Accumulator-shop.ru

Аккумулятор Шоп
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое светодиодный драйвер

Что такое светодиодный драйвер?

28 2 февраля 2018 (6685)

led-драйверСветодиодные светильники – это отличный способ, как сэкономить на электроэнергии. Широкое развитие данной технологии привело к тому, что пользователям стал необходим светодиодный драйвер. Подобное устройство представляет собой блок питания, способный на выходе поддерживать постоянный ток. Проще говоря – подает напряжение и является источником питания для LED-светильников.

Принцип работы драйвера

Под принципом работы LED-драйвера понимается поддержание стабильного выходного тока при колебаниях уровня выходного напряжения. Сравним обычный блок питания и лед драйвер для светодиодных светильников.

При подключении к блоку питания с выходом на 12 В одной лампы 12 В/5 Вт, выходной ток будет равен 0,42 А. Если добавить еще одну лампу, то ток увеличится в два раза, а напряжение не изменится. Иная ситуация при работе драйвера. К примеру, имеем устройство с характеристиками: ток 300 мА, мощность 3 Вт. К такому преобразователю можно подключить несколько светодиодов с суммарным падением напряжения не более 10 вольт. В зависимости от количества светодиодов напряжение будет изменяться в некоторых пределах, но величина тока останется неизменной.

Собираем простой светодиодный драйвер самостоятельно на схеме LM 317

Простой светодиодный драйвер своими руками на схеме LM 317

Рассмотрим еще один очень простой (простейший) драйвер, который можно собрать даже без пайки, плат и т.п.

Максимальное входное напряжение для такого драйвера сне должно превышать 37 В. И должно быть на 3D выше падения напряжения самого светодиода.

Сопротивление R1 рассчитываем по формуле:

I — необходимая сила тока.

Ограничение по току — 1,5 А. И при таком токе резистор должен рассеивать 1.5 * 1.5 * 0.8 = 1.8 Вт тепла.

Микросхема LM317 однозначно будет «кипятком» и необходим в обязательном порядке радиатор.

Драйвер, как и в первом случае будет линейны и поэтому для максимального КПД необходима минимальная разница между VIN и VLED.

Как подобрать драйвер для светодиодов

В первую очередь необходимо определиться с типом драйвера. Он может быть:

  • Линейным.

Работает очень просто – за счет резистора R, выполняющего роль ограничителя, при изменении напряжения восстанавливает необходимый ток. На представленной схеме драйвера для светодиодов можно наглядно видеть принцип линейной регулировки тока.

Читайте так же:
Потребляемые токи белых светодиодов

Недостатком здесь считается тот факт, что через резистор тоже течет ток, из-за чего мощность бесполезно рассеивается просто на нагрев окружающего воздуха. Причем чем выше входное напряжение, тем больше потери. Плюс линейной схемы – простота. Такие драйверы недорого стоят и имеют достаточную надежность.

Линейные драйверы применяются для не слишком мощных светодиодов. У диодов с большим рабочим током драйвер будет потреблять больше энергии, чем сам световой элемент.

  • Импульсным.

Здесь драйвер только следит за током через светодиод и управляет ключом, собранным на транзисторе. Вместо резистора в схеме присутствует кнопка КН, а еще в нее добавлен конденсатор, который заряжается при нажатии этой кнопки, заставляя светодиод загораться. Конденсатор питает диод, пока ток не опустится ниже допустимого. После этого нужно вновь нажать кнопку КН.

Эта схема более эффективна для мощных светодиодов, поскольку здесь минимальные потери энергии. Ввиду сложной конструкции импульсные драйверы дороже стоят, но их применение окупается высокой производительностью и высоким качеством стабилизации тока.

Стоит также сказать про диммируемые драйверы. Они позволяют регулировать интенсивность света, который исходит от диодов, за счет изменения входных и выходных параметров тока. Еще диммируемый драйвер может менять цвет свечения. К примеру, при меньшей мощности белые диоды будут светить желтым светом, а при большей – синим.

При подборе драйвера необходимо обращать внимание на следующие характеристики:

  • входное и выходное напряжение;
  • выходная мощность;
  • выходной ток; .

Входное напряжение

При подборе входного напряжения драйвера необходимо учитывать напряжение источника питания, к которому будет подключен светодиодный светильник. Напряжение источника должно входить в диапазон значений входного напряжения драйвера.

Тип тока

Он может быть переменным AC или постоянным DC. Эту информацию, как и значения входного напряжения можно найти на корпусе самого драйвера. Для подключения от розетки ток должен быть переменным, а от бортовой сети автомобиля – постоянным.

Выходные параметры: напряжение, ток и мощность

При расчете драйвера для светодиодов необходимо учитывать тип их соединения. При последовательной схеме нужно сложить напряжения всех диодов цепочки. К примеру, для 3 светодиодов с током 300 мА и рабочим напряжением 3,3 В общее напряжение будет 3 · 3,3 = 9,9 В. Ток же остается одним для всех диодов – 300 мА. Выходит, что драйвер должен иметь выходной ток 300 мА и выходное напряжение 3,3 В.

Читайте так же:
Расшифруйте марку провода или кабеля аввгнг 3×4

Но при выборе не стоит искать драйвер именно с такими параметрами. Чаще всего устройство рассчитано на определенный диапазон. Именно в него должны укладываться рассчитанная величина напряжения и тока.

Разберем на рассматриваемом примере, как рассчитать драйвер для светодиодов по мощности:

  1. Мощность – это ток, умноженный на напряжение: P = I · U = 0,3 · 9,9 = 2,97 Вт.
  2. Рассчитанная мощность диодов равна мощности, которая должна быть у драйвера. Но нужно добавить запас 10-20%. Тогда получится, что оптимальным будет драйвер с мощностью от 2,97 · 1,1 = 3,27 до 2,97 · 1,2 = 3,5 Вт.

Степень защиты

Существуют драйверы в закрытом и открытом исполнении. В первом случае устройство имеет корпус, который защищает от влаги и пыли. Открытый драйвер лучше встраивать непосредственно в корпус светильника, если тот обладает хорошей защитой от окружающей среды. Если же у светильника есть вентиляционные отверстия или он будет установлен в таком помещении, как гараж, лучше выбрать драйвер с собственным корпусом.

Развиваем тему

Питание мощных светодиодов осуществляется с применением стабилизаторов тока – драйверов. Они могут быть выполнены как на основе дискретных компонентов, так и с применением специализированных микросхем. Драйвер можно приобрести в готовом виде, а можно изготовить своими руками – это не сложно, учитывая, что схем и рекомендаций в интернете с избытком.

Еще один важный момент организации питания полупроводниковых источников света: при объединении светодиодов в группы, рекомендуется их последовательное соединение. Это обусловлено тем, что падение напряжения на p-n-переходе имеет определенный разброс от прибора к прибору, и при параллельном включении токи через них будут отличаться.

Питание светодиодов от 220 В сети , организуется с помощью так называемых сетевых драйверов. По сути, это импульсные источники питания для светодиодов, они преобразуют сетевое напряжение в стабильный постоянный ток. Изготавливать такой источник своими руками – довольно сложно, если вы не специалист в этой области, а учитывая широкую номенклатуру, представленную на современном рынке еще и нецелесообразно.

Читайте так же:
Кабель каналы с розетками внутри

LED-драйверы

LED-драйверы разрабатываются специалистами компаний «Интеграл» и «Тандем Электроника» и производятся на собственных мощностях с использованием пассивных комплектующих ведущих мировых производителей, что гарантирует их высокие эксплуатационные характеристики. В драйверах светодиодов, которые по типу подразделяются на линейные, изолированные и неизолированные, используются собственные специально спроектированные микросхемы, обеспечивающие функционирование драйвера с высокими техническими параметрами (таблица 1).

Таблица. Краткие характеристики LED-драйверов

Uвх, ВР, ВтТип драйвераКПД,%Фактор мощностиПрименение
110/2205/10Линейный>90>0,6LED-трубки/лампы (эконом-вариант)
90-2556-22Изолированный>85>0,94LED-трубки
90-2553-22Неизолированный>86>0,9LED-трубки/лампы
90-2552060Изолированный>87>0,95Индустриальные/уличные светильники

Как видно из таблицы, разработанные LED-драйверы характеризуются расширенным диапазоном входного напряжения, высокой эффективностью, высоким фактором мощности. Стабильность тока всех типов драйверов не хуже ±(1-3)%, срок службы более 40 000 ч. Возможно увеличение срока службы до 80 000 ч и более за счет схемотехнических решений, исключающих электролитические конденсаторы в плате драйвера.

Линейные LED-драйверы

Линейный драйвер представляет собой ограничитель тока, выполненный на семействе микросхем MCA1504, рассчитанных на типовой выходной ток 20, 30, 40 и 60 мА. Упрощенно ограничитель тока можно представить в виде некоего регулируемого резистора, сопротивление которого меняется в зависимости от напряжения на нем, за счет чего ток в цепи резистора остается постоянным [1]. Внешний вид драйвера и его схема показаны на рис. 1. Стабильность тока составляет ±2,5% в диапазоне сетевых напряжений 210-230 В (рис. 2).

Линейный светодиодный драйвер на ИМС МСА1504 40 мА

Рис. 1. Линейный светодиодный драйвер на ИМС МСА1504 40 мА:
а) внешний вид;
б) электрическая схема

Зависимость тока светодиодов от входного напряжения линейного драйвера

Рис. 2. Зависимость тока светодиодов от входного напряжения линейного драйвера с выходным током 40 мА на ИМС МСА1504

Изолированные LED-драйверы

Изолированный драйвер мощностью 6-22 Вт разработан на базе микросхемы MCA1501 [2], а мощностью 40-200 Вт — на базе MCA6062. Драйвер этого типа представляет собой гальванически изолированный от сети обратноходовой импульсный преобразователь напряжения (flyback converter) с контролем выходного тока через цепь обратной связи посредством оптопары и активным корректором коэффициента мощности (ККМ). Внешний вид драйверов на ИМС МСА1501 и МСА6062 и их блок-схема показаны на рис. 3.

Читайте так же:
Допустимый ток для гибкого медного кабеля

Внешний вид изолированного LED-драйвера

Рис. 3. Внешний вид изолированного LED-драйвера:
а) 11 Вт;
б) 60 Вт;
в) блок-схема драйвера мощностью 60 Вт

Микросхемы MCA1501 и МСА6062 представляют собой сетевой светодиодный контроллер с ККМ, разработанный для управления обратно-ходовыми понижающими или повышающими преобразователями, работающими в режиме критической проводимости (Critical Conduction Mode). Драйверы данной конструкции характеризуются высокой стабильностью тока: изменение тока не превышает ±1% в диапазоне сетевых напряжений 90-255 В (рис. 4).

Зависимость тока светодиодов от входного напряжения изолированных LED-драйверов мощностью 11 и 60 Вт

Рис. 4. Зависимость тока светодиодов от входного напряжения изолированных LED-драйверов мощностью 11 и 60 Вт

В изолированном LED-драйвере большой мощности (60-200 Вт) используется схема обратноходового импульсного преобразователя напряжения на базе ИМС MCA6062 с активным ККМ на входе (рис. 5).

LED-драйвер мощностью 60-200 Вт

Рис. 5. LED-драйвер мощностью 60-200 Вт:
а) внешний вид;
б) блок-схема

Неизолированные LED-драйверы

Схема неизолированных светодиодных драйверов содержит фильтр радиопомех, блок выпрямителя, схему управления со встроенным активным либо с внешним пассивным ККМ и блок ключа с интегрирующим элементом. Данные LED-драйверы мощностью 3-22 Вт построены на базе микросхем MCA1602 и МСА1503 и представляют собой понижающий импульсный преобразователь напряжения (buck converter) с пассивным ККМ (для схемы с MCA1602) и активным ККМ (для схемы с МСА1503). Внешний вид неизолированных LED-драйверов и их блок-схема показаны на рис. 6, 7. Изменение тока неизолированных LED-драйверов на базе ИМС МСА1602 и МСА1503 в диапазоне сетевых напряжений 100-255 В не превышает ±3% (рис. 8).

Неизолированный LED-драйвер на базе микросхемы MCA1602

Рис. 6. Неизолированный LED-драйвер на базе микросхемы MCA1602:
а) внешний вид;
б) блок-схема

Неизолированный LED-драйвер на базе микросхемы MCA1503

Рис. 7. Неизолированный LED-драйвер на базе микросхемы MCA1503:
а) внешний вид;
б) блок-схема

Зависимость тока светодиодов от входного напряжения LED-драйверов на базе ИМС MCA1602

Рис. 8. Зависимость тока светодиодов от входного напряжения LED-драйверов на базе ИМС MCA1602 мощностью 6 Вт и МСА1503 мощностью 9 Вт

Управляемый источник питания

УИП при решении задачи создания интеллектуальных систем освещения обеспечивает реализацию двух основных функций:

  • прием, обработка и передача микросхеме LED-драйвера управляющего сигнала;
  • обеспечение заданной яркости свечения источника света при оптимальных режимах работы светодиодов.
Читайте так же:
Рабочий ток белых светодиодов

Конструктивно УИП реализован на одной плате (рис. 9), которая содержит контроллер управления с каналом цифрового интерфейса и источник импульсного тока питания светодиодов — LED-драйвер. В составе УИП могут использоваться как изолированные, так и неизолированные LED-драйверы, аналогичные описанным выше.

Внешний вид УИП с неизолированным 20-Вт LED-драйвером

Рис. 9. Внешний вид УИП с неизолированным 20-Вт LED-драйвером

LED-драйвер мощностью 20 Вт, входящий в состав УИП, изображенного на рис. 9, представляет собой понижающий импульсный преобразователь напряжения (buck converter) с пассивным ККМ и схемой управления тока светодиодов по LIN-интерфейсу. Зависимости эффективности (КПД), выходного тока (тока светодиодов) и фактора мощности этого LED-драйвера представлены на рис. 10-12.

Зависимость эффективности от входного напряжения 20-Вт LED-драйвера в УИП

Рис. 10. Зависимость эффективности от входного напряжения 20-Вт LED-драйвера в УИП

Зависимость тока светодиодов от входного напряжения 20-Вт LED-драйвера в УИП

Рис. 11. Зависимость тока светодиодов от входного напряжения 20-Вт LED-драйвера в УИП

Зависимость фактора мощности от входного напряжения 20-Вт LED-драйвера в УИП

Рис. 12. Зависимость фактора мощности от входного напряжения 20-Вт LED-драйвера в УИП

Управление яркостью светодиодов осуществляется по следующему алгоритму (рис. 13): цифровой управляющий сигнал формируется контроллером пульта управления системы в соответствии с установленной на нем программой и поступает по двухпроводному оптически развязанному каналу связи в модуль интерфейса UART микроконтроллера управления УИП.

Структурная схема системы индивидуального управления светодиодными светильниками

Рис. 13. Структурная схема системы индивидуального управления светодиодными светильниками

Каждый микроконтроллер управления УИП имеет уникальный адрес. В системе пульт управления имеет статус мастера интерфейсной шины, остальные устройства являются ведомыми. Физически сигнал в линии передачи данных является токовым, что обеспечивает устойчивость к внешним помехам и позволяет создавать линии связи длиной до 200 м. В каждом устройстве имеется блок сопряжения с микроконтроллером через оптическую сигнальную развязку. Блок интерфейса микроконтроллера управления модифицирует протокол LIN, уменьшая скорость обмена данными до скорости 10 кбит/с, что обеспечивает устойчивую работу канала связи на длинных расстояниях при вполне достаточной для управления системами освещения скорости. В соответствии с принятой командой микроконтроллер выдает сигнал управления (ШИМ или линейный) на вход диммирования микросхемы LED-драйвера.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector