Dziś postaramy się zrobić kontroler, który będzie regulował jasność diody LED. Materiały do ​​tego testu zostały zaczerpnięte ze strony internetowej led22.ru z artykułu „Diody LED zrób to sam do samochodów”. Dwie główne części użyte w tym eksperymencie to regulator prądu LM317 i rezystor zmienny. Można je zobaczyć na poniższym zdjęciu. Różnica między naszym eksperymentem a tym podanym w oryginalnym artykule polega na tym, że zostawiliśmy zmienny rezystor, aby kontrolować światło diody LED. W sklepie z częściami radiowymi (nie najtańszym, ale bardzo dobrze znanym wszystkim) kupiliśmy te części za 120 rubli (stabilizator - 30r, rezystor - 90r). Należy tutaj zauważyć, że rezystor Produkcja rosyjska„barwa”, która ma maksymalną rezystancję 1 kOhm.

Schemat połączeń: prawa noga stabilizatora prądu LM317 jest zasilana „plusem” z zasilacza 12V. Rezystor jest podłączony do lewej i środkowej nogi prąd przemienny. Również dodatnia noga diody LED jest połączona z lewą nogą. Przewód ujemny z zasilacza jest podłączony do ujemnej nogi diody LED.

Okazuje się, że prąd przepływający przez Lm317 spada do wartości określonej przez rezystancję zmienny rezystor.

W praktyce zdecydowano się przylutować stabilizator bezpośrednio do rezystora. Dokonano tego przede wszystkim w celu usunięcia ciepła ze stabilizatora. Teraz będzie się nagrzewał wraz z rezystorem. Rezystor ma 3 piny. Używamy centralnego i ekstremalnego. Nie jest dla nas ważne, który ostatni użyć. W zależności od wyboru, w jednym przypadku przekręcenie pokrętła zgodnie z ruchem wskazówek zegara zwiększy jasność, w przeciwnym przypadku zmniejszy się. Jeśli połączysz skrajne styki, rezystancja będzie stała 1 kOhm.

Przylutuj przewody jak na schemacie. „Plus” z zasilacza trafi do brązowego przewodu, niebieski – „plus” do diody LED. Podczas lutowania celowo zostawiamy więcej cyny, aby przepływ ciepła był lepszy.

I na koniec zakładamy koszulkę termokurczliwą, aby wyeliminować możliwość zwarcia. Teraz możesz spróbować.

Do pierwszego testu używamy diod LED:

1) Epistar 1W, napięcie pracy - 4V (na dole następnego zdjęcia).

2) Dioda płaska z trzema chipami, napięcie robocze - 9V (u góry następnego zdjęcia).

Wyniki (można zobaczyć na następnym filmie) nie mogą się nie radować: ani jedna dioda się nie wypaliła, jasność jest płynnie regulowana od minimum do maksimum. Do zasilania półprzewodnika podstawowe znaczenie ma prąd zasilania, a nie napięcie (prąd rośnie wykładniczo w stosunku do napięcia, wraz ze wzrostem napięcia gwałtownie wzrasta prawdopodobieństwo „przepalenia się” diody LED.

Następnie przeprowadzany jest test z modułami LED pod napięciem 12V. A nasz kontroler działa na nich bez problemów. To jest dokładnie to, do czego dążyliśmy.

Dziękuję za uwagę!

Standardowy obwód sterownika LED PT4115 pokazano na poniższym rysunku:

Napięcie zasilania powinno być o co najmniej 1,5-2 wolty wyższe niż całkowite napięcie na diodach LED. Odpowiednio, w zakresie napięcia zasilania od 6 do 30 woltów, do sterownika można podłączyć od 1 do 7-8 diod LED.

Maksymalne napięcie zasilania mikroukładu wynosi 45 V, ale działanie w tym trybie nie jest gwarantowane (lepiej zwróć uwagę na podobny chip).

Prąd płynący przez diody LED ma kształt trójkątny z maksymalnym odchyleniem od średniej wartości ±15%. Średni prąd płynący przez diody LED jest ustawiany przez rezystor i obliczany według wzoru:

I LED = 0,1 / R

Minimalna dopuszczalna wartość R = 0,082 Ohm, co odpowiada maksymalnemu prądowi 1,2 A.

Odchylenie prądu przez diodę LED od obliczonego nie przekracza 5%, pod warunkiem, że rezystor R jest zainstalowany z maksymalnym odchyleniem od wartości nominalnej 1%.

Tak więc, aby włączyć diodę LED dla stałej jasności, pozostawiamy wyjście DIM wiszące w powietrzu (jest podciągnięte do poziomu 5V wewnątrz PT4115). W takim przypadku prąd wyjściowy jest określony wyłącznie przez rezystancję R.

Jeśli kondensator zostanie podłączony między pinem DIM a masą, uzyskamy efekt płynnego świecenia diod. Czas osiągnięcia maksymalnej jasności będzie zależał od pojemności kondensatora, im jest on większy, tym dłużej lampa będzie świecić.

Na przykład: każdy nanofarad pojemności wydłuża czas włączenia o 0,8 ms.

Jeśli chcesz stworzyć sterownik ściemniania dla diod LED z regulacją jasności od 0 do 100%, możesz skorzystać z jednej z dwóch metod:

  1. Pierwszy sposób polega na podaniu na wejście DIM stałego napięcia z zakresu od 0 do 6V. W takim przypadku regulacja jasności od 0 do 100% odbywa się przy napięciu na pinie DIM od 0,5 do 2,5 wolta. Podwyższenie napięcia powyżej 2,5 V (a do 6 V) nie wpływa na prąd płynący przez diody (jasność się nie zmienia). Wręcz przeciwnie, spadek napięcia do poziomu 0,3 V lub niższego prowadzi do wyłączenia obwodu i przejścia do trybu czuwania (pobór prądu spada do 95 μA). Dzięki temu możliwe jest efektywne kontrolowanie pracy sterownika bez odłączania napięcia zasilającego.
  2. Drugi sposób oznacza sygnał z przetwornika szerokości impulsu o częstotliwości wyjściowej 100-20000 Hz, jasność będzie określona przez współczynnik wypełnienia (cykl wypełnienia impulsu). Na przykład, jeśli wysoki poziom jest utrzymywany przez 1/4 okresu, a niski odpowiednio przez 3/4, będzie to odpowiadać poziomowi jasności 25% maksimum. Należy rozumieć, że częstotliwość sterownika jest określona przez indukcyjność cewki indukcyjnej iw żaden sposób nie zależy od częstotliwości ściemniania.

Obwód sterownika LED PT4115 ze ściemniaczem stałonapięciowym pokazano na poniższym rysunku:

Ten schemat ściemniania LED działa świetnie, ponieważ pin DIM wewnątrz układu jest „podciągany” do szyny 5 V przez rezystor 200 kΩ. Dlatego też, gdy suwak potencjometru znajduje się w najniższym położeniu, powstaje dzielnik napięcia 200 + 200 kΩ i na pinie DIM powstaje potencjał 5/2=2,5V, co odpowiada 100% jasności.

Jak działa schemat

W pierwszym momencie, po przyłożeniu napięcia wejściowego, prąd przez R i L wynosi zero, a klucz wyjściowy wbudowany w mikroukład jest otwarty. Prąd płynący przez diody LED zaczyna stopniowo rosnąć. Szybkość narastania prądu zależy od wartości indukcyjności i napięcia zasilania. Komparator w obwodzie porównuje potencjały przed i za rezystorem R i gdy tylko różnica wynosi 115 mV, na jego wyjściu pojawia się niski poziom, który zamyka przełącznik wyjściowy.

Ze względu na energię zgromadzoną w indukcyjności prąd płynący przez diody LED nie zanika natychmiast, ale zaczyna się stopniowo zmniejszać. Stopniowo maleje również spadek napięcia na rezystorze R. Gdy tylko osiągnie wartość 85 mV, komparator ponownie da sygnał otwarcia klucza wyjściowego. A cały cykl powtarza się od początku.

Jeśli konieczne jest zmniejszenie tętnienia prądu przez diody LED, dozwolone jest podłączenie kondensatora równolegle z diodami LED. Im większa jego pojemność, tym bardziej trójkątny kształt prądu płynącego przez diody LED zostanie wygładzony i tym bardziej upodobni się do sinusoidalnego. Kondensator nie wpływa na częstotliwość pracy ani wydajność sterownika, ale zwiększa czas ustalania pożądanego prądu przez diodę LED.

Ważne szczegóły montażu

Ważnym elementem obwodu jest kondensator C1. Nie tylko wygładza tętnienia, ale także kompensuje energię zgromadzoną w cewce w momencie zamknięcia przełącznika wyjściowego. Bez C1 energia zmagazynowana w cewce indukcyjnej przepłynie przez diodę Schottky'ego do szyny zasilającej i może spowodować awarię mikroukładu. Dlatego jeśli włączysz sterownik bez kondensatora bocznikującego zasilanie, prawie gwarantuje się, że mikroukład zostanie pokryty. A im większa indukcyjność cewki indukcyjnej, tym większe prawdopodobieństwo spalenia mikruha.

Minimalna pojemność kondensatora C1 wynosi 4,7 uF (a przy zasilaniu obwodu napięciem pulsującym za mostkiem diodowym wynosi co najmniej 100 uF).

Kondensator powinien być umieszczony jak najbliżej chipa i mieć najniższą możliwą wartość ESR (np. Przewody tantalowe są mile widziane).

Bardzo ważne jest również odpowiedzialne podejście do wyboru diody. Powinien charakteryzować się niskim spadkiem napięcia przewodzenia, krótkim czasem przywracania podczas przełączania i stabilną wydajnością przy wzroście temperatury. złącze p-n aby zapobiec wzrostowi prądu upływu.

Zasadniczo można wziąć zwykłą diodę, ale diody Schottky'ego najlepiej nadają się do tych wymagań. Np. STPS2H100A w wersji SMD (napięcie do przodu 0,65V, wsteczne - 100V, prąd impulsowy do 75A, temperatura pracy do 156°C) lub FR103 w obudowie DO-41 (napięcie wsteczne do 200V, prąd do 30A, temperatura do 150°C). Bardzo dobrze pokazały się zwykłe SS34, które można ściągnąć ze starych desek lub kupić całą paczkę za 90 zł.

Indukcyjność cewki indukcyjnej zależy od prądu wyjściowego (patrz tabela poniżej). Nieprawidłowo dobrana wartość indukcyjności może prowadzić do wzrostu mocy rozpraszanej na mikroukładzie i poza zakres temperatur pracy.

W przypadku przegrzania powyżej 160°C mikroukład automatycznie się wyłączy i pozostanie w stanie wyłączonym, aż ostygnie do 140°C, po czym automatycznie się uruchomi.

Pomimo dostępnych danych tabelarycznych dopuszcza się montaż cewki z odchyleniem indukcyjności w górę od wartości nominalnej. Zmienia to wydajność całego obwodu, ale pozostaje sprawny.

Cewka indukcyjna może być zabrana z fabryki lub możesz zrobić to sam z pierścienia ferrytowego ze spalonego płyta główna oraz przewody PEL-0,35.

Jeśli ważna jest maksymalna autonomia urządzenia (lampy przenośne, latarki), to w celu zwiększenia wydajności obwodu warto poświęcić czas na staranny dobór przepustnicy. Przy niskich prądach indukcyjność musi być większa, aby zminimalizować błędy sterowania prądem spowodowane opóźnieniem w przełączaniu tranzystora.

Cewka indukcyjna powinna być umieszczona jak najbliżej zacisku SW, najlepiej podłączona do niego bezpośrednio.

I wreszcie, najdokładniejszym elementem obwodu sterownika LED jest rezystor R. Jak już wspomniano, jego minimalna wartość jest równy 0,082 oma, co odpowiada prądowi 1,2 A.

Niestety nie zawsze udaje się znaleźć rezystor o odpowiedniej wartości, więc czas przypomnieć sobie wzory obliczeniowe równoważny opór z szeregowym i równoległym połączeniem rezystorów:

  • R ostatni \u003d R 1 + R 2 + ... + R n;
  • Pary R = (R 1 x R 2) / (R 1 + R 2).

Łączenie różne drogi po włączeniu można uzyskać wymaganą rezystancję z kilku dostępnych rezystorów.

Ważne jest, aby oddzielić płytkę, aby prąd diody Schottky'ego nie płynął wzdłuż toru między R i VIN, ponieważ może to prowadzić do błędów pomiaru prądu obciążenia.

Niski koszt, wysoka niezawodność i stabilność sterownika PT4115 przyczyniają się do jego szerokiego zastosowania w lampach LED. Prawie co druga 12-woltowa lampa LED z podstawą MR16 jest montowana na PT4115 (lub CL6808).

Rezystancja rezystora ustawiającego prąd (w omach) jest obliczana przy użyciu dokładnie tego samego wzoru:

R = 0,1 / ja LED[A]

Typowy schemat połączeń wygląda tak:

Jak widać, wszystko jest bardzo podobne do schematu lampa LED ze sterownikiem do PT4515. Opis działania, poziomy sygnałów, cechy zastosowanych elementów i układ płytka drukowana dokładnie tak samo jak y, więc nie ma sensu powtarzać.

CL6807 sprzedawany jest w cenie 12 zł/szt, wystarczy pilnować, żeby nie ślizgały się te lutowane (polecam zabranie).

SN3350

SN3350 - kolejny niedrogi mikroukład dla Sterowniki LED(13 rubli / sztukę). Jest to prawie kompletny analog PT4115 z tą różnicą, że napięcie zasilania może wynosić od 6 do 40 woltów, a maksymalny prąd wyjściowy jest ograniczony do 750 miliamperów (prąd ciągły nie powinien przekraczać 700 mA).

Podobnie jak wszystkie powyższe mikroukłady, SN3350 jest konwerterem obniżającym impulsy z funkcją stabilizacji prądu wyjściowego. Jak zwykle prąd w obciążeniu (aw naszym przypadku jedna lub więcej diod LED działa jako obciążenie) jest ustawiany przez rezystancję rezystora R:

R = 0,1 / ja LED

Aby nie przekroczyć wartości maksymalnego prądu wyjściowego, rezystancja R nie powinna być mniejsza niż 0,15 oma.

Mikroukład jest dostępny w dwóch pakietach: SOT23-5 (maksymalnie 350 mA) i SOT89-5 (700 mA).

Jak zwykle, podając stałe napięcie na pin ADJ, zamieniamy obwód w prosty regulowany sterownik diod LED.

Cechą tego mikroukładu jest nieco inny zakres regulacji: od 25% (0,3 V) do 100% (1,2 V). Gdy potencjał na pinie ADJ spada do 0,2 V, mikroukład przechodzi w tryb uśpienia z zużyciem w zakresie 60 μA.

Typowy obwód przełączający:

Więcej szczegółów można znaleźć w specyfikacji chipa (plik pdf).

ZXLD1350

Pomimo tego, że ten mikroukład to kolejny klon, pewne różnice w Specyfikacja techniczna nie pozwalaj na ich bezpośrednie zastępowanie.

Oto główne różnice:

  • mikroukład zaczyna się już przy 4,8 V, ale przechodzi w normalny tryb pracy tylko wtedy, gdy napięcie zasilania wynosi od 7 do 30 woltów (dopuszcza się stosowanie do 40 V przez pół sekundy);
  • maksymalny prąd obciążenia - 350 mA;
  • rezystancja klucza wyjściowego w stanie otwartym - 1,5 - 2 Ohm;
  • Zmieniając potencjał na pinie ADJ z 0,3 na 2,5V można zmienić prąd wyjściowy (jasność LED) w zakresie od 25 do 200%. Przy napięciu 0,2V przez co najmniej 100 µs sterownik przechodzi w tryb uśpienia przy niskim poborze prądu (około 15-20 µA);
  • jeżeli regulacja odbywa się sygnałem PWM, to przy częstotliwości powtarzania impulsów poniżej 500 Hz zakres zmian jasności wynosi 1-100%. Jeśli częstotliwość przekracza 10 kHz, to od 25% do 100%;

Maksymalne napięcie, które można przyłożyć do wejścia ściemniacza (ADJ) wynosi 6V. W tym przypadku w zakresie od 2,5 do 6V sterownik wyprowadza maksymalny prąd, który jest ustawiany przez rezystor ograniczający prąd. Rezystancja rezystora jest obliczana dokładnie w taki sam sposób, jak we wszystkich powyższych mikroukładach:

R = 0,1 / ja LED

Minimalna rezystancja rezystora wynosi 0,27 oma.

Typowy obwód przełączający nie różni się od swoich odpowiedników:

NIEMOŻLIWE jest zasilanie układu bez kondensatora C1 !!! W najlepszym razie chip przegrzeje się i da niestabilne właściwości. W najgorszym przypadku natychmiast się nie powiedzie.

Więcej szczegółowe specyfikacje ZXLD1350 można znaleźć w arkuszu danych tego chipa.

Koszt mikroukładu jest nieuzasadniony wysoki (), mimo że prąd wyjściowy jest dość mały. Generalnie mocno na wentylatorze. Nie skontaktowałbym się.

QX5241

QX5241 to chiński odpowiednik MAX16819 (MAX16820), ale w wygodniejszym opakowaniu. Dostępny również pod nazwami KF5241, 5241B. Jest oznaczony „5241a” (patrz zdjęcie).

W jednym znanym sklepie sprzedawane są prawie na wagę (10 sztuk za 90 rubli).

Sterownik działa na dokładnie tej samej zasadzie co wszystkie powyższe (przetwornik do pracy ciągłej obniżającej napięcie), jednak nie zawiera przełącznika wyjściowego, dlatego do działania wymagany jest zewnętrzny tranzystor polowy.

Możesz użyć dowolnego N-kanałowego MOSFET z odpowiednim prądem drenu i napięciem dren-źródło. Odpowiednie to np.: SQ2310ES (do 20V !!!), 40N06, IRF7413, IPD090N03L, IRF7201. Ogólnie rzecz biorąc, im niższe napięcie otwarcia, tym lepiej.

Oto kilka kluczowych cech sterownika LED QX5241:

  • maksymalny prąd wyjściowy - 2,5 A;
  • Wydajność do 96%;
  • maksymalna częstotliwośćściemnianie - 5 kHz;
  • maksymalna częstotliwość pracy konwertera - 1 MHz;
  • dokładność stabilizacji prądu dzięki diodom LED - 1%;
  • napięcie zasilania - 5,5 - 36 V (działa dobrze nawet przy 38!);
  • prąd wyjściowy oblicza się według wzoru: R = 0,2 / ja LED

Przeczytaj więcej w specyfikacji (w języku angielskim).

Sterownik LED w QX5241 zawiera niewiele szczegółów i jest zawsze montowany zgodnie z następującym schematem:

Mikroukład 5241 jest dostępny tylko w pakiecie SOT23-6, więc lepiej nie podchodzić do niego z lutownicą do patelni lutowniczych. Po instalacji płytkę należy dokładnie umyć z topnika, wszelkie niejasne zanieczyszczenia mogą niekorzystnie wpłynąć na działanie mikroukładu.

Różnica między napięciem zasilania a całkowitym spadkiem napięcia na diodach powinna wynosić 4 wolty (lub więcej). Jeśli mniej, to występują pewne usterki w działaniu (bieżąca niestabilność i gwizdek przepustnicy). Więc weź to z marginesem. Co więcej, im większy prąd wyjściowy, tym większy margines napięcia. Chociaż być może właśnie dostałem nieudaną kopię mikroukładu.

Jeśli napięcie wejściowe jest mniejsze niż całkowity spadek na diodach LED, generowanie nie powiedzie się. W tym samym czasie przełącznik pola wyjściowego otwiera się całkowicie, a diody LED świecą (oczywiście nie z pełną mocą, ponieważ napięcie nie wystarcza).

AL9910

Firma Diodes Incorporated stworzyła jeden bardzo interesujący układ scalony sterownika LED: AL9910. Ciekawe jest to, że jego zakres napięcia roboczego pozwala na podłączenie go bezpośrednio do sieci 220V (poprzez prosty prostownik diodowy).

Oto jego główne cechy:

  • napięcie wejściowe - do 500V (na zmianę do 277V);
  • wbudowany regulator napięcia do zasilania mikroukładu, który nie wymaga rezystora gaszącego;
  • możliwość regulacji jasności poprzez zmianę potencjału na drążku sterującym z 0,045 na 0,25V;
  • wbudowane zabezpieczenie przed przegrzaniem (aktywowane przy 150°С);
  • częstotliwość pracy (25-300 kHz) jest ustawiana przez zewnętrzny rezystor;
  • wymaga zewnętrznego tranzystor polowy;
  • Dostępny w 8-nożnych walizkach SO-8 i SO-8EP.

Sterownik zmontowany na chipie AL9910 nie ma izolacja galwaniczna z siecią, dlatego powinien być stosowany tylko tam, gdzie nie jest możliwy bezpośredni kontakt z elementami obwodu.

Żeton NCP1014 to sterownik PWM ze stałą częstotliwością konwersji i wbudowanym przełącznikiem wysokiego napięcia. Dodatkowe bloki wewnętrzne zaimplementowane w ramach mikroukładu (patrz rys. 1) pozwalają mu spełnić cały zakres wymagań funkcjonalnych dla nowoczesnych zasilaczy.

Ryż. jeden.

Kontrolery serii NCP101X zostały szczegółowo omówione w artykule Konstantina Starowerowa w numerze 3 czasopisma za rok 2010, dlatego w artykule ograniczymy się do rozważenia tylko kluczowe cechy mikroukłady NCP1014, a my skupimy się na rozważeniu cech obliczeniowych i mechanizmu działania IP, przedstawionych w projekcie referencyjnym.

Cechy kontrolera NCP1014

  • Zintegrowane wyjście MOSFET 700V o niskiej rezystancji (11Ω);
  • dostarczanie prądu wyjściowego sterownika do 450mA;
  • możliwość pracy przy kilku stałych częstotliwościach konwersji - 65 i 100 kHz;
  • częstotliwość konwersji waha się w granicach ± ​​3 ... 6% w stosunku do wartości zadanej, co pozwala "rozmyć" moc zakłóceń promieniowanych w określonym zakresie częstotliwości, a tym samym zmniejszyć poziom EMI;
  • wbudowany układ zasilania wysokiego napięcia jest w stanie zapewnić działanie mikroukładu bez użycia transformatora z trzecim uzwojeniem pomocniczym, co znacznie upraszcza uzwojenie transformatora. Ta funkcja jest oznaczona przez producenta jako DSS ( Dynamiczne samozaopatrzenie- autonomiczna moc dynamiczna), jednak jej zastosowanie ogranicza moc wyjściową IP;
  • możliwość pracy z maksymalną wydajnością przy niskich prądach obciążenia dzięki trybowi pomijania impulsów PWM, co umożliwia osiągnięcie niskiej mocy bez obciążenia - nie więcej niż 100 mW, gdy mikroukład jest zasilany z trzeciego uzwojenia pomocniczego transformatora;
  • przejście do trybu pomijania impulsów następuje, gdy prąd obciążenia zostaje zmniejszony do wartości 0,25 od wartości nominalnej, co eliminuje problem generowania szumu akustycznego nawet przy zastosowaniu niedrogich transformatorów impulsowych;
  • zaimplementowana funkcja miękkiego startu (1ms);
  • wniosek informacja zwrotna napięcie jest bezpośrednio podłączone do wyjścia transoptora;
  • wdrożono system ochrony przeciwzwarciowej z późniejszym powrotem do normalnej pracy po jego wyeliminowaniu. Funkcja pozwala śledzić zarówno bezpośrednio zwarcie w obciążeniu, jak i sytuację z otwartym obwodem sprzężenia zwrotnego w przypadku uszkodzenia transoptora odsprzęgającego;
  • wbudowany mechanizm zabezpieczający przed przegrzaniem.

Kontroler NCP1014 jest dostępny w trzech rodzajach pakietów - SOT-223, PDIP-7 i PDIP-7 GULLWING (patrz Rysunek 2) z pinoutem pokazanym na rysunku 2. 3. Najnowszym pakietem jest specjalna wersja pakietu PDIP-7 ze specjalnym wytłoczeniem pinów, dzięki czemu nadaje się do montażu natynkowego.

Ryż. 2.

Ryż. 3.

Typowy schemat aplikacji kontrolera NCP1014 w trybie flyback ( flyback) konwerter pokazano na rysunku 4.

Ryż. cztery.

Metoda obliczania IP w oparciu o kontroler NCP1014

Rozważmy metodę obliczania krok po kroku przetwornicy flyback w oparciu o NCP1014 na przykładzie referencyjnego opracowania zasilacza o mocy wyjściowej do 5 W do zasilania systemu trzech połączonych szeregowo diod LED. Za diody LED uznano jednowatowe białe diody LED o prądzie normalizacyjnym 350 mA i spadku napięcia 3,9 V.

pierwszy krok jest określenie charakterystyki wejściowej, wyjściowej i mocy opracowanego IP:

  • zakres napięcia wejściowego - Vac(min) = 85V, Vac(max) = 265V;
  • parametry wyjściowe - Vout = 3x3,9V ≈ 11,75V, Iout = 350mA;
  • moc wyjściowa - Pout \u003d VoutxIout \u003d 11,75 Vx0,35 A 4,1 W
  • moc wejściowa - Pin = Pout/h, gdzie h to szacunkowa wydajność = 78%

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

  • Zakres napięcia wejściowego DC

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

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

  • średni prąd wejściowy - Iin(avg) = Pin / Vdc(min) ≈ 5.25/120 ≈ 44mA
  • szczytowy prąd wejściowy - Ipeak = 5xIin (średnio) ≈ 220mA.

Pierwsze ogniwo wejściowe to bezpiecznik i filtr EMI, a ich wybór to drugi krok przy projektowaniu IP. Bezpiecznik należy dobrać na podstawie wartości prądu wyłączania, a w przedstawionym projekcie wybrano bezpiecznik o prądzie wyłączania 2 A. Nie będziemy zagłębiać się w procedurę obliczania filtra wejściowego, a jedynie zwrócimy uwagę, że stopień tłumienia szumu wspólnego i różnicowego jest silnie zależny od układu płytki drukowanej, a także od bliskości filtra do złącza zasilania.

trzeci krok to obliczenie parametrów i dobór mostka diodowego. Kluczowymi parametrami są tutaj:

  • dopuszczalne napięcie diody wstecznej (blokującej) - VR ≥ Vdc (max) = 375V;
  • prąd przewodzenia diody - IF ≥ 1,5xIin (śr.) = 1,5x0,044 = 66mA;
  • dopuszczalny prąd przeciążenia ( prąd udarowy), który może osiągnąć pięciokrotność średniego prądu:

IFSM ≥ 5 x IF = 5 x 0,066 = 330 mA.

czwarty krok to obliczenie parametrów kondensatora wejściowego zainstalowanego na wyjściu mostka diodowego. Wielkość kondensatora wejściowego jest określona przez wartość szczytową wyprostowanego napięcia wejściowego i określony poziom tętnień wejściowych. Większy kondensator wejściowy zapewnia więcej niskie wartości faluje, ale zwiększa prąd rozruchowy IP. Ogólnie pojemność kondensatora określa następujący wzór:

Cin = Pin/, gdzie

fac jest częstotliwością sieci prądu przemiennego (60 Hz dla danego projektu);

DV- dopuszczalny poziom tętnienia (20% Vdc(min) w naszym przypadku).

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

W naszym przypadku wybieramy aluminiowy kondensator elektrolityczny 33uF.

Piąty i główny krok jest obliczenie produktu uzwojenia - transformatora impulsowego. Obliczenie transformatora jest najbardziej złożoną, ważną i „cienką” częścią całego obliczenia zasilania. Główne funkcje transformatora w przetwornicy typu flyback to akumulacja energii przy zamkniętym kluczu sterującym i przepływie prądu przez jego uzwojenie pierwotne, a następnie przekazanie jej do uzwojenia wtórnego po włączeniu zasilania części pierwotnej obwodu wyłączony.

Biorąc pod uwagę charakterystykę wejściową i wyjściową MT, obliczoną w pierwszym kroku, a także wymagania dotyczące zapewnienia pracy MT w trybie prądu ciągłego transformatora, maksymalna wartość współczynnika wypełnienia ( cykl pracy) wynosi 48%. Przeprowadzimy wszystkie obliczenia transformatora w oparciu o tę wartość współczynnika wypełnienia. Podsumujmy obliczone i określone wartości kluczowych parametrów:

  • częstotliwość pracy regulatora fop = 100 kHz
  • współczynnik wypełnienia dmax= 48%
  • minimalne napięcie wejściowe Vin(min) = Vdc(min) - 20% = 96V
  • moc wyjściowa Pout = 4,1 W
  • szacunkowa wartość sprawności h = 78%
  • szczytowy prąd wejściowy Ipeak= 220mA

Teraz możemy obliczyć indukcyjność uzwojenie pierwotne transformator:

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

Stosunek liczby zwojów uzwojeń określa równanie:

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

Pozostaje nam sprawdzić zdolność transformatora do „pompowania” przez siebie wymaganej mocy wyjściowej. Możesz to zrobić za pomocą następującego równania:

Pin(rdzeń) = Lpri x I 2 pik x fop/2 ≥ Pout

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

Z wyników wynika, że ​​nasz transformator może pompować wymaganą moc.

Widać, że tutaj podaliśmy dalekie od pełnego obliczenia parametrów transformatora, a jedynie określiliśmy jego charakterystykę indukcyjną i wykazaliśmy wystarczającą moc wybranego rozwiązania. Na temat obliczania transformatorów napisano wiele prac, a czytelnik może znaleźć interesujące go metody obliczeniowe, na przykład w lub. Omówienie tych technik wykracza poza zakres tego artykułu.

Obwód elektryczny IP, odpowiadający wykonanym obliczeniom, pokazano na rysunku 5.

Ryż. 5.

Teraz nadszedł czas na zapoznanie się z cechami powyższego rozwiązania, którego obliczenia nie zostały podane powyżej, ale które mają bardzo ważne do funkcjonowania naszego IP i zrozumienia cech implementacyjnych mechanizmów ochronnych realizowanych przez sterownik NCP1014.

Cechy działania schematu wdrażającego IP

Druga część obwodu składa się z dwóch głównych bloków - bloku do przesyłania prądu do obciążenia i zasilacza dla obwodu sprzężenia zwrotnego.

Gdy przycisk sterujący jest zamknięty (tryb bezpośredni), działa zasilacz obwodu sprzężenia zwrotnego, zaimplementowany na diodzie D6, rezystorze nastawczym prądu R3, kondensatorze C5 i diodzie Zenera D7, która wraz z diodą D8 ustawia wymagane napięcie zasilania (5.1. V) transoptora i regulatora bocznikowego IC3 .

Podczas biegu wstecznego energia zmagazynowana w transformatorze jest przekazywana do obciążenia przez diodę D10. Jednocześnie ładowany jest kondensator magazynujący C6, który wygładza tętnienia wyjściowe i zapewnia stałe napięcie zasilania obciążenia. Prąd obciążenia jest ustawiany przez rezystor R6 i kontrolowany przez regulator bocznikowy IC3.

IP posiada zabezpieczenie przed odłączeniem obciążenia i zwarciem obciążenia. Ochronę przed zwarciem zapewnia regulator bocznikowy TLV431, którego główną rolą jest regulator obwodu OS. Zwarcie następuje pod warunkiem krótkiej awarii wszystkich diod LED obciążenia (w przypadku awarii jednej lub dwóch diod LED ich funkcje przejmują równoległe diody Zenera D11...D13). Wartość rezystora R6 dobiera się tak, aby przy roboczym prądzie obciążenia (w naszym przypadku 350 mA) spadek napięcia na nim był mniejszy niż 1,25 V. Sterownik NCP1014 zmniejsza napięcie wyjściowe.

Mechanizm ochrony przed wyłączeniem obciążenia opiera się na włączeniu diody Zenera D9 równolegle z obciążeniem. W warunkach otwarcia obwodu obciążenia iw rezultacie wzrostu napięcia wyjściowego IP do 47 V otwiera się dioda Zenera D9. Powoduje to włączenie transoptora i zmusza sterownik do zmniejszenia napięcia wyjściowego.

Chcesz osobiście poznać NCP1014? - Nie ma problemu!

Dla tych, którzy przed rozpoczęciem opracowywania własnego IP opartego na NCP1014 chcą się upewnić, że jest to naprawdę proste, niezawodne i skuteczne rozwiązanie, ONSemiconductor produkuje kilka rodzajów płytek ewaluacyjnych (patrz Tabela 1, Rys. 6; dostępne na zamówienie przez COMPEL) .

Tabela 1. Przegląd tablic ewaluacyjnych

Kod zamówienia Nazwa Krótki opis
NCP1014LEDGTGEVB Sterownik LED 8W o współczynniku mocy 0,8 Płytka ma za zadanie zademonstrować możliwość zbudowania sterownika LED o współczynniku mocy > 0,7 (standard Energy Star) bez użycia dodatkowego chipa PFC. Moc wyjściowa (8 W) sprawia, że ​​rozwiązanie to idealnie nadaje się do zasilania konstrukcji takich jak Cree XLAMP MC-E zawierających cztery diody LED połączone szeregowo w jednym opakowaniu.
NCP1014STBUCKGEVB Nieodwracający konwerter buck Płytka jest dowodem na twierdzenie, że kontroler NCP1014 wystarczy do zbudowania zasilacza z niskiej półki cenowej do pracy w trudnych warunkach.

Ryż. 6.

Ponadto istnieje kilka innych przykładów gotowego projektu różnych adresów IP, oprócz tych omówionych w artykule. To i zasilacz 5 W AC/DC do telefony komórkowe, a także inną opcję IP dla LED, a także dużą liczbę artykułów na temat korzystania z kontrolera NCP1014, które można znaleźć na oficjalnej stronie ONSemiconductor - http://www.onsemi.com/.

COMPEL jest oficjalnym dystrybutorem ONSemiconductor, a zatem na naszej stronie internetowej zawsze można znaleźć informacje o dostępności i kosztach chipów produkowanych przez ONS, a także zamówić prototypy, w tym NCP1014.

Wniosek

Zastosowanie sterownika NCP1014 firmy ONS pozwala na opracowanie wysokowydajnych przekształtników AC/DC do zasilania odbiorników prądem stabilizowanym. Właściwe wykorzystanie kluczowych cech sterownika pozwala zapewnić bezpieczeństwo zasilania końcowego w warunkach otwarcia lub zwarcia obciążenia przy minimalnej liczbie dodatkowych elementów elektronicznych.

Literatura

1. Konstantin Staroverov „Wykorzystanie sterowników NCP101X/102X w rozwoju zasilaczy sieciowych średniej mocy”, magazyn Electronics News, nr 3, 2010, ss. 7-10.

4. Mac Raymond. Źródła impulsów odżywianie. Teoretyczne podstawy projektowania i wskazówki dotyczące praktycznego zastosowania / Per. z angielskiego. Pryanichnikova S.V., M.: Wydawnictwo Dodeka-XXI, 2008, - 272 s.: il.

5. Vdovin S.S. Projektowanie transformatorów impulsowych, L.: Energoatomizdat, 1991, - 208 s.: il.

6. TND329-D. "Adepter CCCV AC-DC do telefonu komórkowego 5W"/ http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/TND329-D.PDF.

7. TND371-D. "Sterownik LED offline przeznaczony dla programu ENERGY STAR"/ http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/TND371-D.PDF.

Paragon fiskalny Specyfikacja, przykładowe zamówienie, dostawa - e-mail:

NCP4589 — Regulator LDO
z automatycznym oszczędzaniem energii

NCP4589 - nowy regulator 300mA CMOS LDO od ON Półprzewodnik. NCP4589 przełącza się w tryb niskoprądowy przy niskim obciążeniu prądowym i automatycznie przełącza się z powrotem do trybu „szybkiego”, gdy tylko obciążenie wyjściowe przekroczy 3 mA.

NCP4589 można przełączyć w tryb stały szybka praca przez wymuszony wybór trybu (sterowanie specjalnym wejściem).

Kluczowe cechy NCP4589:

  • Zakres roboczy napięć wejściowych: 1,4...5,25V
  • Zakres napięcia wyjściowego: 0,8…4,0 V (w krokach 0,1 V)
  • Prąd wejściowy w trzech trybach:

      • Tryb niskiego poboru mocy - 1,0 µA przy V OUT< 1,85 В

      Tryb szybki - 55µA

      Tryb oszczędzania energii - 0,1 uA

  • Minimalny spadek napięcia: 230mV na I OUT = 300mA, V OUT = 2,8V
  • Tłumienie tętnień wysokiego napięcia: 70dB przy 1kHz (w trybie szybkim).

Szerokozakresowy regulator LDO NCP4620

NCP4620 - Jest to regulator CMOS LDO dla 150mA z ON Półprzewodnik o zakresie napięcia wejściowego od 2,6 do 10 V. Urządzenie charakteryzuje się wysoką dokładnością wyjściową - około 1% - przy niskim współczynniku temperaturowym ±80 ppm/°C.

NCP4620 posiada zabezpieczenie przed przegrzaniem i wejście Enable oraz jest dostępny ze standardowym wyjściem i wyjściem automatycznego rozładowania.

Kluczowe cechy NCP4620:

  • Roboczy zakres napięcia wejściowego od 2,6 do 10 V (maks. 12 V)
  • Zakres stałego napięcia wyjściowego od 1,2 do 6,0 V (kroki 100 mV)
  • Bezpośredni minimalny spadek napięcia - 165mV (przy 100mA)
  • Tłumienie tętnień zasilania - 70dB
  • Chip wyłącza się po przegrzaniu do 165°C

W tym artykule opisano, jak złożyć prosty, ale skuteczny Kontrola jasności LED oparte na ściemnianiu PWM () oświetlenie LED.

Diody LED (diody elektroluminescencyjne) są bardzo czułymi elementami. Gdy prąd zasilania lub napięcie przekracza dopuszczalna wartość może doprowadzić do ich awarii lub znacznie skrócić żywotność.

Zwykle prąd jest ograniczany za pomocą rezystora połączonego szeregowo z diodą LED lub przez regulator prądu obwodu (). Zwiększenie prądu na diodzie LED zwiększa jej intensywność, a zmniejszenie prądu ją zmniejsza. Jednym ze sposobów kontrolowania jasności poświaty jest użycie zmiennego rezystora (), aby dynamicznie zmieniać jasność.

Ale dotyczy to tylko jednej diody LED, ponieważ nawet w tej samej partii mogą znajdować się diody o różnym natężeniu światła, co wpłynie na nierównomierną luminescencję grupy diod LED.

Modulacja szerokości impulsów. O wiele wydajniejsza metoda regulacji jasności blasku poprzez zastosowanie (PWM). Dzięki PWM grupy diod LED są zasilane zalecanym prądem, a jednocześnie mają możliwość ściemniania jasności poprzez zasilanie o wysokiej częstotliwości. Zmiana okresu powoduje zmianę jasności.

Cykl pracy można traktować jako stosunek czasu włączania i wyłączania zasilania dostarczanego do diody LED. Na przykład, jeśli weźmiemy pod uwagę cykl jednej sekundy i jednocześnie dioda LED będzie wyłączona 0,1 sekundy i włączona 0,9 sekundy, okaże się, że blask będzie wynosił około 90% wartości nominalnej.

Opis ściemniacza PWM

Najłatwiejszym sposobem osiągnięcia tego przełączania wysokich częstotliwości jest użycie układu scalonego, jednego z najpopularniejszych i najbardziej wszechstronnych układów scalonych, jakie kiedykolwiek wyprodukowano. Przedstawiony poniżej obwód kontrolera PWM jest przeznaczony do użycia jako ściemniacz do zasilania diod LED (12 V) lub jako regulator prędkości silnika. prąd stały przy 12 V.

W tym obwodzie rezystory do diod LED muszą być wyregulowane, aby zapewnić prąd przewodzenia 25mA. W rezultacie łączny prąd trzech linii diod LED wyniesie 75mA. Tranzystor musi mieć prąd o wartości co najmniej 75 mA, ale lepiej jest wziąć go z marginesem.

Ten obwód ściemniacza można ściemniać od 5% do 95%, ale stosując diody germanowe zamiast , zakres można rozszerzyć od 1% do 99% wartości nominalnej.

Diody LED są wykorzystywane w niemal każdej technologii, która nas otacza. To prawda, że ​​czasami konieczne jest dostosowanie ich jasności (na przykład w latarkach lub monitorach). przez większość łatwa droga wyjścia w tej sytuacji wydaje się, że zmienia się ilość prądu przepływającego przez diodę LED. Ale nie jest. Dioda LED jest dość wrażliwym elementem. Stała zmiana ilość prądu może znacznie skrócić jego żywotność, a nawet ją zepsuć. Należy również pamiętać, że nie można użyć rezystora ograniczającego, ponieważ gromadzi się w nim nadmiar energii. Nie jest to dozwolone w przypadku korzystania z baterii. Innym problemem związanym z tym podejściem jest zmiana koloru światła.

Istnieją dwie opcje:

  • Regulacja PWM
  • analog

Metody te kontrolują prąd płynący przez diodę LED, ale istnieją między nimi pewne różnice.
Regulacja analogowa zmienia poziom prądu przepływającego przez diody LED. A PWM reguluje częstotliwość prądu.

Regulacja PWM

Wyjściem z tej sytuacji może być zastosowanie modulacji szerokości impulsu (PWM). Dzięki temu systemowi diody LED otrzymują wymagany prąd, a jasność jest regulowana poprzez zastosowanie mocy o wysokiej częstotliwości. Oznacza to, że częstotliwość okresu zasilania zmienia jasność diod LED.
Niewątpliwym plusem systemu PWM jest zachowanie wydajności diody LED. Wydajność wyniesie około 90%.

Rodzaje regulacji PWM

  • Dwuprzewodowy. Często stosowany w oświetleniu samochodów. Zasilacz przekształtnika musi mieć obwód generujący sygnał PWM na wyjściu DC.
  • urządzenie bocznikowe. Aby ustawić czas włączenia/wyłączenia konwertera, należy użyć elementu bocznikowego, który zapewnia ścieżkę dla prądu wyjściowego oprócz diody LED.

Parametry impulsu dla PWM

Częstość powtarzania impulsów nie zmienia się, więc nie ma wymagań dotyczących określania jasności światła. W tym przypadku zmienia się tylko szerokość lub czas dodatniego impulsu.

Częstotliwość impulsów

Nawet biorąc pod uwagę fakt, że nie ma specjalnych roszczeń do częstotliwości, istnieją wskaźniki graniczne. Określa je wrażliwość ludzkiego oka na migotanie. Na przykład, jeśli w filmie migotanie klatek musi wynosić 24 klatki na sekundę, aby nasze oko odbierało to jako jeden ruchomy obraz.
Aby migotanie światła było odbierane jako światło jednolite, częstotliwość musi wynosić co najmniej 200 Hz. Nie ma ograniczeń dotyczących górnych wskaźników, ale poniżej nie ma możliwości.

Jak działa kontroler PWM

Do bezpośredniego sterowania diodami LED wykorzystywany jest stopień z kluczem tranzystorowym. Zwykle używają tranzystorów, które mogą przechowywać duże ilości energii.
Jest to wymagane podczas używania Taśmy LED lub mocne diody LED.
Przy niewielkiej ilości lub małej mocy wystarczy zastosowanie tranzystorów bipolarnych. Możesz również podłączyć diody LED bezpośrednio do chipów.

Generatory PWM

W systemie PWM jako oscylator nadrzędny można zastosować mikrokontroler lub układ składający się z obwodów o małym stopniu integracji.
Możliwe jest również stworzenie regulatora z mikroukładów przeznaczonych do przełączania zasilaczy lub mikroukładów logicznych K561 lub zintegrowanego timera NE565.
Rzemieślnicy używają do tego nawet wzmacniacza operacyjnego. W tym celu montowany jest na nim generator, który można regulować.
Jeden z najczęściej używanych obwodów oparty jest na zegarze 555. W rzeczywistości jest to zwykły generator impulsy prostokątne. Częstotliwość jest kontrolowana przez kondensator C1. na wyjściu kondensatora powinno być Wysokie napięcie(tak samo jest z podłączeniem do dodatniego zasilania). I ładuje się, gdy na wyjściu jest niskie napięcie. W tym momencie powstają impulsy o różnej szerokości.
Innym popularnym układem jest PWM oparty na układzie UC3843. w tym przypadku obwód przełączający został zmieniony w kierunku uproszczenia. Do sterowania szerokością impulsu stosuje się napięcie sterujące o dodatniej polaryzacji. W takim przypadku na wyjściu uzyskiwany jest pożądany sygnał impulsowy PWM.
Napięcie sterujące działa na wyjście w następujący sposób: wraz ze spadkiem zwiększa się szerokość geograficzna.

Dlaczego PWM?

  • Główną zaletą tego systemu jest łatwość. Wzorce użytkowania są bardzo proste i łatwe do wdrożenia.
  • System sterowania PWM daje bardzo szeroki zakres regulacji jasności. Jeśli mówimy o monitorach, możliwe jest zastosowanie podświetlenia CCFL, ale w tym przypadku jasność można zmniejszyć tylko o połowę, ponieważ podświetlenie CCFL jest bardzo wymagające pod względem ilości prądu i napięcia.
  • Korzystając z PWM, możesz utrzymać prąd na stałym poziomie, co oznacza, że ​​diody LED nie ucierpią, a temperatura barwowa się nie zmieni.

Wady korzystania z PWM

  • Z biegiem czasu migotanie obrazu może być dość zauważalne, szczególnie przy niskiej jasności lub ruchu gałek ocznych.
  • Jeśli światło jest stale jasne (np. światło słoneczne), obraz może być rozmazany.