Светодиодный драйвер принцип работы и правила подбора

Схема драйвера для светодиодов своими руками

Для изготовления обыкновенного драйвера для светодиода своими руками понадобится 2 транзистора и 2 резистора. Стабилизацию тока, протекающего через диод, производит мощный полевой n-канальный транзистор VT2. Резистор R2 устанавливает наибольший ток, поступающий на светодиод, выполняет функцию датчика тока для транзистора VT1 в цепи обратной связи.

Светодиодный драйвер принцип работы и правила подбора

Когда ток, проходящий через VT2, увеличивается, напряжение на R2 падает и транзистор VT1 открывается, снижая напряжение на затворе VT2. Токовое значение на диоде уменьшается и происходит стабилизация выходного тока. Запитать схему можно блоком питания 12в и 0,5 А.

Входное напряжение должно быть минимум на 1–2 В больше падения напряжения на диоде. Сопротивление R2 должно рассеивать мощность 1–2 Вт, в зависимости от нужного тока и питающего напряжения. Транзистор VT2 рассчитан на ток не менее 500 мА: IRFЯ48, IRFZ44N, IRF530. VT1 – маломощный биполярный npn транзистор: BC547, 2N3904, 2N2222, 2N5088 мощностью 0,125-0,25 Вт, сопротивлением 100 вОм. Монтаж можно произвести без платы, так как количество компонентов небольшое.

Светодиодный драйвер принцип работы и правила подбора

Конструкция и детали сборки

Выбор элементов, расположенных в обвязке микросхемы PT4115, следует производить на основании рекомендаций изготовителя. В качестве CIN рекомендуется использовать конденсатор с низким ESR (эквивалентным последовательным сопротивлением). Данный параметр является вредным и негативно влияет на КПД. При питании от стабилизированного источника достаточно одного входного конденсатора ёмкостью не менее 4,7 мкФ, который должен быть размещен в непосредственной близости от микросхемы. При питании от источника переменного тока компания PowTech указывает на необходимость монтажа танталового конденсатора ёмкостью более 100 мкФ.

Типовая схема включения PT4115 для 3w светодиода подразумевает установку катушки индуктивности на 68 мкГн, располагать ее следует максимально близко к выводу SW PT4115.

К диоду D выдвигаются особые требования: малое прямое падение напряжения, малое время восстановления во время переключения и стабильность параметров при росте температуры p-n перехода, чтобы не допустить увеличения тока утечки. Этим условиям отвечает диод Шоттки FR103, способный выдерживать импульсы тока до 30А при температуре до 150°C.

Наконец, самый прецизионный элемент схемы драйвера для 3w светодиода – резистор RS. Минимальное значение RS=0,082 Ом, что соответствует току 1,2 А. Его рассчитывают, исходя из необходимого тока питания светодиода, по формуле:

Читайте так же:  Музыка H8core

RS=0,1/ILED, где ILED – номинальное значение тока светодиода, А.

В схеме включения PT4115 для 3w светодиода значение Rs составляет 0,13 Ом, что соответствует току 780 мА. В магазинах не всегда можно найти резистор такого номинала. Поэтому придется вспомнить формулы расчета суммарного сопротивления при последовательном и параллельном включении резисторов:

  • Rпосл=R1+R2+…+Rn;
  • Rпар=(R1xR2)/(R1+R2).

Таким образом, можно с высокой точностью получить нужное сопротивление из нескольких низкоомных резисторов.

В заключение хочется ещё раз подчеркнуть важность стабилизации тока, а не напряжения для обеспечения нормальной длительной работы мощных светодиодов. Известны случаи, когда в светодиодах китайского происхождения ток плавно продолжает нарастать в течение некоторого времени после включения и останавливается на значении, превышающем паспортный номинал

Это приводит к перегреву кристалла и постепенному снижению яркости. Драйвер для 3w светодиода на микросхеме PT4115 – это гарантия стабильной светоотдачи в сочетании с высоким КПД при условии эффективного отвода тепла от кристалла.

Способы подключения драйвера

Подключение потребителей к контроллеру можно производить 2 способами:

  • Последовательно. Через цепь подключенных диодов проходит один и тот же ток, поэтому яркость на всех светодиодах одинаковая. Минус этого способа заключается в том, что при большом количестве светодиодов понадобится драйвер высокой мощности.
  • Параллельно. На аналогичное количество потребителей с такими же параметрами, как в первом случае, потребуется драйвер меньшей мощности. Части разделенной цепи будут светить неравномерно из-за разброса светодиодных параметров.

Виды LED-драйверов

В зависимости от типа устройства и области применения драйверы производятся 2 типов:

  • Линейные. Недорогие устройства, плавно выравнивающие ток при неустойчивом напряжении. Во время работы такие драйверы выделяют большое количество тепла и не пригодны для источников света с высокой мощностью.
  • Импульсные. Функционируют по принципу широтно-импульсной модуляции — значение тока зависит от длительности импульса в сравнении с количеством его повторений. Изделия имеют малые габариты и способны работать с большим диапазоном колебаний входного напряжения.

Производители драйверов

На российском рынке представлены LED-драйвера следующих производителей:

  • Mean Well. Тайваньский поставщик, предлагающий широкую линейку устройств для питания светодиодных приборов. Изделия отличаются высоким качеством и заводской гарантией 3-5 лет.
  • Monolithic Power Systems. Американский разработчик высокоинтегрированных драйверов — компактных и легких. Компания имеет большой опыт в разработке интегральных схем, применяет инновационные технологии, ориентируется на опыт конечного применения продуктов.
  • Inventronics. Совместное китайско-американское предприятие, ориентирующееся на внедрение новых разработок. Выпускает драйвера в том числе и для промышленного использования при производстве светодиодных светильников.
  • Tridonc. Австралийский производитель, который известен как поставщик контроллеров для бытового использования и создания трековых систем, даунлайтов.
  • Ирбис. Российский бренд, выпускающий драйвера с учетом качества отечественных электросетей. Разработаны модели для эксплуатации в различных географических поясах при любых температурах.
Читайте так же:  Светильники операционные хирургические

Надежность драйверов

Как никакие другие источники освещения, светодиодные ленты и светильники крайне требовательны к источникам питания и току. Например, эксплуатация люминесцентной лампы с превышенным на 20% током не вызовет существенного ухудшения технических характеристик. При таких же условиях эксплуатации светодиодных приборов их срок службы уменьшится многократно. Надежный драйвер защитит светодиоды от повреждения и преждевременного выхода из строя.

blog comments powered by DISQUS

Принципиальная схема драйвера

Светодиодный драйвер принцип работы и правила подбораНа рисунке представлены две принципиальные схемы драйвера для 3w светодиода на основе PT4115. Первая схема питается источником постоянного тока напряжением от 6 до 30 вольт. Вторую схему дополняет диодный мост, питается она источником переменного тока с напряжением 12-18В.

Важным элементом обоих схем является конденсатор CIN. Он непросто сглаживает пульсации, но и компенсирует энергию, накопленную в катушке индуктивности в момент закрытия ключа (МОП-транзистора). Без CIN индуктивная энергия через диод Шоттки D поступит на вывод VIN и спровоцирует пробой микросхемы по питанию. Поэтому включение драйвера без входного конденсатора категорически запрещено.

Индуктивность L подбирается исходя из количества светодиодов и тока в нагрузке.

Несмотря на имеющиеся табличные данные, допускается монтаж катушки с отклонением номинала индуктивности в большую сторону. При этом снижается эффективность всей схемы, но схема остается работоспособной. На малых токах индуктивность должна быть больше, чтобы компенсировать пульсации, возникающие из-за задержки при переключении транзистора.

Резистор RS выполняет функцию датчика тока. В первый момент времени, при подаче входного напряжения ток через RS и L равен нулю. Затем внутрисхемный CS comparator сравнивает потенциалы до и после резистора RS и на его выходе появляется высокий уровень. Ток в нагрузке, ввиду наличия индуктивности, начинает плавно нарастать до величины, определяемой RS. Скорость увеличения тока зависит не только от величины индуктивности, но и от размера напряжения питания.

Читайте так же:  Компания ECOLA Экола. Как с нами связаться

Работа драйвера основана на переключении компаратора внутри микросхемы, который постоянно сравнивает уровни напряжения на выводах IN и CSN. Отклонение тока через светодиод от расчетного не превышает 5%, при условии монтажа резистора RS с максимальным отклонением от номинала 1%.

Для включения светодиода на постоянную яркость вывод DIM остаётся не задействован, а ток на выходе определяется исключительно номиналом RS. Управление диммированием (яркостью) можно осуществляться одним из двух вариантов.Светодиодный драйвер принцип работы и правила подбораПервый способ предполагает подачу на вход DIM постоянного напряжения в диапазоне от 0,5 до 2,5В. При этом ток будет меняться пропорционально уровню потенциала на выводе DIM. Дальнейший рост напряжения, до 5В, не влияет на яркость и соответствует 100% току в нагрузке. Снижение потенциала ниже 0,3В приводит к отключению всей схемы. Таким образом, можно эффективно управлять работой драйвера без снятия напряжения питания. Второй способ подразумевает подачу сигнала с широтно-импульсного преобразователя с выходной частотой 100-20000 Гц.

Основные характеристики

Параметры указаны на корпусе лед-драйвера:

  1. Номинальная мощность – определяет нагрузку, которую можно подключить к данному преобразователю, зависит от мощности каждого диода, цвета и количества.
  2. Рабочий ток – прямо пропорционален мощности светодиодов и интенсивности их излучения.
  3. Выходное напряжение – зависит от схемы соединения светодиодов и их количества.

Мощность номинальная рассчитывается по формуле:

Pн=PLED*N,

где PLED – мощность одного диода (часто встречающиеся 0,35 А и 0,7 А),

N – количество диодов в схеме.

Мощность драйвера (указана на корпусе) должна быть больше расчетного значения на 20–30%. Pmax = 1,3*Pн. Мощность нагрузки зависит от цвета следующим образом:

  • красный диод имеет падение напряжения 1,9–2,4 В при 0,35 А. Мощность составит в среднем 0,75 Вт.
  • зеленый диод имеет падение напряжения 3,3–3,9 В при 0,35 А. Мощность составит в среднем 1,25 Вт.

Драйвером на 10 Вт можно запитать 13 красных или 8 зеленых светодиодов.

Светодиодный драйвер принцип работы и правила подбора

Существуют почти все цвета светодиодов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, белый. Величины падения напряжения можно посмотреть в техдокументации на диод.

Список источников

  • 220.guru
  • ledjournal.info
  • we-it.net
Ссылка на основную публикацию