Katto-LED-lampun ohjainpiiri

Katto-LED-lampun ohjainpiiri

Nykyään CFL- ja loistelamput korvataan melkein kokonaan LED-lampuilla, jotka ovat enimmäkseen pyöreän tai neliön muotoisen litteän kattoon asennetun LED-lampun muodossa.

Nämä lamput sulautuvat kauniisti kodeidemme, toimistojemme tai kauppojemme tasaisen kattopinnan kanssa, mikä tarjoaa esteettisen ilmeen valoille sekä korkean hyötysuhteen energiansäästössä ja valaistuksessa.

Tässä artikkelissa käsitellään yksinkertaista verkkokäyttöistä buck-muunninta, jota voidaan käyttää kuljettajana 3–10 watin kattovalaisimien valaisemiseen.



Piiri on itse asiassa 220 V - 15 V SMPS-piiri, mutta koska se on eristämätön rakenne, se pääsee eroon monimutkaisesta ferriittimuuntajasta ja siihen liittyvistä kriittisistä tekijöistä.

Vaikka eristämätön rakenne ei tarjoa virtapiirin eristämistä verkkovirrasta, yksinkertaisella jäykällä muovikannella yksikön päällä on helppo torjua tämä haitta, mikä ei takaa mitään uhkaa käyttäjälle.

Toisaalta, eristämättömän ohjainpiirin parhaat puolet ovat, että se on halpaa, helppoa rakentaa, asentaa ja käyttää, koska kriittisen SMPS-muuntajan puuttuu, joka on korvattu yksinkertaisella induktorilla.

ST-mikroelektroniikan käyttämä yksittäinen IC VIPer22A tekee suunnittelusta käytännöllisesti katsoen vahingoittumaton ja pysyvä, edellyttäen, että vaihtovirran syöttö on määritellyillä 100 V: n ja 285 V: n alueilla.

Tietoja IC VIPer22A-E: stä

VIPer12A-E ja VIPer22A-E, jotka sattuvat olemaan pin-for-pin-ottelut ja on suunniteltu lukuisille verkkovirrasta vaihtovirta - tasavirta-virtalähteisiin. Tässä asiakirjassa esitetään offline-tilassa oleva eristämätön SMPS-LED-ohjaimen virtalähde VIPer12 / 22A-E: n avulla.

Neljä ainutlaatuista ohjainmallia sisältyy tähän. Sirua VIPer12A-E voidaan käyttää 12 V: n 200 mA: n ja 16 V: n 200 mA: n katto-LED-lamppuihin.

VIPer22A-E voidaan soveltaa suuritehoisempiin kattolamppuihin, joiden jännite on 12 V / 350 mA ja 16 V / 350 mA.

Samaa piirilevyasettelua voidaan käyttää kaikilla lähtöjännitteillä välillä 10 V - 35 V. Tämä tekee sovelluksesta erittäin monipuolisen ja soveltuu monenlaisten LED-lamppujen virtalähteisiin, 1 - 12 wattia.

Kaaviossa vähemmän kuormituksille, jotka voivat toimia alle 16 V: lla, sisältyvät diodit D6 ja C4, yli 16 V: n tarvitseville kuormille diodi D6 ja kondensaattori C4 poistetaan yksinkertaisesti.

Kuinka piiri toimii

Kaikkien neljän muunnoksen piiritoiminnot ovat olennaisesti identtisiä. Vaihtelu on käynnistyspiirin vaiheessa. Selitämme mallin kuten kuvassa 3 on esitetty.

Muuntimen suunnittelulähtö ei ole eristetty verkkovirran 220 V: n tulosta. Tämä aiheuttaa vaihtovirta-neutraalijohdon olevan yhteinen DC-linjan lähtömaadalle, jolloin takaisinkytkentäyhteys verkkovirtaan.

Tämä LED-muunnin maksaa vähemmän, koska se ei riipu perinteisestä ferriitti-E-ydinpohjaisesta muuntajasta ja eristetystä opto-kytkimestä.

Verkkovirtajohto syötetään diodin D1 kautta, joka tasaa vaihtoehtoiset vaihtovirtapuoliskot tasavirtaulostuloksi. C1, L0, C2 muodostavat piirasuodattimen {auttamaan} minimoimaan EMI-kohinan.

Suodatinkondensaattorin arvo valitaan hyväksyttävän pulssilaakson hallitsemiseksi, koska kondensaattorit latautuvat jokaisesta vuorotellen puolijaksosta. Muutama diodi voidaan käyttää D1: n sijasta kestämään jopa 2 kV: n aaltoilevia purskepulsseja.

R10 täyttää muutaman tavoitteen, toinen on rajoittaa syöksyn nousua ja toinen on toimia sulakkeena, jos sattuu katastrofaalinen toimintahäiriö. Lankakierretty vastus käsittelee käynnistysvirtaa.

Tulenkestävä vastus ja sulake toimivat erittäin hyvin järjestelmä- ja turvallisuusvaatimusten mukaisesti.

C7 ohjaa EMI: tä tasoittamalla linjaa ja neutraaleja häiriöitä ilman Xcapia. Tämä katto-LED-ohjain noudattaa varmasti EN55022-tason B vaatimuksia ja läpäisee sen. Jos kuormitustarve on pienempi, tämä C7 voidaan jättää pois piiristä.

C2: n sisällä kehittynyt jännite kohdistetaan IC: n MOSFET-viemäriin nastojen 5-8 kautta, jotka on kytketty toisiinsa.

Sisäisesti IC VIPer -laitteessa on vakiovirtalähde, joka toimittaa 1 mA Vdd-nastalle 4. Tätä 1 mA: n virtaa käytetään kondensaattorin C3 lataamiseen.

Heti kun Vdd-nastan jännite nousee minimiarvoon 14,5 V, IC: n sisäinen virtalähde sammuu ja VIPer alkaa laukaista PÄÄLLE / POIS.

Tässä tilanteessa teho toimitetaan Vdd-kannen kautta. Tämän kondensaattorin sisään varastoidun sähkön on oltava suurempi kuin teho, joka tarvitaan antamaan lähtökuormavirta yhdessä lähtökondensaattorin lataustehon kanssa, ennen kuin Vdd-korkki laskee alle 9 V.

Tämä voidaan havaita tietyissä piirikaavioissa. Kondensaattorin arvo valitaan siten tukemaan alkuperäistä kytkentäaikaa.

Kun tapahtuu oikosulku, Vdd-kannen varaus laskee pienemmäksi kuin minimiarvo, jolloin suurjännitevirtageneraattoriin rakennetut IC: t voivat käynnistää uuden käynnistysjakson.

Kondensaattorin lataus- ja purkuvaiheet päättävät ajanjakson, jolloin virtalähde kytketään päälle ja pois päältä. Tämä vähentää RMS: n lämpenemisvaikutusta kaikkiin osiin.

Tätä säätelevä piiri sisältää Dz, C4 ja D8. D8 lataa C4: n huippuarvoonsa koko syklin ajan, kun D5 on johtamistilassa.

Tänä aikana IC: n syöttölähde tai vertailujännite pienenee diodin eteenpäin suuntautuvalla jännitehäviöllä maanpinnan alapuolella, mikä kompensoi D8-pudotuksen.

Siksi ensisijaisesti Zener-jännite vastaa lähtöjännitettä. C4 on kiinnitetty Vfb: n ja syöttölähteen yli säätöjännitteen tasoittamiseksi.

Dz on 12 V: n, 1⁄2 W: n Zener, jolla on erityinen testivirta-arvo 5 mA. Nämä pienemmällä virralla mitoitetut zenerit tarjoavat tarkemman lähtöjännitteen.

Jos lähtöjännite on alle 16 V, piiri voidaan muodostaa kuvan 3 mukaisesti, jossa Vdd on eristetty Vfb-nastasta. Heti kun IC: n sisäänrakennettu virtalähde lataa Vdd-kondensaattorin, Vdd voi saavuttaa 16V huonommissa olosuhteissa.

16 V: n Zener, jolla on 5%: n vähimmäistoleranssi, voi olla 15,2 V, sisäänrakennetun maadoitusvastuksen lisäksi on 1,230 k Ω, joka tuottaa ylimääräisen 1,23 V: n, jolloin saadaan kokonaismäärä 16,4 V.

16 V: n ulostulolle ja suuremmille Vdd-nastan ja Vfb-nastan voidaan antaa edistää yhteistä diodi- ja kondensaattorisuodatinta täsmälleen kuten kuvassa 4 on esitetty.

Induktorin valinta

Induktorin käynnistysvaihe epäjatkuvassa tilassa voidaan määrittää alla olevan kaavan avulla, joka antaa tehokkaan estimaatin induktorille.

L = 2 [P. ulos / ( Id huippu )kaksix f)]

Jos Idpeak on pienin suurin tyhjennysvirta, 320 mA IC VIPer12A-E: lle ja 560 mA VIPer22A-E: lle, f tarkoittaa kytkentätaajuutta 60 kHz: llä.

Suurin huippuvirta ohjaa syötettyä tehoa buck-muuntimen kokoonpanossa. Tämän seurauksena yllä annettu laskelma näyttää sopivalta induktorille, joka on suunniteltu toimimaan epäjatkuvassa tilassa.

Kun tulovirta liukuu alas nollaan, ulostulon huippuvirta saa kaksi kertaa lähdön.

Tämä rajoittaa IC VIPer22A-E: n lähtövirran 280 mA: iin.

Jos induktorilla on suurempi arvo, vaihtamalla jatkuvan ja epäjatkuvan tilan välillä, pystymme saavuttamaan 200 mA helposti kaukana nykyisestä rajoituskysymyksestä. C6: n on oltava vähäinen ESR-kondensaattori matalan pulssijännitteen saavuttamiseksi.

V aaltoilu = Minä aaltoilu x C esr

D5: n on oltava nopea kytkentädiodi, mutta D6 ja D8 voivat olla tavallisia tasasuuntausdiodeja.

DZ1: tä käytetään lähtöjännitteen kiinnittämiseen 16 V: iin. Buck-muuntimen ominaisuudet saavat sen latautumaan huippupisteessä ilman kuormitusta. On suositeltavaa käyttää Zener-diodia, joka on 3-4 V suurempi kuin lähtöjännite.

KUVA # 3

Yllä olevassa kuvassa 3 on esitetty piirikaavio katon LED-lampun prototyyppisuunnittelusta. Se on suunniteltu 12 V: n LED-lampuille, joiden optimaalinen virta on 350 mA.

Jos pienempi määrä virtaa on toivottavaa, VIPer22A-E voidaan muuntaa VIPer12A-E: ksi ja kondensaattori C2 voidaan laskea 10 μf: stä 4,7 μF: iin. Tämä antaa jopa 200 mA.

KUVA # 4

Yllä oleva kuva 4 osoittaa identtisen rakenteen lukuun ottamatta 16 V: n lähtöä tai enemmän, D6 ja C4 voidaan jättää pois. Hyppääjä yhdistää lähtöjännitteen Vdd-napaan.

Asetteluideoita ja ehdotuksia

L-arvo antaa kynnysrajat jatkuvan ja epäjatkuvan tilan välillä määritetylle lähtövirralle. Toimiakseen epäjatkuvassa tilassa kelan arvon on oltava pienempi kuin:

P = 1/2 x R x T x (1 - D)

Missä R osoittaa kuormitusvastusta, T tarkoittaa kytkentäaikaa ja D antaa työjakson. Löydät pari tekijää, jotka on otettava huomioon.

Ensimmäinen on, mitä suurempi epäjatkuva, sitä suurempi on suurin virta. Tämä taso on pidettävä minimipulssin alapuolella VIPer22A-E: n pulssivirtaohjauksella, joka on 0,56 A.

Toinen on se, että kun työskentelemme suuremman kokoisen induktorin kanssa toimiakseen jatkuvasti, kohtaamme ylimääräistä lämpöä MOSFETin vaihtovajeiden vuoksi VIPer IC: ssä.

Induktorin tekniset tiedot

Tarpeetonta sanoa, että induktorivirran spesifikaation tulisi olla suurempi kuin lähtövirta, jotta vältetään mahdollisuus kyllästää kelausydin.

Induktori L0 voidaan rakentaa käämimällä 24 SWG-superemaloitu kuparilanka sopivan ferriittisydämen yli, kunnes induktanssiarvo 470 uH saavutetaan.

Vastaavasti induktori L1 voitaisiin rakentaa käämimällä 21 SWG-superemaloitu kuparilanka minkä tahansa sopivan ferriittisydämen yli, kunnes induktanssiarvo 1 mH saavutetaan.

Täydellinen osaluettelo

Katso lisätietoja ja piirilevyn suunnittelu tästä Täydellinen tietolomake




Edellinen: Liiketunnistinpiiri Doppler-tehosteen avulla Seuraava: LiFePO4-akun lataus- / purkutiedot, selitetyt edut