12 волтов драйвер за светодиоди. Имате ли въпроси относно LED? Схематична схема на драйвера

Широкото използване на светодиоди доведе до масовото производство на захранвания за тях. Такива блокове се наричат ​​драйвери. Основната им характеристика е, че те са в състояние стабилно да поддържат даден ток на изхода. С други думи, драйвер за светодиоди е източник на ток за тяхното захранване.

Тъй като светодиодът е полупроводников елемент, ключовата характеристика, която определя яркостта на тяхното сияние, не е напрежението, а токът. За да гарантират тяхната работа за декларирания брой часове, е необходим драйвер - той стабилизира тока, протичащ през светодиодната верига. Възможно е използването на маломощни светодиоди без драйвер, като в този случай резисторът играе ролята си.

Приложение

Драйверите се използват както когато светодиодът се захранва от 220V мрежа, така и от източници постоянно напрежение 9-36 V. Първите се използват за осветление на помещения LED лампии панделки, като последните се срещат по-често в коли, велосипедни фарове, преносими лампи и др.

Принцип на действие

Както вече споменахме, драйверът е източник на ток. Разликите му от източник на напрежение са илюстрирани по-долу.

Източникът на напрежение създава определено напрежение на своя изход, в идеалния случай независимо от товара.

Например, ако свържете резистор 40 ома към източник на 12 V, през него ще тече ток от 300 mA.

Ако свържете два резистора паралелно, общият ток вече ще бъде 600 mA при същото напрежение.

Драйверът поддържа даден ток на своя изход. Напрежението може да се промени.

Също така свързваме резистор 40 ома към драйвера 300 mA.

Драйверът ще създаде 12V спад през резистора.

Ако свържете два резистора паралелно, токът все още ще бъде 300 mA, а напрежението ще падне до 6 V:

По този начин идеалният шофьор е в състояние да осигури товара номинален токнезависимо от спада на напрежението. Тоест светодиод с напрежение от 2 V и ток 300 mA ще гори толкова ярко, колкото светодиод с напрежение 3 V и ток 300 mA.

Основни характеристики

Когато избирате, трябва да вземете предвид три основни параметъра: изходно напрежение, ток и мощност, консумирана от товара.

Изходното напрежение на драйвера зависи от няколко фактора:

• спад на напрежението върху светодиода;
• брой светодиоди;
• метод на свързване.

Токът на изхода на драйвера се определя от характеристиките на светодиодите и зависи от следните параметри:

• LED мощност;
• яркост.

Мощността на светодиодите влияе на тока, който черпят, който може да варира в зависимост от необходимата яркост. Водачът трябва да им осигури този ток.

Мощността на товара зависи от:

• мощност на всеки светодиод;
• тяхното количество;
• цветове.

Като цяло, консумацията на енергия може да се изчисли като

където Pled е мощността на светодиода,

N е броят на свързаните светодиоди.

Максималната мощност на драйвера не трябва да бъде по-малка.

Струва си да се има предвид, че за стабилна работа на драйвера и за предотвратяване на неговата повреда трябва да се осигури запас от мощност от поне 20-30%. Тоест трябва да се спазва следната връзка:

където Pmax е максималната мощност на драйвера.

Освен от мощността и броя на светодиодите, мощността на натоварване зависи и от цвета им. Светодиодите с различни цветове имат различни падове на напрежение същият ток. Например червеният светодиод XP-E има спад на напрежението от 1,9-2,4 V при 350 mA. Средната консумирана от него мощност по този начин е около 750 mW.

Зеленият XP-E има 3.3-3.9V спад при същия ток и то средна мощностще бъде около 1,25 вата. Тоест драйвер, проектиран за 10 вата, може да захранва или 12-13 червени светодиода, или 7-8 зелени.

Как да изберем драйвер за светодиоди. Начини за свързване на LED

Да кажем, че има 6 светодиода със спад на напрежението 2V и ток 300mA. Можете да ги свържете по различни начини и във всеки случай ще ви трябва драйвер с определени параметри:

Недопустимо е да свържете 3 или повече светодиода паралелно по този начин, тъй като в този случай през тях може да тече твърде много ток, в резултат на което те бързо ще се повредят.

Моля, обърнете внимание, че във всички случаи мощността на драйвера е 3,6 W и не зависи от начина на свързване на товара.

По този начин е по-целесъобразно да изберете драйвер за светодиоди още на етапа на закупуване на последния, като предварително сте определили схемата на свързване. Ако първо закупите самите светодиоди и след това изберете драйвер за тях, това може да бъде трудна задача, тъй като вероятността да намерите точно източника на захранване, който може да осигури работата на този конкретен брой светодиоди, включени в конкретен схема, е малък.

Видове

Като цяло LED драйверите могат да бъдат разделени на две категории: линейни и превключващи.

Линейният изход е генератор на ток. Осигурява стабилизиране на изходния ток при нестабилно входно напрежение; освен това настройката се извършва плавно, без да се създават високочестотни електромагнитни смущения. Те са прости и евтини, но ниската им ефективност (под 80%) ограничава обхвата им до светодиоди и ленти с ниска мощност.

Импулсните са устройства, които създават поредица от високочестотни токови импулси на изхода.

Обикновено те работят на принципа на широчинно-импулсната модулация (PWM), т.е. средната стойност на изходния ток се определя от съотношението на ширината на импулсите към техния период (тази стойност се нарича работен цикъл).

Диаграмата по-горе показва как работи ШИМ драйвер: честотата на импулса остава постоянна, но работният цикъл варира от 10% до 80%. Това води до промяна на средната стойност на тока I cp на изхода.

Такива драйвери са широко използвани поради тяхната компактност и висока ефективност (около 95%). Основният недостатък е по-високото ниво на електромагнитни смущения в сравнение с линейните.

220V LED драйвер

За включване в мрежата 220 V се произвеждат както линейни, така и импулсни. Има драйвери с галванична изолация от мрежата и без нея. Основните предимства на първите са висока ефективност, надеждност и безопасност.

Без галванична изолация те обикновено са по-евтини, но по-малко надеждни и изискват внимание при свързване, тъй като има възможност за токов удар.

китайски шофьори

Търсенето на LED драйвери допринася за масовото им производство в Китай. Тези устройства са импулсни източнициток, обикновено 350-700 mA, често без корпус.

Китайски драйвер за 3w led

Основните им предимства са ниската цена и наличието на галванична изолация. Недостатъците са следните:

• ниска надеждност поради използването на евтини схемни решения;
• липса на защита срещу прегряване и колебания в мрежата;
• високо ниворадиосмущения;
• висока пулсация на изхода;
• крехкост.

Живот

Обикновено животът на драйвера е по-малък от този на оптичната част - производителите дават гаранция от 30 000 часа работа. Това се дължи на фактори като:

• нестабилност мрежово напрежение;
• температурни колебания;
• ниво на влажност;
• натоварване на драйвера.

Най-слабото звено LED драйверса изглаждащи кондензатори, които са склонни да изпаряват електролита, особено при условия на висока влажност и нестабилно захранващо напрежение. В резултат на това нивото на пулсации на изхода на драйвера се увеличава, което се отразява негативно на работата на светодиодите.

Също така, непълното натоварване на драйвера влияе върху експлоатационния живот. Тоест, ако е проектиран за 150 W и работи при натоварване от 70 W, половината от мощността му се връща в мрежата, което води до претоварване. Това причинява чести прекъсвания на захранването. Препоръчваме да прочетете за.

Драйверни схеми (микросхеми) за светодиоди

Много производители произвеждат специализирани интегрални схеми на драйвери. Нека разгледаме някои от тях.

ON Semiconductor UC3845 е превключващ драйвер с изходен ток до 1A. Схемата на драйвера за 10w LED на този чип е показана по-долу.

Supertex HV9910 е много разпространен IC за превключване на драйвери. Изходният ток не надвишава 10 mA, няма галванична изолация.

По-долу е показан прост текущ драйвер на този чип.

Texas Instruments UCC28810. Мрежов импулсен драйвер, има възможност за организиране на галванична изолация. Изходен ток до 750 mA.

Друг чип от тази компания, драйвер за захранване на мощни светодиоди LM3404HV, е описан в това видео:

Устройството работи на принципа на резонансен преобразувател на Buck Converter, тоест функцията за поддържане на необходимия ток е частично възложена на резонансната верига под формата на намотка L1 и диод на Шотки D1 ​​(типична диаграма е показана по-долу) . Също така е възможно да се зададе честотата на превключване чрез избор на резистор R ON.

Maxim MAX16800 е линеен чип, който работи при ниско напрежение, така че можете да изградите 12-волтов драйвер върху него. Изходният ток е до 350 mA, така че може да се използва като захранващ драйвер за мощен светодиод, фенерче и др Има възможност за димиране. Типична схема и структура са представени по-долу.

Заключение

Светодиодите са много по-гладни за енергия от другите източници на светлина. Например 20% свръхток за флуоресцентна лампаняма да доведе до сериозно влошаване на производителността, за светодиодите експлоатационният живот ще бъде намален няколко пъти. Ето защо трябва да бъдете особено внимателни при избора на драйвер за светодиоди.

За конструкция LED лампизахранвания - постоянно се изискват драйвери. При голям обем е напълно възможно сами да организирате монтажа на драйвери, но цената на такива драйвери не е толкова ниска, а производството и запояването на двустранни печатни платкис SMD компоненти - процесът у дома е доста трудоемък.

Реших да мина с готов драйвер. Имахме нужда от евтин драйвер без калъф, за предпочитане с възможност за регулиране на тока и затъмняване.

Схемата е преначертана и леко модифицирана

Характеристики без кондензатори ~ 0.9V и 8.7% (пулсация на светлинния поток)

Очаква се изходният кондензатор да намали наполовина пулсациите ~ 0,4 V и 4%

Но кондензатор от 10uF на входа намалява пулсациите с коефициент от 9 ~ 0,1 V и 1%, въпреки че добавянето на този кондензатор значително намалява PF (фактор на мощността)

И двата кондензатора доближават характеристиките на изходната пулсация до табелката ~ 0,05 V и 0,6%

Така пулсациите са победени с помощта на два кондензатора от старото захранване.

Уточнение №2. Настройка на изходния ток на драйвера

Основната цел на драйверите е да поддържат стабилен ток на светодиодите. Този драйвер постоянно извежда 600mA.

Понякога искате да промените тока на драйвера. Това обикновено се прави чрез избор на резистор или кондензатор във веригата. обратна връзка. Как са тези шофьори? И защо са три паралелен резисторниско съпротивление R4, R5, R6?

Всичко е точно. Те могат да задават изходния ток. Явно всички драйвери с еднаква мощност, но за различни токове се различават точно по тези резистори и изходния трансформатор, който дава различни напрежения.

Ако внимателно премахнем резистора от 1,9 Ω, получаваме изходен ток от 430 mA, като премахнем и двата резистора от 300 mA.

Можете също да отидете в обратната посока, като запоите друг резистор паралелно, но този драйвер произвежда напрежение до 35V и при по-висок токще получим излишък на мощност, което може да доведе до повреда на драйвера. Но 700mA е напълно възможно да се изтръгне.

Така че, като изберете резистори R4, R5 и R6, можете да намалите изходния ток на драйвера (или да го увеличите много леко), без да променяте броя на светодиодите във веригата.

Усъвършенстване 3. Затъмняване

На платката на драйвера има три пина, означени с DIMM, което предполага, че този драйвер може да контролира мощността на светодиодите. Листът с данни за микросхемата също говори за същото, въпреки че в тях няма типични схеми за затъмняване. От листа с данни можете да получите информация, че чрез прилагане на напрежение от -0,3 - 6V към крака 7 на микросхемата можете да получите плавен контрол на мощността.

Свързване към DIMM пинове променлив резисторне води до нищо, освен това крак 7 на драйверния чип изобщо не е свързан с нищо. Така че отново подобрения.

Запояваме резистор 100K към крака 7 на микросхемата

Сега прилагайки напрежение от 0-5V между земята и резистора, получаваме ток от 60-600mA

За да намалите минималния ток на димиране, трябва да намалите и резистора. За съжаление, нищо не е написано за това в листа с данни, така че ще трябва да изберете всички компоненти експериментално. Аз лично бях доволен от димиране от 60 до 600mA.

Ако трябва да организирате затъмняване без външно захранване, тогава можете да вземете захранващото напрежение на драйвера ~ 15V (крак 2 на микросхемата или резистор R7) и да го приложите съгласно следната схема.

И накрая, прилагам ШИМ от D3 arduino към входа за затъмняване.

Пиша проста скица, която променя нивото на ШИМ от 0 до максимум и обратно:

#включи

void setup()(
pinMode(3, ИЗХОД);
Serial.begin(9600);
analogWrite(3,0);
}

void loop() (
за (int i=0; i< 255; i+=10){
analogWrite(3,i);
забавяне (500);
}
for(int i=255; i>=0; i-=10)(
analogWrite(3,i);
забавяне (500);
}
}

Получавам димиране с помощта на ШИМ.

Димирането с PWM увеличава изходната пулсация с около 10-20% в сравнение с контрола постоянен ток. Максималната пулсация се удвоява приблизително, когато токът на драйвера е настроен на половината от максимума.

Проверка на драйвера за късо съединение

Текущият драйвер трябва да реагира правилно на късо съединение. Но е по-добре да проверите китайците. Не обичам такива неща. Залепете нещо под натиск. Но изкуството изисква жертви. Скъсяваме изхода на драйвера по време на работа:

Драйверът нормално толерира къси съединения и възстановява работата си. Има защита от късо съединение.

Обобщаване

Предимства на драйвера

• Малки размери
• Ниска цена
• Възможност за регулиране на тока
• Димируем

минуси

• Висока пулсация на изхода (елиминирана чрез добавяне на кондензатори)
• Входът за димиране трябва да бъде запоен
• Няма достатъчно нормална документация. Непълен лист с данни
• По време на работата беше открит още един минус - смущения в радиото в FM диапазона. Третира се чрез инсталиране на драйвера в алуминиев корпус или облепен с фолио или алуминиева лента