряжение на нагрузке возрастает.

В отличие от предыдущей схемы, выходной конденсатор заряжается прерывистым током, следовательно выходной конденсатор должен быть большим, и, возможно, понадобится дополнительный фильтр. В западной литературе повышающе-понижающий преобразователь называется Boost converter.

Инвертирующий преобразователь

Еще одна схема импульсного преобразователя работает аналогично — когда ключ замыкается, дроссель накапливает энергию, когда ключ размыкается, возникающее на его выводах ЭДС будет иметь обратный знак и на нагрузке появится отрицательное напряжение.

Как и в предыдущей схеме, выходной конденсатор заряжается прерывистым током, следовательно выходной конденсатор должен быть большим, и, возможно, понадобится дополнительный фильтр. В западной литературе инвертирующий преобразователь называется Buck-Boost converter.

Прямоходовой и обратноходовой преобразователи

Наиболее часто блоки питания изготавливаются по схеме, использующей в своем составе трансформатор. Трансформатор обеспечивает гальваническую развязку вторичной цепи от источника питания, кроме того, эффективность блока питания на основе таких схем может достигать 98% и более. Прямоходовой преобразователь (схема «а») передаёт энергию от источника в нагрузку в момент включенного состояния ключа. Фактически — это модифицированный понижающий преобразователь. Обратноходовой преобразователь (схема «б») передаёт энергию от источника в нагрузку во время выключенного состояния.

В прямоходовом преобразователе трансформатор работает в обычном режиме и энергия накапливается в дросселе. Фактически — это генератор импульсов с LC фильтром на выходе. Обратноходовой преобразователь накапливает энергию в трансформаторе. То есть трансформатор совмещает свойства трансформатора и дросселя, что создаёт определённые сложности при выборе его конструкции.

В западной литературе прямоходовой преобразователь называется Forward converter. Обратноходовой — Flyback converter.

Применение импульсного конвертера в качестве стабилизатора тока

Большинство импульсных блоков питания выпускаются с стабилизацией выходного напряжения. Типичные схемы таких блоков питания, особенно мощных, кроме обратной связи по выходному напряжению, имеют схему контроля тока ключевого элемента, например резистор с малым сопротивлением. Такой контроль позволяет обеспечивать режим работы дросселя. Простейшие стабилизаторы тока используют этот элемент контроля для стабилизации выходного тока. Таким образом, стабилизатор тока оказывается даже проще стабилизатора напряжения.

Рассмотрим схему импульсного стабилизатора тока для светодиода на базе микросхемы NCL30100 от известного производителя электронных компонентов On Semiconductor:

Схема понижающего преобразователя работает в режиме неразрывного тока с внешним ключом. Схема выбрана из множества других, поскольку она показывает, насколько простой и эффективной может быть схема импульсного стабилизатора тока с внешним ключом. В приведённой схеме, управляющая микросхема IC1 управляет работой MOSFET ключа Q1. Поскольку преобразователь работает в режиме неразрывного тока, выходной конденсатор ставить необязательно. В многих схемах датчик тока устанавливается в цепи истока ключа, однако, это снижает скорость включения транзистора. В приведённой схеме датчик тока R4 установлен в цепи первичного питания, в результате схема получилась простой и эффективной. Ключ работает на частоте 700 кГц, что позволяет установить компактный дроссель. При выходной мощности 7 Ватт, входном напряжении 12 Вольт при работе на 700 мА (3 светодиода), эффективность устройства более 95%. Схема стабильно работает до 15 Ватт выходной мощности без применения дополнительных мер по отводу тепла.

Ещё более простая схема получается с использованием микросхем ключевых стабилизаторов с встроенным ключом. Например, схема ключевого стабилизатора тока светодиода на базе микросхемы CAV4201/CAT4201:

Для работы устройства мощностью до 7 Ватт необходимо всего 8 компонентов, включая саму микросхему. Импульсный стабилизатор работает в пограничном режиме тока и для его работы требуется небольшой выходной керамический конденсатор. Резистор R3 необходим при питании от 24 Вольт и выше для снижения скорости нарастания входного напряжения, хотя это несколько снижает эффективность устройства. Частота работы превышает 200 кГц и меняется в зависимости от нагрузки и входного напряжения. Это обусловлено методом регулирования — контролем пикового тока дросселя. Когда ток достигает максимального значения, ключ размыкается, когда ток снижается до нуля — включается. Эффективность устройства достигает 94%.

Назад к каталогу статей >>>

Регулировка сильноточного светодиодного освещения с помощью потенциометра (регулятор напряжения или делитель напряжения)

Моя цель — установить для этих светодиодов регулируемое напряжение от 2 В до 3,4 В (или от 0 до 3,4 В, если невозможно ограничить низкое напряжение) и постоянный ток 3 А.

Так не работает. Вы можете регулировать ток или напряжение, но нагрузка решает, что другое.

В любом случае, вы хотите отрегулировать ток. Затем напряжения светодиодов зависят от того, что решают светодиоды, в зависимости от изменения партии, температуры, возраста и других факторов.

Поскольку вы хотите регулировать ток, и он должен быть одинаковым для каждого светодиода, вы должны подключать их последовательно, а не параллельно. Итак, теперь вам нужен источник тока 1 А, который может выдавать от 8,25 до 10,2 В.

Поскольку напряжение батареи надежно ниже минимального напряжения, которое необходимо выдать, вам понадобится повышающий преобразователь. Используйте небольшой резистор для измерения тока на стороне низкого напряжения, чтобы измерить ток через светодиодную цепочку, затем управляйте переключателем, чтобы отрегулировать ток до 1 А. Например, резистор 100 мОм упадет на 100 мВ при 1 А.Этого достаточно, чтобы с комфортом управлять аналогово-цифровым входом микроконтроллера. Однако он рассеивает всего 100 мВт, что составляет небольшую часть от минимальных 8,3 Вт, приходящихся на светодиоды.

Для диммирования подключите горшок как отдельный вход к микроконтроллеру. Алгоритм управления переключателем усиления учитывает этот вход при принятии решения о том, каким должен быть желаемый ток светодиода. Это имеет еще одно преимущество, заключающееся в том, что ток не обязательно должен быть линейной функцией настройки потенциометра. Люди воспринимают уровень света логарифмически.Вы хотите, чтобы фиксированное вращение потенциометра приводило к фиксированному изменению коэффициента на тока. Это легко сделать с помощью справочной таблицы или простой формулы, рассчитанной для чтения банка. Обратите внимание, что это может быть сделано в коде переднего плана и может быть «медленным», поскольку он должен реагировать только в человеческое время.

Использование дополнительных батарей

Теперь вы спросили об использовании дополнительных ячеек последовательно, чтобы избежать использования повышающего преобразователя.

Да, вы можете использовать несколько ячеек последовательно. Достаточное количество ячеек, соединенных последовательно, увеличивает напряжение, так что его не нужно повышать, а только понижать.Теперь вам нужен понижающий преобразователь вместо повышающего преобразователя. Относительная сложность этих двух устройств аналогична, хотя в этом случае усилитель будет немного проще (переключатель на стороне низкого напряжения и датчик тока на стороне низкого напряжения).

Наихудший случай — когда диапазон напряжения батареи и диапазон напряжения светодиода перекрываются. Тогда вам иногда нужно увеличивать напряжение, иногда уменьшать его. Это сложнее, чем всегда его увеличивать (повышающий преобразователь) или всегда уменьшать (понижающий преобразователь). Я бы держался подальше от этого режима, поскольку он добавляет сложности, и в этом случае его довольно легко избежать.

Несколько последовательных ячеек создают дополнительную проблему балансировки во время зарядки и определения самого низкого напряжения любой ячейки во время разряда. Последний требуется для отключения, чтобы избежать повреждения ячеек.

Похоже, вы спрашиваете, как использовать горшок непосредственно на одной линии со светодиодами, чтобы каким-то образом выполнять диммирование, и, похоже, хотите использовать линейный регулятор. И то, и другое — плохая идея. Это устройство работает от батареи, поэтому, по-видимому, важна энергоэффективность.И горшок, включенный последовательно со светодиодами, или линейный регулятор рассеивают значительную мощность. Мало того, что это тратит энергию из ограниченного количества, хранящегося в батарее, теперь вам также нужно избавиться от тепла, вызванного этой потраченной впустую мощностью. Повышающий или понижающий преобразователь будет меньше, дешевле и легче, чем что-то менее эффективное, если учесть дополнительные механизмы борьбы с теплом.

Регулятор напряжения для линейного постоянного тока (1,5 А) светодиодного драйвера?

Я подумываю о создании собственного драйвера для ~ 1.5А светодиод для питания микроскопа для моих исследований.

Для этого приложения эффективность не критична, но поскольку время экспозиции камеры может быть коротким (~ 1 мс), важна стабильность / отсутствие пульсации. Таким образом, здесь обычно избегают понижающих / повышающих или других импульсных регуляторов, а также ШИМ. (Возможно, с этим справится подходящая фильтрация вывода, но время включения / выключения <500 нс [редактировать: <500 микросекунд] также очень желательно.)

Какой регулятор тока лучше всего подходит для этой установки? (Я буду использовать приличный импульсный источник постоянного напряжения, чтобы обеспечить входную мощность для любого источника постоянного тока, который я выберу.)

Одним из вариантов может быть использование регулируемого регулятора напряжения, такого как LM317 (но способного обрабатывать больший ток, поэтому, возможно, LT1764, который также имеет полезный вывод отключения), настроенный в стандартном режиме постоянного тока, где ток определяется резистор между выводами Vout и Vadj. (Напряжение между этими выводами поддерживается на уровне ~ 1,21 В для LT1764, поэтому для 1 А вам понадобится резистор на 1,2 Ом, а для 1,5 А — резистор на 0,8 Ом.)

_{(источник: diyaudioprojects.com)}

Другой вариант может заключаться в использовании нового регулятора напряжения «с одним резистором», такого как LT3083, где напряжение регулируется сопротивлением заземления с одного контакта (через который проталкивается 50 микроампер путем изменения напряжения: так, например, резистор 20 кОм индуцирует выход 1 В, а резистор сопротивлением 1 Ом на этом выходе, следовательно, вызовет ток 1 А).

Вот две «рекомендуемые» схемы постоянного тока из таблицы: Источник постоянного тока:

Или драйвер светодиода с меньшим падением напряжения

Хорошая особенность LT3083 заключается в том, что для регулировки тока можно использовать потенциометр 20 кОм, в отличие от LT1674, где вам понадобится потенциометр на 20 Ом (гораздо труднее найти источник) для регулировки между ~.1А и 1,5А. Но я не уверен, какая из двух предложенных схем драйвера для LT3083 будет более устойчивой к пульсации от источника входного напряжения, если таковая имеется. И я не знаю, плохая ли это идея по другим причинам по сравнению с более стандартными регуляторами. (например, если контакт adj оставлен плавающим, похоже, что LT3083, вероятно, поднимет напряжение и зажжет светодиод. Так что, если горшок выходит из строя или разрывается соединение, это может быть плохой новостью.)

Итак, у кого-нибудь есть предложения по лучшему варианту?

Линейный источник питания | Драйверы светодиодов, использующие линейный регулятор, DOB Light Engines

Линейный источник питания — это драйвер светодиода, который использует линейные методы без переключения для регулирования мощности светодиода или цепочки (ей) светодиодов.Линейные драйверы светодиодов вызвали значительный интерес в индустрии освещения из-за их простой архитектуры, низкого уровня шума, небольшого количества деталей и уменьшенного размера схемы. Однако на практике эта технология доводит индустрию светодиодного освещения до крайности. Популярность линейного регулирования нагрузки во многом обусловлена ​​его экономическим преимуществом. Производители осветительных приборов начального уровня воспринимают эту технологию как козырную карту, чтобы подорвать своих конкурентов. Сегодня продукты общего назначения, в которых используются простые схемы линейных драйверов, стали синонимом дешевой и некачественной продукции.У каждой технологии есть свои плюсы и минусы. Топология линейного драйвера может хорошо подходить для ряда приложений освещения. Проблема в том, что промышленность воспринимает эту технологию как универсальное решение для снижения стоимости светодиодных фонарей.

Светодиодные индикаторы

Светодиод излучает свет, когда электричество проходит через p-n-переход, смещенный в прямом направлении. Поскольку синусоидальная форма волны переменного тока (AC) состоит из положительного полупериода и отрицательного полупериода. Прямое смещение создается только тогда, когда синусоидальная волна имеет заданное значение в каждом положительном полупериоде синусоидальных сигналов.Это означает, что светодиод с питанием от сети не будет производить непрерывное оптическое излучение, потому что он погаснет во время отрицательного полупериода сигнала переменного тока. Соответственно, общедоступные источники электрической энергии переменного тока должны быть преобразованы в мощность постоянного тока, чтобы обеспечить бесперебойную работу светодиодов, управляемых током. Кроме того, прямое напряжение, приложенное к p-n переходу, должно поддерживаться в постоянном рабочем диапазоне, чтобы светодиод работал непрерывно. Поскольку светодиоды — это низковольтные устройства с прямым напряжением от 1 до 1.От 5 В до 4,5 В светодиодный модуль светодиодной лампы должен иметь согласованную нагрузку. Таким образом, драйверы светодиодов, которые преобразуют сетевое напряжение переменного тока в постоянный ток в соответствии с изменяющимися потребностями светодиодного модуля, становятся неотъемлемой частью любой системы светодиодного освещения.

Преобразование постоянного и переменного тока

В процессе преобразования мощности переменного тока в постоянный драйвер светодиода начинает с преобразования коммерческого переменного сетевого напряжения в нерегулируемое постоянное напряжение. Преобразователь постоянного тока в постоянный получает выпрямленное напряжение постоянного тока и регулирует его, чтобы обеспечить желаемый выходной сигнал.В этом процессе регулирование нагрузки, обеспечиваемое преобразователем постоянного тока в постоянный, имеет первостепенное значение, поскольку светодиоды должны постоянно смещаться в прямом направлении при заранее заданном напряжении, чтобы обеспечить освещение без мерцания. В зависимости от режима работы процесс может быть одноэтапным или многоэтапным. В преобразовании мощности постоянного тока в постоянный для получения регулируемого выходного напряжения из нерегулируемого входа используются два метода: импульсное регулирование и линейное регулирование.

Что такое импульсный источник питания

Прежде чем мы углубимся в тему, давайте кратко рассмотрим «родственника» линейного источника питания с переключением режимов.Импульсный источник питания (SMPS) в контексте светодиодного освещения относится к драйверу светодиодов, который регулирует вывод на светодиоды посредством высокоскоростной операции переключения. Драйвер светодиода SMPS следует топологиям схемы повышения, понижения, понижения-повышения или обратного хода для повышения или понижения напряжения питания. Один или несколько силовых транзисторов переключаются между включенным и выключенным состояниями на заданной рабочей частоте, чтобы преобразовать входящий источник питания в импульсный ток. Затем импульсы тока сглаживаются с помощью элемента накопления энергии, состоящего из конденсаторов или катушек индуктивности.В современных переключателях, таких как металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор (MOSFET), потери переключения минимальны, что позволяет импульсному стабилизатору работать с высокой эффективностью. Однако высокочастотное переключение может вызвать сильный шум и электромагнитные помехи (EMI). Использование реактивных компонентов, а также необходимость в дополнительных схемах для подавления шума переключения делают импульсные регуляторы дорогим, громоздким, ненадежным и технически сложным решением для регулирования нагрузки светодиодов.

Линейные регуляторы

По сравнению с драйверами светодиодов SMPS, линейные драйверы светодиодов находятся на противоположной стороне. Линейный драйвер светодиода обязан своим названием линейному регулятору, который играет ту же роль, что и импульсный регулятор в импульсном источнике питания, но совершенно по-другому. Линейный регулятор работает, управляя падением напряжения на проходном элементе, смещенном в линейной области, в то время как импульсный стабилизатор работает в областях насыщения и отсечки транзистора. В отличие от своего кузена переключения, который переключается между режимом полного включения (отсечки) или выключения (насыщения) на высокой частоте, линейный регулятор всегда работает в линейной области в частично включенном режиме, со степенью проводимости, определяемой отрицательной обратной связью. петля.По своей природе линейный регулятор имеет довольно простую конструкцию. Он не производит высокочастотных коммутационных шумов, и в схеме не используются элементы накопления энергии. Следовательно, линейные регуляторы создают значительно меньше проблем при проектировании, чем импульсные регуляторы, в отношении контроля затрат, обеспечения надежности и фильтрации электромагнитных помех.

Как работает линейный светодиодный драйвер

Типичный линейный драйвер светодиода включает двухполупериодный мостовой выпрямитель, фильтр пульсаций и линейный регулятор.Промышленная мощность переменного тока выпрямляется в мощность постоянного тока и сглаживается фильтром нижних частот для достижения постоянного напряжения постоянного тока с низким током пульсаций. Выпрямленное и отфильтрованное напряжение подается на линейный регулятор, который состоит из внутреннего опорного напряжения, усилителя ошибки, делителя напряжения обратной связи и проходного транзистора. Усилитель ошибки непрерывно сравнивает разницу между опорным напряжением и напряжением обратной связи, обеспечиваемым резистивным делителем напряжения. Пропускной транзистор работает в линейной области для регулировки входного напряжения до желаемого выходного значения с помощью усилителя ошибки.На практике линейный регулятор, предназначенный для управления длинной цепочкой светодиодов, соединенных последовательно, часто включает в себя несколько регуляторов тока, которые настроены с разными шагами напряжения и тока. Шаги напряжения и тока делаются большими для первого регулятора и маленькими для последнего регулятора. Это делает нагрузку светодиода примерно синусоидальной по фазе с напряжением линии питания и, таким образом, достигается высокий коэффициент мощности (PF) и низкие общие гармонические искажения (THD).

Линейные регуляторы LDO

Линейный светодиодный драйвер очень похож на импульсный светодиодный драйвер на основе понижающего преобразователя в том, что они оба являются понижающими источниками питания.В понижающих схемах падение напряжения на регуляторе не может превышать 15% входного напряжения. Точно так же линейные регуляторы не могут иметь высокое дифференциальное напряжение между входом и выходом, потому что это заставит регулятор рассеивать значительную мощность. Линейные регуляторы имеют минимальное дифференциальное напряжение между входом и выходом, называемое падением напряжения, при котором регулятор перестает работать, предотвращая дальнейшее снижение входного напряжения. В идеале падение напряжения линейного регулятора должно быть как можно меньшим, чтобы обеспечить высокий КПД схемы и низкую тепловую нагрузку.Как следует из названия, стабилизатор с малым падением напряжения (LDO) может регулировать выходное напряжение, даже если разница напряжений между его входом и выходом очень мала.

Технические условия на проектирование

Линейный стабилизатор имеет ряд проектных спецификаций, которые необходимо учитывать, включая запас по мощности, ток покоя, регулирование нагрузки (LDR), линейное регулирование (LNR), ошибку усиления (GE), коэффициент отклонения источника питания (PSRR), переходную характеристику. , Точность постоянного тока, время запуска и стабильность. Архитектура проходного элемента может влиять на запасное напряжение, ток покоя и общую производительность.Существует два типа проходных элементов для LDO: биполярные устройства (NPN, PNP) и MOS-устройства (NMOS, PMOS). Биполярные транзисторы могут производить высокие выходные токи при заданном напряжении питания, но их ток покоя пропорционален току нагрузки. Управляемые напряжением МОП-транзисторы обеспечивают очень низкое падение напряжения и минимальный ток покоя. Для линейного регулятора требуется выходной конденсатор, чтобы коэффициент усиления снижался достаточно быстро, чтобы соответствовать требованиям стабильности во время переходных процессов нагрузки, минимизируя пульсации на выходе.Емкость выходного конденсатора и его эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) также влияют на PSRR. Конденсатор с низким ESR и высокой емкостью помогает улучшить PSRR.

Бортовой водитель (DOB)

Быстрый прогресс в технологии линейных драйверов привел к появлению светодиодных двигателей переменного тока без водителя, которые по сути представляют собой светодиодные сборки со встроенным драйвером (DOB). В то время как простая архитектура линейных регуляторов существенно сокращает количество деталей и объем схем драйверов, упаковка интегральных схем позволяет легко монтировать массивы переключателей высокого напряжения на той же печатной плате (PCB), что и светодиоды.Небольшие ИС линейных драйверов для поверхностного монтажа преодолевают ограничения, связанные с переключателями-стабилизаторами, которые имеют большие реактивные компоненты и поэтому не могут быть установлены на плате светодиодов, печатной плате с металлическим сердечником (MCPCB) с односторонней медной конструкцией. В линейных источниках питания падение напряжения просто выбрасывается в виде тепла. Печатная плата FR4, которая используется для монтажа цепей SMPS, очевидно, не сможет создать эффективный тепловой путь для отвода отработанного тепла. Технология встроенного драйвера позволяет микросхемам драйвера использовать один и тот же тепловой путь со светодиодами, тем самым устраняя необходимость в специальном управлении температурой драйвера.Таким образом, DOB становится лучшим мундштуком для технологии линейных драйверов, поскольку он позволяет разработчикам светильников создавать световой двигатель с низким форм-фактором, сокращая стоимость драйвера до минимума.

Преимущества и применение

Решения

LDO дешевы и просты. Это наиболее привлекательный аспект данной технологии. Поэтому производители освещения с большим энтузиазмом используют линейные драйверы светодиодов в своих продуктах, когда это возможно.В общем, линейные драйверы светодиодов могут быть отличным решением для систем освещения, где качество света не является главным приоритетом, а стоимость осветительной продукции сильно обеспокоена.

Отсутствие электромагнитного излучения является одним из важных технических преимуществ линейных драйверов светодиодов. Эта функция решает проблемы, с которыми сталкиваются в области медицинского, авиационного и автомобильного освещения, где требования к электромагнитным помехам очень высоки.

Линейные драйверы светодиодов

по своей природе более надежны, чем драйверы светодиодов SMPS, в которых используются электролитические конденсаторы для поглощения скачков напряжения, которые могут присутствовать в линии переменного тока.Электролитические конденсаторы склонны к преждевременному выходу из строя при высоких температурах окружающей среды, что снижает надежность схемы. Линейные драйверы светодиодов не используют это устройство накопления энергии, вместо этого они используют микросхемы твердотельных драйверов для регулирования нагрузки.

Большинство линейных светодиодных драйверов работают с симисторными диммерами предыдущих поколений без использования дополнительных схем диммирования. Эти драйверы не содержат реактивных компонентов, таких как катушки и конденсаторы, которые создают реактивную нагрузку на резистивный диммер и, таким образом, вызывают несовместимость.

Проблемы дизайна

Несмотря на все преимущества, которые дает управление светодиодами с использованием линейных регуляторов, конструкция линейного драйвера светодиода или светового двигателя DOB предполагает множество компромиссов. Красота этой технологии заключается в ее простоте. Когда требуется больше функций, более высокое качество освещения является основным или строгое соблюдение правил является обязательным, технология линейных драйверов теряет свою славу. Преимущества линейных светодиодных драйверов достигаются ценой многих жертв.

Электробезопасность

В импульсных источниках питания можно использовать высокочастотный трансформатор с первичной и вторичной обмотками для блокировки опасно высокого напряжения. С другой стороны, линейные драйверы светодиодов имеют путь пробоя высокого напряжения через схему управления. Светодиодная лампа с мощностью, регулируемой линейным драйвером светодиода, зависит от изоляционных свойств ее корпуса, что является серьезной проблемой для безопасности.

КПД и отвод тепла

Работа светодиодной матрицы с линейными драйверами светодиодов означает, что всегда есть падение напряжения.Большое падение напряжения означает не только низкий КПД, но и повышенную тепловую нагрузку на систему освещения, поскольку избыточная электрическая мощность рассеивается в виде тепла. В результате система светодиодного освещения, работающая в этом режиме, влечет за собой дополнительную теплоемкость для приема теплового потока от схемы драйвера.

Мерцание

В схеме линейного регулирования нагрузка, подаваемая на светодиоды, по существу является промежуточным напряжением постоянного тока, которое было бы в системе светодиодного освещения на основе SMPS.Остаточная форма волны переменного тока может отображаться на выходе в виде отклонений или пульсаций. Остаточная пульсация после каскада выпрямитель-фильтр вызывает мерцание, что значительно ухудшает качество света.

Коэффициент мощности

Чтобы сгладить сильные пульсации тока, можно использовать большой конденсатор на первичной стороне. Однако это может снизить требования к коэффициенту мощности, поскольку реактивная мощность, потребляемая устройством накопления энергии, искажает форму волны выпрямленного тока первичной стороны. На коэффициент мощности также может влиять нерезистивное диммирование.Светодиодные лампы с номинальной мощностью более 5 Вт должны иметь минимальный коэффициент мощности 0,7, а коэффициент мощности всех светодиодных источников питания мощностью более 25 Вт должен быть более 0,9. Часто проектировщикам светильников приходится делать сложный выбор между контролем мерцания и соответствием PF.

Диапазон входного напряжения

В отличие от импульсных источников питания, которые могут быть разработаны для приема универсального входного напряжения переменного тока (например, от 100 до 277 В переменного тока), линейные источники питания имеют очень ограниченный диапазон напряжения питания, поскольку они не могут повысить выходное напряжение.

Светодиодное освещение освещает конструкцию понижающего регулятора

По мере снижения производственных затрат светодиоды все чаще используются в различных областях, от портативных устройств до автомобильного и архитектурного освещения. Их высокая надежность (срок службы более 50 000 часов), хорошая эффективность (более 120 люмен / Вт) и почти мгновенный отклик делают их очень привлекательными источниками света. Светодиоды излучают свет всего за 5 нс по сравнению с временем отклика лампы накаливания 200 мс.Следовательно, они были приняты автомобильной промышленностью в стоп-сигналах.

Кроме того, светодиоды все чаще используются в качестве основного источника света в цифровых световых проекторах (DLP) и телевизионных приложениях, где они заменяют дуговую лампу белого цвета и механический узел цветового колеса. В приложениях DLP светодиоды включаются и выключаются с большой скоростью, при необходимости генерируя компоненты красного, зеленого и синего цветов.

Однако

Driving LED не обходится без проблем.Регулируемая яркость требует питания светодиода постоянным током, который должен поддерживаться независимо от входного напряжения. Это может быть намного сложнее, чем управлять лампой накаливания, подключенной к батарее. Распространенным подходом является использование понижающего стабилизатора для обеспечения тока возбуждения светодиода от входного постоянного напряжения. Однако особые требования к характеристикам светодиодов диктуют несколько аспектов конструкции импульсного регулятора, включая метод, используемый для замыкания контура обратной связи, и выбор метода регулирования яркости.

Вольт-амперные характеристики светодиода

Светодиод имеет прямую кривую ВАХ, аналогичную форме диода. Ниже порога включения светодиода, который составляет примерно 3,5 В для белого светодиода, через него проходит очень небольшой ток. Выше этого порога ток увеличивается экспоненциально для каждого небольшого приращения прямого напряжения. Это позволяет моделировать светодиод в SPICE как источник напряжения с последовательным сопротивлением, но с одной оговоркой: модель действительна только при одном рабочем постоянном токе.

Если изменяется постоянный ток светодиода, то сопротивление модели следует изменить, чтобы отразить новый рабочий ток. На рис. 1 показано измеренное сопротивление белого светодиода мощностью 1 Вт. График на рис. 1 показывает изменение падения прямого напряжения, деленное на изменение тока. Это наклон кривой ВАХ светодиода, которая эффективно представляет динамический импеданс светодиода для определенного тока возбуждения. Обратите внимание, что светодиод мощностью 1 Вт загорается при токе всего 1 мА, хотя и не очень ярко.

Кроме того, при больших прямых токах светодиод работает на высоком уровне мощности, который начинает нагревать устройство. Это увеличивает падение прямого напряжения и, следовательно, динамический импеданс. После определения импеданса светодиода очень важно учитывать тепловую среду.

Пульсации тока в светодиодах могут увеличить рассеиваемую мощность, что приведет к повышению температуры перехода. Это повышение температуры существенно влияет на срок службы светодиода. Фиг.2 показывает относительную светоотдачу светодиода в зависимости от времени работы и температуры перехода. Если мы установим 80% -ный предел светоотдачи в качестве срока полезного использования светодиода, срок службы увеличится с примерно 10 000 часов при 74 ° C до 25 000 часов при 63 ° C.

Когда светодиод приводится в действие понижающим стабилизатором, светодиод часто проводит переменный ток пульсаций на выходе в дополнение к постоянному току, в зависимости от выбранной схемы выходного фильтра. Рис. 3 определяет увеличенное рассеивание мощности светодиода из-за содержания пульсаций тока.Поскольку частота пульсаций высока по сравнению с тепловой постоянной времени светодиода, высокая пиковая мощность рассеивания из-за высокого тока пульсаций не влияет мгновенно на температуру перехода. Вместо этого температура перехода определяется средней мощностью.

Большая часть падения напряжения светодиода похожа на источник напряжения. Даже при больших токах пульсаций нет значительного влияния на рассеиваемую мощность ( Рис. 3 ). Например, ток пульсаций 50% (I _PK-PK = I _OUTMAX ) добавляет менее 10% к общей потере мощности.Значительно выше этого уровня, пульсации переменного тока от источника питания должны быть уменьшены, чтобы ограничить температуру перехода, чтобы продлить номинальный срок службы полупроводника. Это связано с тем, что в падении напряжения присутствует резистивная составляющая, а общая мощность, рассеиваемая светодиодом, определяется по формуле:

P _LED = R _LED × I _LEDRMS + V _LEDFORWARD 3 I _LEDAVG .

Рассеиваемая мощность может использоваться вместе с общим тепловым сопротивлением и температурой окружающей среды для расчета температуры перехода светодиода.Полезное практическое правило состоит в том, что номинальный срок службы полупроводника удваивается на каждые 10 ° C снижения температуры перехода.

Кроме того, большинство конструкций имеют тенденцию к гораздо более низким токам пульсаций из-за ограничений индуктивности. Большинство индукторов спроектировано с гораздо более низким коэффициентом пульсаций тока (I _PK-PK / I _OUT

Замыкание контура управления

К счастью, процесс замыкания токовой петли на источнике питания светодиодов для соответствия этим ограничениям может быть проще, чем замыкание петли напряжения на обычном источнике питания.Это связано с тем, что сложность контура может контролироваться разработчиком и определяется конфигурацией выходного фильтра. Три возможности для этих конфигураций показаны на Рис. 4 . Эти конфигурации представляют собой простой фильтр только с катушкой индуктивности (A), типичный фильтр источника питания (B) и модифицированный фильтр (C).

Простая модель PSPICE была построена для каждой из трех конфигураций, чтобы проиллюстрировать различия между соответствующими характеристиками управления. Действие переключения понижающего силового полевого транзистора и диода моделировалось как источник напряжения, управляемый напряжением, имеющий коэффициент усиления 10, а светодиоды моделировались как резистор сопротивлением 3 Ом, включенный последовательно с источником 6 В.Между светодиодами и землей был добавлен резистор 1 Ом для измерения тока. Рис. 5 показывает результаты.

В цепи A отклик — это система первого порядка, которая по своей природе стабильна. Коэффициент усиления по постоянному току устанавливается с помощью источника напряжения, управляемого напряжением, делителя, образованного сопротивлением светодиода и резистором считывания тока. Полюс системы задается выходной катушкой индуктивности и последовательными сопротивлениями в цепи. Конструкция компенсатора проста, с использованием усилителя второго типа.

Цепь B имеет реакцию второго порядка, вызванную наличием выходного конденсатора. Этот конденсатор может потребоваться, если значительное количество пульсаций тока светодиода недопустимо из-за электромагнитных помех (EMI) или проблем с нагревом. Коэффициент усиления по постоянному току такой же, как и в первой схеме; однако есть пара сложных полюсов на резонансной частоте выходной катушки индуктивности и конденсатора. Общий фазовый сдвиг фильтра составляет 180 градусов, что может привести к нестабильной работе системы, если не позаботиться о проектировании схемы компенсации.Однако конструкция схемы компенсации аналогична традиционному источнику питания в режиме напряжения и требует усилителя третьего типа. По сравнению со схемой A, схема B имеет три дополнительных компонента, включая выходной конденсатор.

В цепи C выходной конденсатор был изменен, чтобы упростить компенсацию цепи. Пульсации напряжения на светодиодах аналогичны цепи B. Однако ток пульсаций индуктора протекает через резистор R105 считывания тока в цепи C.Это необходимо учитывать при расчете рассеиваемой мощности. Цепь C имеет один ноль и пару полюсов, и ее почти так же легко компенсировать, как и в цепи A. Она имеет такое же усиление по постоянному току, что и первые две схемы.

Ноль вводится конденсатором и последовательным сопротивлением светодиода. Один из полюсов устанавливается выходным конденсатором и токоизмерительным резистором. Другой полюс устанавливается резистором считывания тока и выходной катушкой индуктивности. На высоких частотах отклик такой же, как у цепи A в рис.5 .

Диммирование

Довольно часто для светодиодных приложений требуется регулировка яркости. Например, может быть желательно приглушить дисплей или приглушить архитектурное освещение. Это можно сделать двумя способами. Один из способов — уменьшить ток светодиода, что снижает интенсивность излучаемого света. Другой способ — быстро включить и выключить светодиод, который воспринимается как устойчивый, но более тусклый свет по сравнению с постоянно включенным светодиодом. Кроме того, изменение отношения времени включения к общему времени цикла переключения, называемое рабочим циклом, приводит к линейным изменениям в видимой интенсивности света.Этот метод известен как широтно-импульсная модуляция (ШИМ).

Среди этих двух методов наименее эффективным способом является уменьшение тока, поскольку интенсивность излучаемого света не полностью линейна с током. Кроме того, цветовой спектр светодиода имеет тенденцию смещаться при токах ниже номинальных. Кроме того, человеческое восприятие яркости экспоненциально, поэтому для уменьшения яркости может потребоваться изменение тока светодиода на большие проценты. Потенциальное влияние этой зависимости между током возбуждения и интенсивностью излучаемого света на конструкцию схемы очевидно.

Например, заданная величина пульсации тока возбуждения светодиода может вызвать ошибку регулирования только в 3%, когда ток возбуждения светодиода составляет 100% от полной шкалы. Однако эта же величина пульсационного тока приводит к ошибке регулирования в 30%, когда ток возбуждения светодиода снижается до 10% от полной шкалы.

Следовательно, уменьшение силы тока с помощью ШИМ является более точным, но оно должно выполняться на скоростях переключения, которые превышают время отклика человеческого глаза, чтобы работать должным образом.В частности, в приложениях для освещения и отображения, ШИМ-переключение должно быть более 100 Гц, чтобы человеческий глаз не воспринимал мерцание.

Для поддержки этой высокоскоростной работы источник питания светодиода также должен работать на высоких частотах. Например, рабочий цикл 10% в миллисекундном диапазоне требует, чтобы источник питания имел полосу пропускания более 10 кГц. На рис. 6 представлен пример понижающего силового каскада с ШИМ-регулированием яркости с использованием каскада фильтра, аналогичного показанному в схеме А из рис.4 . В этой схеме светодиод просто включается и выключается полевым транзистором Q1. Таким образом, контур управления всегда активен, что приводит к чрезвычайно быстрой переходной характеристике ( Рис. 7 ).

Альтернативный метод регулирования яркости использует функцию включения контроллера или конденсатор плавного пуска для включения и выключения контроллера. Осциллограммы тока в цепи, использующей этот метод, показаны на Рис. 8 . Циклическое переключение контроллера с входным ШИМ-сигналом эффективно регулирует яркость светодиода.Хотя этот подход несколько медленный по сравнению с обходом светодиода с помощью полевого транзистора, его довольно легко реализовать. Этот метод также эффективен, потому что весь выходной ток подается на светодиод или цепочку светодиодов во время включения, а цепь отключается во время отключения.

После получения команды на включение контроллеру присуща задержка запуска, прежде чем ток начнет течь. Время нарастания тока нагрузки, запрограммированное внутри контроллера, или значение внешнего конденсатора плавного пуска на некоторых контроллерах задает время нарастания тока нагрузки.Этот подход будет иметь минимальный предел рабочего цикла, который частично определяется контроллером, значением конденсатора плавного пуска и значениями выходного фильтра.

Часто этот предел минимального рабочего цикла может достигать от 10% до 30%, и этот рабочий диапазон может пострадать из-за нелинейного управления яркостью. Это может быть неприемлемо для некоторых приложений освещения, где градиенты яркости критичны, например для телевизоров, но может быть использовано для менее требовательных приложений, таких как автомобильные задние фонари.

Конечно, окончательный выбор схемы затемнения светодиодов определяется не приложением, а инженером-конструктором, который должен взвесить все цели проектирования. Если требуется высокочастотная работа, размещение полевого транзистора параллельно светодиодам обеспечивает быстрое затемнение, но этот метод является дорогостоящим и приводит к коммутационным потерям. В качестве альтернативы можно использовать контакт включения контроллера и конденсатор плавного пуска для выполнения функции затемнения с большей эффективностью, но этот метод относительно медленный.Кроме того, независимо от выбранной схемы диммирования, окончательный выбор выходного фильтра драйвера светодиода также влияет на размер, стоимость и чувствительность к электромагнитным помехам.

Стабилизатор напряжения для светодиодов серии

Flow с адресацией по цвету (12-5 В) — AutoLEDTech.com

Дом › Стабилизатор напряжения для светодиодов Flow Series с адресацией и отслеживанием цвета (12-5 В)

Добавить жгут серии Flow? Нет 4 связи 6 подключение 8 подключение

Выберите усилитель 10 ампер 20 ампер

Нет / 10 ампер — 30 долларов.00 долларов США No / 20 Amp — 40 долларов США 4 соединения / 10 ампер — 40 долларов США 4 соединения / 20 ампер — 50 долларов США 6 подключений / 10 ампер — 45 долларов США 6 подключений / 20 ампер — 55 долларов США 8 подключений / 10 ампер — 60 долларов.00 долларов США 8 подключений / 20 ампер — 70 долларов США

Стабилизаторы напряжения AutoLEDTech.com серии Flow понижают напряжение с 12 вольт до необходимых 5 вольт, на которых работает большинство наших гало и лент. Они оснащены встроенным предохранителем, а также 1-футовыми выводами с клеммами аккумуляторной батареи для быстрой и простой установки. Конец на 5 В, который подключается к нашему жгуту проводов, оснащен 2-контактным разъемом Deutsch, который легко подключается к нашим жгутам проводов.Больше не нужно паять жгут проводов и регулятор напряжения!

Сопутствующие товары

Посмотреть больше Из 59 долларов.99 24,99 доллара США Из 120,00 долларов США

LM317 Источник постоянного тока для светодиодов

Фиг.1

Льюис Лофлин

В приведенных выше ссылках я исследовал использование источника постоянного тока (CCS) и основную теорию. Здесь я сосредоточусь на использовании источника постоянного тока для освещения светодиодов или светодиодов. Понимание последовательных цепей и падений напряжения поможет в этом вопросе.

Вкратце, в последовательной цепи ток через все последовательные компоненты одинаков, в то время как сумма падений напряжения на каждой последовательной составляющей добавляется к напряжению источника.

На рис. 1 мы используем LM317 в режиме постоянного тока. Значение R3, разделенное на 1,25 В, будет определять ток нагрузки через каждый светодиод в цепочке. В этом случае ток составляет 1,25 / 4,7 = ~ 266 мА. У каждого светодиода немного разное падение напряжения, что является нормальным и почему мы хотим использовать CCS. Общее падение напряжения на 3 светодиодах составляет 12,2 вольт, а падение напряжения на Us и R3 составляет 6,8 вольт. Они добавляют обратно, чтобы равняться источнику питания 19 вольт.

Обратите внимание, что общее падение напряжения ограничено напряжением источника питания, и мы должны поддерживать падение на U3 и R3 на уровне трех вольт, оставляя падение для любой нагрузки 16 В в этом случае.При падении напряжения более 16 В система CCS не работает.

Рис. 2

На Рис. 2 я удалил один светодиод и связанное с ним падение напряжения, но падение напряжения на остальных трех светодиодах осталось прежним. Это недостающее падение напряжения увеличивает падение напряжения на U3 и R3.

Рис. 3

На рис. 3 я изменил Vin на 24 В и не влияет на ток светодиода, который по-прежнему установлен R3 на 266 мА. Во всех трех вышеупомянутых случаях падения напряжения на U3 и R3 превращаются в бесполезный нагрев.

Наиболее эффективным способом с точки зрения энергопотребления является использование импульсного регулятора напряжения для снижения Vin до 3-5 В выше требуемого напряжения нагрузки.

Другие схемы и теория CCS

Другие схемы

Веб-сайт Авторские права Льюис Лофлин, Все права защищены.
Если вы используете этот материал на другом сайте, пожалуйста, дайте обратную ссылку на мой сайт.

Что такое светодиодный драйвер? Как проверить и заменить драйвер светодиода?

ЧТО ТАКОЕ СВЕТОДИОДНЫЙ ДРАЙВЕР?

Это будущее сейчас, и светодиодные фонари взяли верх.Часто нам задают вопрос о светодиодах и о драйвере.

Какие они?

Зачем они вам?

Как они работают?

Как проверить драйвер светодиода? (переходите в конец страницы)

Ваш светодиод может быть лучшим, но он не останется таким, если у вас нет хорошего драйвера светодиода. См. Раздел «Как работают светодиоды», чтобы узнать больше об общих светодиодах.

В светодиодном фонаре всю тяжелую работу выполняет водитель. Будь то светодиодная лампа Corn или светодиодный светильник, у него внутри есть драйвер.Этот драйвер принимает входной сигнал от здания переменного тока или переменного тока и преобразует его в постоянный или постоянный ток. В вашем доме это означает от 120 В переменного тока до 36 или 48 В постоянного тока. Он работает как гигантский трансформатор. Для этого постоянно требуется продукт очень высокого качества. Большинство проблем, которые мы видим при сбоях светодиодов, связаны с драйвером.

Что такое драйвер светодиода? = «Q»>

A: Драйвер светодиода — регулятор мощности. Технически это схема, которая отвечает за регулирование и подачу идеального тока на светодиод.Драйвер светодиодов обеспечивает питание и регулирует переменные потребности светодиодов, обеспечивая постоянное количество энергии, поскольку его свойства меняются с температурой. Драйверы светодиодов преобразуют переменный ток высокого напряжения в низкое.

Если у вас хороший светодиод и плохо работает светодиодный драйвер, ваши светодиодные фонари для высоких отсеков не будут работать долго. Большинство отказов светодиодов происходит не из-за светодиода, а из-за драйвера. Обычно цепи перегорают и выходят из строя. Драйверы светодиодов обычно должны подавать меньше энергии на светодиоды из-за их эффективного характера, но они также должны быть более точными.Светодиодное освещение разработано с высокой точностью и требует соответствующего напряжения для эффективной работы. Современная технология, используемая в драйвере светодиода, основана на печатной плате и больше похожа на компьютер, чем на электрический регулятор.

Что такое ПРА для светодиодов? = «Q»>

A: Технически этого не существует. HID и другие лампы использовали балласт для увеличения мощности ламп. Светодиоды используют драйвер, который преобразует мощность переменного тока здания в постоянный ток. Светодиоды требуют постоянного постоянного тока для работы.

Балласты и драйвер светодиодов

Балласты и драйверы являются регуляторами мощности для фонарей, но работают они по-разному. Оба обеспечивают небольшой буфер между светом и источником тока, что делает его менее уязвимым для перегрузки электричеством, регулируя напряжение между ними. Хотя оба компонента служат одной и той же цели, есть разница. Балласты являются традиционным компонентом, используемым в металлогалогенных лампах и компактных люминесцентных лампах (CFL), и обычно должны регулировать гораздо большую мощность.Они также использовали старые технологии, такие как магниты, для достижения результатов, хотя новые были электронными балластами.

Увидеть водителя внутри светодиодного фонаря для парковки NextGen III

Светодиодный светильник для парковки NextGen III — Распаковка, особенности и обзор — Лучшее освещение для зоны становится лучше Серия NextGen уже является самым популярным и самым продаваемым светом для парковки, но теперь она становится лучше …

Драйверы светодиодов с регулируемой яркостью

Другой важной отличительной особенностью является то, что драйверы светодиодов могут включать в себя функцию регулировки яркости светодиодов.Драйверы с регулируемой яркостью можно сделать разными способами. Для небольших бытовых лампочек количество тока, протекающего через светодиодное устройство, определяет световой поток. Их уровень яркости регулируется просто путем управления током, проходящим через уложенные друг на друга слои полупроводникового материала, установленные на подложке. Для светодиодных светильников с более высокой мощностью, таких как LED High Bay, для управления светом используется напряжение 0-10 В или PMW. В любом случае хороший драйвер светодиода обеспечивает защиту светодиода.

Электропроводка

Электромонтаж любой цепи очень важен, когда речь идет о производительности, безопасности и экономии электроэнергии.В больших светильниках, таких как светодиодные уличные фонари, напряжение 110 В или 220 В направляется прямо на драйвер светодиода по стандартному 3-проводному соединению. Затем светодиод настраивает его на правильное напряжение каждого OED. Схема подключения драйвера светодиода позволяет сэкономить до 70% электроэнергии по сравнению с традиционной люминесцентной лампой. Подключение драйвера делает его более безопасным и дает наилучшие результаты даже при экстремальных температурах.

Как заменить драйвер светодиода? = «Q»>

A: Сначала вы должны проверить, исправен ли драйвер, то есть его можно заменить.Если это лампочка, то шансы, что она исправна, равны нулю. Они жестко подключены к лампочке. Для больших светильников есть неплохие шансы. Вам нужно получить доступ к компоненту драйвера и собрать некоторые важные спецификации. Также неплохо протестировать ввод и вывод драйвера, чтобы убедиться, что это всего лишь драйвер. Сначала попробуйте модель драйвера и посмотрите, сможете ли вы ее найти. Если нет, вам понадобится эквивалент. Какая номинальная входная мощность? Номинальное напряжение? Что на выходе? Постоянный ток или постоянное напряжение? Есть ли на борту диммирование 0-10В.Затем вам нужно будет найти драйвер аналогичного размера, который соответствует входной мощности, напряжению, выходному току и т. Д. Если вы найдете совпадение, вы все готовы их поменять. Хорошая новость в том, что обычно обменять проще, чем их найти.

Взгляд на светодиодный драйвер внутри светильника

Посмотрите это видео, чтобы увидеть, как мы открываем светодиодный светильник и просматриваем драйверы в нем. Это пример исправного приспособления, в котором можно заменить драйверы.

Светодиодный светильник для парковки NextGen III — Распаковка, особенности и обзор — Самый продаваемый свет для зоны становится лучше

Светодиодный светильник для парковки NextGen III — Распаковка, особенности и обзор — Лучшее освещение для зоны становится лучше Серия NextGen уже является самым популярным и популярным светом для парковки, но теперь это становится еще лучше…

Светодиоды без водителя

Светодиодные двигатели переменного тока без водителя теперь превратились в важное новое оружие в осветительном бизнесе. Прочтите нашу статью «Ионные светодиоды без драйверов», чтобы узнать, почему они становятся все более распространенными, но при этом более опасными и подверженными сбоям.

Резюме

Драйверы светодиодов критически важны для работы вашего осветительного прибора. LEDLightExpert.com использует только высококачественные драйверы светодиодов от таких торговых марок, как Meanwell или Invetronics. Таким образом, мы можем предоставить 5-летнюю гарантию на все светодиодные лампы с высоким световым потоком, потому что мы знаем, что у вас не возникнет проблем.

Как проверить драйвер светодиода? = «Q»>

A: Светодиоды требуют постоянного тока и, следовательно, работают от постоянного тока. Электроэнергия в здании ак. Убедитесь, что входное напряжение на входе соответствует мощности здания. На выходной стороне убедитесь, что o = utput соответствует постоянному току драйвера. Обычно 24, 36, 48 или 54 постоянного тока. Убедитесь, что диммер и другие провода заглушены. Прочтите нашу полную статью для получения более подробной информации

Как проверить драйвер светодиода

Около 10 минут

При диагностике светодиодного светильника первым шагом должно быть питание.В драйвер светодиода подается питание. Объясняем, как тестировать

https://www.ledlightexpert.com/What-is-an-LED-Driver_ep_44-1.html

Необходимых предметов:

Светодиодный светильник с исправным драйвером

Проволочные гайки

Инструмент для зачистки проводов

Отвертка

Мультиметр

Препараты

Безопасность прежде всего. Убедитесь, что у вас есть надежный подъемник или лестница, ведущая к приспособлению. Ремни безопасности и зажимы следует использовать для более высоких установок.На выключателе определяют напряжение выключателя. Вам нужно будет знать это для тестирования позже. дважды проверьте, что вы в безопасности, прежде чем продолжить.

Найдите водительский отсек и настройку проводки

Найдите отделение водителя на приспособлении. Некоторые приборы могут иметь запечатанный драйвер или использовать драйвер на борту (DOB). Эти приспособления не подлежат ремонту, и необходимо будет заменить все приспособление. Мы рекомендуем исправные приспособления, когда это возможно, для проведения технического обслуживания. После того, как вы найдете отсек, вам нужно будет найти входные и выходные провода.Многие светильники также имеют диммирование 0-10 В и имеют 2 дополнительных провода. Их необходимо проверить, чтобы убедиться, что они не касаются друг друга, чтобы завершить тест. Если установлен диммер или провода соприкасаются, это даст вам ложное считывание плохого драйвера.

Проверка стороны входа

Входная сторона драйвера может быть от 100 до 480 В переменного тока в зависимости от здания. На шаге 1 вы узнаете напряжение и сможете соответственно настроить свой счетчик. В большинстве приспособлений используются быстроразъемные зажимы, но некоторые из них являются проволочными гайками.Вы сможете проверить мощность с помощью любого из них. Сделайте снимок глюкометра со стороны входа. Если у вас нет питания, мы не сможем протестировать драйвер. Сначала исправьте эту проблему. Как только у нас будет показание счетчика, соответствующее напряжению в здании, мы можем двигаться дальше. ‘

Проверить выходную сторону

Светодиоды работают от постоянного тока или постоянного тока. Количество постоянного тока может меняться в зависимости от прибора, и вам нужно будет указать это на драйвере. Чаще всего встречается где-то между 24 и 54 постоянного тока. Переключите измеритель на постоянный ток и вставьте щупы мультиметра.Выход постоянного тока не имеет заземления, поэтому всего 2 провода. еще раз убедитесь, что провода диммирования и любые другие закрыты заглушками для теста. Ознакомьтесь с показаниями DC Out и посмотрите, соответствует ли он вашему драйверу.

Заключение

Драйверы

обычно не устанавливают 0, поэтому на выходной стороне обычно отображается 0. Если драйвер имеет частичный выход, светодиоды прибора будут тусклыми или мигать. Знание того, что у нас хорошее питание, а не отключение, говорит нам, что это плохой драйвер. Если у вас хорошее питание и хорошее выходное напряжение постоянного тока, то проблема связана с платой светодиодов

.
Дополнительные изображения ниже
.