Источник тока для светодиодов схема. Стабилизатор тока для светодиодов: схемы, принципы работы и применение

Какие существуют схемы стабилизаторов тока для светодиодов. Как работают различные типы стабилизаторов тока. Где применяются стабилизаторы тока для светодиодов. Какие преимущества дает использование стабилизаторов тока.

Принцип работы стабилизаторов тока для светодиодов

Стабилизатор тока для светодиодов — это электронное устройство, которое обеспечивает постоянный ток через светодиод или группу светодиодов независимо от колебаний напряжения питания. Основной принцип работы стабилизатора тока заключается в следующем:

• Стабилизатор измеряет текущий ток через светодиод
• Сравнивает измеренное значение с заданным опорным током
• При отклонении тока от заданного значения стабилизатор изменяет напряжение на светодиоде, чтобы вернуть ток к нужному уровню

Таким образом, стабилизатор тока постоянно поддерживает заданный ток через светодиод, даже если напряжение питания меняется. Это позволяет обеспечить стабильную яркость свечения светодиода.

Основные типы схем стабилизаторов тока для светодиодов

Существует несколько основных типов схем стабилизаторов тока для светодиодов:

1. Линейные стабилизаторы тока

Линейные стабилизаторы работают по принципу переменного сопротивления. Они непрерывно регулируют падение напряжения на управляющем элементе (транзисторе), чтобы поддерживать заданный ток. Основные преимущества:

• Простота схемы
• Низкий уровень электромагнитных помех
• Невысокая стоимость

Недостатки: низкий КПД при большой разнице входного и выходного напряжений.

2. Импульсные стабилизаторы тока

Импульсные стабилизаторы работают на высокой частоте, периодически подключая и отключая светодиод от источника питания. Ток регулируется за счет изменения скважности импульсов. Преимущества:

• Высокий КПД (до 95%)
• Возможность повышать и понижать напряжение
• Компактные размеры

Недостатки: более сложная схема, наличие электромагнитных помех.

3. Гибридные стабилизаторы тока

Сочетают в себе элементы линейных и импульсных стабилизаторов. Позволяют объединить преимущества обоих типов:

• Высокая эффективность
• Низкий уровень помех
• Хорошая стабильность тока

Недостатки: более высокая стоимость и сложность схемы.

Популярные схемы стабилизаторов тока для светодиодов

Рассмотрим несколько распространенных схем стабилизаторов тока для светодиодов:

Стабилизатор тока на LM317

Простая схема линейного стабилизатора тока на микросхеме LM317:

«`text +Vin | | +—|—+ | | | | LM317| | | | +—|—+ | | R1 | | LED | | GND R1 = 1.25 / I, где I — требуемый ток через светодиод в амперах «`

Принцип работы: LM317 поддерживает постоянное напряжение 1.25В на резисторе R1. Изменяя сопротивление R1, можно задавать нужный ток через светодиод.

Стабилизатор тока на транзисторах

Схема простого стабилизатора тока на двух транзисторах:

«`text +Vin | | R1 | +—|—+ | | | B| T1 |C | | | +—|—+ | R2 | +—|—+ | | | B| T2 |C | | | +—|—+ | LED | | GND T1, T2 — любые NPN транзисторы средней мощности R1 = 1 кОм R2 = 0.6 / I, где I — требуемый ток через светодиод в амперах «`

Принцип работы: Транзистор T1 работает как источник опорного напряжения. T2 регулирует ток через светодиод, поддерживая на R2 напряжение около 0.6В.

Применение стабилизаторов тока для светодиодов

Стабилизаторы тока для светодиодов находят широкое применение в различных областях:

• Светодиодное освещение (лампы, светильники, прожекторы)
• Автомобильная светотехника (фары, габаритные огни, подсветка)
• Электронные устройства (индикаторы, подсветка дисплеев)
• Наружная реклама и декоративная подсветка
• Медицинское и лабораторное оборудование

Преимущества использования стабилизаторов тока для светодиодов

Применение стабилизаторов тока дает ряд важных преимуществ:

1. Стабильная яркость свечения независимо от колебаний напряжения питания
2. Защита светодиодов от перегрузки по току
3. Увеличение срока службы светодиодов
4. Возможность точной регулировки яркости
5. Повышение энергоэффективности светодиодных систем

Выбор стабилизатора тока для светодиодов

При выборе стабилизатора тока для светодиодов следует учитывать несколько ключевых параметров:

• Диапазон входного напряжения
• Максимальный выходной ток
• КПД схемы
• Точность стабилизации тока
• Габариты и способ монтажа
• Наличие дополнительных функций (димминг, защита от перегрева и т.д.)

Правильный выбор стабилизатора тока позволит обеспечить оптимальную работу светодиодной системы и продлить срок ее службы.

Заключение

Стабилизаторы тока играют crucial role в работе светодиодных систем, обеспечивая их стабильность, надежность и эффективность. Понимание принципов работы различных типов стабилизаторов позволяет выбрать оптимальное решение для конкретного применения. По мере развития светодиодных технологий, роль стабилизаторов тока будет только возрастать, открывая новые возможности для создания высокоэффективных и долговечных светодиодных устройств.

Стабилизатор тока на двух транзисторах (схема, плата, сборка, испытание) — Схемка: Электронные Радиосхемы

Схема простейшего стабилизатора тока

Выше представлена очень простая схема линейного стабилизатора тока на двух транзисторах: полевом и биполярном, первый силовой, он управляет нагрузкой (на схеме светодиод), а второй (маломощный) полупроводниковый прибор задаёт режим работы первого.

Принцип работы (работа стабилизатора тока)

Пусть наша нагрузка это R, будем считать, что её сопротивление почти не изменяется (R = const), ток мы хотим неизменный (I = const), а что у нас остаётся – только выходное напряжение на источнике тока, его то и будет подбирать схема, причём не просто от балды, а именно такое, при котором через вышеупомянутою нагрузку R потечёт ровно тот ток I, на который рассчитано устройство.

А вот разбор работы самой схемы:

после подключения источника питания через резистор R1 открывается полевой транзистор, через резистор R2-открытый канал сток-исток VT1 и нагрузку (светодиод) течёт ток. Чем больший ток, тем больше будет падать напряжения на резисторе, и когда оно достигнет значения открытия VT2 (для кремниевого биполярного примерно 0,60-0,75 В) тот откроется, через его ЭК потечёт ток от минуса к затвору

VT1, тем самым прикрыв его, но не полностью, ведь R1 никуда не девается.

Примечание. Детали для данного экземпляра взяты со старых плат, в частности мощный полевой N-канальный транзистор MTD20N06V в DPAK (TO-252) исполнении с материнки, у него сопротивление открытого канала 65 мОм, а максимальное длительно приложенное напряжение затвор-исток 20 Вольт, питается схема от БП 12 Вольт (скачки напряжения не более нескольких Вольт), поэтому диод Зенера не понадобится. Биполярный транзистор – это известный BC847A в SOT-23 корпусе. Резистор R1 = 11 кОм, R2 = 2 Ом типоразмера 1205 и мощностью 0.25 Вт. Этот экземпляр предназначен для стабилизированного тока:

Iстаб = UБЭ * R2 = 0.6 В / 2 Ом = 300 мА

Испытание

Дорожки были начерчены маркером, поэтому плата немного отличается от разработанной, крепления под винтики сделаны не были. Подключаем устройство к источнику питания (у меня был трансформатор 12В с диодным мостом и конденсатором), теперь зная, что ток относительно невелик я тупо замкнул выход амперметром, рассчитанным на измерение постоянного тока до 20А, показания ниже:

 

Это адекватный результат для такой схемы. Далее были подключены по очереди два светодиода 10 Вт с различным напряжением питания. Для СД с одним кристаллом напряжение вышло  Uвых = 2.72 В при токе Iвых = 0.31 А, при этом на входе Uпит = 10.88 В, т.е. рассеивается примерно:

P1 = (Uпит — Uвых)*Iвых = (10.88-2.72)*0.31 = 8.16*0.31 = 2.53 Вт

Для второго светодиода, в котором три кристалла соединены последовательно Uвых 

= 10.32 В, Iвых = 0.29 А при Uпит = 11.22 В, получаем:

P2 = (Uпит — Uвых)*Iвых = (11.22-10.32)*0.31 = 0.9*0.31 = 0.279 Вт

Когда входное напряжение как можно меньше отличается от нужного напряжения питания для обеспечения требуемого тока, тогда и достигается высокий КПД (со вторым СИД η = 92%) при простоте исполнения.

Заменим резистор, определяющий выходной ток источника тока на 470 Ом, тогда получим выходной ток:

Iвых = UБЭ/R2 = 0.6 / 471 = 1276 мкА

Проверка амперметром:

Таким образом при питании 12 В подключаем светодиод 5 мм, через него проходит ток ~1. 3 мА, через два/три светодиода ток будет такой же, ведь напряжения питания хватает для этого.

Ещё сделал небольшой график зависимости выходного стабильного тока от напряжения питания стабилизатора тока. Сначала происходит выход на номинальный ток (когда напряжения питания не хватает для Iст), а потом всё прекрасно, при изменении напряжения в три раза (с 10 до 30 В) изменение тока всего на 0.64 мА или 4.22%.

Увеличение стабильности

При работе часть энергии рассеивается, происходит нагрев платы и компонентов схемы, параметры плывут, а главное изменяется напряжение насыщения ( UБЭ) транзистора VT2, те самые ~0,7 В будут изменяться, что приведёт к изменению выходного тока.

ТКН (Температурный Коэффициент Напряжения) pn-перехода транзистора отрицательный, при повышении температуры UБЭ будет уменьшаться. Для термостабилизации вводим дополнительно элемент с положительным

ТКН – стабилитрон (с Uст > 6.5 В), тогда при нагреве напряжение на одном компоненте (VT2) будет уменьшаться, а на другом (D1) увеличиваться, таким образом получается компенсация. В совершенстве ТКН обоих приборов должен быть равен по величине и противоположным по знаку, а нагрев происходить одинаково (именно поэтому они расположены рядом на плате).

Также добавлен ещё один транзистор VT3, который выступает источником тока для VT2, что придаст ещё большей стабильности, т.к. при изменении напряжения питания в определённом диапазоне ток базы VT2 почти не будет изменяться.

Печатные платы

Всё уместилось на маленьком кусочке (3 на 2 см) фольгированного текстолита, тепло отводится путём крепления всей платы на кусок алюминия винтами, спроектирована она с расчётом на крепёж M2, чтобы легко и надёжно закрепить её или попросту приклеить к теплоотводу теплопроводящим клеем (Stars 922). При необходимости её можно легко уменьшить почти в два раза раза два.

Список компонентов

Видео

В конечном счете

Такой условный источник тока можно использовать как стабилизатор тока для светодиодов в автомобиле (12 В-14,4 В), с помощью него подключать лазеры к какому-то трансформатору или ИБП со скачущим напряжением в несколько вольт или использовать в схемах зарядных устройств. Но, как вы поняли использовать данное устройство можно с любой другой нагрузкой, требующей стабильного значения электрического тока. Этот стабилизатор рассеивает “лишнюю” энергию в виде теплоты, что может быть неприемлемо в ситуациях, когда разница напряжений большая и протекающий ток не мал, но, например, в условиях когда входное напряжение не сильно превышает выходное и ток стабилизации мал, почему бы и нет?

Стабилизатор тока для светодиодов схема — Самоделки

Стабилизатор тока для светодиодов

 

Бывают случаи, когда необходимо пропускать стабильный ток через светодиоды, ограничить ток зарядки аккумуляторов или испытать источник питания, а реостата под рукой нет. В этом, и не только, случае помогут специальные схемотехнические решения ограничивающие, регулирующие и стабилизирующие ток. Далее подробно рассмотрены схемы стабилизаторов и регуляторов тока

 

Источники тока, в отличие от источников напряжения, стабилизируют выходной ток, изменяя выходное напряжение так, чтобы ток через нагрузку всегда оставался одинаковым.
Таким образом, источник тока отличается от источника напряжения, как вода отличается от суши. Типичное применение источников тока – питание светодиодов, зарядка аккумуляторов и т.п.
Внимание! Не путайте стабилизатор тока со стабилизатором напряжения! Это может плохо кончиться =)

Простой стабилизатор тока на КРЕНке

Для этого стабилизатора тока достаточно применить КР142ЕН12 или LM317. Это регулируемые стабилизаторы напряжения способные работать с токами до 1,5А, входными напряжениями до 40В и рассеивают мощность до 10Вт (при соблюдении теплового режима).
Схема и применение показаны на рисунках ниже

 

Стабилизатор тока на КР142ЕН12 (LM317)

 

 

Стабилизатор тока на КРЕН в качестве зярядного устройства

 

Собственное потребление данных микросхем относительно невелико – около 8мА и это потребление практически не меняется при изменении тока протекающего через крен или изменения входного напряжения. Как видим, в вышеприведенных схемах, стабилизатор LM317 работает как стабилизатор напряжения, удерживая на резисторе R3 постоянное напряжение, которое можно регулировать в некоторых пределах построечным резистором R2. В данном случае R3 называется токозадающим резистором. Поскольку сопротивление R3 неизменно, то ток через него будет стабильным. Ток на входе крен будет примерно на 8мА больше.

Таким образом, мы получили простой как веник стабилизатор тока, который может применяться как электронная нагрузка, источник тока для заряда аккумуляторов и т.п.

Интегральные стабилизаторы достаточно шустро реагируют на изменение входного напряжения. Недостаток же такого регулятора тока – весьма большое сопротивление токозадающего резистора R3 и как следствие необходимость применять более мощные и более дорогие резисторы.

Простой стабилизатор тока на двух транзисторах

Достаточно широкое распространение получили простенькие стабилизаторы тока на двух транзисторах. Основной минус данной схемы – не очень хорошая стабильность тока в нагрузке при изменении питающего напряжения. Впрочем, для многих применений сгодятся и такие характеристики.

Далее показана схема стабилизатора тока на транзисторе. В данной схеме токозадающим резистором является R2. При увеличении тока через VT2, увеличится напряжение на токозадающем резисторе R2, которое при величине примерно 0,5…0,6В начинает открывать транзистор VT1. Транзистор VT1 открываясь начинает закрывать транзистор VT2 и ток через VT2 уменьшается.

 

Стабилизатор тока на транзисторах

 

Зарядка аккумуляторов

 

Вместо биполярного транзистора VT2, можно применить MOSFET – полевой транзистор.

Стабилитрон VD1 выбирается на напряжение 8…15В и необходим в случаях, когда напряжение источника питания достаточно велико и может пробить затвор полевого транзистора. Для мощных MOSFET это напряжение составляет порядка 20В. Далее показана схема стабилизатора тока с использованием MOSFET.

 

Стабилизатор тока на полевом транзисторе

 

Нужно учитывать, что MOSFET открываются при напряжении на затворе не менее 2В, соответственно увеличивается и напряжение, необходимое для нормальной работы схемы стабилизатора тока. При зарядке аккумуляторов и некоторых других задачах вполне достаточно будет включить транзистор VT1 с резистором R1 непосредственно к источнику питания так, как это показано на рисунке:

 

Стабилизатор тока на полевом транзисторе

 

В схемах стабилизатора тока на транзисторах необходимое значение токозадающего резистора для заданного значения тока примерно в два раза меньше, чем в схемах со стабилизатором на КР142ЕН12 или LM317. Это позволяет применить токозадающий резистор меньшей мощности.

Стабилизатор тока на операционном усилителе (на ОУ)

Если необходимо собрать регулируемый в широких пределах стабилизатор тока или стабилизатор тока с токозадающим резистором на порядок или даже два ниже, чем на схемах, показанных ранее, можно применить схему с усилителем ошибки на ОУ (операционном усилителе). Схема такого стабилизатора тока показана на рис:

 

Стабилизатор тока на операционном усилителе

 

В данной схеме токозадающим является резистор R7. ОУ DA2.2 усиливает напряжение токозадающего резистора R7 – это усиленное напряжение ошибки. ОУ DA2.1 сравнивает опорное напряжение и напряжение ошибки и регулирует состояние полевого транзистора VT1.

Обратите внимание, что схема требует отдельного питания, подаваемого на разъем XP2. Напряжение питания должно быть достаточным для работы компонентов схемы и не превышать значения напряжения пробоя затвора MOSFET VT1.

В качестве генератора опорного напряжения в схеме на рис. 7 применена микросхема DA1 REF198 с выходным напряжением 4,096В. Это достаточно дорогая микросхема, поэтому ее можно заменить обычной кренкой, а если напряжение питания схемы (+U) является стабильным, то и вовсе обойтись без стабилизатора напряжения в данной схеме. В этом случае переменный резистор R подсоединяется не к REF, а к +U. В случае электронного управления схемой вывод 3 DA2.1 можно подключить непосредственно к выходу ЦАП.

Для настройки схемы необходимо выставить ползунок переменного резистора R1 в верхнее по схеме положение, подстроечным резистором R3 установить необходимое значение тока – это значение будет максимальным. Теперь резистором R1 можно регулировать ток через VT1 от 0 до установленного при настройке максимального тока. Элементы R2, C2, R4 необходимы для предотвращения возбуждения схемы. Из-за этих элементов временные характеристики не являются идеальными, что видно по осциллограмме

 

Осциллограмма стабилизатора тока на ОУ

 

На осциллограмме луч 1 (желтый) показывает напряжение нагружаемого ИП (источника питания), луч 2 (голубой) показывает напряжение на токозадающем резисторе R7. Как видно, в течение 80 мкс через схему протекает ток в несколько раз больше установленного.

Стабилизатор тока на микросхеме импульсного стабилизатора напряжения

Иногда от стабилизатора тока требуется не только работать в широком диапазоне питающих напряжений и нагрузок, но и иметь высокий КПД. В этих случаях компенсационные стабилизаторы не годятся и на смену им приходят стабилизаторы импульсные (ключевые). Кроме того, импульсные стабилизаторы могут при небольшом входном напряжении получать высокое напряжение на нагрузке.

Далее предлагается к рассмотрению широко распространенная микросхема MAX771. Основные характеристики MAX771:

• Напряжение питяния 2…16,5В
• Собственное потребление 110uA
• Выходная мощность до 15W
• КПД при токе нагрузки 10mA…1A достигает 90%
• Опорное напряжение 1,5V

На рисунке показан один из вариантов включения микросхемы, именно его мы и возьмем за основу нашей схемы.

 

MAX771 включен как повышающий стабилизатор напряжения

 

Упрощенно процесс стабилизации выглядит следующим образом. Резисторы R1 и R2 являются делителями выходного напряжения микросхемы, как только делимое напряжение, поступающее на вывод FB микросхемы MAX771, больше опорного напряжения (1,5V) микросхема уменьшает выходное напряжение и наоборот — если напряжение на выводе FB меньше 1,5V, микросхема увеличивает входное напряжение.

Очевидно, что если контрольные цепи изменить так, чтобы MAX771 реагировала (и соответственно регулировала) выходной ток, то мы полчим стабилизированный источник тока.
Ниже показаны модифицированная схема с ограничением выходного напряжения и вариант нагрузки.

Схема стабилизатора тока на MAX771

Нагрузка для стабилизатора тока

При небольшой нагрузке, пока падение напряжения на токоизмерительном резисторе R3 меньше 1,5V, схема на Рис.10a работает как стабилизатор напряжения, стабилизируя напряжение на уровне стабилитрона VD2 + 1,5V. Как только ток нагрузки становится достаточно большим, на R3 падение напряжения увеличивается и схема переходит в режим стабилизации тока.

Резистор R8 устанавливается в том случае, если напряжение стабилизации может быть большим — больше 16,5V. Резистор R3 является токозадающим и рассчитывается по формуле: R3 = 1,5/Iст.
Недостатком схемы является достаточно большое падение напряжения на токоизмерительном резисторе R3. Данный недостаток устраняется применением операционного усилителя (ОУ) для усиления сигнала с резистора R3. Например, если резистор требуется уменьшить в 10 раз при заданном токе, то усилитель на ОУ должен усилить напряжение падающее на R3 тоже в 10 раз.

Заключение

Итак, было рассмотрено несколько схем выполняющих функцию стабилизации тока. Конечно же, эти схемы можно улучшать, увеличивая быстродействие, точность и т.д. Можно применять в качестве датчика тока специализированные микросхемы и делать сверхмощные регулирующие элементы, но эти схемы идеально подходят в тех случаях, когда требуется быстро создать инструмент для облегчения своей работы или решения определенного круга задач.

Простой стабилизатор тока на 12В для светодиодов в авто

Важнейшим параметром питания любого светодиода является ток. При подключении светодиода в авто, необходимый ток можно задать с помощью резистора. В этом случае резистор рассчитывается исходя из максимального напряжения бортовой сети (14,5В). Отрицательной стороной данного подключения является свечение светодиода не на полную яркость при напряжении в бортовой сети автомобиля ниже максимального значения.

Более правильным способом является подключение светодиода через стабилизатор тока (драйвер). По сравнению с токоограничивающим резистором, стабилизатор тока обладает более высоким КПД и способен обеспечить светодиод необходимым током как при максимальном, так и при пониженном напряжении в бортовой сети автомобиля. Наиболее надежными и простыми в сборке являются стабилизаторы на базе специализированных интегральных микросхем (ИМ).

Стабилизатор на LM317

Трёхвыводной регулируемый стабилизатор lm317 идеально подходит для конструирования несложных источников питания, которые применяются в самых разнообразных устройствах. Простейшая схема включения lm317 в качестве стабилизатора тока имеет высокую надежность и небольшую обвязку. Типовая схема токового драйвера на lm317 для автомобиля представлена на рисунке ниже и содержит всего два электронных компонента: микросхему и резистор.

Помимо данной схемы, существует множество других, более сложных схемотехнических решений для построения драйверов с применением множества электронных компонентов. Детальное описание, принцип действия, расчеты и выбор элементов двух самых популярных схем на lm317 можно найти в данной статье.

Главные достоинства линейных стабилизаторов, построенных на базе lm317, простота сборки и дешевизна используемых в обвязке компонентов. Розничная цена самого ИС составляет не более 1$, а готовая схема драйвера не нуждается в наладке. Достаточно замерить мультиметром выходной ток, чтобы убедиться в его соответствии с расчётными данными.

К недостаткам ИМ lm317 можно отнести сильный нагрев корпуса при выходной мощности более 1 Вт и, как следствие, необходимость в отводе тепла. Для этого в корпусе типа ТО-220 предусмотрено отверстие под болтовое соединение с радиатором. Также недостатком приведенной схемы можно считать максимальный выходной ток , не более 1,5 А, что устанавливает ограничение на количество светодиодов в нагрузке. Однако этого можно избежать путём параллельного включения нескольких стабилизаторов тока или использовать вместо lm317 микросхему lm338 или lm350, которые рассчитаны на более высокие токи нагрузки.

Стабилизатор на PT4115

PT4115 – унифицированная микросхема, разработанная компанией PowTech специально для построения драйверов для мощных светодиодов, которую можно использовать также и в автомобиле. Типовая схема включения PT4115 и формула расчета выходного тока приведены на рисунке ниже.

Стоит подчеркнуть важность наличия конденсатора на входе, без которого ИМ PT4115 при первом же включении выйдет из строя.

Понять, почему так происходит, а также ознакомиться с более детальным расчетом и выбором остальных элементов схемы можно здесь. Известность микросхема получила, благодаря своей многофункциональности и минимальному набору деталей в обвязке. Чтобы зажечь светодиод мощностью от 1 до 10 Вт, автолюбителю нужно всего лишь рассчитать резистор и выбрать индуктивность из стандартного перечня.

PT4115 имеет вход DIM, который значительно расширяет её возможности. В простейшем варианте, когда нужно просто зажечь светодиод на заданную яркость, он не используется. Но если необходимо регулировать яркость светодиода, то на вход DIM подают либо сигнал с выхода частотного преобразователя, либо напряжение с выхода потенциометра. Существуют варианты задания определенного потенциала на выводе DIM с помощью МОП-транзистора. В этом случае в момент подачи питания светодиод светится на полную яркость, а при запуске МОП-транзистора светодиод уменьшает яркость наполовину.

К недостаткам драйвера светодиодов для авто на базе PT4115 можно отнести сложность подбора токозадающего резистора Rs из-за его очень малого сопротивления. От точности его номинала напрямую зависит срок службы светодиода.

Обе рассмотренные микросхемы прекрасно зарекомендовали себя в конструировании драйверов для светодиодов в автомобиле своими руками. LM317 – давно известный проверенный линейный стабилизатор, в надежности которого нет сомнений. Драйвер на его основе подойдёт для организации подсветки салона и приборной панели, поворотов и прочих элементов светодиодного тюнинга в авто.

PT4115 – более новый интегральный стабилизатор с мощным MOSFET-транзистором на выходе, высоким КПД и возможностью диммирования.

Схемы включения светодиодов

Светодиод — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Светодиод является прибором токовым, т.е. ток через него должен быть ограничен с помощью резистора. Как рассчитать этот резистор, было уже рассказано, повторяться здесь не будем, но формулу, на всякий случай, приведем еще раз.

Рисунок 1.

Здесь Uпит. – напряжение питания, Uпад. – падение напряжение на светодиоде, R – сопротивление ограничивающего резистора, I – ток через светодиод.

Однако, несмотря на всю теорию, китайская промышленность выпускает всевозможные сувениры, брелоки, зажигалки, в которых светодиод включен без ограничительного резистора: просто две-три дисковых батарейки и один светодиод. В этом случае ток ограничивается внутренним сопротивлением батареи, мощности которой просто не хватает, чтобы спалить светодиод.

Но тут, кроме перегорания, есть и еще одно неприятное свойство – деградация светодиодов, более всего присущее светодиодам белого и синего цветов: через некоторое время яркость свечения становится совсем незначительной, хотя ток через светодиод протекает вполне достаточный, на уровне номинального.

Нельзя сказать, что не светит вовсе, свечение еле заметно, но это уже не фонарик. Если при номинальном токе деградация происходит не ранее, чем через год непрерывного свечения, то при завышенном токе дождаться этого явления можно через полчаса. Такое включение светодиода следует назвать плохим.

Подобную схему можно объяснить лишь стремлением сэкономить на одном резисторе, припое, и трудозатратах, что при массовых масштабах производства, видимо, оправдано. Кроме того, зажигалка или брелок вещь одноразовая, копеечная: кончился газ или села батарейка — сувенир просто выкинули.

Рисунок 2. Схема плохая, но применяется достаточно часто.

Очень интересные вещи получаются (конечно, случайно), если по такой схеме подключить светодиод к блоку питания с выходным напряжением 12В и током не менее 3А: происходит ослепительная вспышка, раздается достаточно громкий хлопок, дымок, и остается удушливый запах. Так и вспоминается вот такая притча: «Можно ли посмотреть на Солнце в телескоп? Да, но только два раза. Один раз левым глазом, другой правым». Кстати, подключение светодиода без ограничительного резистора наиболее распространенная ошибка у начинающих, и о ней хотелось бы предупредить.

Чтобы исправить это положение, продлить срок службы светодиода, схему следовало бы чуточку изменить.

Рисунок 3. Хорошая схема, правильная.

Именно такую схему следует считать хорошей или правильной. Чтобы проверить, правильно ли указан номинал резистора R1, можно воспользоваться формулой, показанной на рисунке 1. Будем считать, что падение напряжения на светодиоде 2В, ток 20мА, напряжение питания 3В обусловлено применением двух пальчиковых батареек.

А вообще не надо стремиться ограничить ток на уровне предельно допустимых 20мА, можно запитать светодиод меньшим током, ну, хотя бы, миллиампер 15…18. При этом произойдет совсем незначительное уменьшение яркости, который глаз человека, в силу особенностей устройства, не заметит совсем, а вот срок службы светодиода намного увеличится.

Еще один пример плохого включения светодиодов можно встретить в различных фонариках, уже более мощных, нежели брелоки и зажигалки. В этом случае некоторое количество светодиодов, иногда достаточно большое, просто включено параллельно, и тоже без ограничительного резистора, в роли которого опять же выступает внутреннее сопротивление батареи. Такие фонарики достаточно часто попадают в ремонт именно по причине выгорания светодиодов.

Рисунок 4. Совсем плохая схема включения.

Казалось бы, исправить положение может схема, показанная на рисунке 5. Всего один резистор, и дело, казалось бы, пошло на поправку.

Рисунок 5. Так уже немного лучше.

Но и такое включение поможет мало. Дело в том, что в природе просто не найти двух одинаковых полупроводниковых приборов. Именно поэтому, например, транзисторы одного типа имеют различный коэффициент усиления, даже если они из одной производственной партии. Тиристоры и симисторы тоже бывают разные. Некоторые открываются легко, а другие настолько тяжко, что от их применения приходится отказаться. То же можно сказать и о светодиодах – двух абсолютно одинаковых, тем более трех или целой кучи, найти просто невозможно.

Замечание на тему. В DataSheet на светодиодную сборку SMD-5050 (три независимых светодиода в одном корпусе) включение, показанное на рисунке 5, не рекомендуется. Мол, из-за разброса параметров отдельных светодиодов, может быть заметна разница в их свечении. А казалось бы, в одном корпусе!

Никакого коэффициента усиления у светодиодов, конечно же, нет, зато есть такой важный параметр, как прямое падение напряжения. И если даже светодиоды взяты из одной технологической партии, из одной упаковки, то двух одинаковых в ней просто не будет. Поэтому ток у всех светодиодов будет разный. Тот светодиод, у которого ток будет больше всех, и рано или поздно превысит номинальный, сгорит раньше всех.

В связи с этим прискорбным событием весь возможный ток пойдет через два оставшихся в живых светодиода, естественно, превышая номинальный. Ведь резистор-то рассчитывался «на троих», на три светодиода. Повышенный ток вызовет и повышенный нагрев кристаллов светодиодов, и тот, который окажется «слабее», тоже сгорает. Последнему светодиоду также не остается ничего иного, как последовать примеру своих товарищей. Такая вот цепная реакция получается.

В данном случае под словом «сгорит» подразумевается просто разрыв цепи. Но может произойти, что в одном из светодиодов получится элементарно короткое замыкание, шунтирующее остальные два светодиода. Естественно, что они обязательно погаснут, хотя и останутся в живых. Резистор при такой неисправности будет усиленно греться и в конце концов, может быть, сгорит.

Чтобы такого не произошло, схему надо немного изменить: для каждого светодиода установить свой резистор, что и показано на рисунке 6.

Рисунок 6. А вот так светодиоды прослужат очень долго.

Здесь все, как требуется, все по правилам схемотехники: ток каждого светодиода будет ограничен своим резистором. В такой схеме токи через светодиоды не зависят друг от друга.

Но и это включение не вызывает особого восторга, поскольку количество резисторов равно количеству светодиодов. А хотелось бы, чтобы светодиодов было побольше, а резисторов поменьше. Как же быть?

Выход из этого положения достаточно простой. Каждый светодиод надо заменить цепочкой последовательно включенных светодиодов, как показано на рисунке 7.

Рисунок 7. Параллельное включение гирлянд.

Платой за такое усовершенствование будет увеличение напряжения питания. Если для одного светодиода достаточно всего трех вольт, то даже два светодиода, включенных последовательно, от такого напряжения уже не зажечь. Так какое же напряжение понадобится для включения гирлянды из светодиодов? Или по-другому, сколько светодиодов можно подключить к источнику питания с напряжением, например, 12В?

Замечание. Под названием «гирлянда» здесь и далее следует понимать не только елочное украшение, но также любой осветительный светодиодный прибор, в котором светодиоды соединены последовательно или параллельно. Главное, что светодиод не один. Гирлянда, она и в Африке гирлянда!

Чтобы получить ответ на этот вопрос, достаточно напряжение питания просто разделить на падение напряжения на светодиоде. В большинстве случаев при расчетах это напряжение принимается 2В. Тогда получается 12/2=6. Но не надо забывать, что какая-то часть напряжения должна остаться для гасящего резистора, хотя бы вольта 2.

Получается, что на светодиоды остается только 10В, и количество светодиодов станет 10/2=5. При таком положении дел, чтобы получить ток 20мА, ограничительный резистор должен иметь номинал 2В/20мА=100Ом. Мощность резистора при этом составит P=U*I=2В*20мА=40мВт.

Такой расчет вполне справедлив, если прямое напряжение светодиодов в гирлянде, как было указано, 2В. Именно это значение часто принимается при расчетах, как некоторое среднее. Но на самом деле это напряжение зависит от типа светодиодов, от цвета свечения. Поэтому при расчетах гирлянд следует ориентироваться на тип светодиодов. Падения напряжения для светодиодов разных типов приведены в таблице, показанной на рисунке 8.

Рисунок 8. Падение напряжения на светодиодах разных цветов.

Таким образом, при напряжении источника питания 12В, за вычетом падения напряжения на токоограничивающем резисторе, всего можно подключить 10/3,7=2,7027 белых светодиодов. Но кусочек от светодиода не отрежешь, поэтому подключить возможно только два светодиода. Такой результат получается если из таблицы взять максимальное значение падения напряжения.

Если же в расчет подставить 3В, то совершенно очевидно, что подключить возможно три светодиода. При этом каждый раз придется кропотливо пересчитывать сопротивление ограничительного резистора. Если реальные светодиоды окажутся с падением напряжения 3,7В, а может выше, три светодиода могут и не зажечься. Так что лучше остановиться на двух.

Принципиально не важно, какого цвета будут светодиоды, просто при расчете придется учитывать разные падения напряжений в зависимости от цвета свечения светодиода. Главное, чтобы они были рассчитаны на один ток. Нельзя собрать последовательную гирлянду из светодиодов, часть которых с током 20мА, а другая часть из 10-ти миллиамперных.

Понятно, что при токе 20мА светодиоды с номинальным током 10мА попросту сгорят. Если же ограничить ток на уровне 10мА, то 20-ти миллиамперные засветятся недостаточно ярко, примерно как в выключателе со светодиодом: ночью видно, днем нет.

Чтобы облегчить себе жизнь, радиолюбители разрабатывают различные программы-калькуляторы, облегчающие всевозможные рутинные расчеты. Например, программы для расчета индуктивностей, фильтров различного типа, стабилизаторов тока. Есть такая программа и для расчета светодиодных гирлянд. Скриншот такой программы приведен на рисунке 9.

Рисунок 9. Скриншот программы «Расчет_сопротивления_резистора__Ledz_».

Программа работает без установки в системе, просто ее надо скачать и пользоваться. Все настолько просто и понятно, что никаких пояснений к скриншоту совсем не требуется. Естественно, что все светодиоды должны быть одного цвета и с одинаковым током.

Ограничительные резисторы это, конечно, хорошо. Но только тогда, когда известно, что вот эта гирлянда будет питаться от стабилизированного источника постоянного напряжения 12В, и ток через светодиоды не превысит расчетного значения. А как быть, если просто нет источника с напряжением 12В?

Такая ситуация может возникнуть, например, в грузовом автомобиле с напряжением бортовой сети 24В. Выйти из такой кризисной ситуации поможет стабилизатор тока, например, «SSC0018 — Регулируемый стабилизатор тока 20. .600мА». Его внешний вид показан на рисунке 10.

Рисунок 10. Регулируемый стабилизатор тока SSC0018

Технические характеристики стабилизатора показаны на рисунке 11.

Рисунок 11. Технические характеристики стабилизатора тока SSC0018

Изначально стабилизатор тока SSC0018 был разработан для применения в светодиодных светильниках, но может также применяться для зарядки малогабаритных аккумуляторов. Пользоваться устройством SSC0018 достаточно просто.

Сопротивление нагрузки на выходе стабилизатора тока может быть нулевым, попросту можно замкнуть накоротко выходные клеммы. Ведь стабилизаторы и источники тока не боятся коротких замыканий. При этом ток на выходе будет номинальным. Уж если установили 20мА, то столько и будет.

Из сказанного можно сделать вывод, что к выходу стабилизатора тока можно «напрямую» подключить миллиамперметр постоянного тока. Начинать такое подключение следует с самого большого предела измерений, ведь какой там отрегулирован ток никому не известно. Далее простым вращением подстроечного резистора установить требуемый ток. При этом, конечно, не забыть подключить стабилизатор тока SSC0018 к блоку питания. На рисунке 12 показана схема включения SSC0018 для питания светодиодов, соединенных параллельно.

Рисунок 12. Подключение для питания светодиодов, соединенных параллельно

Здесь все понятно из схемы. Для четырех светодиодов с током потребления 20мА на каждый на выходе стабилизатора надо выставить ток 80мА. При этом на входе стабилизатора SSC0018 потребуется напряжение чуть большее, чем падение напряжения на одном светодиоде, о чем было сказано выше. Конечно, подойдет и большее напряжение, но это приведет только к дополнительному нагреву микросхемы стабилизатора.

Замечание. Если для ограничения тока с помощью резистора напряжение источника питания должно превышать общее напряжение на светодиодах незначительно, всего вольта на два, то для нормальной работы стабилизатора тока SSC0018 это превышение должно быть несколько выше. Никак не меньше, чем 3…4В, иначе попросту не откроется регулирующий элемент стабилизатора.

На рисунке 13 показано подключение стабилизатора SSC0018 при использовании гирлянды из нескольких последовательно соединенных светодиодов.

Рисунок 13. Питание последовательной гирлянды через стабилизатор SSC0018

Рисунок взят из технической документации, поэтому попробуем рассчитать количество светодиодов в гирлянде и постоянное напряжение, потребное от блока питания.

Указанный на схеме ток, 350мА, позволяет сделать вывод, что гирлянда собрана из мощных белых светодиодов, ведь как было сказано чуть выше, основное назначение стабилизатора SSC0018 это источники освещения. Падение напряжения на белом светодиоде находится в пределах 3…3,7В. Для расчета следует взять максимальное значение 3,7В.

Максимальное входное напряжение стабилизатора SSC0018 составляет 50В. Вычитаем из этого значения 5В, необходимых для работы самого стабилизатора, остается 45В. Этим напряжением можно «засветить» 45/3,7=12,1621621… светодиодов. Очевидно, что это надо округлить до 12.

Количество светодиодов может быть и меньше. Тогда входное напряжение придется уменьшить (при этом выходной ток не изменится, так и останется 350мА как был отрегулирован), зачем на 3 светодиода, пусть даже мощных, подавать 50В? Такое издевательство может закончиться плачевно, ведь мощные светодиоды отнюдь недешевы. Какое потребуется напряжение для подключения трех мощных светодиодов желающие, а они всегда найдутся, могут посчитать сами.

Регулируемый стабилизатор тока SSC0018 устройство достаточно хорошее. Но весь вопрос в том, всегда ли оно нужно? Да и цена девайса несколько смущает. Каков же может быть выход из создавшегося положения? Все очень просто. Прекрасный стабилизатор тока получается из интегральных стабилизаторов напряжения, например, серии 78XX или LM317.

Для создания такого стабилизатора тока на базе стабилизатора напряжения потребуется всего 2 детали. Собственно сам стабилизатор и один единственный резистор, сопротивление и мощность которого поможет рассчитать программа StabDesign, скриншот которой показан на рисунке 14.

Рисунок 14. Расчет стабилизатора тока с помощью программы StabDesign.

Особых пояснений программа не требует. В выпадающем меню Type выбирается тип стабилизатора, в строке Iн задается требуемый ток и нажимается кнопочка Calculate. В результате получается сопротивление резистора R1 и его мощность. На рисунке расчет проведен для тока 20мА. Это для случая, когда светодиоды соединены последовательно. Для параллельного соединения ток подсчитывается так же, как показано на рисунке 12.

Светодиодная гирлянда подключается вместо резистора Rн, символизирующего нагрузку стабилизатора тока. Возможно даже подключение всего одного светодиода. При этом катод подключается к общему проводу, а анод к резистору R1.

Входное напряжение рассмотренного стабилизатора тока находится в пределах 15…39В, поскольку применен стабилизатор 7812 с напряжением стабилизации 12В.

Ранее ЭлектроВести писали, что в городе Эссен (Германия) возле городской филармонии и театра Аалто установили 15 интеллектуальных уличных фонарей, которые позволят подзарядить автомобиль, а также предоставлять данные о качестве окружающего воздуха и доступ в Интернет.

По материалам: electrik.info.

Драйверы светодиодов: назначение и функциональные возможности

Какие характеристики необходимы для драйверов светодиодов?

Хотя светодиодные светильники в 8 раз эффективнее ламп накаливания, они сильно греются из-за внутреннего рассеивания тепла. Если драйвер светодиодов смонтирован рядом с группой светодиодных ламп, он может работать в условиях высокой окружающей температуры, до +80 °С. Поэтому, например, компания Aimtec при разработке своего семейства драйверов светодиодов AMLDL-Z с выходными токами до 1000 мА предприняла все меры для повышения КПД до 95% и расширения рабочего диапазона температур до +85 °С при полной нагрузке.

Задача была решена путем применения неизолированной, понижающей топологии преобразования, которая позволила создать весьма компактную конструкцию в корпусе DIP14 (20,3×10,2×6,9 мм, модели с выходными токами 300–700 мА) и в корпусе DIP16 (23,4×14×10,2 мм для модели AMLDL-30100Z с выходным током 1000 мА).

Рис. 1. Схема подключения одной цепочки светодиодов

Основные характеристики светодиодных драйверов серии AMLDL-Z приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные характеристики светодиодных драйверов серии AMLDL-Z

Наименование	Входное напряжение, В DC	Выходное напряжение, В DC	Выходной ток, мА
AMLDL-3030Z	7–30	2–28	300
AMLDL-3035Z			350
AMLDL-3050Z			500
AMLDL-3060Z			600
AMLDL-3070Z			700
AMLDL-30100Z			1000

Необходимо отметить, что серия светодиодных драйверов AMLDL-Z очень проста в применении. Драйверы имеют вход включения-выключения и возможность регулировки яркости свечения светодиодов.

 

Подключение драйверов

Если не требуется регулировка яркости свечения светодиодов, то схема включения драйверов крайне проста. Вход управления можно оставить неподключенным. Одна цепочка последовательно включенных светодиодов (от 1 до 7–8 шт.) просто подключается на выход драйвера (рис. 1). Так как драйвер — это источник постоянного тока, а не напряжения, то токоограничивающий резистор не нужен. Напряжение на выходе драйвера установится автоматически, в соответствии с числом светодиодов в цепочке. При необходимости подключить более 8 светодиодов, можно организовать параллельное подключение нескольких последовательных цепочек из светодиодов, но при этом потребуется токоограничивающий резистор в каждой цепочке (рис. 2).

Рис. 2. Схема подключения более 8 светодиодов

Например, чтобы подключить до 9–16 светодиодов с рабочими токами 350 мА, необходимо выбрать драйвер AMLDL-3070Z с выходным током 700 мА и подключить на его выход две последовательные цепочки светодиодов. На выход драйвера AMLDL-30100Z с выходным током 1000 мА можно подключить три такие последовательные цепочки (то есть до 24 светодиодов с рабочим током 350 мА).

В случае отсутствия источника напряжения постоянного тока можно включить драйверы светодиодов по схеме, приведенной на рис. 3. Очевидно, что так как в этих драйверах используется понижающая топология преобразования, то входное напряжение должно быть, как минимум, на 2–3 В выше выходного падения напряжения на цепочке последовательно подключенных светодиодов.

Рис. 3. Подключение драйверов при питании от переменного тока напряжением 5–21 В АС

С точки зрения эффективности, чем больше последовательно соединенных светодиодов подключено на выход драйвера, тем выше КПД преобразования. Это отчетливо видно на рис. 4, где показана зависимость КПД драйвера AMLDL3070-Z от входного напряжения и числа подключенных светодиодов.

Рис. 4. Зависимость КПД преобразования от входного напряжения и числа светодиодов

 

Регулировка яркости свечения светодиодов

Все драйверы серии AMLDL-Z имеют вход управления, с помощью которого можно включать-выключать устройство и регулиро-вать яркость свечения светодиодов.

Есть два способа регулировки яркости:

• аналоговый — изменением напряжения на входе управления;
• цифровой — с помощью широтно-импульсномодулированного (ШИМ) сигнала на том же входе.

Сначала рассмотрим самый простой способ регулировки яркости — аналоговый. Изменение напряжения на входе управления должно быть в пределах 0,3–1,25 В DC. Схема включения при использовании для регулировки яркости стабильного напряжения приведена на рис. 5. Расчет элементов схемы можно провести по формуле, приведенной на этом же рисунке.

Рис. 5. Схема регулировки яркости при наличии стабильного напряжения управления

Схема включения при использовании для регулировки яркости нестабильного напряжения приведена на рис. 6.

Рис. 6. Схема регулировки яркости при наличии нестабильного напряжения управления

Величину выходного тока драйвера в зависимости от величины управляющего напряжения V_adj можно рассчитать по формуле:

I_out = (0,08V_adj)/X.

Значение коэффициента Х выбирается из таблицы 2 для соответствующей модели драйвера. Зависимость выходного тока драйверов от величины напряжения управления (V_adj) имеет практически линейный характер и сходна для всех моделей. В качестве примера на рис. 7 приведена эта зависимость для модели AMLDL-3035Z (с максимальным выходным током 350 мА). Характеристики для остальных моделей приведены в документации на эту серию.

Рис. 7. Зависимость выходного тока драйвера AMLDL-3035Z от управляющего напряжения

Существует еще более простая схема (рис. 8) аналоговой регулировки выходного тока драйвера (и, следовательно, яркости светодиодов), не требующая внешнего источника напряжения.

Рис. 8. Схема регулировки яркости с помощью переменного резистора

Как видно из схемы, регулировка яркости светодиодов осуществляется с помощью переменного резистора, подключенного между входом управления V_adj и минусом входа. Конденсатор Cadj предназначен для снижения воздействия наводок и ВЧ-помех на вход управления. Рекомендуется установить керамический конденсатор с номиналом 0,22 мкФ. Выходной ток драйвера в зависимости от напряжения управления можно рассчитать по формуле:

I_out = ((0,08/X)R_adj)/(R_adj+200),

где Х — параметр, специфический для каждой модели драйвера (см. табл. 2), I_out в А, R_adj в кОм

Таблица 2. Значение коэффициента Х для расчета выходного тока драйвера в зависимости от управляющего напряжения

Наименование	Х
AMLDL-3030Z	0,327
AMLDL-3035Z	0,280
AMLDL-3050Z	0,197
AMLDL-3060Z	0,165
AMLDL-3070Z	0,139
AMLDL-30100Z	0,095

 

Регулировка выходного тока драйвера с помощью ШИМ-сигнала управления

ШИМ-сигнал с длительностью рабочего цикла DPWM можно подать непосредственно на вход управления, как показано на рис. 9. Выходной ток драйвера в зависимости от длительности рабочего цикла DPWM можно рассчитать по простой формуле:

I_out = (0,1 D_PWM)/Х, для 0 ‹ D_PWM ‹ 1,

где Х также выбирается из таблицы 2 для соответствующей модели драйвера.

Рис. 9. Схема регулировки яркости светодиодов с помощью ШИМ-сигнала

Возможно управление яркостью светодиодов ШИМ-сигналом от выхода с открытым коллектором (или стоком) микроконтроллера, как показано на рис. 10.

Рис. 10. Управление яркостью светодиодов ШИМ-сигналом микроконтроллера

Резистор 10 кОм и диод необходимы для подавления выбросов отрицательной полярности на входе V_adj из-за емкости сток-исток (коллекторэмиттер) полевого (или биполярного) транзистора на выходе микроконтроллера. Любые выбросы отрицательной полярности будут вносить погрешности и/или нестабильность в выходной ток драйвера.

При отсутствии микроконтроллера в устройстве можно сформировать ШИМ-сигнал на очень популярном таймере NE555 (рис. 11). Необходимо помнить, что частота ШИМ-сигнала не должна быть меньше 100 Гц — чтобы не было видимых глазу мерцаний, и не более 1000 Гц: это максимально допустимая частота ШИМ-сигнала на входе V_adj. Компонент AMSR-7805Z представляет собой ультракомпактный DC/DC-преобразователь в корпусе SIP3 без гальванической развязки, с широким входом (6,5–34 В DC) и стабилизированным выходом 5 В/0,5 A для питания схемы от нестабилизированного входного напряжения.

Рис. 11. Схема формирования ШИМ-сигнала для управления яркостью на основе таймера NE555

Когда возникает необходимость использовать режим «вспышек» (например, в дорожных знаках — указателях поворота), можно с незначительными изменениями применить эту же схему (она приведена в документации на эту серию драйверов).

 

Фильтрация помех на входе драйвера

Драйвер светодиодов, как и любой импульсный преобразователь, создает радиопомехи в сети питания. Чтобы снизить уровень помех до величины, соответствующей классу В (EN55022), необходимо установить входной фильтр, приведенный на рис. 12. Т. к. на входе драйвера стоит конденсатор, то вместе с внешними компонентами получается классический «П-образный» фильтр, который достаточно успешно подавляет импульсные помехи.

Рис. 12. Схема входного фильтра для снижения уровня помех до класса В EN55022

Таблица 3. Значение индуктивности L для различных драйверов

Наименование	Индуктивность L, мкГн
AMLDL-3030Z	68
AMLDL-3035Z	68
AMLDL-3050Z	27
AMLDL-3060Z	27
AMLDL-3070Z	27
AMLDL-30100Z	27

 

Термокомпенсация выходного тока драйвера светодиодов

Как уже отмечалось выше, несмотря на достаточно высокий КПД, светодиоды, особенно сверхъяркие, сильно нагреваются при работе, что заметно сокращает срок их службы и может привести к внезапному отказу.

Чтобы избежать этого, можно использовать схему термокомпенсации, приведенную на рис. 13. Выбор компонентов термокомпенсирующей обратной связи зависит от номиналов резисторов R2 и R3 и от эффективности радиатора светодиодов. Чтобы оптимизировать регулировку яркости светодиодов при высокой температуре окружающей среды, светодиоды должны иметь хороший радиатор для отвода тепла, иначе регулировка управляющего тока не будет оптимальной. Пороговые точки слежения за температурой устанавливаются регулировкой резистора R2. Предлагаются три температурные пороговые точки, ориентировочно — 25, 40 и 60 °С. Необходимо помнить, что ток через светодиоды не будет плавно уменьшаться до нуля: схема регулировки, подающая напряжение управления на вход управления V_adj, обеспечивает пределы изменения выходного тока в диапазоне примерно 5:1. Как только напряжение управления упадет ниже порога отключения (примерно 200 мВ), ток через светодиоды упадет до нуля и они перестанут светиться. Крутизна уменьшения выходного тока драйвера зависит от температурного коэффициента сопротивления (ТКС) термистора. Чем больше ТКС, тем выше крутизна изменения выходного тока. Наклон характеристики регулировки тока светодиодов будет также зависеть от изменений напряжения база-эмиттер транзистора Q1, вызванных изменением окружающей температуры.

Рис. 13. Схема термокомпенсации тока питания светодиодов

 

Особенности параллельного включения драйверов светодиодов

Довольно часто встает задача параллельного питания нескольких драйверов от одного источника и одновременного управления яркостью светодиодов, подключенных к этим драйверам. Возможное решение данной задачи приведено на рис. 14. В этом применении важно, чтобы каждая группа светодиодов, подключенных к одному драйверу, не имела электрического контакта с другими светодиодами и входным источником питания. Это необходимо для того, чтобы избежать повреждения драйверов и интерференции между группами светодиодов. Кроме того, при питании нескольких драйверов (как и любых DC/DC-преобразователей) от одного источника необходима развязка входа каждого драйвера с помощью малогабаритного дросселя (до 47 мкГн), чтобы устранить взаимное влияние внутренних генераторов драйверов друг на друга. В противном случае, при совпадении частот генераторов драйверов возможно разрушение внутренних компонентов входной цепи драйвера и их выход из строя вследствие резонанса на частоте преобразования.

Рис. 14. Параллельное управление несколькими группами светодиодов одновременно

 

Иные применения драйверов светодиодов

Как уже указывалось выше, драйверы светодиодов AMLDL-Z представляют собой компактные источники стабильного тока, которые можно использовать в любом применении, где требуется стабильный выходной ток до 1 А. Например, в схемах питания соленоидов, электрохимических процессах, да, в конце концов, даже в схемах заряда аккумуляторов с внешними устройствами контроля заряда.

Светодиодное освещение имеет огромные перспективы вследствие огромной экономии электроэнергии и значительно более высокой надежности по сравнению с любыми другими осветительными технологиями. Это особенно важно в связи с принятыми решениями о свертывании в ближайшее время производства и применения ламп накаливания как по всему миру, так и в России. В этом процессе драйверы светодиодов играют особую роль как необходимое средство обеспечения развития современных осветительных технологий и их успешного применения как в промышленности, так и в быту.

Особенности проектирования блока питания для светодиодных ламп

Электрической лампочке как осветительному прибору уже немногим более 100 лет. За это время ее конструкция и принцип действия многократно менялись, и лишь назначение оставалось прежним. В середине XX века лампу накаливания потеснила люминесцентная лампа, обладающая большей эффективностью и долговечностью. А в начале XXI в. появилась так называемая светодиодная лампа. Необходимо отметить, что под этим названием в действительности скрывается довольно сложная система, состоящая из нескольких элементов, среди которых основными являются: блок питания, светодиодная матрица, система охлаждения и оптическая система. В статье затрагиваются вопросы, связанные с проектированием блока питания для светодиодных ламп.

Типичная схема блока питания светодиодной лампы показана на рис. 1.

 

Сетевое переменное напряжение проходит через фильтр электромагнитных помех (ЭМП) на выпрямитель. Затем выпрямленное напряжение проходит через ступень коррекции коэффициента мощности (ККМ) и питает, собственно, импульсный стабилизатор тока, к выходу которого подключены светодиоды.

Фильтр ЭМП

Входной помехоподавляющий фильтр обладает свойством двунаправленного помехоподавления, то есть предотвращает проникновение высокочастотных импульсных помех как из сети в блок питания, так и наоборот — из блока питания в сеть. Помехи в сети появляются, например, при подключении к ней мощных нагрузок. Помехи в блоке питания обусловлены, прежде всего, импульсным режимом работы транзистора, резонансом в силовых цепях блока в моменты коммутации и работой выпрямителя. Электромагнитные помехи, создаваемые импульсным блоком питания, подразделяются на два типа: симметричная (помеха измеряется между двумя полюсами шин питания) и синфазная (напряжение между каждым проводом питания и землей).

Для подавления симметричной помехи применяется фильтр со сдвоенным дросселем и двумя конденсаторами, шунтирующими шины питания (рис. 2). Конденсатор С1 представляет собой очень большое сопротивление для питающего тока сетевой частоты (50 Гц), и поэтому этот ток через конденсатор С1 не ответвляется. Для импульсного высокочастотного тока помехи этот конденсатор, напротив, имеет очень малое сопротивление, и поэтому большая часть тока помехи замыкается через него. Однако, как показывает практика, этого не всегда достаточно. Поэтому далее включается двухобмоточный дроссель Т1 (нейтрализующий трансформатор), обмотки которого имеют одинаковое число витков и намотаны на одном сердечнике согласно. Из этого следует, что полезный ток сетевой частоты, протекающий по обмоткам I и II в противоположных направлениях, будет создавать в сердечнике Т1 два равных встречно-направленных магнитных потока, взаимно компенсирующих друг друга. Поэтому независимо от величины потребляемого от сети тока сердечник Т1 не будет намагничиваться, а значит, индуктивность обеих обмоток будет максимальна. Основное назначение конденсатора С4 — фильтрация помех, создаваемых диодным мостом. Дело в том, что процесс восстановления обратного сопротивления диодов при переключении не является мгновенным, и при смене полярности приложенного напряжения через диоды протекают импульсные обратные токи, обусловленные рассасыванием избыточных носителей. Эти импульсные токи и являются помехами, генерируемыми сетевым выпрямителем. Конденсатор С4, включенный в диагональ диодного моста, замыкает через себя токи этих импульсных помех, препятствуя их проникновению в питающую сеть и нагрузку блока питания. Также, если есть провод заземления, то конденсаторы C2 и C3 позволяют подавить синфазную помеху.

 

Выпрямитель

Выпрямитель выполняется по схеме диодного моста. Если вместо обыкновенных установить в мост так называемые «быстрые диоды», то уровень помех, создаваемых выпрямителем, значительно уменьшится. Также при разработке лампы следует учесть, что диоды выпрямителя испытывают значительную нагрузку импульсным током заряда конденсатора С5 при включении. Например, диодный мост DB107 (номинальный ток 1 А) выдерживает импульс тока с амплитудой, в 50 раз превышающей номинальный ток в одном цикле или полуволне сетевого напряжения. Зависимость количества возможных циклов от амплитуды импульса тока показана на рис. 3.

 

Поэтому в цепь заряда C5 необходимо включить термистор. Этот элемент имеет сопротивление порядка нескольких Ом во время заряда конденсатора и, следовательно, ограничивает импульсный ток через диодный мост. С другой стороны, через одну-две секунды проходящий через термистор ток разогревает его и приводит к снижению сопротивления. Таким образом, в штатном режиме сопротивление термистора стремится к нулю. График тока в цепи «диодный мост — конденсатор» с термистором (пунктир) и без термистора (сплошная линия) показан на рис. 4

 

Расчет сопротивления термистора производится следующим образом. Во-первых, по закону Ома выбирается минимальное сопротивление при температуре 25 °С.

 

где V_in — входное переменное напряжение, I_max — максимальный допустимый ток диодного моста в одном цикле.

Затем определяется максимальная энергия, которую должен поглотить термистор в момент включения:

 

где С — емкость входного конденсатора, U — выпрямленное напряжение (1,414 × V_in).

Еще одним важным параметром, который стоит принимать во внимание (особенно для светодиодных ламп, где рабочая температура весьма высока), является срок жизни электролитического конденсатора. Как правило, конденсаторы снабжаются информацией о максимальной рабочей температуре. Срок жизни или, другими словами, срок, за который емкость конденсатора снизится в два раза, при этой температуре колеблется от 2 до 7 тыс. ч. В сравнении со светодиодами, которые имеют срок жизни 50-100 тыс. ч, это очень мало. Однако производители конденсаторов утверждают, что со снижением температуры на каждые 10 градусов относительно максимальной срок жизни увеличивается в два раза. Поэтому входную емкость необходимо выбирать с учетом окружающей температуры конденсаторов.

ККМ

Несмотря на то, что выпрямитель является чуть ли не самым простым элементом схемы блока питания, физические процессы, происходящие в его нелинейных элементах (диодах), создают эффект реактивной мощности, которую потребляет лампа. Коэффициентом мощности называется отношение активной (полезной) мощности к суммарной (активная + реактивная). У резистивной нагрузки КМ = 1, т. е. реактивная составляющая равна 0. Активная мощность полностью потребляется нагрузкой и совершает полезную работу. Реактивная же сперва запасается, а затем снова возвращается в сеть. В этой ситуации в сети текут большие токи, чем требовалось бы для данной нагрузки. Таким образом, главная задача ступени ККМ — сократить величину реактивной составляющей мощности до минимума. Разберемся теперь в предпосылках ее появления в источнике питания.

На рис. 5 показаны графики тока и напряжения, которые потребляет от сети обычный нагруженный выпрямитель с конденсатором значительной емкости.

 

В такой схеме ток потребляется короткими импульсами в моменты, когда мгновенное значение напряжения в питающей сети максимально. В промежутках нагрузка питается напряжением, запасенным в конденсаторе, и напряжение на нем постепенно падает. Так происходит до тех пор, пока мгновенное значение сетевого напряжения не превысит снова напряжение, оставшееся на конденсаторе. В этот момент открываются диоды выпрямительного моста, и происходит короткий бросок тока подзарядки. Такой режим работы порождает нежелательную реактивную мощность, которая, не выполняя полезной работы, разогревает питающие сети. Однако причины ее появления на первый взгляд неочевидны. Попробуем в них разобраться.

Рассмотрим передачу энергии от источника к нагрузке через некоторую поверхность S. Форма напряжения задается источником, форма тока — реакцией нагрузки. Ток и напряжение могут быть представлены рядами Фурье. Мгновенная мощность, которая является, очевидно, произведением рядов тока и напряжения, может принимать как положительные, так и отрицательные значения. То есть энергия может течь через поверхность в обоих направлениях.

В случае, когда ток и напряжение не имеют общих гармоник, мощности, передаваемые в обоих направлениях через поверхность S, равны. Другими словами, нагрузка потребляет столько же, сколько и отдает, мощность является чисто реактивной и полезная работа в нагрузке не совершается. Если же гармоники тока и напряжения полностью совпадают по частоте, то вся энергия источника передается в нагрузку и совершает полезную работу. При разложении в ряд Фурье импульсного тока видно, что кроме гармоники частотой 50 Гц, на которой, собственно, и передается полезная энергия, в спектре тока присутствуют гармоники 100, 150 Гц и так далее, практически до бесконечности. Для повышения КМ их следует подавить.

Для импульсных стабилизаторов без ККМ значение коэффициента мощности, как правило, колеблется около значения 0,6. Простейшим ККМ является так называемая схема Valley Filler, которая фактически просто расширяет импульсы тока, приближая, таким образом, их форму к синусоидальной, и, следовательно, сокращает количество гармоник тока и увеличивает КМ. Схема такого устройства изображена на рис. 6. Как правило, с этой схемой удается достичь значений КМ 0,7-0,75.

 

В первый момент времени конденсаторы заряжаются до пика сетевого напряжения — 310 В. Однако благодаря диоду D6 ток разряда через них не потечет, пока мгновенное значение сетевого напряжения не упадет до 155 В. Все это время нагрузка питается сетевым напряжением, за счет чего и удается расширить импульсы тока. После этого открываются диоды D5 и D7, позволяя включенным параллельно конденсаторам разряжаться через нагрузку. Далее цикл снова повторяется. Иногда вводится резистор R1 небольшого сопротивления, чтобы еще больше растянуть время заряда конденсаторов и увеличить значение КМ. Форма напряжения и тока в схеме с таким ККМ показана на рис. 7. Однако следует помнить, что в данной схеме пульсации напряжения достигают амплитуды 150 В!

 

Еще одной разновидностью ККМ является активный ККМ. Он представляет собой повышающий импульсный преобразователь, причем скважность импульсов на его выходе зависит от мгновенного значения питающего напряжения. На его вход подается пульсирующее напряжение непосредственно с диодного моста (без входного конденсатора). Пульсации в выходном напряжении отсутствуют — в отличие от предыдущей схемы. Применение такого ККМ требуется, если мощность лампы превышает 25 Вт. Форма тока на его входе обычно близка к синусоидальной, а КМ стремится к 1.

Источник тока

Яркость светодиода сильно зависит от тока, через него протекающего. Ток же, в свою очередь, определяется многими параметрами, важнейшими из которых являются питающее напряжение и температура p-n-перехода светодиода. Поэтому первая и основная функция блока питания светодиодной лампы — обеспечивать стабильный ток, вне зависимости от изменения внешних параметров. При конструировании лампы обычно выбирают метод импульсной стабилизации, так как он обеспечивает достаточную точность и высокую эффективность (около 90%).

Рассмотрим схему стабилизатора тока на примере микросхемы HV9910 (или HV9961), изображенную на рис. 8. В принципе, все нижеследующее относится к большому количеству подобных микросхем. HV9910 выбрана из-за наглядности, предельной простоты и доступности.

 

HV9910 — это драйвер светодиодов с широтно-импульсной модуляцией. В первый момент времени открывается силовой транзистор, и ток в цепи светодиодов линейно нарастает. Как только напряжение, вызванное протеканием этого тока через резистор-датчик тока в цепи истока транзистора, достигнет порогового значения, микросхема закроет транзистор, и ток в свето-диодах начнет линейно уменьшаться. Диаграмма работы драйвера показана на рис. 9.

 

Существует два метода управления: с постоянной частотой fи с постоянным Toff, то есть, с постоянным временем, в течение которого транзистор закрыт. Рассмотрим их особенности. Режим с постоянной частотой ограничивает выходное напряжение до величины, составляющей 50% от питающего. Режим с постоянным Tff позволяет получать выходные напряжения до 80% от питающего, однако в данном случае пульсации выходного тока растут пропорционально выходному напряжению. Следовательно, управляемость по току падает. Таким образом, существуют пределы максимального тока для обоих режимов, которые рассчитываются согласно следующим формулам:

 режим с постоянным T_off

 

максимальная частота переключения — {1–V_0max/V_inmin}/T_off ;

режим с постоянной f

 

где ΔI — ток пульсации, а I_LED — максимальный ток светодиодов, который, как видно, ограничивается током пульсаций. Однако следует иметь в виду, что эффективность драйвера тем больше, чем больше его выходная мощность. Поэтому следует находить баланс между указанными значениями выходного тока и напряжения.

 Методы расчета номиналов основных элементов этой схемы подробно описаны в документации на сайте производителя, поэтому не будем останавливаться на них подробно. Несмотря на то, что данная схема обладает многими достоинствами, среди которых стабильность, доступность и простота, однако необходимо указать на некоторые нюансы проектирования ламп на основе HV9910 или любого другого подобного драйвера.

 Во-первых, следует обратить внимание на максимальную рассеиваемую корпусом микросхемы мощность. Корпус SO8 рассеивает 650 мВт, SO16 — 1000 мВт. Практически половина мощности тратится на управление затвором полевого транзистора. Причем определяется эта мощность питающим напряжением, частотой коммутации и зарядом затвора полевого транзистора согласно формуле:

 

где V_in — входное напряжение, Q_g — заряд затвора, F_s — частота коммутации, 1 мА — ток, потребляемый логикой микросхемы. Таким образом, для частот до 100 кГц верхней границей заряда затвора является значение 25 нКл, для частот больше 100 кГц — 15 нКл. В некоторых случаях можно снизить потребляемую микросхемой мощность, поставив в цепь ее питания стабилитрон с напряжением стабилизации 100 В. Мощность стабилитрона рассчитывается по формуле:

 

где V_cm — напряжение стабилизации. Этот стабилитрон необходим в случае, когда микросхема HV9910 включается после ступени активной коррекции коэффициента мощности с выходным напряжением 400-420 В. При этом следует учесть, что на конденсаторе в цепи питания будет оставаться высокое напряжение, поскольку микросхема прекращает работу, когда напряжение упадет ниже напряжения пробоя стабилитрона. Поэтому необходимо шунтировать конденсатор сопротивлением порядка 1 МОм.

 Во-вторых, кроме ограничений входного напряжения, вызванных максимально возможной рассеиваемой мощностью, существует также минимально возможное выходное напряжение, при котором все еще осуществляется адекватная регулировка тока. Его зависимость от входного напряжения и выбранного значения T_off определяется формулой:

 

где D_min = 1 мкс/(1 мкс × T_off). Несоблюдение этого условия приведет к неконтролируемому повышению тока через светодиоды и выходу их из строя.

 В-третьих, показанная на рис. 8 схема генерирует электромагнитные помехи в радиовещательном и телевизионном диапазонах. Чтобы значительно снизить уровень ВЧ-помех, необходимо установить шунтирующие конденсаторы небольшой емкости. Емкость выбирается в пределах 1-10 нФ. Схема включения стабилитрона в цепь питания микросхемы и расположения блокировочных конденсаторов показана на рис. 10.

 

Также, в случае использования ККМ, появляется возможность применить модуляцию рабочей частоты импульсного преобразователя, используя пульсации питающего напряжения, согласно схеме на рис. 11. Таким образом можно распределить мощность помех, создаваемых преобразователем по всему спектру радиочастот. Модулирующее напряжение снимается непосредственно с диодного моста.

 

Поскольку частотозадающий резистор подключен к делителю, на который подается пульсирующее напряжение амплитудой 310 В, в этой схеме период коммутации рассчитывается с использованием мгновенного значения питающего напряжения по формуле:

 

Инженерам, проектирующим блоки питания, следует напомнить, что эффективность данной схемы тем больше, чем меньше время восстановления диода, сопротивления открытого канала транзистора, а также сопротивления постоянному току у индуктивности.

Разумеется, в статье были описаны далеко не все нюансы проектирования блоков питания для светодиодных ламп. Однако надеемся, что приведенный обзорный материал поможет найти ответ хотя бы на некоторые общие вопросы.

Махлин Александр

Драйвер тока для светодиодов

Hyundai Elantra когда-то была GL 😉 › Бортжурнал › Перегорают светодиоды? Делаем простейший драйвер своими руками.

…оооооочень много раз мне пришлось столкнуться с проблемой перегоревших светодиодов, установленных где-либо в машине…началось всё это с лампочек в габаритах, потом постоянно горела подсветка приборки, потом подсветка блока отопителя, багажника и т.д…

И вот как-то раз это явление достало меня окончательно и я, бегло пробежавшись глазами по записям в блогах одноклубников, решил сделать подсветку приборки “вечной” линейным стабилизатором напряжения L7812CV, +12в, что, естественно, никакого толка не дало и лента сгорела, как ни в чем не бывало 🙂

Вот он, виновник торжества.

…хотя…его вины тут нет. Виноваты тут далекие от электроники люди и я, человек который слишком мало копал, прежде, чем что-то сделать…Все мы ошибаемся, что поделать, потому и половина бортового журнала — это работа над ошибками… 🙂

Начнем с того, что светодиоды сгорают от скачков тока, а не напряжения.

“Светодиод питается ТОКОМ. Нет у него параметра НАПРЯЖЕНИЕ. Есть параметр — падение напряжения! То есть сколько на нем теряется.
Если написано на светодиоде 20мА 3.4В, то это значить что ему надо не больше 20 миллиампер. И при этом на нем потеряется 3.4 вольта.
Не для питания нужно 3.4 вольта, а просто на нем «потеряется»!
То есть вы можете питать его хоть от 1000 вольт, только если подадите ему не больше 20мА. Он не сгорит, не перегреется и будет светить как надо, но после него останется уже на 3.4 вольта меньше. Вот и вся наука.
Ограничьте ему ток — и он будет сыт и будет светить долго и счастливо.”

Теперь понятно, почему с долбанными линейными стабами типа L7812CV постоянно все перегорает?
Да, стабилизация нужна по току, а не по напряжению и делается это резисторами!

Ладно, поехали дальше.
В связи с тем, что сейчас у меня висит 4 проекта по фарам, которые будут делаться на очень дорогостоящих COB кольцах (которые ещё дороже стали с учетом долбанного курса валют) стабилизация таковых просто жизненно необходима…

Вот как оно выглядит

Вы спросите сейчас, а нафига драйвер, если вон он, уже висит и все стабилизирует.
Ну да, я тоже так думал, а на деле оказалось, что там те же самые стабилизаторы напряжения стоят (у одного из клиентов одно кольцо уже начало моросить). Ну кто ж знал, что Китайцы в плане драйверов решили сэкономить.

Итак, делаем простейший драйвер.

Берем идеальную автомобильную сеть 12 Вольт и считаем какой нам нужен резистор на примере COB кольца, мощностью 5 Вт.

Мы можем узнать силу тока, потребляемую электроприбором зная его мощность и напряжение питания.
Потребляемый ток равен мощности деленной на напряжение в сети.
COB кольцо потребляет 5 Вт. Напряжение в идеальном автомобиле 12 Вольт.
Если считать не умеете, то можно посчитать тут
ydoma.info/electricity-zakon-oma.html
Получаем 420 милиампер потребляемого тока таким колечком.
дальше идем сюда
ledcalc.ru/lm317
вводим требуемый ток 420 милиампер и получаем:
Расчетное сопротивление: 2.98 Ом
Ближайшее стандартное: 3.30 Ом
Ток при стандартном резисторе: 379 мА
Мощность резистора: 0.582 Вт.

ЭТО РАСЧЕТ РАБОТАЕТ, КОГДА ВЫ ТОЧНО УВЕРЕНЫ В ХАРАКТЕРИСТИКАХ СВЕТОДИОДА, ЕСЛИ НЕТ, ТО ДЕЛАЕМ ЗАМЕР ПОТРЕБЛЕНИЯ ТОКА МУЛЬТИМЕТРОМ!
КАК ЭТО ДЕЛАТЬ, СМОТРИМ ТУТ!
К слову, выше расчет, где я взял спецификацию диода от китайца, является неверным, ибо при замере фактическое потребление тока оказалось не 420 мА, а 300мА. Потому сразу можно сделать вывод, что пятью ваттами там и не пахнет 🙂

Дальше идем в магазин и покупаем:
-LM317. Внешне как и LM7812. Корпус один, смысл несколько разный.

Драйверы для светодиодов: виды, назначение, подключение

LED-источники должны подключаться к электросети через специальные устройства, стабилизирующие ток – драйверы для светодиодов. Это преобразователи напряжения переменного тока 220 В в постоянный ток с необходимыми для работы световых диодов параметрами. Только при их наличии можно гарантировать стабильную работу, длительный срок эксплуатации LED-источников, заявленную яркость, защиту от короткого замыкания и перегрева. Выбор драйверов небольшой, поэтому лучше сначала приобрести преобразователь, а потом под него подбирать светодиодные источники освещения. Собрать устройство можно самостоятельно по простой схеме. О том, что такое драйвер для светодиода, какой купить и как правильно его использовать, читайте в нашем обзоре.

Мощный светодиод со стабилизатором

Что такое драйверы для светодиодов и зачем они нужны

Светодиоды – это полупроводниковые элементы. За яркость их свечения отвечает ток, а не напряжение. Чтобы они работали, нужен стабильный ток, определенного значения. При p-n переходе падает напряжение на одинаковое количество вольт для каждого элемента. Обеспечить оптимальную работу LED-источников с учетом этих параметров – задача драйвера.

Какая именно нужна мощность и насколько падает напряжение при p-n переходе, должно быть указано в паспортных данных светодиодного прибора. Диапазон параметров преобразователя должен вписываться в эти значения.

По сути, драйвер – это блок питания. Но основной выходной параметр этого устройства – стабилизированный ток. Их производят по принципу ШИМ-преобразования с использованием специальных микросхем или на базе из транзисторов. Последние называют простыми.

Преобразователь питается от обычной сети, на выходе выдает напряжение заданного диапазона, которое указывается в виде двух чисел: минимального и максимального значения. Обычно от 3 В до нескольких десятков. Например, с помощью преобразователя с напряжением на выходе 9÷21 В и мощностью 780 мА можно обеспечить работу 3÷6 светодиодных элементов, каждый из которых создает падение в сети на 3 В.

Таким образом, драйвер – это устройство, преобразующее ток из сети 220 В под заданные параметры осветительного прибора, обеспечивающее его нормальную работу и долгий срок эксплуатации.

Внешний вид LED-драйвера

Где применяют

Спрос на преобразователи растет вместе с популярностью светодиодов. LED-источники освещения – это экономичные, мощные и компактные приборы. Их применяют в разнообразных целях:

• для фонарей уличного освещения;
• в быту;
• для обустройства подсветки;
• в автомобильных и велосипедных фарах;
• в небольших фонарях;

При подключении в сеть 220 В всегда нужен драйвер, в случае использования постоянного напряжения допустимо обойтись резистором.

Светодиодные уличные фонари – мощные и экономичные

Как работает устройство

Принцип работы LED-драйверов для светодиодов заключается в поддержании заданного тока на выходе, независимо от изменения напряжения. Ток, проходящий через сопротивления внутри прибора, стабилизируется и приобретает нужную частоту. Затем проходит через выпрямляющий диодный мост. На выходе получаем стабильный прямой ток, достаточный для работы определенного количества светодиодов.

Основные характеристики драйверов

Ключевые параметры приборов для преобразования тока, на которые нужно опираться при выборе:

1. Номинальная мощность устройства. Она указана в диапазоне. Максимальное значение обязательно должно быть немного больше, чем потребляемая мощность, подключаемого осветительного прибора.
2. Напряжение на выходе. Значение должно быть больше или равно общей сумме падения напряжения на каждом элементе схемы.
3. Номинальный ток. Должен соответствовать мощности прибора, чтобы обеспечивать достаточную яркость.

В зависимости от этих характеристик, определяют какие LED-источники можно подключить при помощи конкретного драйвера.

Вся важная информация есть на корпусе устройства

Виды преобразователей тока по типу устройства

Производятся драйверы двух типов: линейные и импульсные. У них одна функция, но сфера применения, технические особенности и стоимость различаются. Сравнение преобразователей разных типов представлено в таблице:

Тип устройства	Технические характеристики	Плюсы	Минусы	Сфера применения
Генератор тока на транзисторе с p-каналом, плавно стабилизирует ток при переменном напряжении	Не создает помех, недорогой	КПД менее 80%, сильно нагревается	Маломощные светодиодные светильники, ленты, фонарики
Работает на основе широтно-импульсной модуляции	Высокий КПД (до 95%), подходит для мощных приборов, продлевает срок службы элементов	Создает электромагнитные помехи	Тюнинг автомобилей, уличное освещение, бытовые LED-источники

Как подобрать драйвер для светодиодов и рассчитать его технические параметры

Драйвер для светодиодной ленты не подойдет для мощного уличного фонаря и наоборот, поэтому необходимо как можно точнее рассчитать основные параметры устройства и учесть условия эксплуатации.

Параметр	От чего зависит	Как рассчитать
Расчет мощности устройства	Определяется мощностью всех подключаемых светодиодов	Рассчитывается по формуле P = P LED-источника × n, где P – это мощность драйвера; P LED-источника – мощность одного подключаемого элемента; n – количество элементов. Для запаса мощности 30% нужно P умножить на 1,3. Полученное значение – это максимальная мощность драйвера, необходимая для подключения осветительного прибора
Расчет напряжения на выходе	Определяется падением напряжения на каждом элементе	Величина зависит от цвета свечения элементов, она указывается на самом устройстве или на упаковке. Например, к драйверу 12 В можно подключить 9 зеленых или 16 красных светодиодов.
Расчет тока	Зависит от мощности и яркости светодиодов	Определяется параметрами, подключаемого устройства

Преобразователи выпускаются в корпусе и без. Первые выглядят более эстетичными и имеют защиту от влаги и пыли, вторые используются при скрытом монтаже и стоят дешевле. Еще одна характеристика, которую необходимо учесть – допустимая температура эксплуатации. Для линейных и импульсных преобразователей она разная.

Важно! На упаковке с устройством должны быть указаны его основные параметры и производитель.

Способы подключения преобразователей тока

Светодиоды можно подключить к устройству двумя способами: параллельно (несколькими цепочками с одинаковым количеством элементов) и последовательно (один за одним в одной цепи).

Для соединения 6 элементов, падение напряжения которых составляет 2 В, параллельно в две линии понадобится драйвер 6 В на 600 мА. А при подключении последовательно преобразователь должен быть рассчитан на 12 В и 300 мА.

Последовательное подключение лучше тем, что все светодиоды будут светиться одинаково, тогда как при параллельном соединении яркость линий может различаться. При последовательном соединении большого количества элементов потребуется драйвер с большим выходным напряжением.

Способы соединения светодиодов

Диммируемые преобразователи тока для светодиодов

Диммирование – это регулирование интенсивности света, исходящего от осветительного прибора. Диммируемые драйверы для светодиодных светильников позволяют изменять входные и выходные параметры тока. За счет этого увеличивается или уменьшается яркость свечения светодиодов. При использовании регулирования, возможно изменение цвета свечения. Если мощность меньше, то белые элементы могут стать желтыми, если больше, то синими.

Диммирование светодиодов при помощи пульта ДУ

Китайские драйверы: стоит ли экономить

Драйверы выпускаются в Китае в огромном количестве. Они отличаются низкой стоимостью, поэтому довольно востребованы. Имеют гальваническую развязку. Их технические параметры нередко завышены, поэтому при покупке дешевого устройства стоит это учесть.

Чаще всего это импульсные преобразователи, с мощностью 350÷700 мА. Далеко не всегда они имеют корпус, что даже удобно, если прибор приобретается с целью экспериментирования или обучения.

Недостатки китайской продукции:

• в качестве основы используются простые и дешевые микросхемы;
• устройства не имеют защиты от колебаний в сети и перегрева;
• создают радиопомехи;
• создают на выходе высокоуровневую пульсацию;
• служат недолго и не имеют гарантии.

Не все китайские драйверы плохие, выпускаются и более надежные устройства, например, на базе PT4115. Их можно применять для подключения бытовых LED-источников, фонариков, лент.

Срок службы драйверов

Срок эксплуатации лед драйвера для светодиодных светильников зависит от внешних условий и изначального качества устройства. Ориентировочный срок исправной службы драйвера от 20 до 100 тыс. часов.

Повлиять на срок службы могут такие факторы:

• перепады температурного режима;
• высокая влажность;
• скачки напряжения;
• неполная загруженность устройства (если драйвер рассчитан на 100 Вт, а использует 50 Вт, напряжение возвращается обратно, от чего возникает перегрузка).

Известные производители дают гарантию на драйверы, в среднем на 30 тыс. часов. Но если устройство использовалось неправильно, то ответственность несет покупатель. Если LED-источник не включается или перестал работать, возможно, проблема в преобразователе, неправильном соединении, или неисправности самого осветительного прибора.

Как проверить драйвер для светодиодов на работоспособность смотрите в видео ниже:

Что такое драйвер и для чего он нужен светодиодам

Сейчас уже можно разделить светодиоды на два основных подтипа: индикаторные и осветительные. Осветительные светодиоды – относительно новые элементы светотехники. Первые модели применялись как индикаторы еще лет 30 назад. Но прогресс на месте не стоит. Инженерам удалось получить большую яркость при минимальном размере и потребляемом токе в сравнение с лампами. Кроме того, светодиоды имеют намного большую механическую прочность. Как лампочку их уже не разобьешь.

Светодиодная осветительная продукция серьезно потеснила практически все другие источники света. Светодиоды могут обеспечить освещение не хуже лампового. А их энергоэффективность намного выше. Обычно источники света на основе светодиодов окупаются в течение года. Сейчас их можно встретить в качестве домашнего освещения, уличных фонарей. Они устанавливаются в световое оборудование автомобилей. Даже в мониторах и телевизорах они заменили лампы подсветки .

Назначение.

Светодиод весьма чувствителен к качеству электропитания. Если пониженное напряжение ему не сделает ничего плохого, то повышенные напряжения и токи очень быстро снижают ресурс этих перспективных источников света. Многие видели, наверное, как на автомобилях хаотично моргают огни. Этот светодиод уже отслужил.

Для обеспечения стабильного электропитания (поддержания заданного напряжения и тока) необходима дополнительная электронная схема – блок питания или драйвер питания. Часто его называют led driver.

Принцип работы.

Электронная схема должна обеспечить строго стабилизированные напряжение и ток, подводимые к кристаллу. Небольшое превышение в цепи питания существенно снижает ресурс светоизлучателя.

В простейшем и самом дешевом случае просто ставят ограничительный резистор.

Питание диода через ограничивающий резистор.

Это простейшая линейная схема. Она не способна автоматически поддерживать ток. С ростом напряжения, он будет расти, при превышение допустимого значения произойдет разрушение кристалла от перегрева. В более сложном случае управление реализуется через транзистор. Недостаток линейной схемы – бесполезное рассеивание мощности. С ростом напряжения будут расти и потери. Если для маломощных LED-источников света такой подход еще допустим, то при использовании мощных светоизлучающих диодов такие схемы не используются. Из плюсов только простота реализации, низкая себестоимость, достаточная надежность схемы.

Можно применить импульсную стабилизацию. В простейшем случае схема будет выглядеть так:

Пример.Импульсная стабилизация (упрощенно)

При нажатии на кнопку происходит заряд конденсатора, при отпускании, он отдает накопленную энергию полупроводнику, а тот излучает свет. При росте напряжения время на зарядку сокращается, при падении – увеличивается. Вот так на кнопку и надо нажимать, поддерживая свечение. Естественно, сейчас это все делает электроника. В источниках питания роль кнопки выполняет транзистор, либо тиристор. Это – принцип ШИМ – широтно-импульсная модуляция. Замыкание происходит десятки, а то и тысячи раз в секунду. КПД ШИМ может достигать 95%.

Категорически не стоит путать светодиодный драйвер и ПРА для люминесцентных ламп, у них разные принципы работы.

Характеристики драйверов, их отличия от блоков питания LED ленты.

Если сравнивать драйвер и блок питания, то у них есть различия в работе. Драйвер – это источник тока. Его задача поддерживать именно определенную силу тока через кристалл или светодиодную линейку.

Задача стабилизированного блока питания в выдаче именно стабильного напряжения. Хотя блок питания – понятие обобщенное.

Источник напряжения применяется в основном со светодиодной лентой, где диоды включены в параллель. Соответственно через них должен проходить равный ток, при неизменном напряжении. При использовании одного светодиода важно обеспечить определенную силу тока через него. Отличия есть, но оба выполняют одну и туже задачу – обеспечение стабильного питания.

Для подключения светодиодной ленты необходимы, как правило, блоки питания, выдающие 12, либо 24 В. Второй параметр – это мощность. Блок питания должен выдавать мощность не равную, а несколько большую, чем мощность подключаемой светодиодной линейки. В противном случае, яркость свечения будет недостаточна. Обычно запас по мощности рекомендуется в пределах 20-30 процентов от суммарной мощности.

При выборе драйвера нужно учесть:

Кроме того, существуют и регулируемые источники питания. Их задача – регулировка яркости освещения. Но различаются принципы – регулировка напряжения, либо силы тока.

Для подключения led-линейки потребуется большая сила тока при неизменном напряжении.

Суммарная мощность будет рассчитываться по формуле P = P(led) × n, где Р – мощность, Р(led) – мощность единичного диода в линейке, n – их количество.

Сила тока через линейку будет рассчитываться по аналогичной формуле.

Если есть желание самостоятельно изготовить источник питания для светодиодов, то самый простой вариант – импульсный без гальванической развязки.

Схема простого led-драйвера без гальванической развязки.

Схема проста и надежна. Делитель основан на емкостном сопротивлении. Выпрямление производится при помощи диодного моста. Электролитический конденсатор (перед L7812) сглаживает пульсации после выпрямления. Конденсатор после L7812 сглаживает пульсации на светодиодах. На работу схемы он не влияет. L7812 – собственно сам стабилизатор. Это импортный аналог советских микросхем серии КРЕНхх. Та же самая схема включения. Характеристики несколько улучшены. Однако предельный ток составляет не более 1.2А. Это не позволит создать мощный светильник. Существуют неплохие варианты готовых источников питания.

Как выбрать драйвер для светодиодов.

От выбора драйвера зависит срок службы светодиодов. При этом светодиод достигает своих номинальных характеристик, так как получает необходимую ему мощность.

В зависимости от степени защиты драйвер можно применять либо дома, либо на улице. Внешне драйвер может быть открытым, в корпусе из перфорированного металла, либо – закрытый, размешенный в герметичной металлической коробке. Для дома достаточно негерметизированного пластикового корпуса, в котором расположен электронный блок.

Сразу стоит учесть, что ограничивающий резистор – это не самый лучший вариант. Он не избавит ни от скачков питающей сети, ни от импульсных помех. Любое изменение напряжения приведет в скачку тока. Линейные стабилизаторы также не являются достойным средством запитки светоизлучающих диодов. Его способности ограничиваются низкой эффективностью.

Выбор драйвера производится только после того, как известна суммарная мощность, схема подключения и количество светодиодов.

Сейчас много подделок и одни и те же по типоразмерам диоды могут обеспечивать разные мощности. Лучше использовать только известные марки электротехнической продукции.

На корпусе драйвера для подключения светодиодов, всегда размещена спецификация. Она включает:

• класс защищенности от пыли и жидкости,
• мощность,
• номинальный стабилизированный ток,
• рабочее входное напряжение,
• диапазон выходного напряжения.

Достаточно популярны бескорпусные led-драйверы. Плату потребуется разместить в корпусе. Это необходимо для безопасного использования. Платы больше подходят для радиолюбителей-энтузиастов. У них входное напряжение может быть либо 12 В, либо 220 В.

Также стоит продумать о размещении драйвера. Температура и влажность влияют на надежность системы освещения.

Зачем нужен драйвер для светодиода и как подобрать

Широкое распространение светодиодов повлекло за собой массовое производство блоков питания для них. Такие блоки называются драйверами. Основной их особенностью является то, что они способны стабильно поддерживать на выходе заданный ток. Другими словами, драйвер для светодиодов (LED) – это источник тока для их питания.

Назначение

Поскольку светодиод — это полупроводниковые элементы, ключевой характеристикой, определяющей яркость их свечения, является не напряжение, а ток. Чтобы они гарантированно отработали заявленное количество часов, необходим драйвер, — он стабилизирует ток, протекающий через цепь светодиодов. Возможно использование маломощных светоизлучающих диодов и без драйвера, в этом случае его роль выполняет резистор.

Применение

Драйверы применяются как при питании светодиода от сети 220В, так и от источников постоянного напряжения 9-36 В. Первые используются при освещении помещений светодиодными лампами и лентами, вторые чаще встречаются в автомобилях, велосипедных фарах, переносных фонарях и т.д.

Принцип работы

Как уже было сказано, драйвер – это источник тока. Его отличия от источника напряжения проиллюстрированы ниже.

Источник напряжения создает на своем выходе некоторое напряжение, в идеале не зависящее от нагрузки.

Например, если подключить к источнику напряжением 12 В резистор 40 Ом, через него пойдет ток 300 мА.

Если подключить параллельно два резистора, суммарный ток составит уже 600 мА при том же напряжении.

Драйвер же поддерживает на своем выходе заданный ток. Напряжение при этом может изменяться.

Подключим так же резистор 40 Ом к драйверу 300 мА.

Драйвер создаст на резисторе падение напряжения 12 В.

Если подключить параллельно два резистора, ток по-прежнему будет 300 мА, а напряжение упадет до 6 В:

Таким образом, идеальный драйвер способен обеспечить нагрузке номинальный ток вне зависимости от падения напряжения. То есть светодиод с падением напряжения 2 В и током 300 мА будет гореть так же ярко, как и светодиод напряжением 3 В и током 300 мА.

Основные характеристики

При подборе нужно учитывать три основных параметра: выходное напряжение, ток и потребляемая нагрузкой мощность.

Напряжение на выходе драйвера зависит от нескольких факторов:

• падение напряжения на светодиоде;
• количество светодиодов;
• способ подключения.

Ток на выходе драйвера определяется характеристиками светодиодов и зависит от следующих параметров:

Мощность светодиодов влияет на потребляемый ими ток, который может варьироваться в зависимости от требуемой яркости. Драйвер должен обеспечить им этот ток.

Мощность нагрузки зависит от:

• мощности каждого светодиода;
• их количества;
• цвета.

В общем случае потребляемую мощность можно рассчитать как

где Pled — мощность светодиода,

N — количество подключаемых светодиодов.

Максимальная мощность драйвера не должна быть меньше .

Стоит учесть, что для стабильной работы драйвера и предотвращения выхода его из строя следует обеспечить запас по мощности хотя бы 20-30%. То есть должно выполняться следующее соотношение:

где Pmax — максимальная мощность драйвера.

Кроме мощности и количества светодиодов, мощность нагрузки зависит еще от их цвета. Светодиоды разных цветов имеют разное падение напряжения при одинаковом токе. Например, красный светодиод CREE XP-E обладает падением напряжения 1.9-2.4 В при токе 350 мА. Средняя потребляемая им мощность таким образом составляет около 750 мВт.

У XP-E зеленого цвета падение 3.3-3.9 В при том же токе, и его средняя мощность составит уже около 1.25 Вт. То есть драйвером, рассчитанным на 10 ватт, можно питать либо 12-13 красных светодиодов, либо 7-8 зеленых.

Как подобрать драйвер для светодиодов. Способы подключения LED

Допустим, имеется 6 светодиодов с падением напряжения 2 В и током 300 мА. Подключить их можно различными способами, и в каждом случае потребуется драйвер с определенными параметрами:

1. Последовательно. При таком способе подключения потребуется драйвер напряжением 12 В и током 300 мА. Преимущество такого способа в том, что через всю цепь идет один и тот же ток, и светодиоды горят с одинаковой яркостью. Недостаток заключается в том, что для подключения большого числа светодиодов потребуется драйвер с очень большим напряжением.
2. Параллельно. Здесь уже будет достаточно драйвера на 6 В, но потребляемый ток будет примерно в 2 раза больше, чем при последовательном соединении. Недостаток: токи, текущие в каждой цепи, немного различаются из-за разброса параметров светодиодов, поэтому одна цепь будет светить несколько ярче другой.
3. Последовательно по два. Тут потребуется такой же драйвер, как и во втором случае. Яркость свечения будет уже более равномерная, но есть один существенный недостаток: при включении питания в каждой паре светодиодов из-за разброса характеристик один может открыться раньше другого, и через него пойдет ток, в 2 раза превышающий номинальный. Большинство светодиодов рассчитаны на такие кратковременные броски тока, но все-таки этот способ наименее предпочтителен.
   

Соединять таким образом параллельно 3 и более светодиодов недопустимо, так как при этом через них может пойти слишком большой ток, в результате чего они быстро выйдут из строя.

Обратите внимание, что во всех случаях мощность драйвера составляет 3.6 Вт и не зависит от способа подключения нагрузки.

Таким образом, целесообразнее выбирать драйвер для светодиодов уже на этапе закупки последних, предварительно определив схему подключения. Если же сначала приобрести сами светодиоды, а потом подбирать к ним драйвер, это может оказаться нелегкой задачей, поскольку вероятность того, что Вы найдете именно тот источник питания, который сможет обеспечить работу именно этого количества светодиодов, включенных по конкретной схеме, невелика.

В общем случае драйверы для светодиодов можно разделить на две категории: линейные и импульсные.

У линейного выходом служит генератор тока. Он обеспечивает стабилизацию выходного тока при нестабильном входном напряжении; причем подстройка происходит плавно, не создавая высокочастотных электромагнитных помех. Они просты и дешевы, но невысокий КПД (менее 80%) ограничивает сферу их применения маломощными светодиодами и лентами.

Импульсные представляют собой устройства, создающие на выходе серию высокочастотных импульсов тока.

Обычно они работают по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ), то есть среднее значение выходного тока определяется отношением ширины импульсов к периоду их следования (эта величина называется коэффициентом заполнения).

На диаграмме выше показан принцип работы ШИМ-драйвера: частота импульсов остается постоянной, но изменяется коэффициент заполнения от 10% до 80%. Это ведет к изменению среднего значения тока I_cp на выходе.

Такие драйверы получили широкое распространение благодаря компактности и высокому КПД (около 95%). Основным недостатком является больший по сравнению с линейными уровень электромагнитных помех.

Светодиодный драйвер на 220 В

Для включения в сеть 220 В выпускаются как линейные, так и импульсные. Существуют драйверы с гальванической развязкой от сети и без нее. Основными преимуществами первых являются высокий КПД, надежность и безопасность.

Без гальванической развязки обычно дешевле, но менее надежны и требуют осторожности при подключении, поскольку есть вероятность поражения током.

Китайские драйверы

Востребованность драйверов для светодиодов способствует их массовому производству в Китае. Эти устройства представляют собой импульсные источники тока, обычно на 350-700 мА, часто не имеющие корпуса.

Основные их достоинства – низкая цена и наличие гальванической развязки. Недостатки следующие:

• низкая надежность из-за использования дешевых схемных решений;
• отсутствие защиты от перегрева и колебаний в сети;
• высокий уровень радиопомех;
• высокий уровень пульсаций на выходе;
• недолговечность.

Срок службы

Обычно срок службы драйвера меньше, чем у оптической части – производители дают гарантию на 30000 часов работы. Это связано с такими факторами, как:

• нестабильность сетевого напряжения;
• перепады температур;
• уровень влажности;
• загруженность драйвера.

Самым слабым звеном светодиодного драйвера являются сглаживающие конденсаторы, которые имеют тенденцию к испарению электролита, особенно в условиях повышенной влажности и нестабильного питающего напряжения. В результате уровень пульсаций на выходе драйвера повышается, что негативно сказывается на работе светодиодов.

Также на срок службы влияет неполная загруженность драйвера. То есть если он, рассчитан на 150 Вт, а работает на нагрузку 70 Вт, половина его мощности возвращается в сеть, вызывая ее перегрузку. Это провоцирует частые сбои питания. Рекомендуем почитать про срок службы светодиодных ламп.

Схемы драйверов (микросхемы) для светодиодов

Многие производители выпускают специализированные микросхемы драйверов. Рассмотрим некоторые из них.

ON Semiconductor UC3845 – импульсный драйвер с выходным током до 1А. Схема драйвера для светодиода 10w на этой микросхеме приведена ниже.

Supertex HV9910 – очень распространенная микросхема импульсного драйвера. Ток на выходе не превышает 10 мА, не имеет гальванической развязки.

Простой драйвер тока на этой микросхеме представлен ниже.

Texas Instruments UCC28810. Сетевой импульсный драйвер, имеет возможность организовать гальваническую развязку. Выходной ток до 750 мА.

Еще одна микросхема этой фирмы, — драйвер для питания мощных светодиодов LM3404HV — описывается в этом видео:

Устройство работает по принципу резонансного преобразователя типа Buck Converter, то есть функция поддержания требуемого тока здесь частично возложена на резонансную цепь в виде катушки L1 и диода Шоттки D1 (типовая схема приведена ниже). Также имеется возможность задания частоты коммутации подбором резистора R_ON.

Maxim MAX16800 – линейная микросхема, работает при малых напряжениях, поэтому на ней можно построить драйвер 12 вольт. Выходной ток – до 350 мА, поэтому может использоваться как драйвер питания для мощного светодиода, фонарика, и т.д. Есть возможность диммирования. Типовая схема и структура представлены ниже.

Заключение

Светодиоды гораздо более требовательны к источнику питания, чем другие источники света. Например, превышение тока на 20% для люминесцентной лампы не повлечет за собой серьезного ухудшения характеристик, для светодиодов же срок службы сократится в несколько раз. Поэтому выбирать драйвер для светодиодов следует особенно тщательно.

LED драйвер. Зачем он нужен и как его подобрать?

В последнее время потребители всё чаще интересуются светодиодным освещением. Популярность LED ламп вполне обоснована – новая технология освещения не выделяет ультрафиолетового изучения, экономична, а срок службы таких ламп – более 10 лет. Кроме того, при помощи LED элементов в домашних и офисных интерьерах, на улице легко создать оригинальные световые фактуры.

Если вы решились приобрести для дома или офиса такие приборы, то вам стоит знать, что они очень требовательны к параметрам электросетей. Для оптимальной работы освещения вам понадобится LED — драйвер. Так как строительный рынок переполнен устройствами как различного качества так и ценовой политики, перед тем, как приобрести светодиодные устройства и блок питания к ним, не лишним будет ознакомиться с основными советами, которые дают специалисты в этом деле.

Для начала рассмотрим, для чего нужен такой аппарат как драйвер.

Каково предназначение драйверов?

Драйвер (блок питания) — это устройство, которое выполняет функции стабилизации тока, протекающего через цепь светодиодов, и отвечает за то, чтобы купленный вами прибор отработал гарантированное производителем количество часов. При подборе блока питания необходимо для начала досконально изучить его выходные характеристики, среди которых ток, напряжение, мощность, коэффициент полезного действия (КПД), а также степень его защиты т воздействия внешних факторов.

К примеру, от проходных характеристик тока зависит яркость светодиод. Цифровое обозначение напряжения отражает диапазон, в котором функционирует драйвер при возможных скачках напряжения. Ну и конечно чем выше КПД, тем более эффективно будет работать устройство, а срок его эксплуатации будет больше.

Где применяются LED драйвера?

Электронное устройство – драйвер — обычно питается от электрической сети в 220В, но рассчитан на работу и с очень низким напряжением в10, 12 и 24В. Диапазон рабочего выходного напряжения, в большинстве случаев, составляет от 3В до нескольких десятков вольт. К примеру, вам нужно подключить семь светодиодов напряжением 3В. В этом случае потребуется драйвер с выходным напряжением от 9 до 24В, который рассчитан на 780 мА. Обратите внимание, что, несмотря на универсальность, такой драйвер будет обладать малым коэффициентом полезного действия, если дать ему минимальную нагрузку.

Если вам нужно установить освещение в авто, вставить лампу в фару велосипеда, мотоцикла, в один или два небольших уличных фонаря или в ручной фонарь, питания от 9 до 36В вам будет вполне достаточно.

LED –драйверы по мощнее необходимо будет выбирать, если вы намерены подключить светодиодную систему, состоящую из трех и более устройств, на улице, выбрали её для оформления своего интерьера, или же у вас есть настольные офисные светильники, которые работают не менее 8 часов в день.

Как работает драйвер?

Как мы уже рассказывали, LED — драйвер выступает источником тока. Источник напряжения создает на своем выходе некоторое напряжение, в идеале не зависящее от нагрузки.

Например, подключим к источнику напряжением 12 В резистор 40 Ом. Через него пойдет ток величиной 300мА.

Теперь включим сразу два резистора. Суммарный ток составит уже 600мА.

Блок питания поддерживает на своем выходе заданный ток. Напряжение при этом может изменяться. Подключим так же резистор 40Ом к драйверу 300мА.

Блок питания создаст на резисторе падение напряжения 12В.

Если подключить параллельно два резистора, ток также будет 300мА, а напряжение упадет в два раза.

Каковы основные характеристики LED — драйвера?

При подборе драйвера обязательно обращайте внимание на такие параметры, как выходное напряжение, потребляемая нагрузкой мощность (ток).

— Напряжение на выходе зависит от падения напряжения на светодиоде; количества светодиодов; от способа подключения.

— Ток на выходе блока питания определяется характеристиками светодиодов и зависит от их мощности и яркости, количества и цветового решения.

Остановимся на цветовых характеристиках LED — ламп. От этого, к слову, зависит мощность нагрузки. Например, средняя потребляемая мощность красного светодиода варьирует в пределах 740 мВт. У зеленого цвета средняя мощность составит уже около 1.20 Вт. На основании этих данных можно заранее просчитать, какой мощности драйвер вам понадобится.

Чтобы вам легче было просчитать общую потребляемую мощность диодов, предлагаем использовать формулу.

P=Pled x N

где Pled — это мощность LED, N — количество подключаемых диодов.

Еще одно важное правило. Для стабильной работы блока питания запас по мощности должен быть хотя бы 25%. То есть должно выполняться следующее соотношение:

Pmax ≥ (1.2…1.3)xP

где Pmax — это максимальная мощность блока питания.

Как правильно подсоединять светодиоды-LED?

Подключать светодиоды можно несколькими способами.

Первый способ – это последовательное введение. Здесь потребуется драйвер напряжением 12В и током 300мА. При таком способе светодиоды в лампе или на ленте горят одинаково ярко, но если вы решитесь подключить большее число светодиодов, вам потребуется драйвер с очень большим напряжением.

Второй способ — параллельное подключение. Нам подойдет блок питания на 6В, а тока будет потребляться примерно в два раза больше, чем при последовательном подключении. Есть и недостаток — одна цепь может светить ярче другой.

Последовательно-параллельное соединение – встречается в прожекторах и других мощных светильниках, работающих и от постоянного, и от переменного напряжения.

Четвертый способ — подключение драйвера последовательно по два. Он наименее предпочтителен.

Есть еще и гибридный вариант. Он соединил в себе достоинства от последовательного и параллельного соединения светодиодов.

Специалисты советуют драйвер выбирать перед тем, как вы купите светодиоды, да еще и желательно предварительно определить схему их подключения. Так блок питания будет для вас более эффективно работать.

Линейные и импульсные драйверы. Каковы их принципы работы?

Сегодня для LED ламп и лент выпускают линейные и импульсные драйверы.
У линейного выходом служит генератор тока, который обеспечивает стабилизацию напряжения, не создавая при этом электромагнитных помех. Такие драйверы просты в использовании и не дорогие, но невысокий коэффициент полезного действия ограничивает сферу их применения.

Импульсные драйверы, наоборот, имеют высокий коэффициент полезного действия (около 96%), да еще и компактны. Драйвер с такими характеристиками предпочтительнее использовать для портативных осветительных приборов, что позволяет увеличить время работы источника питания. Но есть и минус – из-за высокого уровня электромагнитных помех он менее привлекателен.

Нужен светодиодный драйвер на 220В?

Для включения в сеть 220В выпускаются линейные и импульсные драйверы. При этом если блоки питания обладают гальванической развязкой (передача энергии или сигнала между электрическими цепями без электрического контакта между ним), они демонстрируют высокий коэффициент полезного действия, надежность и безопасность в эксплуатации.

Без гальванической развязки блок питания обойдется вам дешевле, но будет не столь надежным, потребует осторожности при подсоединении из-за опасности удара током.

При подборе параметров по мощности специалисты рекомендуют останавливать свой выбор на светодиодных драйверах с мощностью, превышающей необходимый минимум на 25%. Такой запас мощности не даст электронному прибору и питающему устройству быстро выйти из строя.

Стоит ли покупать китайские драйверы?

Made in China – сегодня на рынке можно встретить сотни драйверов различных характеристик, произведенных в Китае. Что же они собой представляют? В основном это устройства с импульсным источником тока на 350-700мА. Низкая цена и наличие гальванической развязки позволяют таким драйверам быть в спросе у покупателей. Но есть и недостатки прибора китайской сборки. Зачастую они не имеют корпуса, использование дешевых элементов снижает надежность драйвера, да еще и отсутствует защита от перегрева и колебаний в электросети.

Китайские драйверы, как и многие товары, выпускаемые в Поднебесной, недолговечны. Поэтому если вы хотите установить качественную систему освещения, которая прослужит вам ни один год, лучше всего покупать преобразователь для светодиодов от проверенного производителя.

Каков срок службы led драйвера?

Драйверы, как и любая электроника, имеют свой срок эксплуатации. Гарантийный срок службы LED — драйвера составляет 30 000 часов. Но не стоит забывать, что время работы аппарата будет зависеть еще от нестабильности сетевого напряжения, уровня влажности и перепада температур, влияния на него внешних факторов.

Неполная загруженность драйвера также снижает срок эксплуатации прибора. К примеру, если LED – драйвер рассчитан на 200Вт, а работает на нагрузку 90Вт, половина его мощности возвращается в электрическую сеть, вызывая ее перегрузку. Это провоцирует частые сбои питания и прибор может перегореть, сослужив вам всего год.

Следуйте нашим советам и тогда не придется часто менять светодиодные устройства.

Светодиодный драйвер: принцип работы и правила подбора

Светодиоды получили большую популярность. Главную роль в этом сыграл светодиодный драйвер, поддерживающий постоянный выходной ток определенного значения. Можно сказать, что это устройство представляет собой источник тока для LED-приборов. Такой драйвер тока, работая вместе со светодиодом, обеспечивает долголетний срок службы и надежную яркость. Анализ характеристик и видов этих устройств позволяет понять, какие они выполняют функции, и как их правильно выбирать.

Что такое драйвер и каково его назначение?

Драйвер для светодиодов является электронным устройством, на выходе которого образуется постоянный ток после стабилизации. В данном случае образуется не напряжение, а именно ток. Устройства, которые стабилизируют напряжение, называются блоками питания. На их корпусе указывается выходное напряжение. Блоки питания 12 В применяют для питания LED-линеек, светодиодной ленты и модулей.

Основным параметром LED-драйвера, которым он сможет обеспечивать потребителя длительное время при определенной нагрузке, является выходной ток. В качестве нагрузки применяются отдельные светодиоды или сборки из аналогичных элементов.

КПД импульсного драйвера для светодиодов достигает 95%

Драйвер для светодиода обычно питается от сети напряжением 220 В. В большинстве случаев диапазон рабочего выходного напряжения составляет от трех вольт и может достигать нескольких десятков вольт. Для подключения светодиодов 3W в количестве шести штук потребуется драйвер с выходным напряжением от 9 до 21 В, рассчитанный на 780 мА. При своей универсальности он обладает малым КПД, если на него включить минимальную нагрузку.

При освещении в автомобилях, в фарах велосипедов, мотоциклов, мопедов и т. д., в оснащении переносных фонарей используется питание с постоянным напряжением, значение которого варьируется от 9 до 36 В. Можно не применять драйвер для светодиодов с небольшой мощностью, но в таких случаях потребуется внесение соответствующего резистора в питающую сеть напряжением 220 В. Несмотря на то, что в бытовых выключателях используется этот элемент, подключить светодиод к сети 220 В и рассчитывать на надежность достаточно проблематично.

Основные особенности

Мощность, которую эти устройства способны отдавать под нагрузкой, является важным показателем. Не стоит перегружать его, пытаясь добиться максимальных результатов. В результате таких действий могут выйти из строя драйверы для светодиодов или же сами LED-элементы.

Дешевый светодиодный драйвер

На электронную начинку устройства влияет множество причин:

• класс защиты аппарата;
• элементная составляющая, которая применяется для сборки;
• параметры входа и выхода;
• марка производителя.

Изготовление современных драйверов выполняется при помощи микросхем с использованием технологии широтно-импульсного преобразования, в состав которых входят импульсные преобразователи и схемы, стабилизирующие ток. ШИМ-преобразователи запитываются от 220 В, обладают высоким классом защиты от коротких замыканий, перегрузок, а так же высоким КПД.

Технические характеристики

Перед приобретением преобразователя для светодиодов следует изучить характеристики устройства. К ним относятся следующие параметры:

• выдаваемая мощность;
• выходное напряжение;
• номинальный ток.

Схема подключения LED-драйвера

На выходное напряжение влияет схема подключения к источнику питания, количество в ней светодиодов. Значение тока пропорционально зависит от мощности диодов и яркости их излучения. Светодиодный драйвер должен выдавать столько тока для светодиодов, сколько потребуется для обеспечения постоянной яркости. Стоит помнить, что мощность необходимого устройства должна быть более потребляемой всеми светодиодами. Рассчитать ее можно, используя следующую формулу:

P(led) – мощность одного LED-элемента;

n — количество LED-элементов.

Для обеспечения длительной и стабильной работы драйвера следует учитывать запас мощности устройства в 20–30% от номинальной.

Подключение светодиодов к драйверу

Выполняя расчет, следует учитывать цветовой фактор потребителя, так как он влияет на падение напряжения. У разных цветов оно будет иметь отличающиеся значения.

Срок годности

Светодиодные драйверы, как и вся электроника, обладают определенным сроком службы, на который сильно влияют эксплуатационные условия. LED-элементы, изготовленные известными брендами, рассчитаны на работу до 100 тысяч часов, что намного дольше источников питания. По качеству рассчитанный драйвер можно классифицировать на три типа:

• низкого качества, с работоспособностью до 20 тысяч часов;
• с усредненными параметрами — до 50 тысяч часов;
• преобразователь, состоящий из комплектующих известных брендов — до 70 тысяч часов.

Многие даже не знают, зачем обращать внимание на этот параметр. Это понадобится для выбора устройства для длительного использования и дальнейшей окупаемости. Для использования в бытовых помещениях подойдет первая категория (до 20 тысяч часов).

Как подобрать драйвер?

Насчитывается множество разновидностей драйверов, используемых для LED-освещения. Большинство из представленной продукции изготовлено в Китае и не имеет нужного качества, но выделяется при этом низким ценовым диапазоном. Если нужен хороший драйвер, лучше не гнаться за дешевизной китайского производства, так как их характеристики не всегда совпадают с заявленными, и редко когда к ним прилагается гарантия. Может быть брак на микросхеме или быстрый выход из строя устройства, в таком случае не удастся совершить обмен на более качественное изделие или вернуть средства.

Светодиодный драйвер без корпуса

Наиболее часто выбираемым вариантом является бескорпусный драйвер, питающийся от 220 В или 12 В. Различные модификации позволяют использовать их для одного или более светодиодов. Эти устройства можно выбрать для организации исследований в лаборатории или же проведения экспериментов. Для фито-ламп и бытового применения выбирают драйверы для светодиодов, находящиеся в корпусе. Бескорпусные устройства выигрывают в ценовом плане, но проигрывают в эстетике, безопасности и надежности.

Виды драйверов

Устройства, осуществляющие питание светодиодов, условно можно разделить на:

• импульсные;
• линейные.

Импульсный драйвер

Устройства импульсного типа производят на выходе множество токовых импульсов высокой частоты и работают по принципу ШИМ, КПД у них составляет до 95%. Импульсные преобразователи имеют один существенный недостаток — во время работы возникают сильные электромагнитные помехи. Для обеспечения стабильного выходного тока в линейный драйвер установлен генератор тока, который играет роль выхода. Такие устройства имеют небольшой КПД (до 80%), но при этом просты в техническом плане и стоят недорого. Такие устройства не получится использовать для потребителей большой мощности.

Из вышеперечисленного можно сделать вывод, что источник питания для светодиодов следует выбирать очень тщательно. Примером может послужить люминесцентная лампа, на которую подается ток, превышающий норму на 20%. В ее характеристиках практически не произойдет изменений, а вот работоспособность светодиода уменьшится в несколько раз.

LM334 Цепи постоянного тока Учебное пособие

Рис. 1

Льюис Лофлин

Видео на YouTube для этого проекта:

Источник постоянного тока (CCS) в электронике — это устройство / цепь, которая производит постоянное значение тока независимо от напряжения источника или сопротивления нагрузки. На рис. 1 показана общая схема CCS с использованием биполярного транзистора PNP. Значения Ic = Ib * hfe (бета) транзистора. Цепь постоянного тока также может использоваться в качестве ограничителя тока.

Maxim Semiconductor отмечает следующее, почему нам нужно использовать источник постоянного тока. «При использовании белых светодиодов для подсветки дисплеев или других приложений освещения есть две причины использовать их с постоянным током:»

Во избежание нарушения абсолютного максимального номинального тока и снижения надежности.

Для получения предсказуемой и согласованной силы света и цветности каждого светодиода.

Они отмечают: «Прямой ток vs.прямое напряжение шести случайных белых светодиодов (по три от каждого из двух производителей) … питание этих шести светодиодов, например, напряжением 3,4 В приведет к изменению их прямого тока от 10 мА до 44 мА, в зависимости от светодиода ».

Помимо светодиодов, источники постоянного тока используются с резистивными датчиками, такими как фотоэлементы и термисторы, для большей стабильности и для источников питания с ограничением тока.

См. Источник постоянного тока LM317 для освещения светодиодов

См. Источник постоянного тока LM334 с резистивными датчиками.

На рис. 1 Ib управляется резистором 1 кОм и потенциометром 5 кОм. При Vcc, равном 12 вольт, мы падаем 0,6 вольт на переход база-эмиттер Q1. Мы настраиваем потенциометр на базовый ток 3 мА (0,003 А). Если Q1 имеет hfe 50: Ic = 0,003 * 50 = 150 мА или 0,15 А.

Эти схемы необходимы для работы с матрицами мощных светодиодов. Схема выше проста, может быть немного нестабильной из-за дрейфа температуры с Q1, вызывающего дрейф тока.Эта проблема незначительна по сравнению с дрейфом источника питания, который может вызвать гораздо большую нестабильность.

Рис. 2

На рис. 2 показан более стабильный источник постоянного тока, использующий LM741 OP-AMP. Ток коллектора Ic = (Vcc — Vref) / RE. В приведенном выше примере с Vref = 1,5 В и RE = 10 Ом; (12 В — 10,5 В) / 10 = 150 мА. Эта конструкция более стабильна из-за обратной связи с контактом 2 на LM741, когда изменения температуры вызывают изменения тока с Q1. Потенциал 20 кОм может быть заменен постоянными резисторами.

Большой плюс — Ic не зависит от Q2 hfe — hfe — это усиление постоянного тока.

Это было протестировано и хорошо работало даже при напряжении до 5 В при питании белого светодиода мощностью 150 мА при 3,2 В. Единственная слабость — это колебания тока из-за смены блока питания.

Рис. 3

Рис. 3 использует LM334, трехконтактный источник тока, предназначенный для работы при уровнях тока от 1 мкА до 10 мА, которые устанавливаются внешним резистором Rset. Устройство работает как «настоящий двухконтактный источник тока», не требующий дополнительных подключений питания.«Он также может работать как датчик температуры.

В этом примере я использую LM334 для управления Ib в Q3. Rset — это комбинация R1 и R2, настроенная на 100 Ом. Iset = Ib = 67,7 мВ / Rset = 677 мкА. Ic = Ib * hfe; Ic = 677 мкА * 180 = 120 мА. Q3 был 2N2907. См. Лист технических характеристик LM334.

Это намного превосходит две более ранние схемы, потому что колебания напряжения питания вызывают небольшое измеримое изменение Ic. Но LM334 страдает от максимального тока привода всего 10 мА, и есть много приложений, где требуются гораздо более высокие токи.

В следующем разделе мы рассмотрим использование регулятора переменного напряжения LM317 в режиме источника постоянного тока.

См. Цепи постоянного тока LM317

Выше мы увеличиваем ток из LM317. См. Источник питания

с регулируемым напряжением и током LM317.

Новый апрель 2018 г .:

Домашняя страница Hobby Electronics и домашняя страница для веб-мастеров (Off site.)

Отсутствует

Код 404 страница не найдена. К сожалению, страница отсутствует или перемещена. Ниже приведены основные подразделы этого сайта. Главная страница General Electronics Мой канал YouTube Electronics Проекты микроконтроллеров Arduino Raspberry Pi и Linux Пересмотр регистров порта Arduino Digispark ATtiny85 с расширителем GPIO MCP23016 Программа безопасной сборки H-Bridge Построить управление двигателем H-Bridge без фейерверков MOSFET H-мост для Arduino 2 Гистерезис компаратора и триггеры Шмитта Учебное пособие по теории компараторов Работа и использование фотодиодных схем Реле постоянного тока MOSFET с оптопарой с фотоэлектрическими драйверами Подключение твердотельных реле Crydom MOSFET Учебное пособие по схемам операционных усилителей на фотодиодах Входные цепи оптопары для ПЛК h21L1, 6N137A, FED8183, TLP2662 Оптопары с цифровым выходом Цепи постоянного тока с LM334 LM334 Цепи CCS с термисторами, фотоэлементами LM317 Цепи источника постоянного тока TA8050P Управление двигателем с Н-мостом Оптическая развязка элементов управления двигателем с Н-образным мостом Управление двигателем с Н-мостом на всех NPN-транзисторах Базовые симисторы и тиристоры Твердотельные реле переменного тока с симисторами Светоактивированный кремниевый управляемый выпрямитель (LASCR) Базовые схемы транзисторных драйверов для микроконтроллеров ULN2003A Транзисторная матрица Дарлингтона с примерами схем Учебное пособие по использованию силовых транзисторов Дарлингтона TIP120 и TIP125 Управление силовыми транзисторами 2N3055-MJ2955 с транзисторами Дарлингтона Описание биполярных транзисторных переключателей Учебное пособие по переключению N-канального силового полевого МОП-транзистора Учебное пособие по переключателю P-Channel Power MOSFET Создание транзисторного управления двигателем с H-мостом Управление двигателем H-Bridge с силовыми МОП-транзисторами Другие примеры схем H-моста силового полевого МОП-транзистора Создание мощного транзисторного управления двигателем с H-мостом Теория и работа конденсаторов Построить радио AM с вакуумной трубкой 12AV6 Катушки для высокоселективного кристаллического радио Добавление двухтактного выходного каскада к усилителю звука Lm386 Исправление источника питания Основные силовые трансформаторы Схема транзисторно-стабилитронного стабилизатора Уловки и подсказки для регуляторов напряжения серии LM78XX Биполярные источники питания Создайте регулируемый источник питания 0-34 В с Lm317 Использование датчиков Холла с переменным током Использование переключателей и датчиков на эффекте Холла Использование ратиометрических датчиков на эффекте Холла Использование датчиков Холла с Arduino-ATMEGA168 Простой преобразователь от 12-14 В постоянного тока до 120 В переменного тока Глядя на схемы оконного компаратора Автоматическое открытие и закрытие окна теплицы La4224 1 Вт усилитель звука Управление двигателем H-Bridge с силовыми МОП-транзисторами Обновлено Обновлено в сентябре 2017 г .: Веб-мастер Раскрытие Бристоль, Юго-Западная Вирджиния Наука и технологии 2017 Обновления и удаления веб-сайта Электроника для хобби Конституция США Христианство 101 Религиозные темы Электронная почта »Главная » Электронное письмо »Пожертвовать » Преступление »Электроника для хобби » Защита окружающей среды »Расизм »Религия »Бристоль VA / TN »Архив 1 »Архив 2 »Архив 3 »Архив 4 »Архив 5 » Архив 6 »Архив 7 »Архив 8 »Архив 9 Веб-сайт Авторские права Льюис Лофлин, Все права защищены.

Отсутствует

Код 404 страница не найдена. К сожалению, страница отсутствует или перемещена. Ниже приведены основные подразделы этого сайта. Главная страница General Electronics Мой канал YouTube Electronics Проекты микроконтроллеров Arduino Raspberry Pi и Linux Пересмотр регистров порта Arduino Digispark ATtiny85 с расширителем GPIO MCP23016 Программа безопасной сборки H-Bridge Построить управление двигателем H-Bridge без фейерверков MOSFET H-мост для Arduino 2 Гистерезис компаратора и триггеры Шмитта Учебное пособие по теории компараторов Работа и использование фотодиодных схем Реле постоянного тока MOSFET с оптопарой с фотоэлектрическими драйверами Подключение твердотельных реле Crydom MOSFET Учебное пособие по схемам операционных усилителей на фотодиодах Входные цепи оптопары для ПЛК h21L1, 6N137A, FED8183, TLP2662 Оптопары с цифровым выходом Цепи постоянного тока с LM334 LM334 Цепи CCS с термисторами, фотоэлементами LM317 Цепи источника постоянного тока TA8050P Управление двигателем с Н-мостом Оптическая развязка элементов управления двигателем с Н-образным мостом Управление двигателем с Н-мостом на всех NPN-транзисторах Базовые симисторы и тиристоры Твердотельные реле переменного тока с симисторами Светоактивированный кремниевый управляемый выпрямитель (LASCR) Базовые схемы транзисторных драйверов для микроконтроллеров ULN2003A Транзисторная матрица Дарлингтона с примерами схем Учебное пособие по использованию силовых транзисторов Дарлингтона TIP120 и TIP125 Управление силовыми транзисторами 2N3055-MJ2955 с транзисторами Дарлингтона Описание биполярных транзисторных переключателей Учебное пособие по переключению N-канального силового полевого МОП-транзистора Учебное пособие по переключателю P-Channel Power MOSFET Создание транзисторного управления двигателем с H-мостом Управление двигателем H-Bridge с силовыми МОП-транзисторами Другие примеры схем H-моста силового полевого МОП-транзистора Создание мощного транзисторного управления двигателем с H-мостом Теория и работа конденсаторов Построить радио AM с вакуумной трубкой 12AV6 Катушки для высокоселективного кристаллического радио Добавление двухтактного выходного каскада к усилителю звука Lm386 Исправление источника питания Основные силовые трансформаторы Схема транзисторно-стабилитронного стабилизатора Уловки и подсказки для регуляторов напряжения серии LM78XX Биполярные источники питания Создайте регулируемый источник питания 0-34 В с Lm317 Использование датчиков Холла с переменным током Использование переключателей и датчиков на эффекте Холла Использование ратиометрических датчиков на эффекте Холла Использование датчиков Холла с Arduino-ATMEGA168 Простой преобразователь от 12-14 В постоянного тока до 120 В переменного тока Глядя на схемы оконного компаратора Автоматическое открытие и закрытие окна теплицы La4224 1 Вт усилитель звука Управление двигателем H-Bridge с силовыми МОП-транзисторами Обновлено Обновлено в сентябре 2017 г .: Веб-мастер Раскрытие Бристоль, Юго-Западная Вирджиния Наука и технологии 2017 Обновления и удаления веб-сайта Электроника для хобби Конституция США Христианство 101 Религиозные темы Электронная почта »Главная » Электронное письмо »Пожертвовать » Преступление »Электроника для хобби » Защита окружающей среды »Расизм »Религия »Бристоль VA / TN »Архив 1 »Архив 2 »Архив 3 »Архив 4 »Архив 5 » Архив 6 »Архив 7 »Архив 8 »Архив 9 Веб-сайт Авторские права Льюис Лофлин, Все права защищены.

Отсутствует

Код 404 страница не найдена. К сожалению, страница отсутствует или перемещена. Ниже приведены основные подразделы этого сайта. Главная страница General Electronics Мой канал YouTube Electronics Проекты микроконтроллеров Arduino Raspberry Pi и Linux Пересмотр регистров порта Arduino Digispark ATtiny85 с расширителем GPIO MCP23016 Программа безопасной сборки H-Bridge Построить управление двигателем H-Bridge без фейерверков MOSFET H-мост для Arduino 2 Гистерезис компаратора и триггеры Шмитта Учебное пособие по теории компараторов Работа и использование фотодиодных схем Реле постоянного тока MOSFET с оптопарой с фотоэлектрическими драйверами Подключение твердотельных реле Crydom MOSFET Учебное пособие по схемам операционных усилителей на фотодиодах Входные цепи оптопары для ПЛК h21L1, 6N137A, FED8183, TLP2662 Оптопары с цифровым выходом Цепи постоянного тока с LM334 LM334 Цепи CCS с термисторами, фотоэлементами LM317 Цепи источника постоянного тока TA8050P Управление двигателем с Н-мостом Оптическая развязка элементов управления двигателем с Н-образным мостом Управление двигателем с Н-мостом на всех NPN-транзисторах Базовые симисторы и тиристоры Твердотельные реле переменного тока с симисторами Светоактивированный кремниевый управляемый выпрямитель (LASCR) Базовые схемы транзисторных драйверов для микроконтроллеров ULN2003A Транзисторная матрица Дарлингтона с примерами схем Учебное пособие по использованию силовых транзисторов Дарлингтона TIP120 и TIP125 Управление силовыми транзисторами 2N3055-MJ2955 с транзисторами Дарлингтона Описание биполярных транзисторных переключателей Учебное пособие по переключению N-канального силового полевого МОП-транзистора Учебное пособие по переключателю P-Channel Power MOSFET Создание транзисторного управления двигателем с H-мостом Управление двигателем H-Bridge с силовыми МОП-транзисторами Другие примеры схем H-моста силового полевого МОП-транзистора Создание мощного транзисторного управления двигателем с H-мостом Теория и работа конденсаторов Построить радио AM с вакуумной трубкой 12AV6 Катушки для высокоселективного кристаллического радио Добавление двухтактного выходного каскада к усилителю звука Lm386 Исправление источника питания Основные силовые трансформаторы Схема транзисторно-стабилитронного стабилизатора Уловки и подсказки для регуляторов напряжения серии LM78XX Биполярные источники питания Создайте регулируемый источник питания 0-34 В с Lm317 Использование датчиков Холла с переменным током Использование переключателей и датчиков на эффекте Холла Использование ратиометрических датчиков на эффекте Холла Использование датчиков Холла с Arduino-ATMEGA168 Простой преобразователь от 12-14 В постоянного тока до 120 В переменного тока Глядя на схемы оконного компаратора Автоматическое открытие и закрытие окна теплицы La4224 1 Вт усилитель звука Управление двигателем H-Bridge с силовыми МОП-транзисторами Обновлено Обновлено в сентябре 2017 г .: Веб-мастер Раскрытие Бристоль, Юго-Западная Вирджиния Наука и технологии 2017 Обновления и удаления веб-сайта Электроника для хобби Конституция США Христианство 101 Религиозные темы Электронная почта »Главная » Электронное письмо »Пожертвовать » Преступление »Электроника для хобби » Защита окружающей среды »Расизм »Религия »Бристоль VA / TN »Архив 1 »Архив 2 »Архив 3 »Архив 4 »Архив 5 » Архив 6 »Архив 7 »Архив 8 »Архив 9 Веб-сайт Авторские права Льюис Лофлин, Все права защищены.

LM317 Источник постоянного тока для светодиодов

Рис. 1

Льюисом Лофлином

В приведенных выше ссылках я исследовал использование источника постоянного тока (CCS) и основную теорию. Здесь я сконцентрируюсь 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 трех светодиодах составляет 12,2 вольт, а падение напряжения на Us и R3 — 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 соответствующее падение напряжения, но падение 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.

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

Основы схемы управления светодиодами постоянного тока

В этом техническом обзоре обсуждаются обоснование и реализация схемы привода постоянного тока для подсветки светодиодов.

Практически любой, кто работает с электроникой, знаком с приводом светодиодов постоянного напряжения, хотя он может и не быть признан таковым. Классическая схема «цифровой выход плюс последовательный резистор» — это, по сути, схема с постоянным напряжением; может показаться, что резистор устанавливает фиксированный ток, предполагаемый примерно (V _DD — 0,7 В) / R _series , но на самом деле схема регулируется экспоненциальным соотношением тока и напряжения диода.

Постоянными параметрами здесь являются V _DD и R _серии ; ток затем определяется точкой, в которой линия нагрузки пересекает характеристическую кривую диода.Вариации этой кривой — и, конечно, кривая не идентична от одной части к другой — могут привести к колебаниям тока.

Этот подход идеально подходит для различных некритичных светодиодных приложений. Но в любой схеме, которая фактически не контролирует ток через светодиод, присуща слабость по той простой причине, что прямой ток более важен с точки зрения работы светодиода, чем прямое напряжение.

• Яркость светодиода определяется прямым током.Эта проблема становится несколько туманной, когда вы переходите к деталям, потому что прямое напряжение связано с прямым током в соответствии с экспоненциальной зависимостью, упомянутой выше. Таким образом, трудно отделить ток от напряжения, учитывая влияние на яркость. Но имеет смысл думать о токе как о величине, определяющей яркость, потому что более или менее линейная зависимость между прямым током и яркостью гораздо более прямолинейна и полезна, чем соотношение между прямым напряжением и яркостью.Поэтому, если вы хотите точно отрегулировать яркость, вам нужно контролировать ток.
• Светодиод может быть поврежден, если превышен максимальный прямой ток. Приложение слишком большого напряжения не вызывает большого беспокойства, потому что падение напряжения на диоде не увеличивается значительно после того, как он входит в более вертикальный участок его экспоненциальной зависимости тока от напряжения. Увеличивается не падение напряжения, а прямой ток, и это количество, которое необходимо ограничить в соответствии со спецификацией в таблице данных.Соблюдать спецификацию максимального прямого тока легко, когда все, что вам нужно, это простой индикатор — вы можете использовать последовательный резистор такого размера, чтобы ток всегда был намного ниже предела. Но что, если вы хотите максимизировать силу света светодиода, то есть получить как можно больше света от одного светодиода? В этом случае вам нужно подтолкнуть прямой ток к максимуму, а для этого вам понадобится привод постоянного тока.

Возможно, самый простой способ реализовать управление светодиодами с постоянным током — это использовать интегральную схему, предназначенную именно для этого — есть много таких устройств на выбор.Эти драйверы светодиодов включают в себя множество полезных функций; они могут упростить вашу конструкцию и, благодаря функциям энергосбережения, помочь продлить срок службы батареи в портативных приложениях.

Для тех, кто любит разрабатывать свои собственные схемы, операционный усилитель может обеспечить регулируемый светодиодный привод постоянного тока:

Действие отрицательной обратной связи заставляет операционный усилитель увеличивать или уменьшать свой выходной ток до тех пор, пока напряжение на резисторе не совпадет с управляющим напряжением, подаваемым на неинвертирующую входную клемму.

Драйвер светодиодов

— Создание эффективного источника постоянного тока

Самый простой подход — использовать последовательный резистор, конечно, вместе с некоторым источником постоянного напряжения. Не вдаваясь в подробности, это тоже кажется относительно хорошим ответом. Однако в нем есть очень серьезный недостаток, о котором я сразу же исправлю.

Резистор действует как очень и очень грубый стабилизатор тока. Чем выше напряжение для фиксированного источника питания и чем ниже требуемое напряжение для светодиодных лент, тем лучше оно будет регулироваться.Чем больше накладных расходов, тем лучше. Но, конечно, расточительный по мощности. Однако в вашем случае накладных расходов не так много. Итак, давайте посмотрим, насколько это плохо.

Чтобы вычислить регулировку с использованием резистора, нам нужно знать% изменения тока для данного% изменения требуемого напряжения светодиода для работы (конечно, при условии, что все по-прежнему работает нормально). вычисляется, чтобы использовать дробь исчисления, которая выглядит следующим образом \ $ \ text {d} \, \% I = \ frac {\ text {d} I} {I} \ $.

Значение тока вычислить довольно просто:

$$ I_ \ text {LED} = \ frac {V_ \ text {SUPPLY} -8 * V_ \ text {LED}} {R} $$

Я опущу детали выполнения дифференциалов (они несложны). Но для вычисления регулирования нам понадобится что-то вроде этого:

$$ \ frac {\ text {d} \: \% I} {\ text {d} \: \% V} = \ frac {\ frac {\ text {d} I} {I}} {\ frac {\ text {d} V} {V}} = — 8 \ cdot \ frac {V_ \ text {LED}} {V_ \ text {SUPPLY} -8 * V_ \ text {LED}} $$

Для \ $ V_ \ text {SUPPLY} = 24 \: \ text {V} \ $ и \ $ V_ \ text {LED} = 2.63 \: \ text {V} \ $, получается примерно -7,11% на%.

Предположим, вы используете \ $ R = 56 \: \ Omega \ $. Номинально вы должны вычислить \ $ I = \ frac {24 \: \ text {V} -8 * 2,63 \: \ text {V}} {56 \: \ Omega} \ приблизительно 52,9 \: \ text {mA} \ $. Но с изменением среднего падения напряжения на 1% я вычисляю \ $ 49.1 \: \ text {mA} \ le I \ le 56.6 \: \ text {mA} \ $. Это разброс более 7%.

Теперь все было бы хорошо. То есть, если бы вы могли мне пообещать, что колебания напряжения светодиодов будут не более 1%. Однако это даже близко не похоже на реальность.В технических характеристиках обычно предусмотрено 10% отклонений, и без биннинга я видел и похуже. Возможно 15% и более при том же токе светодиода. Итак, сейчас мы говорим об абсолютно ужасном действующем регулировании — может быть, хуже 70%! (Очевидно, что здесь мы проецируем прямую интерполяцию, и у нее есть свои проблемы, но она по-прежнему дает оценку 1-го порядка, к которой очень стоит прислушаться.)

---

Одно из возможных решений — значительно увеличить \ $ V_ \ text {SUPPLY} \ $. Это, безусловно, уменьшит существующие вариации в регулировании.Другой вариант — просто согласиться с тем, что, поскольку люди видят яркость в логарифмической шкале, вы можете согласиться с резкими изменениями тока от одной цепочки светодиодов к другой. Другой вариант — отрегулировать номинал резистора, чтобы он лучше подходил к каждой светодиодной цепочке. Это тоже сработает. Для этого потребуется множество доступных резисторов, а также некоторые испытания и настройки, но это не тяжелая работа.

Если вам нужна лучшая однородность тока для каждой светодиодной цепочки и если вы можете позволить себе гарантировать около \ $ 1.5 \: \ text {V} \ $ накладных расходов (резистор может ограничивать ток с меньшими накладными расходами), тогда схема ограничения с двумя BJT, вероятно, является лучшим подходом. Ваша первоначальная точность будет достаточно хорошей, чтобы вам никогда не пришлось беспокоиться о том, чтобы возиться с номиналами резисторов. Это просто готовое к работе решение, которое будет работать правильно. Кроме того, учитывая ваши токи, рассеивание достаточно мало, поэтому вы, вероятно, можете использовать малосигнальные BJT (дешевые и небольшие устройства) для схемы.

^{смоделировать эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab}

Яркость

\ $ R_2 = 12 \: \ Omega \ $ может вам не подойти.Вы можете немного опустить или немного поднять. Но я думаю, это именно та область, которую вы искали. Для выбранного мной \ $ R_2 \ $, вероятно, подойдет \ $ 10 \: \ text {k} \ Omega \ le R_1 \ le 15 \: \ text {k} \ Omega \ $. (Хотя это, конечно, немного зависит от того, что вы в конечном итоге решите для \ $ R_2 \ $.)

Отметим также, что возможная проблема все еще существует. Если ваши светодиодные цепочки действительно имеют среднее значение \ $ 2.63 \: \ text {V} \ $ на светодиод, но они могут отличаться, скажем, на + 10%, то результат превышает \ $ 23 \: \ text {V} \ $.Этого достаточно, чтобы, вероятно, вытолкнуть вышеуказанную схему из «управления», и вы снова увидите более существенные изменения тока светодиода. Это наводит на мысль, что на всякий случай вам понадобится \ $ 25 \: \ text {V} \ $ в качестве источника питания. Или, возможно, даже немного больше. Но они не так распространены, как \ $ 24 \: \ text {V} \ $.

Итак, опять же, у вас, вероятно, немного низкий запас по напряжению. Но я думаю, что, по крайней мере, с активным ограничителем тока регулирование должно быть лучше, чем с одним резистором.Вышеупомянутый подход использует два резистора и два дешевых BJT. Вам, конечно, придется решить, хорошо это или плохо.

.