Схема драйвера. Схемы драйверов светодиодов: особенности работы и типы устройств

Какие существуют типы драйверов для светодиодов. Как работают линейные и импульсные драйверы. Какие микросхемы используются в схемах драйверов. Как правильно подключить драйвер к светодиодам. На что обратить внимание при выборе драйвера.

Принцип работы и назначение драйверов для светодиодов

Драйвер светодиода представляет собой электронное устройство, предназначенное для стабилизации тока через светодиод. Основные функции драйвера:

• Преобразование переменного напряжения сети в постоянное напряжение, необходимое для питания светодиодов
• Ограничение и стабилизация тока через светодиоды
• Защита светодиодов от перегрузки по току
• Обеспечение возможности регулировки яркости (диммирование)

Использование драйвера позволяет продлить срок службы светодиодов и обеспечить их стабильную работу. Без драйвера светодиоды быстро выходят из строя из-за превышения допустимого тока.

Основные типы драйверов светодиодов

По принципу работы драйверы светодиодов делятся на две основные группы:

Линейные драйверы

Линейные драйверы работают по принципу последовательного стабилизатора тока. Их основные особенности:

• Простая схемотехника
• Низкий КПД (30-60%)
• Отсутствие электромагнитных помех
• Подходят для маломощных светодиодов

Импульсные драйверы

Импульсные драйверы работают на основе ШИМ-регулирования. Их характеристики:

• Высокий КПД (до 95%)
• Возможность питания мощных светодиодов
• Наличие электромагнитных помех
• Более сложная схемотехника

Для бытового освещения чаще используются импульсные драйверы, так как они более эффективны.

Популярные микросхемы для построения драйверов светодиодов

В схемах драйверов светодиодов часто используются следующие микросхемы:

• PT4115 — импульсный драйвер на 350 мА
• XL6009 — повышающий преобразователь до 1.2А
• LM317 — линейный стабилизатор тока до 1.5А
• AMC7135 — линейный стабилизатор на 350 мА
• BP2831D — драйвер с диммированием до 1А

Выбор конкретной микросхемы зависит от требуемых параметров драйвера — выходного тока, напряжения питания, наличия диммирования и т.д.

Схема подключения драйвера к светодиодам

При подключении драйвера к светодиодам необходимо учитывать следующие моменты:

1. Определить полярность светодиодов (анод «+» и катод «-«)
2. Рассчитать количество последовательно и параллельно соединенных светодиодов
3. Выбрать драйвер с подходящим выходным током и напряжением
4. Подключить светодиоды к выходу драйвера с соблюдением полярности
5. Подать питание на вход драйвера

Важно не превышать максимально допустимый ток через светодиоды, указанный в их характеристиках.

Критерии выбора драйвера для светодиодов

При выборе драйвера для светодиодов следует обратить внимание на следующие параметры:

• Диапазон входных напряжений
• Выходной ток
• Выходная мощность
• КПД
• Наличие защит (от КЗ, перегрева и т.д.)
• Возможность диммирования
• Уровень пульсаций выходного тока
• Электромагнитная совместимость

Правильно подобранный драйвер обеспечит длительную и стабильную работу светодиодного освещения.

Самостоятельное изготовление драйвера светодиодов

Для самостоятельной сборки простого драйвера светодиодов потребуются следующие компоненты:

• Микросхема драйвера (например, PT4115)
• Индуктивность
• Диоды Шоттки
• Конденсаторы
• Резисторы
• Печатная плата

Порядок изготовления:

1. Разработать печатную плату по типовой схеме включения микросхемы
2. Припаять компоненты на плату
3. Настроить выходной ток подбором резистора обратной связи
4. Проверить работу драйвера на макете

Важно соблюдать меры электробезопасности при работе с высоким напряжением.

Особенности драйверов для мощных светодиодов

Драйверы для мощных светодиодов (1-100 Вт) имеют ряд особенностей:

• Повышенная выходная мощность (до 100 Вт и более)
• Наличие радиатора для отвода тепла
• Защита от перегрева
• Высокий КПД (более 90%)
• Возможность диммирования
• Гальваническая развязка входа и выхода

Такие драйверы часто используются для питания мощных светодиодных прожекторов и промышленных светильников.

Диммируемые драйверы светодиодов

Диммируемые драйверы позволяют регулировать яркость светодиодов. Основные способы диммирования:

• ШИМ-диммирование — изменение скважности импульсов
• Аналоговое диммирование — изменение уровня выходного тока
• DALI — цифровой протокол управления освещением

Диммируемые драйверы обычно имеют дополнительный вход управления для подключения регулятора яркости. Это позволяет создавать различные световые сценарии.

Как сделать драйвер для светодиода. Схема драйвера для светодиодов.

Основное назначение драйверов – это стабилизация тока, который проходит через светодиод. Причем нужно учесть, что сила тока, который проходит по кристаллу полупроводника, должна быть точно такой же, как и у светодиода по паспорту. Благодаря этому обеспечивается устойчивое освещение. Кристалл в светодиоде намного дольше прослужит. Чтобы узнать напряжение, необходимое для питания светодиодов, нужно воспользоваться вольт-амперной характеристикой. Это график, показывающий зависимость между напряжением питания и током.

Если планируется проводить освещение светодиодными лампами жилого или офисного помещения, то драйвер должен питаться от бытовой сети переменного тока с напряжением 220 В. Если же светодиоды используются в автомобильной или мототехнике, нужно использовать драйверы, питающиеся от постоянного напряжения, значение 9-36 В. В некоторых случаях (если светодиодная лампа небольшой мощности и питается от сети 220 В) допускается убрать схему драйвера светодиода. От сети если запитано устройство, достаточно включить в схему постоянный резистор.

Параметры драйверов.

Прежде чем приобрести устройство или самостоятельно его изготовить, нужно ознакомиться с тем, какие у него имеются основные характеристики:

1. Номинальный ток потребления.
2. Мощность.
3. Выходное напряжение.

Напряжение на выходе преобразователя напрямую зависит от того, какой выбран способ подключения источника света, числа светодиодов. Ток имеет прямую зависимость от яркости и мощности элементов.

Преобразователь должен обеспечивать ток, при котором светодиоды будут работать с одинаковой яркостью. На PT4115 схема драйвера светодиодов реализуется довольно просто – это самый распространенный преобразователь напряжения для использования с LED-элементами. Изготовить прибор на его основе можно буквально «на коленке».

Мощность драйвера.

Мощность прибора – это самая важная характеристика. Чем мощнее драйвер, тем большее число светодиодов можно подключить к нему (конечно, придется проводить простые расчеты). Обязательное условие – мощность драйвера должна быть больше, чем у всех светодиодов в сумме. Выражается это такой формулой:

Р = Р(св) х N,

где Р, Вт – мощность драйвера;

Р(св), Вт – мощность одного светодиода;

N – количество светодиодов.

Например, при сборке схемы драйвера для светодиода 10W вы можете смело подключать в качестве нагрузки LED-элементы мощностью до 10 Вт. Обязательно нужно иметь небольшой запас по мощности – примерно 25%. Поэтому, если планируется подключение светодиода 10 Вт, драйвер должен обеспечивать мощность не менее 12,5-13 Вт.

Цвета светодиодов.

Обязательно нужно учитывать то, какой цвет испускает светодиод. От этого зависит то, какое падение напряжения будет у них при одинаковой силе тока. Например, при токе питания 0,35 А, падение напряжения у красных LED-элементов примерно 1,9-2,4 В. Мощность в среднем 0,75 Вт. Аналогичная модель с зеленым цветом будет уже иметь падение в интервале 3,3-3,9 В, а мощность 1,25 Вт. Поэтому, если вы применяете схему драйвера светодиода 220В с преобразованием в 12 В, к нему можно подключить максимум 9 элементов с зеленым цветом или 16 с красным.

Типы драйверов.

Всего можно выделить два типа драйверов для светодиодов:

1. Импульсные. С помощью таких устройств создаются в выходной части устройства высокочастотные импульсы. Функционирование основывается на принципах ШИМ-модуляции. Среднее значение тока зависит от коэффициента заполнения (отношения длительности одного импульса к частоте его повторения). Ток на выходе меняется за счет того, что коэффициент заполнения колеблется в интервале 10-80%, а частота остается постоянной.
2. Линейные – типовая схема и структура выполнены в виде генератора тока на транзисторах с р-каналом. С их помощью можно обеспечить максимально плавную стабилизацию питающего тока в случае, если напряжение на входе неустойчиво. Отличаются дешевизной, но у них малая эффективность. При работе выделяется большое количество тепла, поэтому можно использовать только для маломощных светодиодов.

Импульсные получили большее распространение, так как у них КПД намного выше (может достигать 95%). Устройства компактные, диапазон входного напряжения достаточно широкий. Но есть один большой недостаток – высокое влияние различного рода электромагнитных помех.

Как сделать драйвер для светодиодов.

В приведенных ниже схемах используются самые распространенные элементы, которые можно приобрести в любом радиомагазине. При сборке не требуется специальное оборудование, — все необходимые инструменты находятся в широком доступе. Несмотря на это, при аккуратном подходе устройства работают достаточно долго и не сильно уступают коммерческим образцам.

Необходимые материалы и инструменты.

Для того, чтобы собрать самодельный драйвер, потребуются:

• Паяльник мощностью 25-40 Вт. Можно использовать и большей мощности, но при этом возрастает опасность перегрева элементов и выхода их из строя. Лучше всего использовать паяльник с керамическим нагревателем и необгораемым жалом, т. к. обычное медное жало довольно быстро окисляется, и его приходится чистить.
• Флюс для пайки (канифоль, глицерин, ФКЭТ, и т.д.). Желательно использовать именно нейтральный флюс, — в отличие от активных флюсов (ортофосфорная и соляная кислоты, хлористый цинк и др.), он со временем не окисляет контакты и менее токсичен. Вне зависимости от используемого флюса после сборки устройства его лучше отмыть с помощью спирта. Для активных флюсов эта процедура является обязательной, для нейтральных — в меньшей степени.
• Припой. Наиболее распространенным является легкоплавкий оловянно-свинцовый припой ПОС-61. Бессвинцовые припои менее вредны при вдыхании паров во время пайки, но обладают более высокой температурой плавления при меньшей текучести и склонностью к деградации шва со временем.
• Небольшие плоскогубцы для сгибания выводов.
• Кусачки или бокорезы для обкусывания длинных концов выводов и проводов.
• Монтажные провода в изоляции. Лучше всего подойдут многожильные медные провода сечением от 0. 35 до 1 мм2.
• Мультиметр для контроля напряжения в узловых точках.
• Изолента или термоусадочная трубка.
• Небольшая макетная плата из стеклотекстолита. Достаточно будет платы размерами 60×40 мм.

Макетная плата из текстолита для быстрого монтажа.

Виды драйверов.

По типу их можно подразделить на:

Линейные. Они наиболее подходящие, если входное напряжение не стабильно. Отличаются улучшенной стабилизацией. Распространены мало по причине низкого КПД. Выделяет большее количество тепла, подходит для маломощной нагрузки.

Внутреннее устройство драйвера

Внешний вид и схема драйвера LED 1338G7.

Импульсные. Основаны на микросхемах ШИМ. Обладают высоким КПД. Отличаются малым нагревом и длительным сроком службы.

ШИМ-драйвер Recom.

Микросхемы ШИМ создают значительный уровень электромагнитных помех. Людям с кардиостимуляторами не рекомендовано находится в помещениях, где применяются такие драйвера для питания светодиодов.

Драйвер, работающий с диммером. Принцип основан на использовании ШИМ-контроллера. Принцип состоит в том, что регулируется сила тока на светодиодах. Низкокачественные изделия дают эффект мерцания.

Драйвер с диммером.

Электронный вид прибора.

В идеальном варианте электронный преобразователь должен быть оснащен транзистором. Его роль состоит в осуществлении разгрузки регулировочной микросхемы. Для исключения или максимального сглаживания пульсации, на выходе монтируется конденсатор.

Такого типа устройство относится к дорогостоящей категории, однако оно способно стабилизировать ток до 750 мА, на что балластные механизмы неспособны.

Самые новые драйвера, в основном устанавливают на лампочки с цоколем E27. Исключение из правил – изделия Gauss GU5,3. Они оснащены безтрансформаторным преобразователем. Однако степень пульсации в них достигает нескольких сотен Гц

Пульсирование – это не единственный недостаток преобразователей. Вторым можно назвать электромагнитные помехи высокочастотного (ВЧ) диапазона. Так, если в розетку, связанную со светильником, будут подключаться другие электроприборы, например, радио — можно ожидать помехи при приеме цифровых FM-частот, телевидения, роутера и т. д.

В опциональном устройстве качественного прибора должны быть два конденсатора: один – электролитический для сглаживания пульсаций, другой – керамический, для понижения ВЧ. Однако такое сочетание можно встретить нечасто, особенно если говорить о китайских изделиях.

Те, кто имеет общие понятия в подобных электросхемах, могут самостоятельно подбирать выходные параметры электронного преобразователя, изменяя номинал резисторов

За счет высокого КПД (до 95%) такие механизмы подходят для мощных приборов, используемых в различных сферах, например, для тюнинга автомобилей, в уличных осветительных приборах, а также бытовых LED источниках.

Блок питания на основе конденсаторов.

Теперь переходим к не столь популярным устройствам – на базе конденсаторов. Практически все схемы светодиодных ламп дешевого образца, где применены такого типа драйверы, имеют схожие характеристики.

Однако вследствие модификаций производителем они претерпевают изменения, например, удаление какого-либо элемента цепи. Особо часто этой деталью служит один из конденсаторов — сглаживающий.

Вследствие бесконтрольного заполнения рынка дешевым и некачественным товаром пользователи могут «ощущать» в лампах стопроцентную пульсацию. Даже не углубляясь в их устройство, можно утверждать об удалении из схемы сглаживающего элемента

Плюсов у таких механизмов всего два: они доступны для самостоятельной сборки, а их КПД приравнивается к стопроцентному, т. к. потери будут только на p-n переходах и сопротивлениях.

Такое же количество и отрицательных сторон: низкая электробезопасность и высокая степень пульсации. Второй недостаток составляет около 100 Гц и образуется в результате выпрямления переменного напряжения. В ГОСТе прописана норма допустимой пульсации в 10-20 % в зависимости от предназначения помещения, где установлен светотехнический прибор.

Единственный способ сгладить этот недостаток – подбор конденсатора с правильным номиналом. Тем не менее не стоит рассчитывать на полное устранение проблемы, – такое решение может всего лишь сгладить интенсивность всплесков.

Диммируемые преобразователи тока.

Драйверы-светорегуляторы для диммируемых LED-лампочек позволяют менять входящие и выходящие показатели тока, при этом снижается или увеличивается степень яркости света, излучаемого диодами.

Существует два метода подключения:

• первый предполагает плавный пуск;
• второй – импульсный.

Рассмотри принцип работы диммируемых драйверов на основе микросхемы CPC9909, используемой в качестве регулирующего аппарата для светодиодных цепей, в том числе и с высокой яркостью.

Схема стандартного включения CPC9909 с питанием 220 В. Согласно схематическим указаниям, есть возможность управления одним или несколькими мощными потребителями

При плавном пуске микросхема с драйвером обеспечивает постепенное включение диодов с нарастающей яркостью. Для этого процесса задействуют два резистора, подключенные к выводу LD, предназначенного для выполнения задачи плавного диммирования. Так реализуется важная задача – продление срока эксплуатации LED элементов.

Этот же вывод обеспечивает и аналоговое регулирование — резистор на 2,2 кОм меняют на более мощный переменный аналог — 5,1 кОм. Таким образом достигается плавное изменение потенциала на выходе.

Применение второго способа предполагает подачу импульсов прямоугольного типа на низкочастотный вывод PWMD. При этом задействуют либо микроконтроллер, либо импульсный генератор, которые обязательно разделяются оптопарой.

С корпусом или без него?

Драйвера выпускаются в корпусе или без. Первый вариант является самым распространенным и более дорогим. Такие устройства защищены от попадания влаги и частиц пыли.

Приспособления второго типа применяются при проведении скрытого монтажа и, соответственно, отличаются дешевизной.

Питание всех представленных приборов может быть от сети 12 В или 220 В. Несмотря на то, что бескорпусные модели выигрывают в цене, они существенно отстают в плане безопасности и надежности механизма

Каждый из них отличается допустимой температурой в процессе эксплуатации – на это также необходимо обращать внимание при подборе.

Классическая схема драйвера.

Для самостоятельной сборки LED блока питания разберемся с наиболее простым устройством импульсного типа, не имеющего гальванической развязки. Главное преимущество такого рода схем – простое подключение и надежная работа.

Схема преобразователя на 220 В представлена в качестве импульсного блока питания. При сборке необходимо соблюдать все правила электробезопасности, т. к. здесь нет пределов по токоотдаче

Схема такого механизма составлена из трех основных каскадных областей:

1. Разделитель напряжения на емкостном сопротивлении.
2. Выпрямитель.
3. Стабилизаторы напряжения.

Первый участок – противодействие, оказываемое переменному току на конденсаторе С1 с резистором. Последний требуется исключительно для осуществления самостоятельной зарядки инертного элемента. На работу схемы он не оказывает влияния.

Номинальное значение резистора может находиться в диапазоне 100 кОм-1 Мом, с мощностью 0,5-1 Вт. Конденсатор должен быть электролитическим, а его эффективное амплитудное значение напряжения – 400-500 В

Когда образованная полуволна напряжения проходит через конденсатор, ток протекает до тех пор, пока обкладки полностью не зарядятся. Чем меньше емкость механизма, тем меньше времени будет затрачено на его полный заряд.

Например, прибор объемом 0,3-0,4 мкФ заряжается в течение 1/10 периода полуволны, т. е. всего десятая доля проходящего напряжения пройдет через этот участок.

Процесс выпрямления на этом участке выполняется по схеме Гретца. Диодный мост подбирается, отталкиваясь от номинального тока и обратного напряжения. При этом последнее значение не должно быть меньше 600 В

Второй каскад является электрическим устройством, преобразующим (выпрямляющим) переменный ток в пульсирующий. Такой процесс называется двухполупериодным. Поскольку одна часть полуволны была сглажена конденсатором, на выходе этого участка постоянный ток будет равен 20-25 В.

Так как питание светодиодов не должно превышать 12 В, для схемы необходимо использовать стабилизирующий элемент. Для этого вводится емкостный фильтр. Например, можно применять модель L7812

Третий каскад работает на базе сглаживающего стабилизирующего фильтра – электролитического конденсатора. Выбор его емкостных параметров зависит от силы нагрузки.

Поскольку собранная схема воспроизводит свою работу сразу, нельзя касаться оголенных проводов, т. к. проводимый ток достигает десятков ампер – предварительно проводится изоляция линий.

Рекомендуемые производители светодиодных драйверов.

Многие светодиодные энергосберегающие лампы уже имеют встроенный драйвер. Тем не менее лучше не приобретать безымянную продукцию родом из Китая. Хотя временами и попадаются достойные внимания экземпляры, что в прочем явление редкое. Существует огромное количество поддельных осветителей. Многие модели не имеют гальванической развязки. Это представляет опасность для светодиодов. Такие источники тока при выходе из строя могут дать импульс и сжечь led-ленту.

Но тем не менее рынок в основном занят именно китайской продукцией. Российские поставщики известны не широко. Из них можно ответить продукцию фирм Аргос, Тритон ЛЕД, Arlight, Ирбис, Рубикон. Большинство моделей может работать и в экстремальных условиях.

Из иностранных можно смело выбрать источники тока от Helvar, Mean Well, DEUS, Moons, EVADA Electronics.

Led-драйвер Helvar.

Led-драйвер Mean Well.

Led-драйвер DEUS.

Led-драйвер «Ирбис».

Led-драйвер MOSO.

Из китайских можно доверять MOSO. Возможно появление новых брендов, которые производят конкурентоспособные устройства.

Хорошие рекомендации имеют Texas Instruments (США) и Rubicon (Япония, не путать с «Рубикон» Россия. Это разные марки). Но пока они дороги. 

Схема драйвера светодиодной лампы 220 В.

Стабилизатор тока в случае со светодиодной лампой устанавливается в цоколе прибора. И выполняется на базе недорогих микросхем, например, СРС9909. Такие лампы обязательно оснащаются системой охлаждения. Служат они намного дольше, чем любые другие, но лучше отдавать предпочтение проверенным производителям, так как в китайских заметна ручная пайка, асимметрия, отсутствие термопасты и прочие недостатки, снижающие срок службы.

Схема драйвера для светодиодной лампы.

Схема подключения драйвера к светодиодам.

Перед подключением светодиодов к драйверу необходимо уметь определять его полярность, иными словами, распознавать, где анод (+), где катод (-). Без этого света не будет.

Индикаторные диоды, а также некоторые маломощные осветительные, имеют два вывода.

Выводы светодиода.

Светодиоды в исполнении SMD (поверхностный монтаж) имеют либо 2, либо 4 вывода. В любом случае это анод и катод.

Выводы светодиодов в SMD-исполнении.

В первом случае выводы 3 и 4 могут быть не задействованы. Во втором случае косой срез расположен ближе к катоду. Обратите внимание, единого стандарта нет и возможны различия в полярности.

Поэтому можно либо обратиться к datasheet, либо использовать низковольтный источник постоянного тока и резистор ограничитель. В случае неправильной полярности светодиод не может загореться.

При использовании источника тока схема драйвера для светодиодов будет следующая:

Схема подключения светодиода.

Если у нас источник напряжения, то подключение осуществляется через ограничивающий резистор.

Схема подключения светодиода к источнику
напряжения через ограничитель.

Классическая светодиодная лента построена по такой схеме:

Схема светодиодной линейки.

В этом случае расчет производится по формулам:

Формула связи тока, напряжения, сопротивления.

При подключении важно учитывать:

• При малой силе тока, мы теряем в яркости, при большой в сроке службы.
• Напряжение из datasheet указывает падение напряжения при прохождении номинального тока. Этот параметром не основной.
• Мощным светодиодам требуется и качественное питание, и хорошее охлаждение.

Схемы (микросхемы) светодиодных драйверов.

Как правило драйвера светодиодов строятся на интегральных стабилизаторах (КРЕНхх, либо импортные аналоги) или ШИМ. Схемы достаточно просты.

Использовании микросхем для стабилизации.

Принципиальные схемы светодиодных драйверов.

Существует схема самодельного источника тока на советской микросхеме К142ЕН12А.  Резистор R2 позволяет менять яркость свечения.

Принципиальная схема на отечественных компонентах.

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.

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.

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

Как изготовить драйвер для светодиодов своими руками.

Устройство можно сделать из любого ненужного зарядного устройства для телефона. Стоит внести лишь минимальные усовершенствования и микросхему можно подключать к светодиодам. Его достаточно для питания 3 элементов по 1 Вт. Для подключения более мощного источника можно использовать платы от люминесцентных ламп.

Важно! Во время работы необходимо соблюдать технику безопасности. Про прикосновении к оголенным частям возможен удар током как до 400 В.

Фото	Этап сборки драйвера из зарядного устройства
	Снять корпус с зарядного устройства.
	При помощи паяльника убрать резистор, который ограничивает напряжение, подаваемое к телефону.
	Установить на его место подстроечный резистор, пока его нужно выставить на 5 кОм.
	Последовательным соединением припаять светодиоды на выходной канал устройства.
	Убрать входные каналы паяльником, на их место припаять сетевой шнур для подключения к сети 220 В.
	Проверить работоспособность схемы, установить регулятором на подстроечном резисторе нужное напряжение, чтобы светодиоды светили ярко, но не изменили цвет.

Пример схемы драйвера для светодиодов от сети 220 В

Срок службы светодиодных драйверов.

Как такового определенного срока службы нет, но многие производители готовы дать гарантию сроком в пять лет на свою продукцию. Естественно, при согласовании мощностей. Для того, чтобы источник питания прослужил дольше не следует давать нагрузку, при которой он будет отдавать предельные токи. Если он собран из качественных комплектующих, то он будет стабильно работать достаточно долгое время. Но рабочие температуры могут быть близки к критическим (зависит от схемотехнических решений). Оптимально, если мощность потребителей будет меньше на 20-30 процентов.

Если говорим о самодельном изготовлении, то многое зависит от качества сборки, качества радиодеталей. Интегральные стабилизаторы желательно закреплять на радиатор для обеспечения теплового режима, не следует забывать о про теплопроводящую пасту между корпусом стабилизатора и теплоотводом.

Заключение.

Драйверы – это незаменимые элементы для подключения светодиодов, без их использования невозможно обеспечить бесперебойную и долгую работу LED-источников. Поделитесь в комментариях вашим опытом использования и самостоятельной сборки стабилизаторов тока для светодиодов.

Источники

• https://FB.ru/article/346935/shema-drayvera-dlya-svetodiodov
• http://ledno.ru/svetodiody/led-driver-svoimi-rukami.html
• https://vamfaza.ru/draiver-led/
• https://sovet-ingenera.com/elektrika/svetylnik/drajver-svetodiodnoj-lampy.html
• https://homius.ru/drayveryi-dlya-svetodiodov.html

Схема драйвера для светодиодов лампы JCDR-G5.3 на 220 вольт мощностью 7W

схемы, конструкции, статьи

Схема драйвера для светодиодов лампы JCDR-G5.3 на 220 вольт мощностью 7W выполнена на микросхеме BP3122.

Драйвер питания светодиодов обеспечивает высокую точность поддержания выходного тока в диапазоне входных напряжений 70 – 260 вольт переменного и постоянного тока и имеет защиты от короткого замыкания, обрыва LED, перегрева и другие.

Электрическая принципиальная схема драйвера лампы JCDR-G5. 3

Производитель рекомендует не превышать выходную мощность драйвера более 5 Вт. В BP3122 интегрированы выходные полевые транзисторы MOSFET с допустимым напряжением 650 вольт, нагрузкой которых является первичная обмотка трансформатора.

Мизерный ток потребления микросхемы позволяет исключить дополнительную обмотку на трансформаторе, а запатентованная архитектура чипа требует минимального количества внешних элементов. Точность поддержания тока светодиодов +/- 5% во всем диапазоне входных рабочих напряжений сети. Диодный мост MB6S — 0.5А, 600В. Цепочка R3, R4 и C1 служит для питания микросхемы, стабилизатор на 15 вольт встроен в чип. Параллельно включенными резисторами R1 и R2 устанавливается ток через светодиоды, суммарное сопротивление составляет 2,9 Ом. Цепочка D1, R5, C2 демпфирует противоЭДС, диод демпфирующей цепи должен иметь высокое быстродействие и обратное напряжение, а также большой импульсный ток.

Тридцать светодиодов установлены на плате из фольгированного стеклотекстолита и составляют 10 параллельно включенных цепочек, каждая из трех светодиодов соединенных последовательно. Все детали кроме трансформатора и электролитического конденсатора С4 — smd. Специальные выступы печатной платы драйвера (выходное напряжение) впаяны в прорези на плате со светодиодами.

Внимание! Соблюдайте правила электробезопасности. Электротравмы, могут быть смертельными, а неправильный ремонт пожароопасным.

Параметры драйвера:

Напряжение на светодиодах 9,8 вольта, ток 260 мА, частота 62 кГц во всем диапазоне входных напряжений сети.

КПД в диапазоне входных напряжений 120 – 250 вольт переменного тока находится в пределах 80 – 82%. При снижении напряжения от 110 до 60 вольт КПД снижается от 78 до 62 процентов.

При изменении напряжения сети от 180 до 250 вольт потребляемый матрицей светодиодов ток плавно падает с 260 до 200 мА.

К такому импульсному драйверу можно подключать три включенных последовательно мощных светодиода по 1 Вт каждый. Откуда производитель взял мощность лампы 7 Ватт непонятно, т.к. с учетом КПД потребляемая мощность составляет порядка трех ватт. Видимо просто маркетинговый ход, либо установлены супер яркие экономичные светодиоды у которых световое излучение более чем в два раза сильнее, чем у стандартных. Визуально световой поток лампы сравним с лампой GL5.5

Напряжение на светодиоде

Схема светодиодной лампы на 220в

Схема диодной лампы 5 Вт 220в

Лампа ЭРА А65 13Вт

Как паять светодиодную ленту

Светодиодная лента на 220 в

Простое зарядное устройство

Разрядное устройство для автомобильного аккумулятора

Схема драйвера светодиодов на 220

Подсветка для кухни из ленты

Подсветка рабочей зоны кухни

LED лампа Selecta g9 220v 5w

Светодиодная лампа ASD LED-A60

Схема светодиодной ленты

Простой цифровой термометр своими руками с датчиком на LM35

Общедомовой учет тепла

Лучшие схемы

• Светодиодная лампа smartbuy с драйвером на SM2082D
• Лампа народная на bp9916c
• Разрядное устройство
• Схема диодной лампы 5 Вт 220в
• Схема драйвера светодиодов на 220
• LED лампа Selecta g9 220v 5w
• Простое зарядное устройство
• Схема светодиодной лампы на 220в
• Светодиодная лампа ASD LED-A60
• Лампа ЭРА А65 13Вт
• Схема светодиодной ленты
• Простой цифровой термометр
• Лампа Фотон 15 Вт
• LED лампа Estares GL10-E27
• Драйвер Dark Energy

Статьи

• Светодиодные филаментные лампы
• Напряжение на светодиоде
• Общедомовой учет тепла
• Линейные светодиодные светильники
• Светодиодные ленты LED
• Как паять светодиодную ленту
• Лампа своими руками
• Глушилки сотовых телефонов
• Освещение для дома
• Светодиодная лента на 220 в
• Подсветка для кухни из ленты
• Подсветка рабочей зоны кухни

Светодиодная лампа ASD LED-A60

Лампа ЭРА А65 220В 13Вт

Схема и устройство светодиодной лампы на 220 вольт

Светодиодная лампа g9 220v, схема и параметры

Светодиодные ленты LED

Светодиодная лента на 220 вольт

Лампа своими руками

Подсветка для кухни своими руками

Подсветка рабочей зоны кухни

Разрядное устройство для аккумулятора

Схема привода двигателя постоянного тока

Схемы привода двигателя постоянного тока могут быть упакованы в небольшие модули, такие как изображенная здесь плата.

Моторные приводы, как следует из названия, используются для привода двигателей и управления их скоростью, а также направлением вращения. ИС драйвера двигателя представляют собой базовые усилители тока, которые отвечают за подачу требуемой мощности на двигатель. Однако термин «моторный привод» может также в совокупности относиться к общей системе, предназначенной для управления движением различных двигателей. Эти системы также могут быть построены из отдельных компонентов, особенно когда требуются более высокие мощности.

В этой статье мы рассмотрим схемы привода двигателя на системном уровне, где компоненты привода интегрированы в одну систему с двигателем и схемой управления. Сама секция драйвера обычно представляет собой мостовую схему с определенной конфигурацией привода; мы рассмотрим эти конфигурации вождения в этой статье.

Цепи и системы электропривода объединяют несколько компонентов в единый блок или узел. На самом высоком уровне моторные приводы включают в себя набор функциональных блоков, показанных на схеме ниже.

Часть микроконтроллера срабатывает, когда задающая схема начинает работать, и она может обрабатывать данные, полученные от задающей схемы, если есть какая-либо обратная связь по положению или скорости (например, с резольвером двигателя). Схема драйвера включает в себя все схемы, необходимые для возбуждения схемы драйвера, хотя возбуждение может обеспечиваться микроконтроллером, если схема драйвера может запускаться на логических уровнях. Это может иметь место в схемах драйвера двигателя MOSFET со средней выходной мощностью.

Топология привода двигателя с Н-мостом

Наиболее распространенной топологией схемы привода двигателя постоянного тока является Н-мост. Эта схема показана ниже, и ее Н-образная топология дала ей название. Двигатели постоянного тока могут работать как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки с использованием H-моста, контролируя направления управляющих токов в каждом из полевых МОП-транзисторов в цепи.

МОП-транзисторы являются наиболее распространенными компонентами, используемыми для реализации конструкции Н-моста. Включение Q1 и Q4 заставляет двигатель работать в одном направлении, в то время как замыкание Q2 и Q3 заставляет двигатель двигаться в противоположном направлении. Та же схема драйвера может работать с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), что позволяет динамически управлять скоростью во время работы.

Альтернативные приводы двигателей с контроллерами

Схема привода H-Bridge состоит из электронных компонентов, которые соединяют ШИМ или аналогичные входы цифрового управления с затворами MOSFET. Он выполняет две основные функции:

• Управление затворами путем преобразования входных напряжений в соответствующие уровни.
• Подайте достаточное количество тока для быстрой зарядки и разрядки ворот.

Кроме того, некоторые схемы управления имеют другие функции, такие как:

• Режимы привода определяют, как входная команда преобразуется в сигналы для управления воротами.
• Включает дополнительные функции безопасности, такие как защита от перегрузки по току
• Отрегулируйте продолжительность включения и выключения полевых транзисторов.

Общие схемы контроллера драйвера приведены в таблице и на изображении ниже. Здесь стоит упомянуть, что все МОП-транзисторы, используемые на стороне низкого напряжения, являются N-канальными, но на стороне высокого напряжения могут использоваться как P-канальные, так и N-канальные устройства.

 

Драйвер нижней стороны	Созданы специально для привода Q2 или Q4 в описанном выше H-мосте
Драйвер высокой стороны	Созданы специально для управления Q1 или Q3 в описанном выше Н-мосте
Драйвер полумоста	Состоит из одного драйвера нижнего и верхнего плеча, которые работают в тандеме для управления транзисторами Q1 и Q2 (или Q3 и Q4).
Драйвер полного моста	Состоит из двух драйверов верхнего и нижнего плеча, которые могут совместно управлять всеми четырьмя полевыми МОП-транзисторами

Проблемы проектирования драйверов двигателей с Н-образным мостом

Хотя процесс проектирования драйверов двигателей на основе Н-образного моста на первый взгляд может показаться простым, он не лишен трудностей. Это может произойти либо на этапе проектирования схемы, либо на этапе разработки прошивки. В схеме Н-моста полевые транзисторы включаются и выключаются по диагонали, но это переключение не может происходить одновременно между всеми полевыми транзисторами.

Dead Time: Всегда будет момент времени, когда все транзисторы будут открыты. Если верхний и нижний выключатели включены, произойдет кратковременная потеря напряжения и мощности или, возможно, короткое замыкание. Мертвое время может быть реализовано, чтобы предотвратить это. Это короткое время, в течение которого все полевые транзисторы H-моста включены. Мертвое время позволяет программисту отложить размыкание самого верхнего переключателя до тех пор, пока не будет замкнут самый нижний.

Частота ШИМ. Еще одним важным элементом, который необходимо правильно задать при проектировании драйвера двигателя, является частота ШИМ. Больше мощности будет потеряно на более низких частотах и ​​наоборот. Однако, если частота ШИМ слишком высока, микроконтроллер может с трудом обеспечить необходимый сигнал ШИМ при требуемом смещении. Кроме того, драйвер затвора и транзисторные ключи могут выйти из строя из-за несовместимости с очень высокой частотой. В прошивке должна быть установлена ​​правильная частота ШИМ, чтобы гарантировать правильную работу контроллера мотора.

Электромагнитные помехи: Наконец, экстремальные электромагнитные помехи также являются проблемой, которая может возникнуть с некоторыми типами двигателей, например с коллекторными двигателями постоянного тока. Это вызвано частым переключением коммутатора, что может вызвать шум в соседних компонентах. В экстремальных случаях проводимые токи могут повредить близлежащие компоненты. Фильтры и ферриты часто используются для экранирования кабелей, которые могут улавливать эти электромагнитные помехи, особенно на более низких частотах, где сосредоточена большая часть мощности.

Выбор полевого МОП-транзистора для цепей управления двигателем H-Bridge

МОП-транзисторы должны иметь некоторые важные характеристики, если они будут использоваться в схемах привода двигателя:

• Способность работать с высоким напряжением и током
• Низкое сопротивление в открытом состоянии
• Минимально возможная индуктивность выводов

Для повышения допустимой нагрузки по току полевых МОП-транзисторов, используемых в схемах привода двигателя, эти компоненты часто размещают последовательно.

Индуктивность выводов и разводка печатной платы важны для определения общей индуктивности на пути привода. Во время запуска чрезмерная индуктивность может привести к недостаточно затухающим колебаниям в цепи возбуждения, что может привести к повреждению или выходу из строя полевых МОП-транзисторов. В результате на полевых МОП-транзисторах требуется некоторая защита от переходного напряжения. Это может быть так же просто, как диод TVS и небольшой резистор, включенный последовательно с затвором, и диод с быстрым восстановлением должен быть подключен к двигателю.

Когда вы будете готовы к проектированию и моделированию схем привода двигателей постоянного тока, убедитесь, что вы используете лучшие в отрасли инструменты проектирования схем и моделирования в PSpice от Cadence. Пользователи PSpice могут получить доступ к мощному симулятору SPICE, а также к специальным возможностям проектирования, таким как создание моделей, инструменты построения графиков и анализа и многое другое.

Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы быть в курсе последних обновлений. Если вы хотите узнать больше о том, какое решение у Cadence есть для вас, поговорите с нашей командой экспертов.

Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты. Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.

Подпишитесь на Linkedin Посетите вебсайт Больше контента от Cadence PCB Solutions

УЧИТЬ БОЛЬШЕ

Введение в драйверы затворов для силовой электроники: The Talema Group

22 октября 2018 г. Бхувана Мадхайян, Sampath PalaniappanGate Drivers, Power Supply, SMPS, Switched-Mode

Драйвер затвора — это усилитель мощности, который принимает маломощный входной сигнал от микросхемы контроллера и создает соответствующий сильноточный привод затвора для силового устройства. Поскольку требования к силовой электронике продолжают расти, конструкция и производительность схемы драйвера затвора становятся все более важными.

Силовые полупроводниковые приборы являются сердцем современных систем силовой электроники. В этих системах используется множество полупроводниковых устройств с вентильным управлением, таких как обычные транзисторы, полевые транзисторы, биполярные транзисторы, полевые МОП-транзисторы, IGBT и другие, в качестве переключающих элементов в импульсных источниках питания (ИИП), универсальных источниках питания (ИБП) и приводах двигателей. Эволюция современных технологий в силовой электронике в целом следовала за эволюцией силовых полупроводниковых устройств.

Требования к уровню мощности и частоте коммутации в отрасли силовой электроники растут. Полевой транзистор на основе оксида металла и полупроводника (MOSFET) и биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) являются двумя наиболее популярными и эффективными полупроводниковыми устройствами для импульсных источников питания средней и высокой мощности в большинстве приложений.

Затвор MOSFET или IGBT представляет собой электрически изолированную управляющую клемму для каждого устройства. Другими клеммами этих устройств являются исток и сток или эмиттер и коллектор. Для работы MOSFET/IGBT обычно к затвору должно быть приложено напряжение, соответствующее истоку/эмиттеру устройства. Чтобы привести эти переключающие устройства в проводимость, вывод затвора должен быть положительным по отношению к его источнику/эмиттеру.

На поведение силового устройства при переключении влияют паразитные емкости между тремя клеммами, т. е. затвор-исток (C _gs ), затвор-сток (C _gd ) и сток-исток (C _ds ), которые обычно нелинейны и зависят от напряжения смещения. Зарядка конденсатора затвора включает силовое устройство и позволяет току течь между его выводами стока и истока, а разрядка выключает устройство, и большое напряжение блокируется на выводах стока и истока.

Напряжение затвора силового устройства не увеличивается, если его входная емкость затвора не заряжена, и силовое устройство не включается до тех пор, пока его напряжение затвора не достигнет порогового напряжения затвора (V _-й ). V _th силового устройства определяется как минимальное смещение затвора, необходимое для создания пути проводимости между областями истока и стока. Для работы силового устройства в качестве переключателя между затвором и выводом источника/эмиттера должно быть приложено напряжение, достаточно большее, чем V _th .

Драйверы затворов для силовой электроники

В приложениях с большой мощностью затвор силового ключа никогда не может управляться выходом логической ИС (ШИМ-контроллера). Из-за слаботочных токов этих логических выходов для зарядки емкости затвора потребовалось бы чрезмерное количество времени, скорее всего, больше, чем продолжительность периода переключения. Отсюда 9Для подачи напряжения и подачи управляющего тока на затвор силового устройства необходимо использовать специальные драйверы 0053. Это может быть схема драйвера и она может быть реализована в виде специализированных интегральных схем, дискретных транзисторов или трансформаторов. Его также можно интегрировать в микросхему ШИМ-контроллера.

Драйвер затвора представляет собой усилитель мощности, который принимает малую мощность на входе от контроллера IC и обеспечивает соответствующий сильноточный привод затвора для силового устройства. Он используется, когда ШИМ-контроллер не может обеспечить выходной ток, необходимый для управления емкостью затвора соответствующего силового устройства.

Схема драйвера затвора является неотъемлемой частью систем силовой электроники. Драйверы затворов образуют важный интерфейс между мощной электроникой и схемой управления и используются для управления силовыми полупроводниковыми устройствами. Выход преобразователей постоянного тока или SMPS в основном зависит от поведения схем драйвера затвора, что означает, что если схема драйвера затвора не управляет затвором силового устройства должным образом, выходной сигнал преобразователя постоянного тока не будет соответствовать требование дизайна. Таким образом, конструкция схемы драйвера затвора имеет решающее значение при разработке силовых электронных преобразователей.

Типы драйверов затворов

Драйверы нижнего плеча  — Используются для управления переключателями с заземлением (выключатели нижнего плеча).

Драйверы High-Side-Low-Side — Используются для управления двумя переключателями, соединенными мостовой компоновкой (как с плавающим, так и с заземленным переключателем).

Изоляция драйвера затвора

Цепи управления затвором для силовых инверторов и преобразователей часто требуют электрической изоляции как в функциональных целях, так и в целях безопасности. Изоляция предписана регулирующими органами и органами по сертификации безопасности для предотвращения опасности поражения электрическим током. Он также защищает низковольтную электронику от любого повреждения из-за неисправности цепи на стороне высокой мощности и от человеческой ошибки на стороне управления. Электрическое разделение между различными функциональными цепями в системе предотвращает прямой путь проводимости между ними и позволяет отдельным цепям иметь разные потенциалы земли. Сигнал и мощность могут по-прежнему передаваться между изолированными цепями с использованием индуктивных, емкостных или оптических методов.

Для многих применений силовых устройств (например, преобразователей, где требуется высокая плотность мощности и высокая эффективность) требуется изолированная схема управления затвором. Например, в топологиях силового преобразователя, таких как полумост, полный мост, понижающий преобразователь, прямой переход с двумя переключателями и прямой активный зажим, имеются переключатели низкого уровня и высокого уровня, поскольку драйверы нижнего плеча не могут использоваться непосредственно для управления верхней мощностью. устройство. Устройствам верхнего уровня требуется изолированный драйвер затвора, потому что исток и эмиттер устройств верхнего уровня не находятся на потенциале земли (плавающие).

В структуре простой мостовой топологии со схемой управления, как показано здесь, клемма истока переключателя 1 может быть плавающей в любом месте от земли до потенциала шины постоянного тока.