Articol educațional despre stabilizatorii de curent cu LED și multe altele. Sunt luate în considerare circuitele stabilizatoarelor de curent liniar și de impuls.

Stabilizatorul de curent pentru LED este instalat în multe modele de corpuri de iluminat. LED-urile, ca toate diodele, au o caracteristică curent-tensiune neliniară. Aceasta înseamnă că, pe măsură ce tensiunea pe LED-ul se modifică, curentul se schimbă în mod disproporționat. Pe măsură ce tensiunea crește, la început curentul crește foarte lent, în timp ce LED-ul nu se aprinde. Apoi, când este atinsă tensiunea de prag, LED-ul începe să lumineze și curentul crește foarte repede. Odată cu o creștere suplimentară a tensiunii, curentul crește catastrofal și LED-ul se arde.

Tensiunea de prag este indicată în caracteristicile LED-urilor, ca tensiune directă la curentul nominal. Curentul nominal pentru majoritatea LED-urilor de putere redusă este de 20 mA. Pentru iluminare cu LED-uri de mare putere, curent nominal poate fi mai mult - 350 mA sau mai mult. Apropo, LED-urile de mare putere generează căldură și ar trebui montate pe un radiator.

Pentru funcționarea corectă a LED-ului, acesta trebuie alimentat printr-un stabilizator de curent. Pentru ce? Faptul este că tensiunea de prag a LED-ului are o răspândire. tipuri diferite LED-urile au o tensiune directă diferită, chiar și același tip de LED-uri au o tensiune directă diferită - acest lucru este indicat în caracteristicile LED-urilor ca valori minime și maxime. Prin urmare, două LED-uri conectate la aceeași sursă de tensiune în paralel vor trece curenți diferiți. Acest curent poate fi atât de diferit încât LED-ul se poate defecta mai devreme sau se poate arde imediat. În plus, regulatorul de tensiune are și deriva de parametri (în funcție de nivelul de putere primar, de sarcină, de temperatură, just in time). Prin urmare, pornirea LED-urilor fără dispozitive de egalizare a curentului este nedorită. Diferite căi sunt luate în considerare nivelarea curentului. Acest articol discută despre dispozitivele care stabilesc un stabilizator de curent bine definit, dat fiind.

Tipuri de stabilizatori de curent

Stabilizatorul de curent stabilește curentul specificat prin LED, indiferent de tensiunea aplicată circuitului. Când tensiunea de pe circuit crește peste nivelul pragului, curentul atinge valoarea setată și apoi nu se modifică. Odată cu o creștere suplimentară a tensiunii totale, tensiunea de pe LED nu se mai schimbă, iar tensiunea de pe regulatorul de curent crește.

Deoarece tensiunea de pe LED este determinată de parametrii săi și în caz general neschimbat, atunci stabilizatorul de curent poate fi numit și stabilizator de putere LED. În cel mai simplu caz, puterea activă (căldura) eliberată de dispozitiv este distribuită între LED și stabilizator proporțional cu tensiunea de pe acestea. Un astfel de stabilizator se numește liniar. Există, de asemenea, dispozitive mai economice - stabilizatoare de curent bazate pe convertor de impulsuri(convertor cheie sau convertor). Ele se numesc pulsate, deoarece pompează puterea în interiorul lor în porții - impulsuri după cum este necesar pentru consumator. Convertorul de impulsuri corect consumă putere în mod continuu, o transferă intern cu impulsuri de la circuitul de intrare la circuitul de ieșire și scoate din nou putere la sarcină în mod continuu.

Stabilizator de curent liniar

Regulatorul de curent liniar se încălzește mai mult, cu atât mai multă tensiune i se aplică. Acesta este principalul său dezavantaj. Cu toate acestea, are o serie de avantaje, de exemplu:

• Stabilizatorul liniar nu creează interferențe electromagnetice
• Simplu în design
• Cost redus în majoritatea aplicațiilor

Întrucât un convertor de comutare nu este niciodată complet eficient, există aplicații în care un regulator liniar are un nivel comparabil sau egal eficiență mai mare- când tensiunea de intrare este doar puțin mai mare decât tensiunea de pe LED. Apropo, atunci când este alimentat de la rețea, este adesea folosit un transformator, la ieșirea căruia este instalat un stabilizator de curent liniar. Adică, mai întâi tensiunea este redusă la un nivel comparabil cu tensiunea de pe LED, iar apoi, folosind un stabilizator liniar, este setat curentul necesar.

Într-un alt caz, puteți aduce tensiunea LED-ului mai aproape de tensiunea de alimentare - conectați LED-urile într-un lanț în serie. Tensiunea pe șir va fi egală cu suma tensiunilor de pe fiecare LED.

Scheme ale stabilizatorilor de curent liniari

Cel mai circuit simplu stabilizator de curent - pe un tranzistor (schema „a”). Deoarece tranzistorul este un amplificator de curent, curentul său de ieșire (curent de colector) este mai mare decât curentul de control (curent de bază) de h 21 de ori (câștig). Curentul de bază poate fi setat folosind o baterie și un rezistor sau folosind o diodă zener și un rezistor (diagrama „b”). Cu toate acestea, un astfel de circuit este dificil de reglat, stabilizatorul rezultat va depinde de temperatură, în plus, tranzistoarele au o gamă largă de parametri și atunci când înlocuiți un tranzistor, curentul va trebui să fie selectat din nou. Circuitul cu feedback „c” și „d” funcționează mult mai bine. Rezistorul R din circuit acționează ca un feedback - pe măsură ce curentul crește, tensiunea pe rezistor crește, blocând astfel tranzistorul și curentul scade. Schema „g”, atunci când se utilizează același tip de tranzistoare, are o stabilitate mai mare la temperatură și capacitatea de a minimiza valoarea rezistorului, ceea ce reduce tensiunea minimă a stabilizatorului și disiparea puterii pe rezistorul R.

Stabilizatorul de curent poate fi realizat pe baza unui tranzistor cu efect de câmp cu joncțiune p-n(schema „d”). Tensiunea poarta-sursa stabileste curentul de scurgere. La tensiunea sursă-portă zero, curentul prin tranzistor este egal cu curentul de scurgere inițial specificat în documentație. Tensiunea minimă de funcționare a unui astfel de stabilizator de curent depinde de tranzistor și ajunge la 3 volți. Unii producători de componente electronice produc dispozitive speciale - stabilizatoare de curent fixe gata făcute asamblate conform acestei scheme - CRD (Current Regulating Devices) sau CCR (Constant Current Regulator). Unii îl numesc stabilizator de diodă, deoarece funcționează ca o diodă în sens invers.

On Semiconductor produce un regulator liniar din seria NSIxxx, de exemplu, care are două ieșiri și, pentru a crește fiabilitatea, are un coeficient de temperatură negativ - pe măsură ce temperatura crește, curentul prin LED-uri scade.

Un stabilizator de curent bazat pe un convertor de impulsuri este foarte asemănător ca design cu un regulator de tensiune bazat pe un convertor de impulsuri, dar controlează nu tensiunea la sarcină, ci curentul prin sarcină. Cu o scădere a curentului în sarcină, pompează puterea, cu o creștere, se reduce. Cele mai comune circuite ale convertoarelor de impulsuri includ un element reactiv - un șoc, care, cu ajutorul unui comutator (cheie), este pompat în porțiuni de energie din circuitul de intrare (de la capacitatea de intrare) și, la rândul său, transferă e la sarcină. Pe lângă avantajul evident de economisire a energiei, convertoarele de impulsuri au o serie de dezavantaje care trebuie rezolvate prin diferite circuite și soluții de proiectare:

• Convertorul de impulsuri produce interferențe electrice și electromagnetice
• Are de obicei o structură complexă
• Nu are eficiență absolută, adică cheltuiește energie pentru propria muncă și se încălzește
• De obicei, are un cost mai mare decât, de exemplu, transformatorul plus dispozitivele liniare

Deoarece economiile de energie sunt critice în multe aplicații, proiectanții de componente și proiectanții de circuite încearcă să reducă impactul acestor deficiențe și adesea reușesc.

Scheme de convertoare de impulsuri

Deoarece stabilizatorul de curent se bazează pe un convertor de impulsuri, să luăm în considerare principalele circuite ale convertoarelor de impulsuri. Fiecare convertor de impulsuri are o cheie, un element care poate fi doar în două stări - pornit și oprit. În starea oprită, cheia nu conduce curentul și, în consecință, nu este generată energie pe ea. În starea de pornire, cheia conduce curentul, dar are o rezistență foarte scăzută (ideal, zero), respectiv eliberează putere aproape de zero. Astfel, cheia poate transfera porțiuni de energie de la circuitul de intrare la circuitul de ieșire, practic fără pierderi de putere. Cu toate acestea, în loc de un curent stabil, care poate fi obținut dintr-o sursă de alimentare liniară, ieșirea unui astfel de comutator va fi o tensiune și un curent în impulsuri. Pentru a obține din nou tensiune și curent stabil, puteți pune un filtru.

Folosind un filtru RC convențional, puteți obține rezultatul, cu toate acestea, eficiența unui astfel de convertor nu va fi mai bună decât a unuia liniar, deoarece toată puterea în exces va fi eliberată pe rezistența activă a rezistenței. Dar dacă folosiți un filtru în loc de RC - LC (circuitul „b”), atunci, datorită proprietăților „specifice” ale inductanței, pot fi evitate pierderile de putere. Inductanța are o proprietate reactivă utilă - curentul prin ea crește treptat, furnizat acesteia Energie electrica se transformă în magnetic și se acumulează în miez. După oprirea cheii, curentul din inductor nu dispare, tensiunea de pe inductor își schimbă polaritatea și continuă să încarce condensatorul de ieșire, inductanța devine o sursă de curent prin dioda de bypass D. O astfel de inductanță, concepută pentru a transfera puterea , se numește sufocare. Curentul din inductorul unui dispozitiv care funcționează corect este prezent în mod constant - așa-numitul mod continuu sau modul de curent continuu (în literatura occidentală, acest mod se numește Mod de curent constant - CCM). Când curentul de sarcină scade, tensiunea pe un astfel de convertor crește, energia acumulată în inductor scade și dispozitivul poate trece la funcționare discontinuă atunci când curentul din inductor devine intermitent. Cu acest mod de operare, nivelul de interferență creat de dispozitiv crește brusc. Unele convertoare funcționează în modul de frontieră, când curentul prin inductor se apropie de zero (în literatura occidentală, acest mod se numește Border Current Mode - BCM). În orice caz, semnificativ DC., ceea ce duce la magnetizarea miezului și, prin urmare, inductorul este realizat dintr-un design special - cu un spațiu sau folosind materiale magnetice speciale.

Stabilizatorul bazat pe un convertor de impulsuri are un dispozitiv care regleaza functionarea cheii, in functie de sarcina. Stabilizatorul de tensiune înregistrează tensiunea la sarcină și modifică funcționarea cheii (diagrama „a”). Stabilizatorul de curent măsoară curentul prin sarcină, de exemplu, folosind o rezistență mică de măsurare Ri (circuitul „b”), conectată în serie cu sarcina.

Cheia convertorului, în funcție de semnalul regulatorului, pornește cu cicluri de lucru diferite. Există două moduri comune de a controla cheia - modularea lățimii impulsului (PWM) și modul curent. În modul PWM, semnalul de eroare controlează lățimea impulsului menținând în același timp rata de repetiție. În modul curent, curentul de vârf din inductor este măsurat și intervalul dintre impulsuri este modificat.

În convertoarele de cheie moderne, un tranzistor MOSFET este de obicei folosit ca cheie.

Buck Converter

Versiunea convertorului considerată mai sus se numește convertor descendente, deoarece tensiunea la sarcină este întotdeauna mai mică decât tensiunea sursei de alimentare.

Deoarece inductorul curge constant curent unidirecțional, cerințele pentru condensatorul de ieșire pot fi reduse, inductorul cu condensatorul de ieșire joacă rolul unui filtru LC eficient. În unele circuite de stabilizatoare de curent, de exemplu pentru LED-uri, condensatorul de ieșire poate fi absent cu totul. În literatura occidentală, un convertor de dolari se numește convertor de dolari.

Boost Converter

Circuitul regulator de comutare de mai jos funcționează și cu un șoc, dar șocul este întotdeauna conectat la ieșirea sursei de alimentare. Când cheia este deschisă, alimentarea este furnizată prin inductor și diodă. Când cheia este închisă, inductorul acumulează energie; când cheia este deschisă, EMF care apare la bornele sale se adaugă la EMF a sursei de alimentare și tensiunea la sarcină crește.

Spre deosebire de circuitul anterior, condensatorul de ieșire este încărcat de un curent intermitent, astfel încât condensatorul de ieșire trebuie să fie mare și poate fi necesar un filtru suplimentar. În literatura occidentală, un convertor boost-buck se numește convertor Boost.

convertor invertor

Un alt circuit al convertorului de impulsuri funcționează în mod similar - atunci când cheia se închide, inductorul acumulează energie, când cheia se deschide, EMF care apare la bornele sale va avea semnul opus și va apărea o tensiune negativă pe sarcină.

Ca și în circuitul anterior, condensatorul de ieșire este încărcat cu un curent intermitent, astfel încât condensatorul de ieșire trebuie să fie mare și poate fi necesar un filtru suplimentar. În literatura occidentală, convertorul inversor se numește convertor Buck-Boost.

Convertoare înainte și flyback

Cel mai adesea, sursele de alimentare sunt realizate conform unei scheme care utilizează un transformator în compoziția sa. Transformatorul asigură izolarea galvanică a circuitului secundar de sursa de alimentare, în plus, eficiența sursei de alimentare bazată pe astfel de circuite poate ajunge la 98% sau mai mult. Convertorul direct (circuitul „a”) transferă energie de la sursă la sarcină în momentul în care cheia este pornită. De fapt, acesta este un convertor de dolari modificat. Convertorul flyback (circuitul „b”) transferă energie de la sursă la sarcină în timpul stării oprite.

Într-un convertor direct, transformatorul funcționează în Mod normal iar energia este stocată în inductor. De fapt, este un generator de impulsuri cu un filtru LC la ieșire. Convertorul flyback stochează energie în transformator. Adică, transformatorul combină proprietățile unui transformator și ale unui șoc, ceea ce creează anumite dificultăți la alegerea designului său.

În literatura occidentală, un convertor direct se numește convertor direct. Flyback - Convertor Flyback.

Aplicarea unui convertor de impulsuri ca stabilizator de curent

Majoritatea surselor de alimentare comutatoare sunt disponibile cu stabilizare a tensiunii de ieșire. Circuitele tipice ale unor astfel de surse de alimentare, în special cele puternice, pe lângă feedback-ul tensiunii de ieșire, au un circuit de control al curentului element cheie, de exemplu, un rezistor cu rezistență scăzută. Un astfel de control vă permite să asigurați modul de funcționare al clapetei de accelerație. Cei mai simpli stabilizatori de curent folosesc acest element de control pentru a stabiliza curentul de ieșire. Astfel, stabilizatorul de curent este chiar mai simplu decât stabilizatorul de tensiune.

Luați în considerare un circuit stabilizator de curent de comutare pentru un LED bazat pe un microcircuit de la un producător binecunoscut de componente electronice Pe Semiconductor:

Circuitul convertorului buck funcționează în modul de curent continuu cu un comutator extern. Circuitul a fost ales dintre multe altele pentru că arată cât de simplu și eficient poate fi un circuit de reglare a curentului de comutare cu un comutator extern. În diagrama de mai sus, cipul de control IC1 controlează funcționarea comutatorului MOSFET Q1. Deoarece convertorul funcționează în modul de curent continuu, nu este necesar să instalați un condensator de ieșire. În multe circuite, un senzor de curent este instalat în circuitul sursă al comutatorului, cu toate acestea, acest lucru reduce viteza de pornire a tranzistorului. În diagrama de mai sus, senzorul de curent R4 este instalat în circuitul de alimentare primar, ca urmare, circuitul sa dovedit a fi simplu și eficient. Cheia funcționează la o frecvență de 700 kHz, ceea ce vă permite să instalați un șoc compact. Cu o putere de ieșire de 7 wați, o tensiune de intrare de 12 volți când funcționează la 700 mA (3 LED-uri), eficiența dispozitivului este mai mare de 95%. Circuitul funcționează stabil până la 15 wați de putere de ieșire fără a utiliza măsuri suplimentare de disipare a căldurii.

Se obține un circuit și mai simplu folosind microcircuite stabilizatoare de cheie cu cheie încorporată. De exemplu, o diagramă a unui stabilizator de curent LED-cheie bazat pe cipul /CAT4201:

Pentru a opera un dispozitiv cu o putere de până la 7 wați, sunt necesare doar 8 componente, inclusiv microcircuitul în sine. Regulatorul de comutare funcționează în modul limită de curent și necesită o ieșire mică condensator ceramic. Rezistorul R3 este necesar atunci când este alimentat de la 24 de volți și mai sus pentru a reduce rata de mișcare a tensiunii de intrare, deși acest lucru reduce oarecum eficiența dispozitivului. Frecvența de funcționare depășește 200 kHz și variază în funcție de sarcină și tensiunea de intrare. Acest lucru se datorează metodei de reglare - controlul curentului de vârf al inductorului. Când curentul atinge valoarea maximă, cheia se deschide, când curentul scade la zero, se pornește. Eficiența dispozitivului ajunge la 94%.

Deci, nucleul și componenta principală bec led este un LED. Din punct de vedere al circuitelor, diodele emițătoare de lumină nu sunt diferite de altele, cu excepția faptului că, în sensul utilizării lor ca diode în sine, au parametri groaznici - o tensiune inversă permisă foarte mică, în raport cu capacitate mare joncțiune, o scădere uriașă a tensiunii de funcționare (aproximativ 3,5 V pentru LED-urile albe - de exemplu, pentru o diodă redresoare, aceasta ar fi un coșmar) etc.

Cu toate acestea, înțelegem că principala valoare a LED-urilor pentru omenire este aceea că strălucesc și, uneori, destul de strălucitor. Pentru ca un LED să strălucească fericit pentru totdeauna, are nevoie de două condiții: un curent stabil prin el și o bună disipare a căldurii din el. Calitatea radiatorului este asigurată de diverse metode de proiectare, așa că acum nu ne vom opri asupra acestei probleme. Să vorbim despre de ce și cum umanitatea modernă atinge primul obiectiv - un curent stabil.

Apropo de LED-uri albe

Este clar că LED-urile albe sunt cele mai interesante pentru iluminat. Ele sunt realizate pe baza unui cristal care emite lumină albastră, umplut cu un fosfor care reradiază o parte din energia din regiunea galben-verde. Imaginea din titlu arată clar că firele care transportă curent intră în ceva galben - acesta este fosforul; cristalul este situat dedesubt. Pe un spectru tipic al unui LED alb, un vârf albastru este clar vizibil:

Spectre de LED-uri cu diferite temperaturile de culoare: 5000K (albastru), 3700K (verde), 2600K (roșu). Citeşte mai mult.

Ne-am dat seama deja că, în sensul circuitelor, LED-ul diferă de orice altă diodă numai în valorile parametrilor. Aici trebuie spus că dispozitivul este fundamental neliniar; adică nu respectă deloc legea lui Ohm cunoscută de la școală. Dependența curentului de tensiunea aplicată pe astfel de dispozitive este descrisă de așa-numitul. caracteristica curent-tensiune (CVC), iar pentru diodă este exponențială. Rezultă de aici că cea mai mică modificare a tensiunii aplicate duce la o schimbare uriașă a curentului, dar asta nu este tot - cu o schimbare a temperaturii (precum și îmbătrânirea), caracteristica I-V se schimbă. În plus, poziția caracteristicilor IV este ușor diferită pentru diferite diode. Voi specifica separat - nu numai pentru fiecare tip, ci pentru fiecare instanță, chiar și din același lot. Din acest motiv, distribuția curentului prin diode conectate în paralel va fi neapărat neuniformă, ceea ce nu poate avea un efect bun asupra durabilității structurii. La fabricarea matricelor, ei încearcă fie să folosească o conexiune în serie, care rezolvă problema la rădăcină, fie să aleagă diode cu aproximativ aceeași cădere de tensiune directă. Pentru a facilita sarcina, producătorii indică de obicei așa-numitul „bin” - codul pentru selecția după parametri (inclusiv tensiune), în care se încadrează o anumită instanță.

VAC al unui LED alb.

În consecință, pentru ca totul să funcționeze bine, LED-ul trebuie să fie conectat la un dispozitiv care, indiferent de factori externi va selecta automat cu mare precizie o astfel de tensiune la care un anumit curent curge în circuit (de exemplu, 350 mA pentru LED-uri de un watt) și va monitoriza continuu procesul. În general, un astfel de dispozitiv se numește sursă de curent, dar în cazul LED-urilor, este la modă în zilele noastre să folosești cuvântul de peste mări „șofer”. În general, un driver este adesea denumit soluții care sunt concepute în primul rând pentru a funcționa într-o aplicație specifică - de exemplu, „driver MOSFET” - un microcircuit proiectat pentru a conduce tranzistori cu efect de câmp deosebit de puternici, „driver indicator cu șapte segmente” - o soluție pentru a conduce în mod specific dispozitive cu șapte segmente etc. Adică, denumind o sursă de curent driver LED, oamenii sugerează că această sursă de curent este concepută special pentru a funcționa cu LED-uri. De exemplu, poate avea funcții specifice - ceva în spiritul unei interfețe de lumină DMX-512, detectarea unui circuit deschis și scurtcircuit la ieșire (și o sursă de curent convențională, în general, ar trebui să funcționeze fără probleme pe scurt circuit), și așa mai departe. Cu toate acestea, conceptele sunt adesea confundate și, de exemplu, ele numesc cel mai comun adaptor (sursă de tensiune!) Pentru benzile LED un driver.

În plus, dispozitivele concepute pentru a seta modul de iluminat sunt adesea numite balast.

Deci, surse actuale. Cea mai simplă sursă de curent poate fi un rezistor în serie cu LED-ul. Acest lucru se face la puteri mici (undeva până la jumătate de watt), de exemplu, în același Benzi LED. Pe măsură ce puterea crește, pierderile de pe rezistor devin prea mari, iar cerințele pentru stabilitatea curentului cresc și, prin urmare, este nevoie de dispozitive mai avansate, a căror imagine poetică am desenat-o mai sus. Toate sunt construite după aceeași ideologie - au un element de reglementare controlat de feedback-ul curent.

Stabilizatoarele de curent sunt împărțite în două tipuri - liniare și impuls. Diagrame liniare- rude ale rezistorului (rezistorul în sine și analogii săi aparțin și ele acestei clase). De obicei nu dau un câștig deosebit în eficiență, dar măresc calitatea stabilizării curentului. Circuite de impuls sunt cea mai bună soluție, dar sunt mai complexe și mai scumpe.

Să aruncăm acum o privire rapidă la ceea ce puteți vedea în interiorul zilelor noastre. Lămpi cu LED-uri sau lângă ei.

1. Balast condensator

Balastul condensatorului este o extensie a ideii de a pune un rezistor în serie cu un LED. În principiu, LED-ul poate fi conectat direct la priză astfel:

Dioda back-to-back este necesară pentru a preveni defectarea LED-ului în momentul în care tensiunea rețelei își schimbă polaritatea - am menționat deja că nu există LED-uri cu o tensiune inversă admisă de sute de volți. În principiu, în loc de o diodă inversă, puteți pune un alt LED.

Valoarea rezistenței din circuitul de mai sus este calculată pentru curentul LED de aproximativ 10 - 15 mA. Deoarece tensiunea rețelei este mult mai mare decât căderea pe diode, aceasta din urmă poate fi ignorată și calculată direct conform legii lui Ohm: 220/20000 ~ 11 mA. Puteți înlocui valoarea de vârf (311 V) și vă asigurați că, chiar și în cazul limită, curentul diodei nu va depăși 20 mA. Totul iese grozav, cu excepția faptului că rezistorul va disipa aproximativ 2,5 wați de putere și aproximativ 40 mW pe LED. Astfel, randamentul sistemului este de aproximativ 1,5% (in cazul unui singur LED, acesta va fi si mai mic).

Ideea metodei luate în considerare este de a înlocui rezistorul cu un condensator, deoarece se știe că în circuite curent alternativ elementele reactive au capacitatea de a limita curentul. Apropo, poți folosi și clapeta de accelerație, mai mult, o fac în clasic balasturi electromagnetice pentru lămpi fluorescente.

Numărând după formula din manual, este ușor de obținut că în cazul nostru este necesar un condensator de 0,2 μF sau o bobină de inductanță de aproximativ 60 H. Aici devine clar de ce nu se găsesc niciodată șocuri în astfel de balasturi de lămpi LED - o bobină cu o astfel de inductanță este o structură serioasă și costisitoare, dar un condensator de 0,2 uF este mult mai ușor de obținut. Desigur, trebuie să fie proiectat pentru tensiunea de vârf a rețelei și mai bine cu o marjă. În practică, se folosesc condensatoare cu o tensiune de funcționare de cel puțin 400 V. După ce am suplimentat puțin circuitul, obținem ceea ce am văzut deja în articolul precedent.

Digresiune lirică

„Microfarad” este abreviat exact ca „uF”. Mă opresc asupra acestui lucru pentru că văd adesea oameni scriind „mF” în acest context, în timp ce acesta din urmă este prescurtare pentru „milifarad”, adică 1000 de microfarad. În engleză, „microfarad”, din nou, nu este scris ca „mkF”, ci, dimpotrivă, „uF”. Acest lucru se datorează faptului că litera „u” seamănă cu litera „μ” cu coada ruptă.

Asa de, 1 F/F = 1000 mF/mF = 1000000 uF/uF/μF, si nimic altceva!

În plus, „Farad” este masculin, deoarece este numit după marele fizician masculin. Deci, „patru microfarade”, dar nu „patru microfarade”!

După cum am spus deja, un astfel de balast are un singur avantaj - simplitatea și ieftinitatea. La fel ca un balast cu rezistor, stabilizarea curentului nu este foarte bună aici și, și mai rău, există o componentă reactivă semnificativă, care nu este foarte bună pentru rețea (mai ales la puteri notabile). În plus, pe măsură ce curentul dorit crește, capacitatea necesară a condensatorului va crește. De exemplu, dacă dorim să pornim un LED de un watt care funcționează la 350 mA, avem nevoie de un condensator cu o capacitate de aproximativ 5 microfarad, proiectat pentru o tensiune de 400 V. Acesta este deja mai scump, mai mare și mai complex în termenii de proiectare. Cu suprimarea ondulațiilor, totul nu este, de asemenea, ușor aici. În general, putem spune că balastul condensatorului este iertabil doar pentru lămpile far mici, nimic mai mult.

2. Topologie buck fără transformator

Această soluție de circuit aparține familiei de convertoare fără transformator, care include topologii descendente, de creștere și inversare. În plus, convertoarele fără transformator includ, de asemenea, SEPIC, Chuck convertor și alte produse exotice, cum ar fi condensatoarele comutate. În principiu, un driver LED poate fi construit pe baza oricăruia dintre ele, dar în practică sunt mult mai puțin obișnuite în această capacitate (deși topologia boost este folosită, de exemplu, în multe lanterne).

Un exemplu de driver bazat pe o topologie buck fără transformator este prezentat în figura de mai jos.

În viața sălbatică, o astfel de includere poate fi observată pe exemplul opțiunii de includere ZXLD1474 sau ZXSC310 (care, apropo, este doar un convertor de amplificare în circuitul de comutare original).

Aici LED-ul este conectat în serie cu bobina. Circuitul de control monitorizează curentul prin rezistența de măsurare R1 și controlează comutatorul T1. Dacă curentul prin LED scade sub un minim predeterminat, tranzistorul pornește și bobina cu LED-ul conectat în serie cu acesta este conectată la sursa de alimentare. Curentul din bobină începe să crească liniar (zona roșie pe grafic), dioda D1 este blocată în acest moment. De îndată ce circuitul de comandă înregistrează că curentul a atins un maxim predeterminat, cheia se închide. În conformitate cu prima lege de comutare, bobina tinde să mențină curentul în circuit datorită energiei stocate în câmpul magnetic. În acest moment, curentul trece prin dioda D1. Energia câmpului bobinei este consumată, curentul scade liniar (zona verde pe grafic). Când curentul scade sub un minim predeterminat, circuitul de control înregistrează acest lucru și deschide din nou tranzistorul, pompând putere în sistem - procesul se repetă. Astfel, curentul este menținut în limitele specificate.

O caracteristică distinctivă a topologiei buck este capacitatea de a face ondulații flux luminos arbitrar mic, deoarece într-o astfel de conexiune curentul prin LED nu este niciodată întrerupt. Modul de abordare a idealului constă printr-o creștere a inductanței și o creștere a frecvenței de comutare (astazi există convertoare cu frecvențe de funcționare de până la câțiva megaherți).

Pe baza unei astfel de topologii, a fost realizat driverul de lampă Gauss discutat în articolul anterior.

Dezavantajul metodei este lipsa izolației galvanice - atunci când tranzistorul este deschis, circuitul este conectat direct la sursa de tensiune, în cazul lămpilor cu LED-uri de rețea - la rețea, care poate fi nesigură.

3. Convertor Flyback

Deși convertorul flyback conține ceva care arată ca un transformator, în acest caz este mai corect să numim această parte un șoc cu două înfășurări, deoarece curentul nu trece niciodată prin ambele înfășurări în același timp. De fapt, convertoarele flyback sunt similare în principiu cu topologiile fără transformator. Când T1 este deschis, curentul din primar crește, energia este stocată în câmpul magnetic; în acest caz, polaritatea de conectare a înfășurării secundare este aleasă în mod deliberat, astfel încât dioda D3 să fie închisă în această etapă și să nu circule curent pe partea secundară. Curentul de sarcină în acest moment suportă condensatorul C1. Când T1 se închide, polaritatea tensiunii pe secundar este inversată (deoarece derivata curentului în semnul invers primar), D3 se deschide și energia stocată este transferată la secundar. În ceea ce privește stabilizarea curentului, totul este la fel - circuitul de control analizează căderea de tensiune pe rezistorul R1 și ajustează timpul s e parametri astfel încât curentul prin LED-uri să rămână constant. Cel mai adesea, convertorul flyback este utilizat la puteri care nu depășesc 50 W; în plus, nu mai este adecvată din cauza pierderilor în creștere și a dimensiunilor necesare ale transformatorului inductor.

Trebuie să spun că există opțiuni pentru șoferii flyback fără optoizolator (de exemplu). Ei se bazează pe faptul că primar şi înfăşurări secundare sunt conectate, iar sub anumite rezerve ne putem limita la analiza curentului înfăşurare primară(sau, mai des, o înfășurare auxiliară separată) - acest lucru vă permite să economisiți piese și, în consecință, să reduceți costul soluției.

Convertorul flyback este bun pentru că, în primul rând, asigură izolarea părții secundare de rețea (siguranță mai mare) și, în al doilea rând, face relativ ușoară și ieftină fabricarea lămpilor compatibile cu variatoarele standard pentru lămpi cu incandescență, precum și aranjarea puterea de corecție a coeficientului.

Digresiune lirică

Convertorul flyback este numit așa deoarece o metodă similară a fost folosită inițial pentru a obține tensiune înaltăîn televizoare bazate pe tuburi catodice. Sursa de înaltă tensiune a fost integrată în circuitul cu circuitul scanare orizontală, și s-a obținut un impuls de înaltă tensiune în timpul verso fascicul de electroni.

Un pic despre pulsații

După cum sa menționat deja, surse de impuls muncește suficient frecvente inalte(în practică - de la 30 kHz, mai des aproximativ 100 kHz). Prin urmare, este clar că un driver funcțional în sine nu poate fi o sursă a unui factor de ondulare mare - în primul rând pentru că acest parametru pur și simplu nu este normalizat la frecvențe de peste 300 Hz și, în plus, ondulațiile de înaltă frecvență sunt oricum destul de ușor de filtrat. . Problema este tensiunea de la rețea.

Faptul este că, desigur, toate circuitele de mai sus (cu excepția circuitului cu un condensator de stingere) funcționează de la tensiune constantă. Pentru că la intrarea oricărui balast electronicÎn primul rând, există un redresor și un condensator de stocare. Scopul acestuia din urmă este de a alimenta balastul în acele momente în care tensiunea rețelei coboară sub pragul circuitului. Și aici, din păcate, este nevoie de un compromis - condensatorii electrolitici de înaltă tensiune, de mare capacitate, în primul rând, costă bani și, în al doilea rând, ocupă spațiu prețios în carcasa lămpii. Aceasta este, de asemenea, cauza principală a problemelor cu factorul de putere. Circuitul descris cu un redresor are un consum de curent neuniform. Acest lucru duce la apariția unor armonici superioare ale acestuia, care este motivul deteriorării parametrului care ne interesează. Mai mult, cu cât încercăm să filtram mai bine tensiunea la intrarea de balast, cu atât factorul de putere va fi mai mic dacă nu depunem eforturi separate. Așa se explică faptul că aproape toate lămpile cu ondulație scăzută pe care le-am văzut prezintă un factor de putere foarte mediocru și invers (desigur, introducerea unui corector de factor de putere activ va afecta prețul, așa că preferă să economisească pe el deocamdată ). Adaugă etichete

În ultimii 10-20 de ani, numărul de electronice de larg consum a crescut de multe ori. A apărut o mare varietate de componente electronice și module gata făcute. Au crescut și cerințele de putere, multe necesită o tensiune stabilizată sau un curent stabil.

Driverul este cel mai adesea folosit ca regulator de curent pentru LED-uri și încărcare. baterii auto. O astfel de sursă se află acum în fiecare spot, lampă sau corp de iluminat LED. Luați în considerare toate opțiunile de stabilizare, de la vechi și simple la cele mai eficiente și moderne. Se mai numesc si driver led.

• 1. Tipuri de stabilizatori
• 2. Modele populare
• 3. Stabilizator pentru LED-uri
• 4. Driver pentru 220V
• 5. Stabilizator de curent, circuit
• 6. LM317
• 7. Stabilizator de curent reglabil
• 8. Prețuri în China

Tipuri de stabilizatori

Impuls DC reglabil

Acum 15 ani, în primul an, am susținut teste la disciplina „Surse de energie” pentru echipamente electronice. De atunci și până astăzi, cipul LM317 și analogii săi, care aparțin clasei de stabilizatori liniari, rămân cele mai populare și populare.

În prezent, există mai multe tipuri de stabilizatori de tensiune și curent:

1. liniar până la 10A și tensiune de intrare până la 40V;
2. impuls cu o tensiune de intrare mare, coborând;
3. impuls cu tensiune de intrare scăzută, în creștere.

Pe un controler PWM cu impulsuri, de obicei de la 3 la 7 amperi în funcție de caracteristici. În realitate, depinde de sistemul de răcire și de eficiența într-un anumit mod. Amplificarea de la o tensiune de intrare scăzută face o tensiune de ieșire mai mare. Această opțiune este utilizată pentru surse de alimentare cu un număr mic de volți. De exemplu, într-o mașină, când trebuie să faci 19V sau 45V din 12V. Cu un dolar, este mai ușor, marele este redus la nivelul dorit.

Citiți despre toate modalitățile de alimentare cu LED-uri în articolul „la 12 și 220V”. Schemele de conexiune sunt descrise separat de cele mai simple pentru 20 de ruble la blocuri cu drepturi depline, cu funcționalitate bună.

După funcționalitate, acestea sunt împărțite în specializate și universale. Modulele universale au de obicei 2 rezistențe variabile pentru a regla ieșirea de Volți și Amperi. Cele specializate de cele mai multe ori nu au elemente de construcție, iar valorile de ieșire sunt fixe. Dintre cele specializate, stabilizatoarele de curent pentru LED-uri sunt frecvente, există un număr mare de circuite pe Internet.

Modele populare

Lm2596

Printre cele de impuls, LM2596 a devenit popular, dar după standardele moderne are o eficiență scăzută. Dacă este mai mare de 1 amperi, atunci este necesar un radiator. O mică listă cu altele asemănătoare:

1. LM317
2. LM2576
3. LM2577
4. LM2596
5. MC34063

Voi completa cu un sortiment chinezesc modern, care este bun din punct de vedere al caracteristicilor, dar este mult mai rar întâlnit. Pe Aliexpress, căutarea marcajului ajută. Lista este întocmită de magazinele online:

• MP2307DN
• XL4015
• MP1584EN
• XL6009
• XL6019
• XL4016
• XL4005
• L7986A

Potrivit și pentru luminile de zi DRL chinezești. Datorită costului scăzut, LED-urile sunt conectate printr-o rezistență la o baterie auto sau la o rețea auto. Dar tensiunea crește până la 30 de volți în impulsuri. LED-urile de calitate scăzută nu pot rezista la astfel de supratensiuni și încep să moară. Sunt șanse să fi văzut DRL-uri intermitent sau lumini de mers unde unele dintre LED-uri nu funcționează.

Asamblarea circuitelor pe aceste elemente va fi simplă. În cea mai mare parte, aceștia sunt stabilizatori de tensiune, care sunt porniți în modul de stabilizare curent.

Nu confundați tensiunea maximă a întregii unități și tensiunea maximă a controlerului PWM. Condensatoarele de joasă tensiune de 20V pot fi instalate pe bloc atunci când cipul de impuls are o intrare de până la 35V.

Stabilizator LED

Cel mai ușor este să faci un stabilizator de curent pentru LED-uri cu propriile mâini pe LM317, trebuie doar să calculezi rezistența pentru LED-ul aprins. calculator online. Alimentele pot fi folosite la îndemână, de exemplu:

1. Alimentare laptop 19V;
2. de la imprimanta pentru 24V si 32V;
3. de la electronice de larg consum la 12 volți, 9V.

Avantajele unui astfel de convertor sunt preț scăzut, ușor de cumpărat, piese minime, fiabilitate ridicată. Dacă circuitul stabilizator de curent este mai complicat, atunci nu devine rațional să-l asamblați cu propriile mâini. Dacă nu sunteți un radioamator, atunci un stabilizator de curent de comutare este mai ușor și mai rapid de cumpărat. În viitor, acesta poate fi modificat la parametrii necesari. Puteți afla mai multe în secțiunea „Module gata făcute”.

Driver pentru 220V

Dacă sunteți interesat de un driver pentru un LED de 220v, atunci este mai bine să îl comandați sau să îl cumpărați. Ei au dificultate medie producție, dar configurarea va dura mai mult timp și este necesară experiența de configurare.

Driverul de 220 LED poate fi scos de pe lămpile LED, corpurile de iluminat și spoturile defecte care au un circuit LED defect. În plus, aproape orice driver existent poate fi modificat. Pentru a face acest lucru, aflați modelul controlerului PWM pe care este asamblat convertorul. De obicei, parametrii de ieșire sunt setați de un rezistor sau mai multe. Consultați fișa de date pentru a vedea ce rezistență ar trebui să fie pentru a obține amperii necesari.

Dacă puneți un rezistor reglabil cu valoarea calculată, atunci numărul de amperi la ieșire va fi configurabil. Doar nu depășiți puterea nominală care a fost indicată.

Stabilizator de curent, circuit

De multe ori trebuie să caut prin sortimentul de pe Aliexpress în căutarea unor module ieftine, dar de înaltă calitate. Diferența de cost poate fi de 2-3 ori, este nevoie de timp pentru a găsi prețul minim. Dar datorită acestui fapt fac o comandă pentru 2-3 bucăți pentru teste. Cumpăr pentru recenzii și consultări ale producătorilor care cumpără componente din China.

În iunie 2016, modulul universal de pe XL4015 a devenit cea mai bună alegere, al cărui preț este de 110 ruble cu livrare gratuită. Caracteristicile sale sunt potrivite pentru conectarea LED-urilor puternice de până la 100 de wați.

Schemă în modul șofer.

În versiunea standard, carcasa XL4015 este lipită pe placă, care servește drept radiator. Pentru a îmbunătăți răcirea pe carcasa XL4015, trebuie să puneți un radiator. Majoritatea o pun deasupra, dar eficiența unei astfel de instalări este scăzută. Un sistem mai bun răcirea trebuie plasată în partea de jos a plăcii, vizavi de locul unde este lipit microcircuitul. În mod ideal, este mai bine să-l dezlipiți și să-l puneți pe un radiator cu drepturi depline prin pastă termică. Cel mai probabil, picioarele vor trebui prelungite cu fire. Dacă este necesară o răcire atât de serioasă pentru controler, atunci dioda Schottky va avea nevoie și de ea. Va trebui pus si pe un calorifer. O astfel de rafinare va crește semnificativ fiabilitatea întregului circuit.

În general, modulele nu au protecție împotriva alimentării incorecte. Acest lucru le dezactivează instantaneu, aveți grijă.

LM317

Aplicația (rola) nici măcar nu necesită abilități și cunoștințe de electronică. Numărul de elemente externe din circuite este minim, așa că aceasta este o opțiune accesibilă pentru oricine. Prețul său este foarte mic, posibilitățile și aplicarea sa au fost testate și verificate în mod repetat. Doar că necesită o răcire bună, acesta este principalul său dezavantaj. Singurul lucru de care trebuie să fiți atenți sunt microcircuitele chinezești LM317 de calitate scăzută, care au parametri mai răi.

Datorită absenței zgomotului inutil la ieșire, au fost folosite microcircuite de stabilizare liniară pentru a alimenta DAC-uri Hi-Fi și Hi-End de înaltă calitate. Pentru DAC-uri, curățarea puterii joacă un rol enorm, așa că unii folosesc baterii pentru asta.

Puterea maximă pentru LM317 este de 1,5 Amperi. Pentru a crește numărul de amperi, puteți adăuga un tranzistor cu efect de câmp sau unul obișnuit la circuit. Va fi posibil să obțineți până la 10A la ieșire, este setat de rezistență scăzută. În această schemă, tranzistorul KT825 preia sarcina principală.

O altă modalitate este de a pune un analog cu mai mare specificatii tehnice pe sistem mare răcire.

Stabilizator de curent reglabil

Ca radioamator cu 20 de ani de experiență, sunt mulțumit de gama de blocuri și module gata făcute de vânzare. Acum puteți asambla orice dispozitiv din blocuri gata făcute într-un timp minim.

Am început să-mi pierd încrederea în produsele chinezești după ce am văzut la „Tank Biathlon” cum cel mai bun tanc chinezesc a căzut o roată.

Magazinele online din China au devenit lider în gama de surse de alimentare, convertoare de curent DC-DC, drivere. În vânzarea lor gratuită, găsești aproape orice module, dacă arăți mai bine, apoi foarte specializate. De exemplu, pentru 10.000 de mii de ruble, puteți asambla un spectrometru în valoare de 100.000 de ruble. Unde 90% din preț este un markup pentru o marcă și un software chinezesc ușor modificat.

Prețul începe de la 35 de ruble. in spate Convertor DC-DC tensiune, driverul este mai scump și are două sau trei tăierea rezistențelor, în loc de unul.

Pentru o utilizare mai versatilă, un driver reglabil este mai bun. Principala diferență este instalarea rezistor variabilîn circuitul care setează amperii la ieșire. Aceste caracteristici pot fi specificate în scheme tipice includeri în specificațiile pentru microcircuit, fișă tehnică, fișă tehnică.

Punctele slabe ale unor astfel de drivere sunt încălzirea inductorului și a diodei Schottky. În funcție de modelul controlerului PWM, acestea pot rezista la 1A până la 3A fără răcire suplimentară a microcircuitului. Dacă este peste 3A, atunci este necesară răcirea PWM-ului și o diodă Schottky puternică. Inductorul este rebobinat cu un fir mai gros sau înlocuit cu unul adecvat.

Eficiența depinde de modul de funcționare, de diferența de tensiune dintre intrare și ieșire. Cu cât eficiența este mai mare, cu atât încălzirea stabilizatorului este mai mică.

Preturi in China

Costul este foarte mic avand in vedere ca transportul este inclus in pret. Obișnuiam să mă gândesc că din cauza mărfurilor pentru 30-50 de ruble, chinezii nici măcar nu se vor murdari, multă muncă cu un venit mic. Dar, după cum a arătat practica, m-am înșelat. Orice prostie bănuț pe care le împachetează și le trimit. Vine în 98% din cazuri, iar eu cumpăr de pe Aliexpress de mai bine de 7 ani și pentru cantități mari, probabil deja aproximativ 1 milion de ruble.

Prin urmare, plasez o comandă în avans, de obicei 2-3 bucăți cu același nume. Vânzare inutilă pe un forum local sau Avito, totul se vinde ca prăjiturile calde.