บทความเพื่อการศึกษาเกี่ยวกับตัวปรับกระแสไฟ LED และอื่นๆ พิจารณาวงจรของตัวปรับความคงตัวเชิงเส้นและกระแสพัลส์

โคลงปัจจุบันสำหรับ LED ได้รับการติดตั้งในการออกแบบโคมไฟหลายแบบ ไฟ LED เช่นเดียวกับไดโอดทั้งหมดมีลักษณะแรงดันกระแสไฟไม่เป็นเชิงเส้น ซึ่งหมายความว่าเมื่อแรงดันไฟฟ้าใน LED เปลี่ยนไป กระแสจะเปลี่ยนไปอย่างไม่สมส่วน เมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ในตอนแรกกระแสไฟจะเพิ่มขึ้นช้ามาก ในขณะที่ไฟ LED ไม่สว่างขึ้น จากนั้น เมื่อถึงขีดจำกัดแรงดันไฟ LED จะเริ่มเรืองแสงและกระแสไฟจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นอีก กระแสไฟจะเพิ่มขึ้นอย่างร้ายแรงและไฟ LED จะดับลง

แรงดันไฟตามเกณฑ์ถูกระบุในลักษณะของไฟ LED เช่น แรงดันไปข้างหน้าที่จัดอันดับในปัจจุบัน อัตราปัจจุบันสำหรับ LED กำลังต่ำส่วนใหญ่คือ 20 mA สำหรับไฟ LED กำลังสูง จัดอันดับปัจจุบันอาจมากกว่า - 350 mA หรือมากกว่า อย่างไรก็ตาม ไฟ LED กำลังสูงจะสร้างความร้อนและควรติดตั้งบนแผงระบายความร้อน

เพื่อการทำงานที่เหมาะสมของ LED จะต้องใช้พลังงานจากตัวปรับกระแสไฟ เพื่ออะไร? ความจริงก็คือว่าแรงดันธรณีประตูของ LED มีการแพร่กระจาย ประเภทต่างๆไฟ LED มีแรงดันไปข้างหน้าต่างกัน แม้แต่ LED ชนิดเดียวกันก็มีแรงดันไปข้างหน้าต่างกัน ซึ่งจะแสดงในลักษณะของ LED เป็นค่าต่ำสุดและสูงสุด ดังนั้นไฟ LED สองดวงที่เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันเดียวกันแบบขนานจะมีกระแสต่างกัน กระแสนี้สามารถแตกต่างกันมากจน LED อาจล้มเหลวก่อนหน้านี้หรือหมดไฟทันที นอกจากนี้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้ายังมีพารามิเตอร์ลอยตัว (จากระดับพลังงานหลัก จากโหลด จากอุณหภูมิ เมื่อเวลาผ่านไป) ดังนั้นการเปิดไฟ LED โดยไม่มีอุปกรณ์อีควอไลเซอร์ในปัจจุบันจึงเป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนา วิธีต่างๆการปรับระดับปัจจุบันได้รับการพิจารณา บทความนี้กล่าวถึงอุปกรณ์ที่ตั้งค่าความคงตัวปัจจุบัน - ปัจจุบันที่กำหนดไว้อย่างดี

ประเภทของความคงตัวในปัจจุบัน

ตัวปรับกระแสไฟจะตั้งค่ากระแสที่ระบุผ่าน LED โดยไม่คำนึงถึงแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับวงจร เมื่อแรงดันไฟฟ้าในวงจรเพิ่มขึ้นเหนือระดับเกณฑ์ กระแสจะถึงค่าที่ตั้งไว้และจะไม่เปลี่ยนแปลง เมื่อแรงดันไฟฟ้ารวมเพิ่มขึ้นอีก แรงดันไฟฟ้าบน LED จะหยุดเปลี่ยน และแรงดันไฟฟ้าบนตัวควบคุมกระแสไฟจะเพิ่มขึ้น

เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าบน LED ถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์และใน กรณีทั่วไปไม่เปลี่ยนแปลงจากนั้นโคลงปัจจุบันยังสามารถเรียกว่าโคลงพลังงาน LED ในกรณีที่ง่ายที่สุด พลังงานที่ใช้งาน (ความร้อน) ที่ปล่อยออกมาจากอุปกรณ์จะถูกกระจายระหว่าง LED และตัวกันโคลงตามสัดส่วนของแรงดันไฟฟ้า โคลงดังกล่าวเรียกว่าเชิงเส้น นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ที่ประหยัดกว่า - ความคงตัวในปัจจุบันขึ้นอยู่กับ ตัวแปลงพัลส์(ตัวแปลงคีย์หรือตัวแปลง) พวกเขาถูกเรียกว่าพัลซิ่งเพราะพวกมันสูบฉีดพลังงานภายในตัวเองเป็นส่วน ๆ - พัลส์ตามความจำเป็นสำหรับผู้บริโภค ตัวแปลงพัลส์ที่ถูกต้องใช้พลังงานอย่างต่อเนื่อง ภายในจะถ่ายโอนด้วยพัลส์จากวงจรอินพุตไปยังวงจรเอาท์พุต และส่งพลังงานเอาต์พุตไปยังโหลดอีกครั้งอย่างต่อเนื่อง

โคลงปัจจุบันเชิงเส้น

ตัวควบคุมกระแสไฟแบบลิเนียร์จะร้อนขึ้นมาก แรงดันไฟฟ้าก็ถูกนำไปใช้มากขึ้น นี่คือข้อเสียเปรียบหลัก แต่ก็มีข้อดีหลายประการ เช่น

• โคลงเชิงเส้นไม่สร้างการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า
• เรียบง่ายในการออกแบบ
• ต้นทุนต่ำในการใช้งานส่วนใหญ่

เนื่องจากตัวแปลงสวิตชิ่งไม่เคยมีประสิทธิภาพอย่างสมบูรณ์ มีการใช้งานที่ตัวควบคุมเชิงเส้นมีค่าเทียบเท่าหรือเท่ากัน ประสิทธิภาพมากขึ้น- เมื่อแรงดันไฟฟ้าขาเข้าสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าบน LED เพียงเล็กน้อยเท่านั้น โดยวิธีการที่เมื่อขับเคลื่อนจากไฟหลักมักใช้หม้อแปลงไฟฟ้าที่เอาต์พุตซึ่งติดตั้งตัวปรับกระแสไฟแบบเส้นตรง กล่าวคือ ขั้นแรก แรงดันไฟจะลดลงจนถึงระดับที่เทียบได้กับแรงดันไฟบน LED จากนั้นจึงตั้งค่ากระแสที่ต้องการโดยใช้ตัวกันโคลงเชิงเส้น

ในอีกกรณีหนึ่ง คุณสามารถนำแรงดันไฟ LED เข้าใกล้แรงดันไฟจ่าย - เชื่อมต่อ LED ในห่วงโซ่อนุกรม แรงดันไฟฟ้าข้ามสายจะเท่ากับผลรวมของแรงดันไฟฟ้าใน LED แต่ละดวง

แบบแผนของความคงตัวกระแสเชิงเส้น

มากที่สุด วงจรง่ายๆโคลงปัจจุบัน - บนทรานซิสเตอร์หนึ่งตัว (แบบแผน "a") เนื่องจากทรานซิสเตอร์เป็นแอมพลิฟายเออร์กระแสไฟ กระแสไฟขาออก (กระแสสะสม) จึงมากกว่ากระแสควบคุม (กระแสฐาน) ชั่วโมง 21 เท่า (เกน) กระแสฐานสามารถตั้งค่าได้โดยใช้แบตเตอรี่และตัวต้านทาน หรือใช้ซีเนอร์ไดโอดและตัวต้านทาน (แผนภาพ "b") อย่างไรก็ตาม วงจรดังกล่าวปรับได้ยาก ตัวกันโคลงที่ได้จะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ นอกจากนี้ ทรานซิสเตอร์ยังมีพารามิเตอร์จำนวนมาก และเมื่อเปลี่ยนทรานซิสเตอร์ จะต้องเลือกกระแสไฟอีกครั้ง วงจรที่มีข้อเสนอแนะ "c" และ "d" ทำงานได้ดีกว่ามาก ตัวต้านทาน R ในวงจรทำหน้าที่เป็นตัวป้อนกลับ - เมื่อกระแสเพิ่มขึ้น แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานจะเพิ่มขึ้น ซึ่งจะเป็นการล็อคทรานซิสเตอร์และกระแสจะลดลง โครงการ "g" เมื่อใช้ทรานซิสเตอร์ชนิดเดียวกันจะมีความเสถียรของอุณหภูมิที่มากขึ้นและความสามารถในการลดค่าของตัวต้านทานซึ่งจะช่วยลดแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดของตัวกันโคลงและการกระจายพลังงานบนตัวต้านทาน R

ตัวกันโคลงปัจจุบันสามารถทำได้บนพื้นฐานของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามด้วย ทางแยก pn(โครงการ "d") แรงดันเกตแหล่งกำหนดกระแสระบาย ที่แรงดันเกตแหล่งกำเนิดศูนย์ กระแสผ่านทรานซิสเตอร์จะเท่ากับกระแสไฟระบายเริ่มต้นที่ระบุในเอกสารประกอบ แรงดันใช้งานขั้นต่ำของโคลงปัจจุบันนั้นขึ้นอยู่กับทรานซิสเตอร์และถึง 3 โวลต์ ผู้ผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์บางรายผลิตอุปกรณ์พิเศษ - ตัวปรับกระแสไฟคงที่แบบสำเร็จรูปที่ประกอบตามโครงการนี้ - CRD (อุปกรณ์ควบคุมกระแสไฟ) หรือ CCR (ตัวควบคุมกระแสไฟคงที่) บางคนเรียกมันว่าโคลงไดโอด เพราะมันทำงานเหมือนไดโอดในทางกลับกัน

บนเซมิคอนดักเตอร์ผลิตตัวควบคุมเชิงเส้นของซีรีย์ NSIxxx ซึ่งมีเอาต์พุตสองตัวและเพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือ มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิติดลบ - เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น กระแสผ่าน LED จะลดลง

ตัวปรับกระแสไฟที่ใช้ตัวแปลงพัลส์มีความคล้ายคลึงกันมากในการออกแบบกับตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าตามตัวแปลงพัลส์ แต่ไม่ได้ควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่โหลด แต่กระแสผ่านโหลด ด้วยกระแสโหลดที่ลดลงจะปั๊มพลังงานด้วยการเพิ่มขึ้นจะลดลง วงจรที่พบบ่อยที่สุดของตัวแปลงพัลส์ประกอบด้วยองค์ประกอบปฏิกิริยา - สำลักซึ่งด้วยความช่วยเหลือของสวิตช์ (กุญแจ) จะถูกสูบขึ้นในส่วนของพลังงานจากวงจรอินพุต (จากความจุอินพุต) และในทางกลับกันการถ่ายโอน มันให้โหลด นอกจากข้อดีที่เห็นได้ชัดของการประหยัดพลังงานแล้ว ตัวแปลงพัลส์ยังมีข้อเสียอีกหลายประการที่ต้องจัดการโดยโซลูชันวงจรและการออกแบบต่างๆ:

• ตัวแปลงพัลส์สร้างสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าและแม่เหล็กไฟฟ้า
• มักจะมีโครงสร้างที่ซับซ้อน
• มันไม่มีประสิทธิภาพที่แน่นอนนั่นคือใช้พลังงานสำหรับงานของตัวเองและทำให้ร้อนขึ้น
• มักจะมีราคาสูงกว่าเช่น หม้อแปลง บวก อุปกรณ์เชิงเส้น

เนื่องจากการประหยัดพลังงานมีความสำคัญในการใช้งานหลายอย่าง ผู้ออกแบบส่วนประกอบและนักออกแบบวงจรจึงพยายามลดผลกระทบของข้อบกพร่องเหล่านี้ และมักจะประสบความสำเร็จ

แบบแผนของตัวแปลงพัลส์

เนื่องจากโคลงปัจจุบันขึ้นอยู่กับตัวแปลงพัลส์ ให้พิจารณาวงจรหลักของตัวแปลงพัลส์ ตัวแปลงพัลส์แต่ละตัวมีคีย์ ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่สามารถอยู่ในสองสถานะเท่านั้น - เปิดและปิด ในสถานะปิด คีย์จะไม่นำกระแสไฟ ดังนั้นจึงไม่มีไฟฟ้าเกิดขึ้น ในสถานะเปิด คีย์จะนำกระแสไฟ แต่มีความต้านทานต่ำมาก (ควรเป็นศูนย์) ตามลำดับ โดยจะปล่อยพลังงานใกล้กับศูนย์ ดังนั้นคีย์จึงสามารถถ่ายโอนพลังงานบางส่วนจากวงจรอินพุตไปยังวงจรเอาต์พุตโดยแทบไม่มีการสูญเสียพลังงาน อย่างไรก็ตาม แทนที่จะเป็นกระแสคงที่ซึ่งสามารถหาได้จากแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น เอาต์พุตของสวิตช์ดังกล่าวจะเป็น แรงกระตุ้นและปัจจุบัน เพื่อให้ได้แรงดันและกระแสที่คงที่อีกครั้ง คุณสามารถใส่ตัวกรอง

การใช้ตัวกรอง RC แบบธรรมดาคุณจะได้ผลลัพธ์ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของตัวแปลงดังกล่าวจะไม่ดีไปกว่าตัวกรองเชิงเส้น เนื่องจากพลังงานส่วนเกินทั้งหมดจะถูกปล่อยออกมาจากความต้านทานเชิงแอคทีฟของตัวต้านทาน แต่ถ้าคุณใช้ตัวกรองแทน RC - LC (วงจร "b") ดังนั้นเนื่องจากคุณสมบัติ "เฉพาะ" ของการเหนี่ยวนำจึงสามารถหลีกเลี่ยงการสูญเสียพลังงานได้ การเหนี่ยวนำมีคุณสมบัติปฏิกิริยาที่เป็นประโยชน์ - กระแสที่ไหลผ่านจะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จ่ายให้กับมัน พลังงานไฟฟ้าถูกแปลงเป็นแม่เหล็กและสะสมในแกนกลาง หลังจากปิดสวิตช์แล้วกระแสในตัวเหนี่ยวนำจะไม่หายไปแรงดันไฟฟ้าบนตัวเหนี่ยวนำจะเปลี่ยนขั้วและยังคงชาร์จตัวเก็บประจุเอาต์พุตต่อไปตัวเหนี่ยวนำจะกลายเป็นแหล่งกระแสผ่านไดโอดบายพาส D ตัวเหนี่ยวนำดังกล่าวออกแบบมาเพื่อถ่ายโอน อำนาจเรียกว่าสำลัก กระแสในตัวเหนี่ยวนำของอุปกรณ์ที่ทำงานอย่างถูกต้องนั้นมีอยู่ตลอดเวลา - โหมดต่อเนื่องที่เรียกว่าโหมดต่อเนื่องหรือโหมดกระแสต่อเนื่อง (ในวรรณกรรมตะวันตกโหมดนี้เรียกว่าโหมดกระแสคงที่ - CCM) เมื่อกระแสโหลดลดลง แรงดันไฟฟ้าบนคอนเวอร์เตอร์ดังกล่าวจะเพิ่มขึ้น พลังงานที่สะสมในตัวเหนี่ยวนำจะลดลง และอุปกรณ์สามารถสลับไปใช้การทำงานที่ไม่ต่อเนื่องได้เมื่อกระแสในตัวเหนี่ยวนำไม่ต่อเนื่อง ด้วยโหมดการทำงานนี้ ระดับการรบกวนที่สร้างโดยอุปกรณ์จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ตัวแปลงบางตัวทำงานในโหมดเส้นขอบเมื่อกระแสผ่านตัวเหนี่ยวนำเข้าใกล้ศูนย์ (ในวรรณคดีตะวันตกโหมดนี้เรียกว่าโหมดกระแสชายแดน - BCM) สำคัญไฉน กระแสตรง.ซึ่งนำไปสู่การสะกดจิตของแกนกลางและดังนั้นตัวเหนี่ยวนำจึงได้รับการออกแบบพิเศษ - มีช่องว่างหรือใช้วัสดุแม่เหล็กพิเศษ

ตัวกันโคลงที่ใช้ตัวแปลงพัลส์มีอุปกรณ์ที่ควบคุมการทำงานของคีย์ ขึ้นอยู่กับโหลด ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าจะบันทึกแรงดันไฟฟ้าที่โหลดและเปลี่ยนการทำงานของคีย์ (แผนภาพ "a") ตัวปรับกระแสไฟจะวัดกระแสที่ไหลผ่านโหลด เช่น ใช้ความต้านทานการวัดขนาดเล็ก Ri (วงจร "b") ซึ่งเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับโหลด

ปุ่มตัวแปลงขึ้นอยู่กับสัญญาณควบคุม จะเปิดขึ้นพร้อมกับรอบการทำงานที่แตกต่างกัน มีสองวิธีทั่วไปในการควบคุมคีย์ - การมอดูเลตความกว้างพัลส์ (PWM) และโหมดปัจจุบัน ในโหมด PWM สัญญาณข้อผิดพลาดจะควบคุมความกว้างของพัลส์ในขณะที่รักษาอัตราการทำซ้ำ ในโหมดปัจจุบัน กระแสสูงสุดในตัวเหนี่ยวนำจะถูกวัดและช่วงเวลาระหว่างพัลส์จะเปลี่ยนไป

ในตัวแปลงคีย์สมัยใหม่ ทรานซิสเตอร์ MOSFET มักใช้เป็นคีย์

ตัวแปลงบั๊ก

เวอร์ชันของตัวแปลงที่พิจารณาข้างต้นเรียกว่าตัวแปลงแบบสเต็ปดาวน์ เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่โหลดจะต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงานเสมอ

เนื่องจากตัวเหนี่ยวนำไหลอย่างต่อเนื่องในปัจจุบัน ความต้องการสำหรับตัวเก็บประจุเอาท์พุตสามารถลดลงได้ ตัวเหนี่ยวนำที่มีตัวเก็บประจุเอาท์พุตจะทำหน้าที่เป็นตัวกรอง LC ที่มีประสิทธิภาพ ในบางวงจรของตัวปรับกระแสไฟ ตัวอย่างเช่น สำหรับ LED ตัวเก็บประจุเอาท์พุตอาจหายไปโดยสิ้นเชิง ในวรรณคดีตะวันตก ตัวแปลงบั๊กเรียกว่า ตัวแปลงบั๊ก

Boost Converter

วงจรควบคุมการสลับด้านล่างยังใช้งานได้กับโช้ค แต่โช้คจะเชื่อมต่อกับเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟเสมอ เมื่อเปิดกุญแจ พลังงานจะถูกส่งผ่านตัวเหนี่ยวนำและไดโอดไปยังโหลด เมื่อกุญแจปิด ตัวเหนี่ยวนำจะสะสมพลังงาน เมื่อกุญแจเปิด EMF ที่เกิดขึ้นที่ขั้วของมันจะถูกเพิ่มเข้าไปใน EMF ของแหล่งพลังงาน และแรงดันไฟฟ้าที่โหลดจะเพิ่มขึ้น

ตัวเก็บประจุเอาท์พุตจะถูกชาร์จโดยกระแสไม่ต่อเนื่อง ซึ่งต่างจากวงจรก่อนหน้านี้ ดังนั้นตัวเก็บประจุเอาท์พุตต้องมีขนาดใหญ่และอาจจำเป็นต้องมีตัวกรองเพิ่มเติม ในวรรณคดีตะวันตก ตัวแปลงบูสต์บัคเรียกว่าบูสต์คอนเวอร์เตอร์

ตัวแปลงอินเวอร์เตอร์

อีกวงจรหนึ่งของตัวแปลงพัลส์ทำงานในลักษณะเดียวกัน - เมื่อปิดคีย์ ตัวเหนี่ยวนำจะสะสมพลังงาน เมื่อคีย์เปิดขึ้น EMF ที่เกิดขึ้นที่ขั้วจะมีเครื่องหมายตรงข้ามและแรงดันลบจะปรากฏขึ้นบนโหลด

เช่นเดียวกับในวงจรก่อนหน้านี้ ตัวเก็บประจุเอาต์พุตจะถูกชาร์จโดยกระแสที่ไม่ต่อเนื่อง ดังนั้นตัวเก็บประจุเอาต์พุตต้องมีขนาดใหญ่ และอาจจำเป็นต้องใช้ตัวกรองเพิ่มเติม ในวรรณคดีตะวันตก ตัวแปลงกลับหัวเรียกว่าตัวแปลง Buck-Boost

ตัวแปลงไปข้างหน้าและฟลายแบ็ค

ส่วนใหญ่มักจะทำแหล่งจ่ายไฟตามแบบแผนที่ใช้หม้อแปลงไฟฟ้าในองค์ประกอบ หม้อแปลงไฟฟ้าให้การแยกกระแสไฟฟ้าของวงจรทุติยภูมิจากแหล่งพลังงาน นอกจากนี้ ประสิทธิภาพของแหล่งจ่ายไฟตามวงจรดังกล่าวสามารถเข้าถึงได้ถึง 98% หรือมากกว่า ตัวแปลงไปข้างหน้า (วงจร "a") ถ่ายโอนพลังงานจากแหล่งกำเนิดไปยังโหลดในขณะที่เปิดกุญแจ อันที่จริงนี่คือตัวแปลงบั๊กที่ดัดแปลง ตัวแปลงฟลายแบ็ค (วงจร "b") จะถ่ายเทพลังงานจากแหล่งกำเนิดไปยังโหลดระหว่างสถานะปิด

ในตัวแปลงไปข้างหน้า หม้อแปลงจะทำงานใน โหมดปกติและพลังงานจะถูกเก็บไว้ในตัวเหนี่ยวนำ อันที่จริงนี่คือเครื่องกำเนิดพัลส์ที่มีตัวกรอง LC ที่เอาต์พุต ตัวแปลงฟลายแบ็คเก็บพลังงานไว้ในหม้อแปลงไฟฟ้า นั่นคือหม้อแปลงไฟฟ้ารวมคุณสมบัติของหม้อแปลงไฟฟ้าและโช้กซึ่งสร้างปัญหาบางอย่างเมื่อเลือกการออกแบบ

ในวรรณคดีตะวันตก ตัวแปลงไปข้างหน้าเรียกว่า ตัวแปลงไปข้างหน้า Flyback - ตัวแปลงฟลายแบ็ค

การประยุกต์ใช้ตัวแปลงพัลส์เป็นตัวกันกระแส

อุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่งส่วนใหญ่มีให้พร้อมกับการรักษาเสถียรภาพของแรงดันไฟขาออก วงจรทั่วไปของแหล่งจ่ายไฟดังกล่าว โดยเฉพาะอย่างยิ่งวงจรที่ทรงพลัง นอกเหนือจากการป้อนกลับของแรงดันไฟขาออก มีวงจรควบคุมกระแสไฟขององค์ประกอบหลัก เช่น ตัวต้านทานความต้านทานต่ำ การควบคุมดังกล่าวช่วยให้คุณมั่นใจได้ว่าโหมดการทำงานของคันเร่ง ตัวปรับกระแสไฟที่ง่ายที่สุดใช้องค์ประกอบควบคุมนี้เพื่อทำให้กระแสไฟขาออกคงที่ ดังนั้นตัวปรับกระแสไฟในปัจจุบันจึงง่ายกว่าตัวปรับแรงดันไฟฟ้า

พิจารณาวงจรป้องกันกระแสไฟสลับสำหรับ LED ที่ใช้ไมโครเซอร์กิตจากผู้ผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ On Semiconductor ที่มีชื่อเสียง:

วงจรบั๊กคอนเวอร์เตอร์ทำงานในโหมดกระแสต่อเนื่องด้วยสวิตช์ภายนอก วงจรได้รับการคัดเลือกจากวงจรอื่น ๆ เพราะมันแสดงให้เห็นว่าวงจรควบคุมกระแสสลับกับสวิตช์ภายนอกนั้นง่ายและมีประสิทธิภาพเพียงใด ในแผนภาพด้านบน ชิปควบคุม IC1 จะควบคุมการทำงานของสวิตช์ MOSFET Q1 เนื่องจากคอนเวอร์เตอร์ทำงานในโหมดกระแสต่อเนื่อง จึงไม่จำเป็นต้องติดตั้งตัวเก็บประจุเอาต์พุต ในหลายวงจร มีการติดตั้งเซ็นเซอร์ปัจจุบันในวงจรต้นทางของสวิตช์ อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้จะลดความเร็วในการเปิดของทรานซิสเตอร์ ในแผนภาพด้านบน มีการติดตั้งเซ็นเซอร์กระแส R4 ในวงจรไฟฟ้าหลัก ส่งผลให้วงจรนั้นเรียบง่ายและมีประสิทธิภาพ กุญแจทำงานที่ความถี่ 700 kHz ซึ่งช่วยให้คุณติดตั้งโช้คขนาดกะทัดรัดได้ ด้วยกำลังขับ 7 วัตต์ แรงดันไฟฟ้าขาเข้า 12 โวลต์ เมื่อทำงานที่ 700 mA (3 LEDs) ประสิทธิภาพของอุปกรณ์จึงมากกว่า 95% วงจรทำงานได้อย่างเสถียรด้วยกำลังขับสูงสุด 15 วัตต์โดยไม่ต้องใช้มาตรการกระจายความร้อนเพิ่มเติม

ได้วงจรที่ง่ายกว่านี้โดยใช้ไมโครเซอร์กิตโคลงหลักที่มีคีย์ในตัว ตัวอย่างเช่น ไดอะแกรมของตัวกันกระแสไฟ LED ที่สำคัญซึ่งใช้ชิป /CAT4201:

ในการใช้งานอุปกรณ์ที่มีกำลังไฟสูงถึง 7 วัตต์ จำเป็นต้องใช้ส่วนประกอบเพียง 8 ชิ้นเท่านั้น รวมถึงไมโครเซอร์กิตด้วย ตัวควบคุมการสลับทำงานในโหมดจำกัดกระแสและต้องการเอาต์พุตขนาดเล็ก ตัวเก็บประจุเซรามิก. จำเป็นต้องใช้ตัวต้านทาน R3 เมื่อใช้พลังงานจาก 24 โวลต์ขึ้นไปเพื่อลดอัตราการฆ่าของแรงดันไฟฟ้าขาเข้า แม้ว่าจะลดประสิทธิภาพของอุปกรณ์ลงบ้างก็ตาม ความถี่ของการทำงานเกิน 200 kHz และแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับโหลดและแรงดันไฟฟ้าขาเข้า นี่เป็นเพราะวิธีการควบคุม - การควบคุมกระแสสูงสุดของตัวเหนี่ยวนำ เมื่อกระแสถึงค่าสูงสุด คีย์จะเปิดขึ้น เมื่อกระแสลดลงเป็นศูนย์ จะเปิดขึ้น ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ถึง 94%

ดังนั้นแกนกลางและองค์ประกอบหลัก หลอดไฟ LEDเป็น LED จากมุมมองของวงจร ไดโอดเปล่งแสงไม่แตกต่างจากไดโอดอื่น ยกเว้นในแง่ของการใช้ไดโอดเอง พวกมันมีพารามิเตอร์ที่แย่มาก - แรงดันย้อนกลับที่อนุญาตน้อยมากเมื่อเทียบกับ ความจุขนาดใหญ่ทางแยก แรงดันไฟตกขนาดใหญ่ (ประมาณ 3.5 V สำหรับ LED สีขาว - ตัวอย่างเช่น สำหรับวงจรเรียงกระแสไดโอด นี่อาจเป็นฝันร้าย) เป็นต้น

อย่างไรก็ตาม เราเข้าใจดีว่าค่านิยมหลักของ LED สำหรับมนุษยชาติคือการเรืองแสง และบางครั้งก็ค่อนข้างสว่าง เพื่อให้ LED ส่องสว่างอย่างมีความสุขตลอดไป จำเป็นต้องมีเงื่อนไขสองประการ: กระแสไฟที่ไหลผ่านได้คงที่และการกระจายความร้อนที่ดี มั่นใจในคุณภาพของแผ่นระบายความร้อนด้วยวิธีการออกแบบที่หลากหลาย ดังนั้นตอนนี้เราจะไม่พูดถึงปัญหานี้ มาพูดถึงสาเหตุและวิธีที่มนุษยชาติสมัยใหม่บรรลุเป้าหมายแรก - กระแสที่มั่นคง

พูดถึงไฟ LED สีขาว

เป็นที่ชัดเจนว่าไฟ LED สีขาวน่าสนใจที่สุดสำหรับการให้แสง พวกเขาทำขึ้นบนพื้นฐานของคริสตัลที่ปล่อยแสงสีน้ำเงินซึ่งเต็มไปด้วยสารเรืองแสงที่แผ่พลังงานบางส่วนในพื้นที่สีเหลืองสีเขียว ภาพหัวเรื่องแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าสายไฟที่นำพากระแสไฟฟ้าไปเป็นสีเหลือง - นี่คือสารเรืองแสง คริสตัลตั้งอยู่ด้านล่าง บนสเปกตรัมทั่วไปของ LED สีขาว จะมองเห็นจุดสูงสุดสีน้ำเงินได้ชัดเจน:

สเปกตรัมของไฟ LED ที่แตกต่างกัน อุณหภูมิสี: 5000K (สีน้ำเงิน), 3700K (สีเขียว), 2600K (สีแดง) อ่านเพิ่มเติม.

เราได้ทราบแล้วว่าในแง่ของวงจร LED แตกต่างจากไดโอดอื่น ๆ เฉพาะในค่าพารามิเตอร์เท่านั้น ที่นี่ต้องบอกว่าอุปกรณ์นั้นไม่เชิงเส้นโดยพื้นฐาน นั่นคือเขาไม่เชื่อฟังกฎของโอห์มที่คุ้นเคยจากโรงเรียนเลย การพึ่งพากระแสไฟที่ใช้กับอุปกรณ์ดังกล่าวอธิบายโดยสิ่งที่เรียกว่า ลักษณะแรงดันกระแสไฟ (CVC) และสำหรับไดโอดจะเป็นเลขชี้กำลัง จากนี้ไปการเปลี่ยนแปลงที่น้อยที่สุดในแรงดันไฟฟ้าที่ใช้จะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ของกระแส แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมด - ด้วยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ (เช่นเดียวกับอายุ) ลักษณะ I–V จะเปลี่ยนไป นอกจากนี้ ตำแหน่งของคุณสมบัติ IV จะแตกต่างกันเล็กน้อยสำหรับไดโอดที่ต่างกัน ฉันจะระบุแยกต่างหาก - ไม่เพียงแต่สำหรับแต่ละประเภท แต่สำหรับแต่ละอินสแตนซ์ แม้จะมาจากชุดเดียวกัน ด้วยเหตุนี้ การกระจายกระแสผ่านไดโอดที่เชื่อมต่อแบบขนานจึงจำเป็นต้องไม่สม่ำเสมอ ซึ่งไม่ส่งผลดีต่อความทนทานของโครงสร้าง ในการผลิตเมทริกซ์ พวกเขาพยายามใช้การเชื่อมต่อแบบอนุกรม ซึ่งแก้ปัญหาที่รูท หรือเลือกไดโอดที่มีแรงดันตกไปข้างหน้าโดยประมาณเท่ากัน เพื่ออำนวยความสะดวกในการทำงาน ผู้ผลิตมักจะระบุสิ่งที่เรียกว่า "ถัง" ซึ่งเป็นรหัสสำหรับการเลือกตามพารามิเตอร์

VAC ของ LED สีขาว

ดังนั้นเพื่อให้ทุกอย่างทำงานได้ดี LED จะต้องเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ที่ไม่คำนึงถึง ปัจจัยภายนอกจะเลือกแรงดันไฟฟ้าโดยอัตโนมัติด้วยความแม่นยำสูงซึ่งกระแสไฟฟ้าที่กำหนดจะไหลในวงจร (เช่น 350 mA สำหรับ LED หนึ่งวัตต์) และตรวจสอบกระบวนการอย่างต่อเนื่อง โดยทั่วไป อุปกรณ์ดังกล่าวเรียกว่าแหล่งที่มาปัจจุบัน แต่ในกรณีของไฟ LED ในปัจจุบันนิยมใช้คำว่า "ไดรเวอร์" ในต่างประเทศ โดยทั่วไป ไดรเวอร์มักถูกเรียกว่าโซลูชันที่ออกแบบมาเพื่อทำงานในแอปพลิเคชันเฉพาะเป็นหลัก ตัวอย่างเช่น "ไดรเวอร์ MOSFET" - ไมโครเซอร์กิตที่ออกแบบมาเพื่อขับเคลื่อนทรานซิสเตอร์แบบ field-effect อันทรงพลังโดยเฉพาะ "ไดรเวอร์ตัวบ่งชี้เจ็ดส่วน" - โซลูชันเพื่อขับเคลื่อนอุปกรณ์เจ็ดส่วนโดยเฉพาะ ฯลฯ . กล่าวคือ โดยการเรียกไดรเวอร์ LED จากแหล่งปัจจุบัน ผู้คนกำลังบอกเป็นนัยว่าแหล่งสัญญาณปัจจุบันนี้ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อทำงานกับ LED ตัวอย่างเช่น อาจมีฟังก์ชันเฉพาะ - สิ่งที่มีจิตวิญญาณของการมีส่วนต่อประสานแสง DMX-512 การตรวจจับวงจรเปิดและไฟฟ้าลัดวงจรที่เอาต์พุต (และโดยทั่วไปแล้วแหล่งจ่ายกระแสแบบธรรมดาควรทำงานโดยไม่มีปัญหา ไฟฟ้าลัดวงจร) เป็นต้น อย่างไรก็ตาม แนวคิดมักสับสน และตัวอย่างเช่น พวกเขาเรียกอะแดปเตอร์ทั่วไป (แหล่งแรงดันไฟฟ้า!) สำหรับแถบ LED ไดรเวอร์

นอกจากนี้ อุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อตั้งค่าโหมดอุปกรณ์ให้แสงสว่างมักเรียกว่าบัลลาสต์

ดังนั้นแหล่งข่าวในปัจจุบัน แหล่งกระแสที่ง่ายที่สุดสามารถเป็นตัวต้านทานแบบอนุกรมกับ LED ทำได้โดยใช้พลังงานต่ำ (ถึงครึ่งวัตต์) ตัวอย่างเช่น ในตัวเดียวกัน แถบ LED. เมื่อพลังงานเพิ่มขึ้น การสูญเสียของตัวต้านทานจะสูงเกินไป และข้อกำหนดสำหรับความเสถียรในปัจจุบันก็เพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ขั้นสูงเพิ่มเติม ซึ่งเป็นภาพบทกวีที่ฉันวาดไว้ด้านบน ทั้งหมดถูกสร้างขึ้นตามอุดมการณ์เดียวกัน - พวกเขามีองค์ประกอบด้านกฎระเบียบที่ควบคุมโดยข้อเสนอแนะในปัจจุบัน

ความคงตัวปัจจุบันแบ่งออกเป็นสองประเภท - เชิงเส้นและพัลส์ ไดอะแกรมเส้น- ญาติของตัวต้านทาน (ตัวต้านทานเองและแอนะล็อกเป็นของคลาสนี้ด้วย) พวกเขามักจะไม่ให้ประสิทธิภาพพิเศษ แต่เพิ่มคุณภาพของความเสถียรในปัจจุบัน วงจรอิมพัลส์เป็นทางออกที่ดีที่สุด แต่มีความซับซ้อนและมีราคาแพงกว่า

ตอนนี้เรามาดูสิ่งที่คุณสามารถมองเห็นได้ภายในวันนี้อย่างรวดเร็ว หลอดไฟ LEDหรือข้างๆพวกเขา

1. บัลลาสต์ตัวเก็บประจุ

บัลลาสต์ตัวเก็บประจุเป็นส่วนเสริมของแนวคิดในการวางตัวต้านทานแบบอนุกรมด้วย LED โดยหลักการแล้ว LED สามารถเชื่อมต่อกับเต้าเสียบได้โดยตรงดังนี้:

ไดโอดแบ็คทูแบ็คเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อป้องกันการพังทลายของ LED ในขณะที่แรงดันไฟหลักเปลี่ยนขั้ว - ฉันได้กล่าวไปแล้วว่าไม่มีไฟ LED ที่มีแรงดันย้อนกลับหลายร้อยโวลต์ที่อนุญาต โดยหลักการแล้ว แทนที่จะใส่ไดโอดย้อนกลับ คุณสามารถใส่ LED อีกอันได้

ค่าตัวต้านทานในวงจรด้านบนคำนวณสำหรับกระแสไฟ LED ประมาณ 10 - 15 mA เนื่องจากแรงดันไฟหลักมีค่ามากกว่าแรงดันตกคร่อมไดโอด จึงสามารถละเว้นและคำนวณค่าหลังได้โดยตรงตามกฎของโอห์ม: 220/20000 ~ 11 mA คุณสามารถแทนที่ค่าพีค (311 V) และตรวจสอบให้แน่ใจว่าแม้ในกรณีที่จำกัด กระแสไดโอดจะไม่เกิน 20 mA ทุกอย่างออกมาดี ยกเว้นตัวต้านทานจะกระจายพลังงานประมาณ 2.5 วัตต์ และประมาณ 40 mW บน LED ดังนั้นประสิทธิภาพของระบบจึงอยู่ที่ประมาณ 1.5% (ในกรณีของ LED เดี่ยวจะยิ่งน้อยกว่านี้อีก)

แนวคิดของวิธีการที่กำลังพิจารณาคือการแทนที่ตัวต้านทานด้วยตัวเก็บประจุเพราะเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าในวงจร กระแสสลับองค์ประกอบปฏิกิริยามีความสามารถในการ จำกัด กระแส นอกจากนี้ คุณยังใช้คันเร่งได้อีกด้วย ยิ่งกว่านั้น มันยังทำแบบคลาสสิกอีกด้วย บัลลาสต์แม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับหลอดฟลูออเรสเซนต์

การนับตามสูตรจากตำราเรียน เป็นเรื่องง่ายที่ในกรณีของเราต้องใช้ตัวเก็บประจุ 0.2 μF หรือขดลวดเหนี่ยวนำประมาณ 60 H ที่นี่เป็นที่ชัดเจนว่าเหตุใดจึงไม่พบโช้กในบัลลาสต์ของหลอดไฟ LED เช่นนี้ - ขดลวดของการเหนี่ยวนำดังกล่าวเป็นโครงสร้างที่จริงจังและมีราคาแพง แต่ตัวเก็บประจุ 0.2 uF นั้นง่ายกว่ามาก แน่นอน มันต้องได้รับการออกแบบสำหรับแรงดันไฟหลักสูงสุด และดีกว่าด้วยระยะขอบ ในทางปฏิบัติจะใช้ตัวเก็บประจุที่มีแรงดันไฟฟ้าทำงานอย่างน้อย 400 V เมื่อเสริมวงจรเล็กน้อยเราจะได้สิ่งที่เราเห็นในบทความก่อนหน้านี้

การพูดนอกเรื่องโคลงสั้น

"ไมโครฟารัด" ย่อมาจาก "uF" ฉันคิดเรื่องนี้เพราะฉันมักจะเห็นคนเขียน "mF" ในบริบทนี้ ในขณะที่คำหลังเป็นตัวย่อของ "มิลลิฟารัด" นั่นคือ 1,000 microfarads ในภาษาอังกฤษ "microfarad" ไม่ได้เขียนว่า "mkF" แต่ในทางกลับกัน "uF" เนื่องจากตัวอักษร "u" คล้ายกับตัวอักษร "μ" โดยที่หางขาด

ดังนั้น, 1 F/F = 1000 mF/mF = 1000000 uF/uF/μFและไม่มีอะไรอื่น!

นอกจากนี้ "ฟารัด" ยังเป็นเพศชาย เนื่องจากได้รับการตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชายผู้ยิ่งใหญ่ ดังนั้น "สี่ไมโครฟารัด" แต่ไม่ใช่ "สี่ไมโครฟารัด"!

อย่างที่ฉันได้กล่าวไปแล้วบัลลาสต์ดังกล่าวมีข้อดีเพียงข้อเดียว - ความเรียบง่ายและราคาถูก เช่นเดียวกับบัลลาสต์ที่มีตัวต้านทาน การรักษาเสถียรภาพในปัจจุบันไม่ค่อยดีนักที่นี่ และที่แย่กว่านั้นคือมีส่วนประกอบรีแอกทีฟที่สำคัญ ซึ่งไม่ดีสำหรับเครือข่าย นอกจากนี้เมื่อกระแสที่ต้องการเพิ่มขึ้นความจุที่ต้องการของตัวเก็บประจุจะเพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่น หากเราต้องการเปิด LED หนึ่งวัตต์ที่ทำงานที่ 350 mA เราจำเป็นต้องมีตัวเก็บประจุที่มีความจุประมาณ 5 ไมโครฟารัด ซึ่งออกแบบมาสำหรับแรงดันไฟฟ้า 400 V ซึ่งมีราคาแพงกว่า ใหญ่กว่า และซับซ้อนกว่าอยู่แล้วใน เงื่อนไขการออกแบบ ด้วยการปราบปรามของระลอกคลื่น ทุกอย่างก็ไม่ง่ายที่นี่ โดยทั่วไปแล้ว เราสามารถพูดได้ว่าบัลลาสต์ของตัวเก็บประจุนั้นให้อภัยได้สำหรับหลอดไฟบีคอนขนาดเล็กเท่านั้น ไม่มีอะไรมากไปกว่านี้

2. โทโพโลยีบั๊กแบบไม่มีหม้อแปลง

โซลูชันวงจรนี้เป็นของตระกูลคอนเวอร์เตอร์แบบไม่มีหม้อแปลง ซึ่งรวมถึงโทโพโลยีแบบ step-down, step-up และ inverting นอกจากนี้ คอนเวอร์เตอร์แบบไม่มีหม้อแปลงยังรวมถึง SEPIC, คอนเวอร์เตอร์ Chuck และสิ่งแปลกใหม่อื่นๆ เช่น ตัวเก็บประจุแบบสวิตช์ โดยหลักการแล้ว ไดรเวอร์ LED สามารถสร้างได้จากสิ่งใดสิ่งหนึ่ง แต่ในทางปฏิบัติ ไดรเวอร์ดังกล่าวมีน้อยกว่ามากในความสามารถนี้

ตัวอย่างหนึ่งของไดรเวอร์ที่อิงจากโทโพโลยีบั๊กแบบไม่มีหม้อแปลงแสดงในรูปด้านล่าง

ในสัตว์ป่า การรวมดังกล่าวสามารถสังเกตได้จากตัวอย่างของ ZXLD1474 หรือตัวเลือกการรวม ZXSC310 (ซึ่งก็คือ ตัวแปลงบูสต์คอนเวอร์เตอร์ในวงจรสวิตชิ่งดั้งเดิม)

ที่นี่ LED เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับขดลวด วงจรควบคุมจะตรวจสอบกระแสผ่านตัวต้านทานการวัด R1 และควบคุมสวิตช์ T1 หากกระแสผ่าน LED ลดลงต่ำกว่าค่าต่ำสุดที่กำหนดไว้ ทรานซิสเตอร์จะเปิดขึ้นและขดลวดที่มี LED ต่อเป็นอนุกรมจะเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงาน กระแสในขดลวดเริ่มเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรง (พื้นที่สีแดงบนกราฟ) ไดโอด D1 ถูกล็อคในเวลานี้ ทันทีที่วงจรควบคุมลงทะเบียนว่ากระแสไฟถึงค่าสูงสุดที่กำหนดไว้ กุญแจจะปิดลง ตามกฎสวิตชิ่งข้อแรก ขดลวดมีแนวโน้มที่จะรักษากระแสในวงจรเนื่องจากพลังงานสะสมในสนามแม่เหล็ก ณ จุดนี้ กระแสจะไหลผ่านไดโอด D1 พลังงานของสนามขดลวดถูกใช้ไป กระแสจะลดลงเป็นเส้นตรง (พื้นที่สีเขียวบนกราฟ) เมื่อกระแสไฟต่ำกว่าค่าต่ำสุดที่กำหนดไว้ วงจรควบคุมจะลงทะเบียนสิ่งนี้และเปิดทรานซิสเตอร์อีกครั้ง สูบพลังงานเข้าสู่ระบบ - กระบวนการจะทำซ้ำ ดังนั้นกระแสจะถูกคงไว้ภายในขอบเขตที่กำหนด

ลักษณะเด่นของโทโพโลยีบั๊กคือความสามารถในการสร้างระลอกคลื่น ฟลักซ์ส่องสว่างมีขนาดเล็กโดยพลการ เนื่องจากในการเชื่อมต่อดังกล่าว กระแสผ่าน LED จะไม่ถูกขัดจังหวะ วิธีที่จะเข้าใกล้อุดมคติคือการเพิ่มความเหนี่ยวนำและความถี่สวิตชิ่งที่เพิ่มขึ้น (ปัจจุบันมีตัวแปลงที่มีความถี่ในการทำงานสูงถึงหลายเมกะเฮิรตซ์)

จากโทโพโลยีดังกล่าว ไดรเวอร์หลอดไฟแบบเกาส์ที่กล่าวถึงในบทความก่อนหน้านี้ได้ถูกสร้างขึ้น

ข้อเสียของวิธีการนี้คือการขาดการแยกด้วยไฟฟ้า - เมื่อทรานซิสเตอร์เปิดอยู่ วงจรจะเชื่อมต่อโดยตรงกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟ ในกรณีของหลอดไฟ LED เครือข่าย - กับเครือข่ายซึ่งอาจไม่ปลอดภัย

3. ตัวแปลงฟลายแบ็ค

แม้ว่าตัวแปลงฟลายแบ็คจะมีบางอย่างที่ดูเหมือนหม้อแปลงไฟฟ้า แต่ในกรณีนี้ การเรียกส่วนนี้ว่าโช้คสองขดลวดนั้นถูกต้องกว่า เนื่องจากกระแสไม่เคยไหลผ่านขดลวดทั้งสองพร้อมกัน อันที่จริง ตัวแปลงฟลายแบ็คนั้นมีความคล้ายคลึงกันในหลักการกับโทโพโลยีแบบไม่มีหม้อแปลงไฟฟ้า เมื่อเปิด T1 กระแสในหลักจะเพิ่มขึ้น พลังงานจะถูกเก็บไว้ในสนามแม่เหล็ก ในกรณีนี้ ขั้วของการสลับบนขดลวดทุติยภูมิจะถูกเลือกโดยเจตนาเพื่อให้ไดโอด D3 ถูกปิดในขั้นตอนนี้และไม่มีกระแสไหลที่ด้านทุติยภูมิ กระแสโหลดในขณะนี้รองรับตัวเก็บประจุ C1 เมื่อ T1 ปิดลง ขั้วของแรงดันไฟฟ้าบนตัวรองจะกลับด้าน (เนื่องจากอนุพันธ์ของกระแสในเครื่องหมายกลับด้านหลัก) D3 จะเปิดขึ้นและพลังงานที่เก็บไว้จะถูกถ่ายโอนไปยังพลังงานสำรอง ในแง่ของการรักษาเสถียรภาพปัจจุบัน ทุกอย่างเหมือนกัน - วงจรควบคุมวิเคราะห์แรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน R1 และปรับเวลา ส e พารามิเตอร์เพื่อให้กระแสผ่าน LED คงที่ ส่วนใหญ่มักใช้ตัวแปลง flyback ที่กำลังไฟไม่เกิน 50 W; ยิ่งไปกว่านั้น มันไม่เหมาะเนื่องจากการสูญเสียที่เพิ่มขึ้นและขนาดที่จำเป็นของหม้อแปลงเหนี่ยวนำ

ฉันต้องบอกว่ามีตัวเลือกสำหรับไดรเวอร์ flyback ที่ไม่มี opto-isolator (ตัวอย่าง) พวกเขาพึ่งพาความจริงที่ว่ากระแสของขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิเชื่อมต่อกันและด้วยการจองบางอย่างเราสามารถ จำกัด ตัวเองให้วิเคราะห์กระแส ขดลวดปฐมภูมิ(หรือบ่อยกว่านั้นคือขดลวดเสริมแยกต่างหาก) - ช่วยให้คุณประหยัดชิ้นส่วนและลดต้นทุนของโซลูชัน

ตัวแปลงฟลายแบ็คนั้นดีในประการแรก มันให้การแยกส่วนรองจากไฟหลัก (ความปลอดภัยที่สูงขึ้น) และประการที่สอง มันค่อนข้างง่ายและราคาถูกในการผลิตหลอดไฟที่เข้ากันได้กับสวิตช์หรี่ไฟมาตรฐานสำหรับหลอดไส้ เพื่อจัดเรียงกำลังแก้ไขค่าสัมประสิทธิ์

การพูดนอกเรื่องโคลงสั้น

ตัวแปลงฟลายแบ็คถูกเรียกเช่นนี้เพราะแต่เดิมใช้วิธีที่คล้ายกันเพื่อให้ได้มา ไฟฟ้าแรงสูงในโทรทัศน์ที่ใช้หลอดรังสีแคโทด แหล่งจ่ายไฟฟ้าแรงสูงถูกรวมเข้ากับวงจรด้วยวงจร สแกนแนวนอนและได้รับพัลส์ไฟฟ้าแรงสูงระหว่าง ย้อนกลับลำแสงอิเล็กตรอน.

เล็กน้อยเกี่ยวกับการเต้นเป็นจังหวะ

ดังที่ได้กล่าวมาแล้ว แหล่งที่มาของแรงกระตุ้นทำงานให้เพียงพอ ความถี่สูง(ในทางปฏิบัติ - จาก 30 kHz บ่อยกว่าประมาณ 100 kHz) ดังนั้นจึงเป็นที่ชัดเจนว่าไดรเวอร์ที่ใช้งานได้นั้นไม่สามารถเป็นสาเหตุของปัจจัยการกระเพื่อมขนาดใหญ่ได้ โดยหลักแล้ว เนื่องจากพารามิเตอร์นี้ไม่ได้ทำให้เป็นมาตรฐานที่ความถี่ที่สูงกว่า 300 เฮิรตซ์ และนอกจากนี้ คลื่นความถี่สูงยังกรองออกได้ง่ายอยู่ดี . ปัญหาคือแรงดันไฟหลัก

ความจริงก็คือวงจรข้างต้นทั้งหมด (ยกเว้นวงจรที่มีตัวเก็บประจุแบบดับ) ทำงานจาก แรงดันคงที่. ดังนั้นที่อินพุตของบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ใด ๆ ก่อนอื่นจะมีวงจรเรียงกระแสและตัวเก็บประจุ จุดประสงค์ของหลังคือการป้อนบัลลาสต์ในช่วงเวลาเหล่านั้นเมื่อแรงดันไฟหลักต่ำกว่าเกณฑ์ของวงจร และที่นี่ อนิจจา จำเป็นต้องมีการประนีประนอม - ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าความจุสูงแรงดันสูง ประการแรก มีค่าใช้จ่าย และประการที่สอง ใช้พื้นที่อันมีค่าในตัวเรือนหลอดไฟ นี่ก็เป็นสาเหตุหลักของปัญหาตัวประกอบกำลัง วงจรที่อธิบายด้วยวงจรเรียงกระแสมีการใช้กระแสไฟไม่สม่ำเสมอ สิ่งนี้นำไปสู่การปรากฏตัวของฮาร์มอนิกที่สูงขึ้นซึ่งเป็นสาเหตุของการเสื่อมสภาพของพารามิเตอร์ที่เราสนใจ ยิ่งไปกว่านั้น ยิ่งเราพยายามกรองแรงดันไฟที่อินพุตของบัลลาสต์มากเท่าไหร่ ตัวประกอบกำลังที่เราได้รับก็จะยิ่งต่ำลงหากเราไม่พยายามแยกจากกัน สิ่งนี้อธิบายความจริงที่ว่าหลอดไฟระลอกคลื่นต่ำเกือบทั้งหมดที่เราได้เห็นมีปัจจัยด้านกำลังปานกลางมาก และในทางกลับกัน (แน่นอนว่า การแก้ไขตัวประกอบกำลังไฟฟ้าแบบแอคทีฟจะส่งผลต่อราคา ดังนั้นพวกเขาจึงต้องการประหยัดค่าใช้จ่ายสำหรับ ตอนนี้). เพิ่มแท็ก

ในช่วง 10-20 ปีที่ผ่านมา จำนวนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพิ่มขึ้นหลายเท่าตัว มีชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และโมดูลสำเร็จรูปมากมายปรากฏขึ้น ความต้องการพลังงานก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน หลายคนต้องการแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรหรือกระแสไฟฟ้าที่เสถียร

ไดรเวอร์มักใช้เป็นตัวควบคุมกระแสไฟสำหรับ LED และการชาร์จ แบตเตอรี่รถยนต์. แหล่งที่มาดังกล่าวอยู่ในสปอตไลท์ LED หลอดไฟหรือโคมไฟทุกดวง พิจารณาตัวเลือกทั้งหมดสำหรับการรักษาเสถียรภาพ ตั้งแต่แบบเก่าและเรียบง่าย ไปจนถึงแบบที่มีประสิทธิภาพและทันสมัยที่สุด พวกเขาจะเรียกว่าไดรเวอร์นำ

• 1. ประเภทของความคงตัว
• 2. รุ่นยอดนิยม
• 3. โคลงสำหรับ LEDs
• 4. ไดร์เวอร์สำหรับ 220V
• 5. โคลงปัจจุบัน, วงจร
• 6. LM317
• 7. โคลงปัจจุบันที่ปรับได้
• 8. ราคาในจีน

ประเภทของความคงตัว

DC แบบปรับพัลส์

15 ปีที่แล้ว ในปีแรกของฉัน ฉันทำการทดสอบในหัวข้อ "แหล่งพลังงาน" สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ตั้งแต่นั้นมาจนถึงวันนี้ ชิป LM317 และแอนะล็อกซึ่งอยู่ในกลุ่มของตัวปรับความคงตัวเชิงเส้น ยังคงได้รับความนิยมและเป็นที่นิยมมากที่สุด

ในขณะนี้มีแรงดันและความคงตัวของกระแสหลายประเภท:

1. เชิงเส้นสูงถึง 10A และแรงดันอินพุตสูงถึง 40V;
2. ชีพจรที่มีแรงดันไฟฟ้าขาเข้าสูงลดลง;
3. ชีพจรที่มีแรงดันไฟเข้าต่ำเพิ่มขึ้น

บนตัวควบคุมพัลส์ PWM โดยปกติตั้งแต่ 3 ถึง 7 แอมแปร์ตามลักษณะ ในความเป็นจริงมันขึ้นอยู่กับระบบระบายความร้อนและประสิทธิภาพในโหมดเฉพาะ การบูสต์จากแรงดันไฟอินพุตต่ำจะทำให้แรงดันเอาต์พุตสูงขึ้น ตัวเลือกนี้ใช้สำหรับอุปกรณ์จ่ายไฟที่มีโวลต์จำนวนน้อย ตัวอย่างเช่น ในรถยนต์ เมื่อคุณต้องการสร้าง 19V หรือ 45V จาก 12V ด้วยเจ้าชู้มันง่ายกว่าสูงจะลดลงถึงระดับที่ต้องการ

อ่านเกี่ยวกับวิธีการจ่ายไฟ LED ทั้งหมดในบทความ "ถึง 12 และ 220V" โครงร่างการเชื่อมต่อมีการอธิบายแยกจากแบบที่ง่ายที่สุดสำหรับ 20 รูเบิลไปจนถึงบล็อกที่เต็มเปี่ยมพร้อมฟังก์ชันการทำงานที่ดี

ตามการใช้งานจะแบ่งออกเป็นแบบพิเศษและเป็นสากล โมดูลสากลมักจะมีความต้านทานตัวแปร 2 ตัวเพื่อปรับเอาต์พุตโวลต์และแอมป์ คนพิเศษส่วนใหญ่มักไม่มีองค์ประกอบของอาคารและค่าเอาต์พุตได้รับการแก้ไขแล้ว ในบรรดาอุปกรณ์พิเศษนั้นตัวปรับกระแสไฟสำหรับ LED นั้นเป็นเรื่องธรรมดามีวงจรจำนวนมากบนอินเทอร์เน็ต

โมเดลยอดนิยม

Lm2596

ในบรรดาแรงกระตุ้น LM2596 ได้รับความนิยม แต่ตามมาตรฐานสมัยใหม่มีประสิทธิภาพต่ำ หากมากกว่า 1 แอมป์ จำเป็นต้องมีฮีทซิงค์ รายการเล็ก ๆ ที่คล้ายกัน:

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

ฉันจะเสริมด้วยการแบ่งประเภทจีนสมัยใหม่ซึ่งดีในแง่ของลักษณะ แต่น้อยกว่ามาก ใน Aliexpress การค้นหาเครื่องหมายช่วยได้ รายการนี้รวบรวมโดยร้านค้าออนไลน์:

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

ยังเหมาะสำหรับไฟวิ่งกลางวัน DRL ของจีน เนื่องจากต้นทุนต่ำ ไฟ LED จึงเชื่อมต่อผ่านตัวต้านทานกับแบตเตอรี่รถยนต์หรือเครือข่ายรถยนต์ แต่แรงดันไฟฟ้าจะกระโดดได้ถึง 30 โวลต์ในพัลส์ ไฟ LED คุณภาพต่ำไม่สามารถทนต่อไฟกระชากและเริ่มตายได้ เป็นไปได้มากที่คุณจะได้เห็นไฟ DRL หรือไฟวิ่งที่ไฟ LED บางดวงไม่ทำงาน

การประกอบวงจรที่ต้องทำด้วยตัวเองกับองค์ประกอบเหล่านี้จะง่าย ส่วนใหญ่เป็นตัวปรับแรงดันไฟฟ้าซึ่งเปิดอยู่ในโหมดรักษาเสถียรภาพปัจจุบัน

อย่าสับสนระหว่างแรงดันไฟฟ้าสูงสุดของทั้งยูนิตและแรงดันไฟฟ้าสูงสุดของคอนโทรลเลอร์ PWM ตัวเก็บประจุ 20V แรงดันต่ำสามารถติดตั้งบนบล็อกได้เมื่อชิปพัลส์มีอินพุตสูงถึง 35V

ไฟ LED กันโคลง

ง่ายที่สุดในการสร้างโคลงปัจจุบันสำหรับ LED ด้วยมือของคุณเองบน LM317 คุณจะต้องคำนวณตัวต้านทานสำหรับ LED บน เครื่องคิดเลขออนไลน์. สามารถใช้อาหารในมือได้ เช่น

1. แหล่งจ่ายไฟแล็ปท็อป 19V;
2. จากเครื่องพิมพ์สำหรับ 24V และ 32V;
3. จากเครื่องใช้ไฟฟ้า 12 โวลต์ 9 โวลต์

ข้อดีของตัวแปลงดังกล่าวคือราคาต่ำ ซื้อง่าย อะไหล่ขั้นต่ำ ความน่าเชื่อถือสูง หากวงจรโคลงปัจจุบันซับซ้อนกว่านั้นก็ไม่มีเหตุผลที่จะประกอบมันด้วยมือของคุณเอง หากคุณไม่ใช่นักวิทยุสมัครเล่น ตัวปรับกระแสไฟแบบสวิตชิ่งจะง่ายกว่าและเร็วกว่าในการซื้อ ในอนาคตสามารถปรับเปลี่ยนเป็นพารามิเตอร์ที่ต้องการได้ คุณสามารถหาข้อมูลเพิ่มเติมได้ในส่วน "โมดูลสำเร็จรูป"

ไดร์เวอร์สำหรับ 220V

หากคุณสนใจไดรเวอร์สำหรับไฟ LED 220v คุณควรสั่งซื้อหรือซื้อ พวกเขามี ความยากปานกลางการผลิต แต่การติดตั้งจะใช้เวลามากขึ้นและต้องมีประสบการณ์ในการตั้งค่า

ไดรเวอร์ 220 LED สามารถถอดออกจากหลอดไฟ LED ที่ผิดพลาด อุปกรณ์ติดตั้งและสปอตไลท์ที่มีวงจร LED ผิดพลาดได้ นอกจากนี้ ไดรเวอร์ที่มีอยู่เกือบทั้งหมดสามารถปรับเปลี่ยนได้ ในการดำเนินการนี้ ให้ค้นหารุ่นของคอนโทรลเลอร์ PWM ที่ประกอบคอนเวอร์เตอร์ โดยปกติ พารามิเตอร์เอาต์พุตถูกกำหนดโดยตัวต้านทานหรือหลายตัว ดูแผ่นข้อมูลเพื่อดูว่าความต้านทานควรเป็นอย่างไรเพื่อให้ได้แอมป์ที่ต้องการ

หากคุณใส่ตัวต้านทานแบบปรับได้ของค่าที่คำนวณได้ จำนวนแอมแปร์ที่เอาต์พุตจะสามารถกำหนดค่าได้ อย่าเพิ่งเกินกำลังที่กำหนดที่ระบุไว้

โคลงปัจจุบัน, วงจร

ฉันมักจะต้องดูผ่านการจัดประเภทใน Aliexpress เพื่อค้นหาโมดูลราคาไม่แพง แต่มีคุณภาพสูง ความแตกต่างของต้นทุนได้ 2-3 เท่า ต้องใช้เวลาค้นหาราคาขั้นต่ำ แต่ด้วยเหตุนี้ฉันจึงสั่งซื้อ 2-3 ชิ้นสำหรับการทดสอบ ฉันซื้อเพื่อขอคำวิจารณ์และคำปรึกษาจากผู้ผลิตที่ซื้อส่วนประกอบในประเทศจีน

ในเดือนมิถุนายน 2559 โมดูลสากลบน XL4015 กลายเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดราคา 110 รูเบิลพร้อมค่าจัดส่งฟรี ลักษณะของมันเหมาะสำหรับการเชื่อมต่อไฟ LED อันทรงพลังสูงถึง 100 วัตต์

แผนผังในโหมดไดรเวอร์

ในรุ่นมาตรฐาน เคส XL4015 ถูกบัดกรีเข้ากับบอร์ด ซึ่งทำหน้าที่เป็นฮีทซิงค์ เพื่อปรับปรุงการระบายความร้อนของเคส XL4015 คุณต้องใส่หม้อน้ำ ส่วนใหญ่วางไว้ด้านบน แต่ประสิทธิภาพของการติดตั้งนั้นต่ำ ระบบที่ดีขึ้นควรวางความเย็นที่ด้านล่างของบอร์ดตรงข้ามกับที่บัดกรีไมโครเซอร์กิต ตามหลักการแล้วมันจะดีกว่าถ้าจะขายมันและนำไปวางบนหม้อน้ำที่เต็มเปี่ยมด้วยแผ่นระบายความร้อน ขามักจะต้องยาวขึ้นด้วยสายไฟ หากจำเป็นต้องมีการระบายความร้อนที่รุนแรงสำหรับคอนโทรลเลอร์ ไดโอด Schottky ก็จำเป็นต้องใช้เช่นกัน มันจะต้องวางบนหม้อน้ำด้วย การปรับแต่งดังกล่าวจะเพิ่มความน่าเชื่อถือของวงจรทั้งหมดอย่างมีนัยสำคัญ

โดยทั่วไป โมดูลไม่มีการป้องกันการจ่ายไฟที่ไม่ถูกต้อง สิ่งนี้จะปิดการใช้งานทันที ระวัง

LM317

แอปพลิเคชัน (ม้วน) ไม่ต้องใช้ทักษะและความรู้ด้านอิเล็กทรอนิกส์ จำนวนขององค์ประกอบภายนอกในวงจรมีน้อย ดังนั้นจึงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับทุกคน ราคาต่ำมากความเป็นไปได้และการใช้งานได้รับการทดสอบและตรวจสอบซ้ำแล้วซ้ำอีก ต้องใช้ความเย็นที่ดีเท่านั้นซึ่งเป็นข้อเสียเปรียบหลัก สิ่งเดียวที่ควรระวังคือไมโครชิป LM317 จีนคุณภาพต่ำซึ่งมีพารามิเตอร์ที่แย่กว่านั้น

เนื่องจากไม่มีสัญญาณรบกวนที่ไม่จำเป็นที่เอาต์พุต จึงใช้ไมโครเซอร์กิตที่มีความเสถียรเชิงเส้นเพื่อจ่ายพลังงานให้กับ Hi-Fi และ Hi-End DAC คุณภาพสูง สำหรับ DAC ความสะอาดของพลังงานมีบทบาทอย่างมาก ดังนั้นบางคนจึงใช้แบตเตอรี่สำหรับสิ่งนี้

กำลังไฟสูงสุดของ LM317 คือ 1.5 แอมป์ ในการเพิ่มจำนวนแอมแปร์ คุณสามารถเพิ่มทรานซิสเตอร์แบบ field effect หรือทรานซิสเตอร์ปกติลงในวงจรได้ จะสามารถรับสูงถึง 10A ที่เอาต์พุตซึ่งกำหนดโดยความต้านทานต่ำ ในรูปแบบนี้ทรานซิสเตอร์ KT825 รับภาระหลัก

อีกวิธีหนึ่งคือใส่อะนาล็อกให้สูงขึ้น ข้อกำหนดทางเทคนิคบน ระบบใหญ่ระบายความร้อน

ตัวปรับกระแสไฟที่ปรับได้

ในฐานะนักวิทยุสมัครเล่นที่มีประสบการณ์ 20 ปี ฉันพอใจกับกลุ่มผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปและโมดูลสำหรับขาย ตอนนี้คุณสามารถประกอบอุปกรณ์ใด ๆ จากบล็อกสำเร็จรูปในเวลาขั้นต่ำ

ฉันเริ่มหมดความมั่นใจในสินค้าจีนหลังจากได้เห็นใน "Tank Biathlon" ว่ารถถังจีนที่ดีที่สุดมีล้อหลุดได้อย่างไร

ร้านค้าออนไลน์ของจีนได้กลายเป็นผู้นำในด้านอุปกรณ์จ่ายไฟ ตัวแปลงกระแสไฟ DC-DC ไดรเวอร์ ในการขายฟรี คุณสามารถหาโมดูลได้เกือบทุกชนิด ถ้าคุณดูดีขึ้น คุณก็จะพบกับโมดูลที่เชี่ยวชาญเป็นพิเศษ ตัวอย่างเช่น สำหรับ 10,000 rubles คุณสามารถประกอบสเปกโตรมิเตอร์มูลค่า 100,000 rubles โดยที่ 90% ของราคาเป็นมาร์กอัปสำหรับแบรนด์และซอฟต์แวร์จีนที่ดัดแปลงเล็กน้อย

ราคาเริ่มต้นที่ 35 รูเบิล ต่อ ตัวแปลง DC-DCแรงดันไฟฟ้า, ไดรเวอร์มีราคาแพงกว่าและมีสองสาม ตัวต้านทานการตัดแต่ง, แทนที่จะเป็นหนึ่ง

เพื่อการใช้งานที่หลากหลายยิ่งขึ้น ไดรเวอร์แบบปรับได้จะดีกว่า ความแตกต่างที่สำคัญคือการติดตั้ง ตัวต้านทานปรับค่าได้ในวงจรที่กำหนดแอมแปร์ที่เอาต์พุต ลักษณะเหล่านี้สามารถระบุได้ใน แบบแผนทั่วไปรวมอยู่ในข้อกำหนดสำหรับ microcircuit, แผ่นข้อมูล, แผ่นข้อมูล

จุดอ่อนของไดรเวอร์ดังกล่าวคือความร้อนของตัวเหนี่ยวนำและไดโอด Schottky ขึ้นอยู่กับรุ่นตัวควบคุม PWM พวกเขาสามารถทนต่อ 1A ถึง 3A โดยไม่ต้องระบายความร้อนเพิ่มเติมของไมโครเซอร์กิต หากสูงกว่า 3A จำเป็นต้องมีการระบายความร้อนของ PWM และไดโอด Schottky อันทรงพลัง ตัวเหนี่ยวนำถูกกรอด้วยลวดที่หนากว่าหรือแทนที่ด้วยลวดที่เหมาะสม

ประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับโหมดการทำงาน ความต่างศักย์ระหว่างอินพุตและเอาต์พุต ยิ่งมีประสิทธิภาพสูงเท่าใดความร้อนของโคลงก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น

ราคาใน ประเทศจีน

ต้นทุนต่ำมากเมื่อพิจารณาว่าค่าขนส่งรวมอยู่ในราคาแล้ว ฉันเคยคิดว่าเพราะสินค้าราคา 30-50 รูเบิล คนจีนจะไม่แม้แต่จะสกปรก งานจำนวนมากมีรายได้น้อย แต่จากการฝึกฝนแสดงให้เห็นว่าฉันคิดผิด เรื่องไร้สาระที่พวกเขาแพ็คและส่ง มันมาใน 98% ของกรณีและฉันซื้อใน Aliexpress มานานกว่า 7 ปีและสำหรับจำนวนมากอาจมีอยู่แล้วประมาณ 1 ล้านรูเบิล

ดังนั้นฉันจึงสั่งซื้อล่วงหน้าซึ่งมักจะเป็นชื่อเดียวกัน 2-3 ชิ้น ขายโดยไม่จำเป็นในฟอรัมท้องถิ่นหรือ Avito ทุกอย่างขายได้เหมือนเค้กร้อน