Струјни круг водионог трансформатора без трансформатора за поуздане нискотарифне дизајне ЛЕД сијалица

Сматра се да су ЛЕД сијалице 80% ефикасније од осталих конвенционалних опција осветљења попут флуоресцентних и жаруља са жарном нити. Брза адаптација ЛЕД сијалица већ је уочљива око нас, а глобална тржишна вредност ЛЕД сијалица достигла је око 5,4 милијарде долара у 2018. Изазов у ​​дизајнирању ових ЛЕД сијалица је та ЛЕД светлост, као што знамо да ради на једносмерни напон и мрежу напајање је наизменичног напајања, стога морамо да дизајнирамо коло управљачког програма за ЛЕД које би могло претворити мрежни напон у одговарајући ниво једносмерног напона потребног за ЛЕД сијалицу. У овом чланку ћемо дизајнирати тако практично јефтино коло драјвера за ЛЕД користећи ЛНК302 Свитцхинг ИЦ за напајање четири ЛЕД диоде (у серији) које могу пружити 200 лумена који раде на 13,6 В и троше око 100-150 мА.

Упозорење: Пре него што наставимо даље, веома је важно да радите изузетно опрезно око мрежне струје. Струјни круг и детаљи који су овде дати испитали су и њима руковали. Свака незгода може довести до озбиљне штете и може бити смртоносна. Радите на сопствени ризик. Упозорени сте.

Коло за напајање без трансформатора

Веома сирово коло управљачког ЛЕД-а може се направити методом Цапацитор Дроппер, баш као што смо то урадили у нашем претходном пројекту Трансформерлесс напајања. Иако се ови склопови још увек користе у неким врло јефтиним електронским производима, он пати од многих недостатака о којима ћемо касније разговарати. Стога у овом упутству нећемо користити методу капаљке кондензатора, већ ћемо изградити поуздано коло управљачког ЛЕД-а помоћу преклопне ИЦ.

Недостатак бежичног круга за напајање без кондензатора

Овај тип бежичног трансформатора је јефтинији од стандардног напајања у режиму прекидача због малог броја компонената и одсуства магнетике (трансформатора). Користи коло капаљке кондензатора које користи реактанцу кондензатора за пад улазног напона.

Иако се ова врста дизајна без трансформатора показује врло корисном у одређеним случајевима када производни трошкови одређеног производа морају бити нижи, дизајн не обезбеђује галванску изолацију од мреже наизменичне струје и стога га треба користити само у производима који не долазе у директан контакт са људима. На пример, може се користити у ЛЕД лампама велике снаге, где је кућиште направљено од тврде пластике, а ниједан део кола није изложен интеракцији корисника након инсталације. Проблем код ових врста кругова је тај што би, ако јединица за напајање закаже, могао одражавати високи улазни наизменични напон на излазу и то би могло постати замка смрти.

Још један недостатак је тај што су ови кругови ограничени на малу струју. То је зато што излазна струја зависи од вредности кондензатора, јер се за већу струју мора користити веома велики кондензатор. То је проблем јер гломазни кондензатори такође повећавају простор на плочи и повећавају трошкове производње. Такође, коло нема заштитни круг, попут заштите од кратког споја на излазу, заштите од прекомерне струје, термичке заштите итд. Ако их треба додати, то такође повећава трошкове и сложеност. Чак и ако су све добро урађене, нису поуздане.

Дакле, поставља се питање да ли постоји неко решење које може бити јефтиније, ефикасније, једноставније и мање величине, заједно са свим заштитним круговима, како би се направило неизоловано управљачко коло за наизменичну и једносмерну струју велике снаге? Одговор је да, и управо то ћемо изградити у овом упутству.

Одабир праве ЛЕД диоде за вашу ЛЕД сијалицу

Први корак у дизајнирању кола за управљање ЛЕД сијалицом је одлучивање о оптерећењу, односно ЛЕД-у који ћемо користити у нашим сијалицама. Они које користимо у овом пројекту приказани су у наставку.

ЛЕД диоде у горњој траци садрже 5730 хладних белих ЛЕД диода од 0,5 вата са светлосним флуксом од 57 лм. Напред напон је 3.2В минимална до 3.6В максимално са напред струје од 120 до 150 мА. Због тога се за производњу 200 лумена светлости могу серијски користити 4 ЛЕД диоде. Потребни напон ове траке биће 3,4 к 4 = 13,6 В, а струја од 100-120 мА ће тећи кроз сваку диоду.

Ево шеме ЛЕД диода у серији -

ЛНК304 - ИЦ управљачки програм за ЛЕД

За ову апликацију изабран је управљачки програм ЛНК304. Може успешно да обезбеди потребно оптерећење за ову апликацију, уз аутоматско поновно покретање, кратки спој и топлотну заштиту. Карактеристике се могу видети на доњој слици -

Избор осталих компонената

Избор осталих компонената зависи од изабране ИЦ управљачке јединице. У нашем случају датасхеет, референтни дизајн користи полуталасни исправљач који користи две стандардне диоде за опоравак. Али у овој апликацији користили смо диодни мост за исправљање таласа. То може повећати производне трошкове, али на крају, компромиси у дизајну су такође важни за правилно испоручивање снаге преко терета. Шематски дијаграм без вредности може се видети на доњој слици, хајде сада да разговарамо о томе како да изаберемо вредности

Дакле, диодни мост БР1 је одабран ДБ107 за ову апликацију. Међутим, за ову апликацију може се одабрати и диодни мост од 500 мА. После диодног моста користи се пи филтер где су потребна два електролитска кондензатора заједно са пригушницом. Ово ће исправити једносмерну струју и такође смањити ЕМИ. Вредности кондензатора одабране за ову примену су електролитски кондензатори од 10 уФ 400В. Вредности треба да буду веће од 2.2уФ 400В. У сврху оптимизације трошкова, од 4,7 до 6,8 ф може бити најбољи избор.

За индуктор се препоручује више од 560уХ са 1,5А тренутне вредности. Стога су Ц1 и Ц2 изабрани да буду 10уФ 400В и Л1 као 680уХ и 1.5А ДБ107 диодни мост за ДБ1.

Исправљени једносмерни ток напаја се у управљачки програм ЛНК304. Заобилазни пин мора бити повезан са извором кондензатором од 0,1 уФ 50В. Стога је Ц3 керамички кондензатор од 0,1 уФ 50В. Д1 је потребан да би био ултрабрза диода са реверзним временом опоравка 75 нс. Изабран је као УФ4007.

ФБ је контактни пин, а отпорници Р1 и Р2 се користе за одређивање излазног напона. Референтни напон на ФБ пину је 1,635В, ИЦ пребацује излазни напон док не добије тај референтни напон на свом повратном пину. Због тога се помоћу једноставног калкулатора дјелитеља напона може одабрати вриједност отпорника. Дакле, за добијање 13,6 В као излаза, вредност отпорника се бира на основу доње формуле

Воут = (Напон извора к Р2) / (Р1 + Р2)

У нашем случају Воут износи 1.635В, напон извора је 13.6В. Вредност Р2 смо изабрали као 2.05к. Дакле, Р1 је 15к. Ову формулу можете користити и за израчунавање напона извора. Кондензатор Ц4 је изабран као 10уФ 50В. Д2 је стандардна исправљачка диода 1Н4007. Л2 је исти као Л1, али јачина струје може бити мања. Л2 је такође 680уХ са оценом 1,5А.

Кондензатор излазног филтера Ц5 је изабран као 100уФ 25В. Р3 је минимално оптерећење које се користи у регулационе сврхе. За регулацију нултог оптерећења, вредност је изабрана као 2.4к. Ажурирана шема заједно са свим вредностима приказана је у наставку.

Рад бежичног трансформаторског управљачког круга

Комплетни круг ради у МДЦМ (режиму углавном дисконтинуираног вођења) Топологија пребацивања индуктора. Конверзија у једносмерну у једносмерну струју врши се диодним мостом и пи филтером. Након добијања исправљеног једносмерног напона, фазу обраде снаге обављају ЛНК304 и Д1, Л2 и Ц5. Пад напона на Д1 и Д2 је готово једнак, кондензатор Ц3 проверава излазни напон и у зависности од напона на кондензатору Ц3 ЛНК304 детектује помоћу делитеља напона и регулишући прелазни излаз преко пинова извора.

Израда круга ЛЕД управљачког програма

Све компоненте потребне за конструкцију кола, осим индуктора. Стога свој индуктор морамо навијати помоћу емајлиране бакарне жице. Сада постоји математички приступ за израчунавање врсте језгра, дебљине жице, броја завоја итд. Али ради једноставности само ћемо направити неколико завоја са доступном калемом и бакарном жицом и помоћу ЛЦР мерача проверити да ли смо достигли потребна вредност. Сине наш пројекат није превише осетљив на вредност индуктора и тренутна оцена је ниска, овај сирови начин ће сасвим добро функционисати. Ако немате ЛЦР мерач, можете такође помоћу осцилоскопа да измерите вредност Индуктора методом резонантне фреквенције.

Горња слика показује да су индуктори проверени и да је вредност већа од 800уХ. Користи се за Л1 и Л2. Једноставна бакарно обложена плоча је такође направљена за ЛЕД диоде. Коло је направљено у плочи за плочу.

Тестирање круга ЛЕД управљачког програма

Коло се прво тестира помоћу ВАРИАЦ (Вариабле Трансформер), а затим се проверава у универзалном улазном напону који износи 110В / 220В АЦ напон. Мултиметар на левој страни повезан је преко АЦ улаза, а други мултиметар на десној страни преко једне ЛЕД диоде ради провере излазног једносмерног напона.

Очитавање се узима у три различита улазна напона. Први на левој страни показује улазни напон од 85ВАЦ, а на појединачном водилу приказује 3,51В, док се водени напон на различитим улазним напонима мало мења. Детаљан радни видео запис можете пронаћи у наставку.