Dnes se pokusíme vyrobit ovladač, který bude upravovat jas LED. Materiály pro tento test byly převzaty z webu led22.ru z článku "Udělej si sám LED pro auta". Dvě hlavní části použité v tomto experimentu jsou regulátor proudu LM317 a proměnný rezistor. Jsou vidět na fotografii níže. Rozdíl mezi naším experimentem a experimentem uvedeným v původním článku je v tom, že jsme nechali proměnný odpor, aby řídil světlo LED. V obchodě s rádiovými díly (ne nejlevnější, ale všem velmi dobře známý) jsme tyto díly zakoupili za 120 rublů (stabilizátor - 30r, odpor - 90r). Zde je třeba poznamenat, že rezistor Ruská výroba"timbre", který má maximální odpor 1 kOhm.

Schéma zapojení: pravá noha stabilizátoru proudu LM317 je napájena „plusem“ z 12V zdroje. K levé a střední noze je připojen odpor střídavý proud. Také kladná větev LED je připojena k levé větvi. Záporný vodič z napájecího zdroje je připojen k záporné větvi LED.

Ukazuje se, že proud procházející Lm317 klesá na hodnotu určenou odporem proměnný odpor.

V praxi bylo rozhodnuto připájet stabilizátor přímo k rezistoru. To bylo provedeno především pro odstranění tepla ze stabilizátoru. Nyní se zahřeje spolu s rezistorem. Rezistor má 3 piny. Používáme centrální a extrémní. Které poslední použít, není pro nás důležité. V závislosti na volbě se v jednom případě otočením knoflíku ve směru hodinových ručiček jas zvýší, v opačném případě se sníží. Pokud připojíte krajní kontakty, odpor bude konstantní 1 kOhm.

Připájejte vodiče podle schématu. "Plus" z napájecího zdroje půjde na hnědý vodič, modrý - "plus" na LED. Při pájení necháváme záměrně více cínu, aby byl lepší přenos tepla.

A nakonec nasadíme tepelné smršťování, abychom eliminovali možnost zkratu. Nyní to můžete zkusit.

Pro první test používáme LED diody:

1) Epistar 1W, provozní napětí - 4V (dole na další fotografii).

2) Plochá dioda se třemi čipy, provozní napětí - 9V (v horní části další fotografie).

Výsledky (k vidění na dalším videu) se nemohou než radovat: neshořela ani jedna dioda, jas se plynule upravuje od minima k maximu. Pro napájení polovodiče má primární význam napájecí proud, nikoli napětí (proud roste exponenciálně vzhledem k napětí, s nárůstem napětí se prudce zvyšuje pravděpodobnost "spálení" LED.

Poté se provede test s LED moduly na 12V. A náš ovladač na nich funguje bez problémů. To je přesně to, o co jsme usilovali.

Děkuji za pozornost!

Standardní obvod ovladače LED PT4115 je znázorněn na obrázku níže:

Napájecí napětí by mělo být alespoň o 1,5-2 voltů vyšší než celkové napětí na LED. Podle toho lze v rozsahu napájecího napětí od 6 do 30 voltů k ovladači připojit 1 až 7-8 LED.

Maximální napájecí napětí mikroobvodu je 45 V, ale provoz v tomto režimu není zaručen (raději si dejte pozor na podobný čip).

Proud procházející LED diodami má trojúhelníkový tvar s maximální odchylkou od průměrné hodnoty ±15 %. Průměrný proud procházející LED diodami je nastaven rezistorem a vypočítá se podle vzorce:

I LED = 0,1 / R

Minimální přípustná hodnota R = 0,082 Ohm, což odpovídá maximálnímu proudu 1,2 A.

Odchylka proudu procházejícího LED od vypočteného nepřesahuje 5% za předpokladu, že odpor R je instalován s maximální odchylkou od jmenovité hodnoty 1%.

Takže pro rozsvícení LED pro konstantní jas necháme DIM výstup viset ve vzduchu (uvnitř PT4115 je vytažen až na úroveň 5V). V tomto případě je výstupní proud určen pouze odporem R.

Pokud je mezi pin DIM a zem zapojen kondenzátor, získáme efekt plynulého rozsvícení LED diod. Doba dosažení maximálního jasu bude záviset na kapacitě kondenzátoru, čím je větší, tím déle bude lampa svítit.

Pro referenci: každý nanofarad kapacity zvyšuje dobu zapnutí o 0,8 ms.

Pokud chcete vytvořit stmívatelný ovladač pro LED diody s regulací jasu od 0 do 100 %, můžete se uchýlit k jedné ze dvou metod:

  1. První způsob zahrnuje dodávání konstantního napětí v rozsahu od 0 do 6V na vstup DIM. V tomto případě se nastavení jasu od 0 do 100 % provádí při napětí na kolíku DIM od 0,5 do 2,5 voltů. Zvýšení napětí nad 2,5 V (a do 6 V) neovlivňuje proud procházející LED (jas se nemění). Naopak pokles napětí na úroveň 0,3V nebo nižší vede k vypnutí obvodu a jeho převedení do pohotovostního režimu (odběr proudu klesne na 95 μA). Je tak možné efektivně řídit činnost driveru bez odpojení napájecího napětí.
  2. Druhý způsob implikuje signál z pulsně-šířkového měniče s výstupní frekvencí 100-20000 Hz, jas bude určen pracovním cyklem (pulsní pracovní cyklus). Například pokud vysoká úroveň zachová 1/4 periody a nízkou úroveň 3/4, pak to bude odpovídat úrovni jasu 25 % maxima. Je třeba si uvědomit, že frekvence budiče je určena indukčností induktoru a v žádném případě nezávisí na frekvenci stmívání.

Obvod ovladače LED PT4115 se stmívačem konstantního napětí je znázorněn na obrázku níže:

Toto schéma stmívání LED funguje skvěle, protože kolík DIM uvnitř čipu je „vytažen“ k 5V sběrnici přes odpor 200 kΩ. Když je tedy jezdec potenciometru v nejnižší poloze, vytvoří se napěťový dělič 200 + 200 kΩ a na pinu DIM se vytvoří potenciál 5/2=2,5V, což odpovídá 100% jasu.

Jak schéma funguje

V prvním okamžiku, kdy je přivedeno vstupní napětí, je proud přes R a L nulový a výstupní klíč zabudovaný v mikroobvodu je otevřený. Proud přes LED začne postupně narůstat. Rychlost nárůstu proudu závisí na hodnotě indukčnosti a napájecím napětí. Obvodový komparátor porovnává potenciály před a za rezistorem R a jakmile je rozdíl 115 mV, objeví se na jeho výstupu nízká úroveň, která sepne výstupní spínač.

V důsledku energie uložené v indukčnosti proud přes LED nezmizí okamžitě, ale začne postupně klesat. Postupně se snižuje i úbytek napětí na rezistoru R. Jakmile dosáhne hodnoty 85 mV, komparátor opět vydá signál k otevření výstupního klíče. A celý cyklus se opakuje od začátku.

Pokud je nutné snížit zvlnění proudu přes LED, je povoleno paralelně s LED zapojit kondenzátor. Čím větší je jeho kapacita, tím více se vyhladí trojúhelníkový tvar proudu procházejícího LED a tím více se bude podobat sinusovému. Kondenzátor neovlivňuje provozní frekvenci nebo účinnost budiče, ale prodlužuje dobu ustálení požadovaného proudu procházejícího LED.

Důležité montážní detaily

Důležitým prvkem obvodu je kondenzátor C1. Nejenže vyhlazuje vlnění, ale také kompenzuje energii akumulovanou v induktoru v okamžiku sepnutí výstupního spínače. Bez C1 bude energie uložená v induktoru proudit přes Schottkyho diodu do napájecí lišty a může způsobit poruchu mikroobvodu. Pokud tedy zapnete ovladač bez kondenzátoru, který posunuje napájení, je mikroobvod téměř zaručeně pokrytý. A čím větší indukčnost má induktor, tím je pravděpodobnější, že mikruha spálí.

Minimální kapacita kondenzátoru C1 je 4,7 uF (a při napájení obvodu pulzujícím napětím za diodovým můstkem je to minimálně 100 uF).

Kondenzátor by měl být umístěn co nejblíže čipu a měl by mít co nejnižší hodnotu ESR (tj. tantalové vedení jsou vítány).

Velmi důležité je také zodpovědně přistupovat k výběru diody. Mělo by mít nízký pokles napětí v propustném směru, krátkou dobu zotavení během přepínání a stabilní výkon při stoupající teplotě. p-n křižovatka aby se zabránilo zvýšení svodového proudu.

V zásadě můžete vzít běžnou diodu, ale pro tyto požadavky jsou nejvhodnější Schottkyho diody. Například STPS2H100A v SMD verzi (napětí vpřed 0,65V, vzad - 100V, pulzní proud do 75A, provozní teplota do 156°C) nebo FR103 v pouzdře DO-41 (zpětné napětí do 200V, proud do 30A, teplota do 150 °C). Velmi dobře se ukázaly běžné SS34, které můžete vytáhnout ze starých desek nebo koupit celé balení za 90 rublů.

Indukčnost induktoru závisí na výstupním proudu (viz tabulka níže). Nesprávně zvolená hodnota indukčnosti může vést ke zvýšení výkonu rozptýleného na mikroobvodu a mimo rozsah provozních teplot.

Při přehřátí nad 160°C se mikroobvod automaticky vypne a zůstane ve vypnutém stavu, dokud nevychladne na 140°C, poté se automaticky spustí.

Navzdory dostupným tabulkovým údajům je povoleno namontovat cívku s odchylkou indukčnosti směrem nahoru od jmenovité hodnoty. Tím se změní účinnost celého okruhu, ale zůstane funkční.

Induktor může být odebrán z továrny, nebo to můžete udělat sami z feritového kroužku z vypáleného základní deska a dráty PEL-0,35.

Pokud je důležitá maximální autonomie zařízení (přenosné lampy, svítilny), pak má smysl trávit čas pečlivým výběrem škrticí klapky, aby se zvýšila účinnost okruhu. Při nízkých proudech musí být indukčnost větší, aby se minimalizovaly chyby řízení proudu způsobené zpožděním spínání tranzistoru.

Tlumivka by měla být umístěna co nejblíže k SW svorce, ideálně připojena přímo k ní.

A konečně nejpřesnějším prvkem obvodu budiče LED je rezistor R. Jak již bylo zmíněno, jeho minimální hodnota se rovná 0,082 ohmu, což odpovídá proudu 1,2 A.

Bohužel ne vždy je možné najít rezistor vhodné hodnoty, takže je na čase si vzpomenout na výpočetní vzorce ekvivalentní odpor se sériovým a paralelním zapojením rezistorů:

  • R poslední \u003d R1 + R2 + ... + R n;
  • R páry = (R1xR2) / (R1 + R2).

Kombinování různé cesty zapnutím získáte požadovaný odpor z několika rezistorů po ruce.

Je důležité oddělit desku, aby proud Schottkyho diody neprotékal po dráze mezi R a VIN, protože to může vést k chybám v měření zatěžovacího proudu.

Nízká cena, vysoká spolehlivost a stabilita ovladače PT4115 přispívají k jeho širokému použití v LED lampách. Téměř každá druhá 12voltová LED lampa se základnou MR16 je namontována na PT4115 (nebo CL6808).

Odpor rezistoru s nastavením proudu (v ohmech) se vypočítá pomocí přesně stejného vzorce:

R = 0,1 / I LED[A]

Typické schéma zapojení vypadá takto:

Jak vidíte, vše je velmi podobné schématu LED lampa s ovladačem pro PT4515. Popis činnosti, úrovně signálu, vlastnosti použitých prvků a rozložení tištěný spojúplně stejné jako y, takže nemá smysl se opakovat.

CL6807 se prodává za 12 rublů / ks, jen je třeba hlídat, aby neklouzaly pájené (doporučuji vzít).

SN3350

SN3350 - další levný mikroobvod pro LED ovladače(13 rublů / kus). Jedná se téměř o úplnou analogii PT4115 s jediným rozdílem, že napájecí napětí se může pohybovat od 6 do 40 voltů a maximální výstupní proud je omezen na 750 miliampér (nepřetržitý proud by neměl překročit 700 mA).

Stejně jako všechny výše uvedené mikroobvody je SN3350 pulzní snižující převodník s funkcí stabilizace výstupního proudu. Jako obvykle je proud v zátěži (a v našem případě jedna nebo více LED diod působí jako zátěž) nastaven odporem rezistoru R:

R = 0,1 / I LED

Aby nebyla překročena hodnota maximálního výstupního proudu, neměl by být odpor R nižší než 0,15 ohm.

Mikroobvod je k dispozici ve dvou balíčcích: SOT23-5 (maximálně 350 mA) a SOT89-5 (700 mA).

Jako obvykle přivedením konstantního napětí na pin ADJ změníme obvod na jednoduchý nastavitelný ovladač pro LED.

Charakteristickým rysem tohoto mikroobvodu je mírně odlišný rozsah nastavení: od 25% (0,3V) do 100% (1,2V). Když potenciál na pinu ADJ klesne na 0,2V, mikroobvod přejde do režimu spánku se spotřebou v oblasti 60 μA.

Typický spínací obvod:

Další podrobnosti naleznete ve specifikaci čipu (soubor pdf).

ZXLD1350

Navzdory skutečnosti, že tento mikroobvod je dalším klonem, existují určité rozdíly Technické specifikace neumožňují jejich přímé vzájemné nahrazování.

Zde jsou hlavní rozdíly:

  • mikroobvod začíná již na 4,8 V, ale do normálního provozu vstoupí pouze tehdy, když je napájecí napětí od 7 do 30 voltů (je povoleno dodávat až 40 V po dobu půl sekundy);
  • maximální zatěžovací proud - 350 mA;
  • odpor výstupního klíče v otevřeném stavu - 1,5 - 2 Ohm;
  • Změnou potenciálu na pinu ADJ z 0,3 na 2,5 V můžete měnit výstupní proud (jas LED) v rozsahu od 25 do 200 %. Při napětí 0,2 V po dobu alespoň 100 µs přejde ovladač do režimu spánku s nízkou spotřebou energie (asi 15-20 µA);
  • pokud se nastavení provádí pomocí PWM signálu, pak při frekvenci opakování pulzu pod 500 Hz je rozsah změny jasu 1-100 %. Pokud je frekvence nad 10 kHz, pak od 25 % do 100 %;

Maximální napětí, které lze přivést na vstup stmívání (ADJ) je 6V. V tomto případě, v rozsahu od 2,5 do 6V, budič vydává maximální proud, který je nastaven odporem omezujícím proud. Odpor odporu se vypočítá přesně stejným způsobem jako u všech výše uvedených mikroobvodů:

R = 0,1 / I LED

Minimální odpor rezistoru je 0,27 ohmů.

Typický spínací obvod se neliší od svých protějšků:

Bez kondenzátoru C1 NENÍ MOŽNÉ napájet obvod !!! V nejlepším případě se čip přehřeje a bude vydávat nestabilní vlastnosti. V nejhorším případě okamžitě selže.

Více podrobné specifikace ZXLD1350 naleznete v datasheetu tohoto čipu.

Náklady na mikroobvod jsou nepřiměřeně vysoké (), navzdory skutečnosti, že výstupní proud je poměrně malý. Obecně silně na ventilátor. Nekontaktoval bych.

QX5241

QX5241 je čínský analog MAX16819 (MAX16820), ale ve výhodnějším balení. Dostupné také pod názvy KF5241, 5241B. Je označena „5241a“ (viz foto).

V jednom známém obchodě se prodávají téměř na váhu (10 kusů za 90 rublů).

Budič funguje na úplně stejném principu jako všechny výše uvedené (kontinuální step-down měnič), neobsahuje však výstupní spínač, proto je k provozu nutný externí tranzistor s efektem pole.

Můžete použít jakýkoli N-kanálový MOSFET s vhodným odebíracím proudem a napětím od zdroje ke zdroji. Vhodné jsou např.: SQ2310ES (do 20V !!!), 40N06, IRF7413, IPD090N03L, IRF7201. Obecně platí, že čím nižší je otevírací napětí, tím lépe.

Zde jsou některé klíčové funkce ovladače LED QX5241:

  • maximální výstupní proud - 2,5 A;
  • Účinnost až 96 %;
  • maximální frekvence stmívání - 5 kHz;
  • maximální pracovní frekvence převodníku - 1 MHz;
  • přesnost stabilizace proudu pomocí LED - 1%;
  • napájecí napětí - 5,5 - 36 voltů (funguje dobře i při 38!);
  • výstupní proud se vypočítá podle vzorce: R = 0,2 / I LED

Více se dočtete ve specifikaci (v angličtině).

Ovladač LED na QX5241 obsahuje několik detailů a je vždy sestaven podle následujícího schématu:

Mikroobvod 5241 je k dispozici pouze v balení SOT23-6, takže je lepší se k němu nepřibližovat páječkou pro pájecí pánve. Po instalaci by měla být deska důkladně omyta z tavidla, jakákoli nejasná kontaminace může nepříznivě ovlivnit činnost mikroobvodu.

Rozdíl mezi napájecím napětím a celkovým úbytkem napětí na diodách by měl být 4 volty (nebo více). Pokud méně, pak jsou v provozu nějaké závady (proudová nestabilita a pískání plynu). Berte to tedy s rezervou. Navíc, čím větší je výstupní proud, tím větší je napěťová rezerva. I když jsem možná právě dostal neúspěšnou kopii mikroobvodu.

Pokud je vstupní napětí menší než celkový pokles na LED, pak generace selže. Současně se úplně otevře spínač výstupního pole a LED svítí (samozřejmě ne na plný výkon, protože napětí nestačí).

AL9910

Společnost Diodes Incorporated vytvořila jeden velmi zajímavý IC driver LED: AL9910. Kuriózní je v tom, že rozsah provozního napětí umožňuje připojení přímo do sítě 220V (přes jednoduchý diodový usměrňovač).

Zde jsou jeho hlavní charakteristiky:

  • vstupní napětí - až 500V (pro změnu až 277V);
  • vestavěný regulátor napětí pro napájení mikroobvodu, který nevyžaduje zhášecí odpor;
  • možnost nastavení jasu změnou potenciálu na ovládací noze od 0,045 do 0,25 V;
  • vestavěná ochrana proti přehřátí (aktivovaná při 150 °С);
  • pracovní frekvence (25-300 kHz) se nastavuje externím rezistorem;
  • vyžaduje externí tranzistor s efektem pole;
  • K dispozici v 8-nohých pouzdrech SO-8 a SO-8EP.

Ovladač sestavený na čipu AL9910 nemá galvanická izolace se sítí, proto by se měl používat pouze tam, kde není možný přímý kontakt s prvky obvodu.

Čip NCP1014 je PWM regulátor s pevnou konverzní frekvencí a vestavěným vysokonapěťovým spínačem. Doplňkové vnitřní bloky implementované jako součást mikroobvodu (viz obr. 1) umožňují splnit celou řadu funkčních požadavků na moderní napájecí zdroje.

Rýže. jeden.

Sériové ovladače NCP101X byly podrobně rozebrány v článku Konstantina Staroverova ve 3. čísle časopisu za rok 2010, proto se v článku omezíme pouze na zvážení klíčové vlastnosti mikroobvody NCP1014 a zaměříme se na zvážení výpočtových vlastností a mechanismu fungování IP, uvedených v referenčním návrhu.

Vlastnosti ovladače NCP1014

  • Integrovaný výstup 700V MOSFET s nízkým odporem (11Ω);
  • poskytuje výstupní proud ovladače až 450 mA;
  • schopnost pracovat na několika pevných konverzních frekvencích - 65 a 100 kHz;
  • převodní frekvence se pohybuje v rozmezí ± 3 ... 6 % vzhledem k její přednastavené hodnotě, což umožňuje "rozmazat" sílu vyzařovaného rušení v určitém frekvenčním rozsahu a tím snížit úroveň EMI;
  • vestavěný vysokonapěťový napájecí systém je schopen zajistit provozuschopnost mikroobvodu bez použití transformátoru s třetím pomocným vinutím, což značně zjednodušuje vinutí transformátoru. Tato funkce je výrobcem označena jako DSS ( Dynamické samozásobování- autonomní dynamický výkon), jeho použití však omezuje výstupní výkon IP;
  • schopnost pracovat s maximální účinností při nízkých zátěžových proudech díky režimu přeskakování pulsů PWM, který umožňuje dosáhnout nízkého výkonu naprázdno - ne více než 100 mW, když je mikroobvod napájen ze třetího pomocného vinutí transformátoru;
  • přechod do režimu přeskakování pulzů nastává při snížení zatěžovacího proudu na hodnotu 0,25 od jmenovité hodnoty, čímž odpadá problém s generováním akustického šumu i při použití levných pulzních transformátorů;
  • implementovaná funkce měkkého startu (1 ms);
  • závěr zpětná vazba napětí je přímo připojeno k výstupu optočlenu;
  • systém ochrany proti zkratu s následným návratem do normálního provozu po jeho odstranění. Funkce umožňuje sledovat jak přímo zkrat v zátěži, tak situaci s přerušeným zpětnovazebním obvodem v případě poškození oddělovacího optočlenu;
  • vestavěný ochranný mechanismus proti přehřátí.

Ovladač NCP1014 je k dispozici ve třech typech balení - SOT-223, PDIP-7 a PDIP-7 GULLWING (viz obrázek 2) s vývodem znázorněným na obrázku 2. 3. Nejnovější balení je speciální verze balení PDIP-7 se speciálním odlitím kolíků, takže je vhodné pro povrchovou montáž.

Rýže. 2.

Rýže. 3.

Typické aplikační schéma regulátoru NCP1014 v režimu flyback ( letět zpátky) převodník je znázorněn na obrázku 4.

Rýže. čtyři.

Metoda výpočtu IP založená na ovladači NCP1014

Uvažujme metodu postupného výpočtu flyback převodníku na základě NCP1014 na příkladu referenčního vývoje zdroje s výstupním výkonem až 5 W pro napájení soustavy tří LED zapojených do série. Za LED byly považovány jednowattové bílé LED s normalizačním proudem 350 mA a úbytkem napětí 3,9 V.

První krok je určit vstupní, výstupní a výkonové charakteristiky vyvinutého IP:

  • rozsah vstupního napětí - Vac(min) = 85V, Vac(max) = 265V;
  • výstupní parametry - Vout = 3x3,9V ≈ 11,75V, Iout = 350mA;
  • výstupní výkon - Pout \u003d VoutxIout \u003d 11,75 Vx0,35 A ≈ 4,1 W
  • příkon - Pin = Pout / h, kde h je odhadovaná účinnost = 78 %

Pin=4,1W/0,78=5,25W

  • Rozsah vstupního stejnosměrného napětí

Vdc(min) = Vdc(min) x 1,41 = 85 x 1,41 = 120 V (dc)

Vdc(max) = Vdc(max) x 1,41 = 265 x 1,41 = 375 V (dc)

  • průměrný vstupní proud - Iin(avg) = Pin / Vdc(min) ≈ 5,25/120 ≈ 44mA
  • špičkový vstupní proud - Ipeak = 5xIin (prům.) ≈ 220mA.

První vstupní článek je pojistka a filtr EMI a jejich výběr je druhý krok při navrhování IP. Pojistku je nutné vybrat na základě hodnoty vypínacího proudu a v předloženém provedení je zvolena pojistka s vypínacím proudem 2 A. Postup výpočtu vstupního filtru se nebudeme vrtat, pouze podotýkáme, že míra potlačení společný režim a diferenciální šum velmi závisí na uspořádání desky s plošnými spoji a také na blízkosti filtru k napájecímu konektoru.

třetí krok je výpočet parametrů a výběr diodového můstku. Zde jsou klíčové parametry:

  • přípustné napětí reverzní (blokovací) diody - VR ≥ Vdc (max) = 375V;
  • propustný proud diody - IF ≥ 1,5xIin (avg) = 1,5x0,044 = 66mA;
  • přípustný proud přetížení ( rázový proud), který může dosáhnout pětinásobku průměrného proudu:

IFSM ≥ 5 x IF = 5 x 0,066 = 330 mA.

čtvrtý krok je výpočet parametrů vstupního kondenzátoru instalovaného na výstupu diodového můstku. Velikost vstupního kondenzátoru je dána špičkovou hodnotou usměrněného vstupního napětí a zadanou úrovní vstupního zvlnění. Větší vstupní kondenzátor poskytuje více nízké hodnoty vlní, ale zvyšuje startovací proud IP. Obecně platí, že kapacita kondenzátoru je určena následujícím vzorcem:

Cin = Pin/, kde

fac je frekvence sítě střídavého proudu (60 Hz pro daný návrh);

DV- přípustná úroveň vlnění (v našem případě 20 % Vdc(min)).

Cin \u003d 5,25 / \u003d 17 uF.

V našem případě volíme hliníkový elektrolytický kondenzátor 33uF.

Pátý a hlavní krok je výpočet součinu vinutí - pulzního transformátoru. Výpočet transformátoru je nejsložitější, nejdůležitější a „tenčí“ část celého výpočtu napájecího zdroje. Hlavní funkce transformátoru ve zpětném měniči jsou akumulace energie při zavřeném ovládacím klíčku a proud protéká jeho primárním vinutím a poté jeho přenos na sekundární vinutí při otočení napájení primární části obvodu. vypnuto.

Vezmeme-li v úvahu vstupní a výstupní charakteristiky MT, vypočítané v prvním kroku, jakož i požadavky na zajištění provozu MT v režimu trvalého proudu transformátoru, maximální hodnota pracovního cyklu ( pracovní cyklus) se rovná 48 %. Na základě této hodnoty faktoru plnění provedeme veškeré výpočty transformátoru. Shrňme vypočítané a zadané hodnoty klíčových parametrů:

  • pracovní frekvence regulátoru fop = 100 kHz
  • faktor plnění dmax= 48 %
  • minimální vstupní napětí Vin(min) = Vdc(min) - 20% = 96V
  • výstupní výkon Pout= 4,1W
  • odhadovaná hodnota účinnosti h = 78 %
  • špičkový vstupní proud Ipeak= 220mA

Nyní můžeme vypočítat indukčnost primární vinutí transformátor:

Lpri = Vin(min) x dmax/(špička x fop) = 2,09 mH

Poměr počtu závitů vinutí je určen rovnicí:

Npri / Nsec \u003d Vdc (min) x dmax / (Vout + V F x (1 - dmax)) ≈ 7

Zbývá nám ověřit schopnost transformátoru „pumpovat“ přes sebe požadovaný výstupní výkon. Můžete to udělat pomocí následující rovnice:

Pin(core) = Lpri x I 2 vrchol x fop/2 ≥ Pout

Pin(jádro) = 2,09 mH x 0,22 2 x 100 kHz/2 = 5,05 W ≥ 4,1 W.

Z výsledků vyplývá, že náš transformátor dokáže přečerpat potřebný výkon.

Je vidět, že zde jsme uvedli zdaleka ne úplný výpočet parametrů transformátoru, ale pouze určili jeho indukční charakteristiku a ukázali dostatečný výkon zvoleného řešení. O výpočtu transformátorů bylo napsáno mnoho prací a čtenář si může najít metody výpočtu, které ho zajímají, například v nebo. Pokrytí těchto technik přesahuje rámec tohoto článku.

Elektrický obvod IP, odpovídající provedeným výpočtům, je znázorněn na obrázku 5.

Rýže. 5.

Nyní je čas seznámit se s vlastnostmi výše uvedeného řešení, jehož výpočet nebyl uveden výše, ale které mají velká důležitost pro fungování naší IP a pochopení implementačních funkcí ochranných mechanismů implementovaných ovladačem NCP1014.

Vlastnosti provozu systému, který implementuje IP

Sekundární část obvodu se skládá ze dvou hlavních bloků - bloku pro přenos proudu do zátěže a zdroje pro zpětnovazební obvod.

Při sepnutém ovládacím klíči (přímý režim) pracuje napájení zpětnovazebního obvodu realizované na diodě D6, proudově nastavovacím rezistoru R3, kondenzátoru C5 a zenerově diodě D7, která spolu s diodou D8 nastavuje požadované napájecí napětí (5.1 V) optočlenu a bočníkového regulátoru IC3 .

Při zpětném chodu je energie uložená v transformátoru přenášena do zátěže přes diodu D10. Současně se nabíjí akumulační kondenzátor C6, který vyhlazuje výstupní zvlnění a zajišťuje konstantní napájecí napětí zátěže. Zatěžovací proud je nastaven rezistorem R6 a řízen bočníkovým regulátorem IC3.

IP má ochranu proti odpojení zátěže a zkratu zátěže. Ochranu proti zkratu zajišťuje bočníkový regulátor TLV431, jehož hlavní úlohou je obvodový regulátor OS. Ke zkratu dochází pod podmínkou zkratu všech zátěžových LED (v případě poruchy jedné nebo dvou LED převezmou jejich funkce paralelní zenerovy diody D11 ... D13). Hodnota odporu R6 je zvolena tak, aby při provozním zatěžovacím proudu (v našem případě 350 mA) byl úbytek napětí na něm menší než 1,25 V. Regulátor NCP1014 snižuje výstupní napětí.

Mechanismus ochrany proti vypnutí zátěže je založen na zapojení Zenerovy diody D9 paralelně se zátěží. Za podmínek otevření zátěžového obvodu a v důsledku toho zvýšení výstupního napětí IP na 47 V se otevře zenerova dioda D9. Tím se zapne optočlen a přinutí regulátor snížit výstupní napětí.

Máte zájem poznat NCP1014 osobně? - Žádný problém!

Pro ty, kteří se před zahájením vývoje vlastní IP založené na NCP1014 chtějí ujistit, že se jedná o skutečně jednoduché, spolehlivé a efektivní řešení, vyrábí ONSemiconductor několik typů vyhodnocovacích desek (viz tabulka 1, obr. 6; lze objednat prostřednictvím COMPEL).

Stůl 1. Přehled hodnotících komisí

Objednací kód název Stručný popis
NCP1014LEDGTGEVB 8W LED ovladač s účiníkem 0,8 Deska je navržena tak, aby demonstrovala možnost sestavení LED driveru s účiníkem > 0,7 (standard Energy Star) bez použití přídavného PFC čipu. Výstupní výkon (8 W) činí toto řešení ideální pro napájení struktur, jako je Cree XLAMP MC-E obsahující čtyři LED v sérii v jednom balení.
NCP1014STBUCKGEVB Neinvertující převodník dolaru Deska je důkazem tvrzení, že řadič NCP1014 stačí k sestavení napájecího zdroje nízké cenové kategorie pro drsná prostředí.

Rýže. 6.

Kromě toho existuje několik dalších příkladů hotového návrhu různých IP, kromě těch, které jsou popsány v článku. Toto a 5W AC/DC adaptér pro mobily, a další IP možnost pro LED, stejně jako velké množství článků o použití řadiče NCP1014, které můžete najít na oficiálních stránkách ONSemiconductor - http://www.onsemi.com/.

COMPEL je oficiálním distributorem ONSemiconductor, a proto na našich webových stránkách vždy můžete najít informace o dostupnosti a ceně čipů vyráběných ONS, stejně jako objednávky prototypů, včetně NCP1014.

Závěr

Použití regulátoru NCP1014 výrobce ONS umožňuje vyvinout vysoce výkonné AC/DC měniče pro napájení zátěží stabilizovaným proudem. Správné využití klíčových vlastností regulátoru umožňuje zajistit bezpečnost koncového napájení v podmínkách přerušení nebo zkratu zátěže s minimálním počtem přídavných elektronických součástek.

Literatura

1. Konstantin Staroverov "Využití regulátorů NCP101X / 102X při vývoji síťových zdrojů středního výkonu", časopis Electronics News, č. 3, 2010, ss. 7-10.

4. Mac Raymond. Pulzní zdroje výživa. Teoretický základ design a praktická příručka / Per. z angličtiny. Pryanichnikova S.V., M.: Nakladatelství Dodeka-XXI, 2008, - 272 s.: ill.

5. Vdovin S.S. Návrh pulzních transformátorů, L .: Energoatomizdat, 1991, - 208 s.: il.

6. TND329-D. "5W CCCV AC-DC adaptér pro mobilní telefon"/ http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/TND329-D.PDF.

7. TND371-D. "Offline LED ovladač určený pro ENERGY STAR"/ http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/TND371-D.PDF.

Účtenka technické informace, vzorová objednávka, doručení - e-mail:

NCP4589 - regulátor LDO
s automatickou úsporou energie

NCP4589 - nový 300mA CMOS LDO regulátor od ON Semiconductor. NCP4589 se při nízké proudové zátěži přepne do režimu nízkého proudu a automaticky se přepne zpět do „rychlého“ režimu, jakmile výstupní zatížení překročí 3 mA.

NCP4589 lze uvést do trvalého režimu rychlá práce vynucenou volbou režimu (ovládání speciálním vstupem).

Klíčové vlastnosti NCP4589:

  • Pracovní rozsah vstupních napětí: 1,4 ... 5,25V
  • Rozsah výstupního napětí: 0,8…4,0 V (v krocích po 0,1 V)
  • Vstupní proud ve třech režimech:

      • Režim nízké spotřeby - 1,0µA při V OUT< 1,85 В

      Rychlý režim - 55µA

      Úsporný režim - 0,1 uA

  • Minimální úbytek napětí: 230 mV na I OUT = 300 mA, V OUT = 2,8 V
  • Potlačení zvlnění vysokého napětí: 70 dB při 1 kHz (v rychlém režimu).

NCP4620 širokopásmový regulátor LDO

NCP4620 - Jedná se o CMOS LDO regulátor pro 150mA od ON Semiconductor s rozsahem vstupního napětí 2,6 až 10 V. Zařízení má vysokou výstupní přesnost - cca 1% - s nízkým teplotním koeficientem ±80 ppm/°C.

NCP4620 má ochranu proti přehřátí a vstup Enable a je k dispozici se standardním výstupem a výstupem Auto Discharge.

Klíčové vlastnosti NCP4620:

  • Rozsah provozního vstupního napětí od 2,6 do 10V (max. 12V)
  • Výstupní pevný rozsah napětí od 1,2 do 6,0 V (100 mV kroky)
  • Přímý minimální pokles napětí - 165 mV (při 100 mA)
  • Potlačení zvlnění napájecího zdroje - 70dB
  • Vypnutí čipu při přehřátí na 165°C

Tento článek popisuje, jak sestavit jednoduchý, ale účinný ovládání jasu LED založené na PWM stmívání () LED osvětlení.

LED (světlo emitující diody) jsou velmi citlivé součástky. Když napájecí proud nebo napětí překročí přípustná hodnota může vést k jejich selhání nebo výrazně snížit životnost.

Obvykle je proud omezován odporem zapojeným do série s LED nebo obvodovým regulátorem proudu (). Zvýšením proudu na LED se zvýší její intenzita a snížením proudu se sníží. Jedním ze způsobů, jak ovládat jas záře, je použití proměnného odporu () k dynamické změně jasu.

Ale to platí pouze pro jednu LED, protože i v jedné dávce mohou být diody s různou svítivostí a to ovlivní nerovnoměrnou záři skupiny LED.

Pulzní šířková modulace. Mnohem účinnější metoda regulace jasu záře aplikací (PWM). U PWM jsou skupiny LED napájeny doporučeným proudem, přičemž je zároveň možné stmívání napájením o vysoké frekvenci. Změna periody způsobí změnu jasu.

Pracovní cyklus lze chápat jako poměr doby zapnutí a vypnutí dodávané LED. Pokud například vezmeme v úvahu cyklus jedné sekundy a současně bude LED 0,1 sekundy vypnutá a 0,9 sekundy svítit, ukáže se, že záře bude asi 90% nominální hodnoty.

Popis PWM stmívače

Nejjednodušší způsob, jak dosáhnout tohoto vysokofrekvenčního přepínání, je použít integrovaný obvod, jeden z nejběžnějších a nejuniverzálnějších integrovaných obvodů, jaký byl kdy vyroben. Obvod regulátoru PWM zobrazený níže se používá jako stmívač pro napájení LED diod (12 voltů) nebo regulátor rychlosti motoru. stejnosměrný proud na 12 V.

V tomto obvodu je třeba upravit odpory k LED tak, aby poskytovaly dopředný proud 25 mA. Výsledkem je, že celkový proud tří řádků LED bude 75 mA. Tranzistor musí být dimenzován na proud nejméně 75 mA, ale je lepší to brát s rezervou.

Tento obvod stmívače je stmívatelný od 5 % do 95 %, ale použitím germaniových diod namísto , lze rozsah rozšířit od 1 % do 99 % jmenovité hodnoty.

LED diody se používají téměř ve všech technologiích kolem nás. Pravda, někdy je nutné upravit jejich jas (například u baterek nebo monitorů). nejvíce snadná cesta ven v této situaci se zdá, že mění množství proudu procházejícího LED. Ale není. LED je poměrně citlivá součástka. Trvalá změna množství proudu může výrazně snížit jeho životnost, nebo dokonce zlomit. Je také třeba mít na paměti, že nelze použít omezovací odpor, protože se v něm bude hromadit přebytečná energie. Při použití baterií to není povoleno. Dalším problémem tohoto přístupu je, že se změní barva světla.

Jsou dvě možnosti:

  • PWM regulace
  • analogový

Tyto metody řídí proud protékající LED, ale existují mezi nimi určité rozdíly.
Analogová regulace mění úroveň proudu, který prochází LED diodami. A PWM reguluje frekvenci dodávky proudu.

PWM regulace

Cestou z této situace může být použití pulzně šířkové modulace (PWM). S tímto systémem dostávají LED diody požadovaný proud a jas je regulován přiváděním energie o vysoké frekvenci. To znamená, že frekvence periody napájení mění jas LED.
Nepochybným plusem PWM systému je zachování produktivity LED. Účinnost bude asi 90 %.

Typy PWM regulace

  • Dvoudrátový. Často se používá v systému osvětlení automobilů. Napájecí zdroj měniče musí mít obvod, který generuje PWM signál na stejnosměrném výstupu.
  • bočníkové zařízení. K provedení periody zapnutí/vypnutí převodníku použijte bočníkovou součást, která poskytuje cestu pro výstupní proud kromě LED.

Parametry pulzu pro PWM

Frekvence opakování pulsu se nemění, takže nejsou žádné požadavky na stanovení jasu světla. V tomto případě se změní pouze šířka nebo čas kladného impulsu.

Pulzní frekvence

I když vezmeme v úvahu skutečnost, že neexistují žádné zvláštní nároky na frekvenci, existují okrajové ukazatele. Jsou určeny citlivostí lidského oka na blikání. Pokud například ve filmu musí být blikání snímků 24 snímků za sekundu, aby to naše oko vnímalo jako jeden pohyblivý obraz.
Aby bylo blikání světla vnímáno jako rovnoměrné světlo, musí být frekvence alespoň 200 Hz. Neexistují žádná omezení pro horní indikátory, ale neexistuje žádná cesta dolů.

Jak funguje PWM regulátor

K přímému ovládání LED se používá tranzistorový klíčový stupeň. Obvykle používají tranzistory, které mohou uložit velké množství energie.
To je nutné při použití LED pásky nebo výkonné LED diody.
Pro malé množství nebo nízký výkon zcela postačí použití bipolárních tranzistorů. LED můžete také připojit přímo k čipům.

PWM generátory

V systému PWM může být jako hlavní oscilátor použit mikrokontrolér nebo obvod skládající se z obvodů malého stupně integrace.
Regulátor je možné vytvořit i z mikroobvodů, které jsou určeny pro spínané zdroje, nebo logických mikroobvodů K561 nebo integrovaného časovače NE565.
Řemeslníci k tomu dokonce používají operační zesilovač. K tomu je na něm sestaven generátor, který lze nastavit.
Jeden z nejpoužívanějších obvodů je založen na časovači 555. Ve skutečnosti se jedná o běžný generátor obdélníkové impulsy. Frekvence je řízena kondenzátorem C1. na výstupu kondenzátoru by měla být vysokého napětí(stejné je to s připojením ke kladnému napájení). A nabíjí se, když je na výstupu nízké napětí. Tento moment dává vzniknout pulzům různé šířky.
Dalším oblíbeným obvodem je PWM založený na čipu UC3843. v tomto případě byl spínací obvod změněn směrem ke zjednodušení. Pro řízení šířky impulzu se používá řídicí napětí s kladnou polaritou. V tomto případě je na výstupu získán požadovaný pulzní signál PWM.
Řídicí napětí působí na výstup následujícím způsobem: s poklesem se zeměpisná šířka zvětšuje.

Proč PWM?

  • Hlavní výhodou tohoto systému je jednoduchost. Vzory použití jsou velmi jednoduché a snadno implementovatelné.
  • Řídicí systém PWM poskytuje velmi široký rozsah regulace jasu. Pokud mluvíme o monitorech, pak je možné použít CCFL podsvícení, ale v tomto případě lze jas snížit pouze na polovinu, protože podsvícení CCFL je velmi náročné na množství proudu a napětí.
  • Pomocí PWM můžete udržovat proud na konstantní úrovni, což znamená, že LED diody nebudou trpět a teplota barev se nezmění.

Nevýhody použití PWM

  • Po čase může být blikání obrazu docela patrné, zejména při nízkém jasu nebo pohybu očí.
  • Pokud je světlo trvale jasné (například sluneční světlo), může být obraz rozmazaný.