Dnes sa pokúsime vyrobiť ovládač, ktorý bude upravovať jas LED. Materiály pre tento test boli prevzaté z webovej stránky led22.ru z článku „Urob si sám LED diódy pre autá“. 2 hlavné časti použité v tomto experimente sú regulátor prúdu LM317 a premenlivý odpor. Možno ich vidieť na fotografii nižšie. Rozdiel medzi naším experimentom a experimentom uvedeným v pôvodnom článku je v tom, že sme nechali premenlivý odpor na ovládanie svetla LED. V obchode s rádiovými súčiastkami (nie najlacnejšie, ale každému veľmi dobre známe) sme tieto diely kúpili za 120 rubľov (stabilizátor - 30r, odpor - 90r). Tu je potrebné poznamenať, že odpor Ruská výroba"timbre", ktorý má maximálny odpor 1 kOhm.

Schéma zapojenia: pravá noha stabilizátora prúdu LM317 je napájaná "plusom" z 12V zdroja. K ľavej a strednej nohe je pripojený odpor striedavý prúd. Kladná noha LED je tiež spojená s ľavou nohou. Záporný vodič z napájacieho zdroja je pripojený k zápornej vetve LED.

Ukazuje sa, že prúd prechádzajúci cez Lm317 klesá na hodnotu špecifikovanú odporom premenlivý odpor.

V praxi sa rozhodlo prispájkovať stabilizátor priamo na rezistor. Toto bolo robené predovšetkým na odstránenie tepla zo stabilizátora. Teraz sa zahreje spolu s odporom. Rezistor má 3 piny. Používame centrálne a extrémne. Ktorý posledný použiť, nie je pre nás dôležité. V závislosti od výberu sa v jednom prípade otočením gombíka v smere hodinových ručičiek jas zvýši, v opačnom prípade sa zníži. Ak spojíte extrémne kontakty, odpor bude konštantný 1 kOhm.

Spájkujte drôty podľa schémy. "Plus" z napájacieho zdroja pôjde na hnedý vodič, modrý - "plus" na LED. Pri spájkovaní nechávame zámerne viac cínu, aby bol lepší prenos tepla.

A nakoniec, nasadíme zmršťovanie, aby sme vylúčili možnosť skratu. Teraz môžete skúsiť.

Na prvý test používame LED diódy:

1) Epistar 1W, prevádzkové napätie - 4V (v spodnej časti ďalšej fotografie).

2) Plochá dióda s tromi čipmi, prevádzkové napätie - 9V (v hornej časti ďalšej fotografie).

Výsledky (môžete vidieť v nasledujúcom videu) sa nemôžu len radovať: nevyhorela ani jedna dióda, jas sa plynulo upravuje od minima po maximum. Pre napájanie polovodiča má primárny význam napájací prúd, nie napätie (prúd rastie exponenciálne vzhľadom na napätie, so zvyšujúcim sa napätím sa pravdepodobnosť „vyhorenia“ LED prudko zvyšuje.

Potom sa vykoná test s LED modulmi pri 12V. A náš ovládač na nich funguje bez problémov. To je presne to, o čo sme sa snažili.

Ďakujem za tvoju pozornosť!

Štandardný obvod ovládača LED PT4115 je znázornený na obrázku nižšie:

Napájacie napätie by malo byť aspoň o 1,5-2 voltov vyššie ako celkové napätie na LED diódach. Preto v rozsahu napájacieho napätia od 6 do 30 voltov je možné k ovládaču pripojiť 1 až 7-8 LED.

Maximálne napájacie napätie mikroobvodu je 45 V, ale prevádzka v tomto režime nie je zaručená (lepšie dávajte pozor na podobný čip).

Prúd cez LED diódy má trojuholníkový tvar s maximálnou odchýlkou ​​od priemernej hodnoty ±15 %. Priemerný prúd cez LED je nastavený odporom a vypočíta sa podľa vzorca:

I LED = 0,1 / R

Minimálna prípustná hodnota R = 0,082 Ohm, čo zodpovedá maximálnemu prúdu 1,2 A.

Odchýlka prúdu cez LED od vypočítanej nepresahuje 5% za predpokladu, že odpor R je inštalovaný s maximálnou odchýlkou ​​od menovitej hodnoty 1%.

Aby sme teda rozsvietili LED na konštantný jas, necháme DIM výstup visieť vo vzduchu (v PT4115 je vytiahnutý až na úroveň 5V). V tomto prípade je výstupný prúd určený výlučne odporom R.

Ak je medzi pin DIM a zem zapojený kondenzátor, získame efekt hladkého rozsvietenia LED diód. Čas dosiahnutia maximálneho jasu bude závisieť od kapacity kondenzátora, čím je väčší, tým dlhšie bude svietidlo svietiť.

Pre informáciu: každý nanofarad kapacity zvyšuje čas zapnutia o 0,8 ms.

Ak chcete vytvoriť stmievateľný ovládač pre LED diódy s reguláciou jasu od 0 do 100 %, môžete sa uchýliť k jednej z dvoch metód:

  1. Prvý spôsob zahŕňa privádzanie konštantného napätia v rozsahu od 0 do 6V na vstup DIM. V tomto prípade sa nastavenie jasu od 0 do 100% vykonáva pri napätí na kolíku DIM od 0,5 do 2,5 voltov. Zvýšenie napätia nad 2,5 V (a do 6 V) neovplyvňuje prúd cez LED (jas sa nemení). Naopak, pokles napätia na úroveň 0,3V alebo nižšiu vedie k vypnutiu obvodu a jeho prechodu do pohotovostného režimu (spotreba prúdu klesne na 95 μA). Je tak možné efektívne riadiť činnosť ovládača bez odstránenia napájacieho napätia.
  2. Druhý spôsob implikuje signál z meniča šírky impulzu s výstupnou frekvenciou 100-20000 Hz, jas bude určený pracovným cyklom (pulzný pracovný cyklus). Napríklad, ak je vysoká úroveň udržiavaná 1/4 periódy a nízka úroveň 3/4, potom to bude zodpovedať úrovni jasu 25 % maxima. Je potrebné pochopiť, že frekvencia budiča je určená indukčnosťou induktora a v žiadnom prípade nezávisí od frekvencie stmievania.

Obvod budiča LED PT4115 so stmievačom konštantného napätia je znázornený na obrázku nižšie:

Táto schéma stmievania LED funguje skvele, pretože kolík DIM vo vnútri čipu je „vytiahnutý“ k 5V zbernici cez odpor 200 kΩ. Preto, keď je posúvač potenciometra v najnižšej polohe, vytvorí sa napäťový delič 200 + 200 kΩ a na pine DIM sa vytvorí potenciál 5/2=2,5V, čo zodpovedá 100% jasu.

Ako schéma funguje

V prvom okamihu, keď je privedené vstupné napätie, je prúd cez R a L nulový a výstupný kľúč zabudovaný do mikroobvodu je otvorený. Prúd cez LED sa začne postupne zvyšovať. Rýchlosť nárastu prúdu závisí od hodnoty indukčnosti a napájacieho napätia. Obvodový komparátor porovnáva potenciály pred a za rezistorom R a akonáhle je rozdiel 115 mV, objaví sa na jeho výstupe nízka hladina, ktorá zopne výstupný spínač.

V dôsledku energie uloženej v indukčnosti prúd cez LED nezmizne okamžite, ale začne postupne klesať. Postupne klesá aj úbytok napätia na rezistore R. Akonáhle dosiahne hodnotu 85 mV, komparátor opäť vydá signál na otvorenie výstupného kľúča. A celý cyklus sa opakuje od začiatku.

Ak je potrebné znížiť zvlnenie prúdu cez LED, je dovolené pripojiť kondenzátor paralelne s LED. Čím väčšia je jeho kapacita, tým viac sa vyhladí trojuholníkový tvar prúdu cez LED a tým viac bude podobný sínusovému. Kondenzátor neovplyvňuje prevádzkovú frekvenciu alebo účinnosť budiča, ale zvyšuje čas ustálenia požadovaného prúdu cez LED.

Dôležité montážne detaily

Dôležitým prvkom obvodu je kondenzátor C1. Nielenže vyhladzuje zvlnenie, ale aj kompenzuje energiu nahromadenú v induktore v momente zopnutého výstupného spínača. Bez C1 bude energia uložená v induktore prúdiť cez Schottkyho diódu do napájacej koľajnice a môže spôsobiť poruchu mikroobvodu. Preto, ak zapnete ovládač bez kondenzátora, ktorý posunie napájanie, mikroobvod je takmer zaručene pokrytý. A čím väčšia je indukčnosť tlmivky, tým je pravdepodobnejšie, že mikruha spáli.

Minimálna kapacita kondenzátora C1 je 4,7 uF (a pri napájaní obvodu pulzujúcim napätím za diódovým mostíkom je to minimálne 100 uF).

Kondenzátor by mal byť umiestnený čo najbližšie k čipu a mal by mať čo najnižšiu hodnotu ESR (t. j. tantalové vedenia sú vítané).

Je tiež veľmi dôležité zodpovedne pristupovať k výberu diódy. Mal by mať nízky pokles napätia v priepustnom smere, krátky čas zotavenia počas spínania a stabilný výkon, keď teplota stúpa. p-n križovatka aby sa zabránilo zvýšeniu zvodového prúdu.

V zásade si môžete vziať obyčajnú diódu, ale pre tieto požiadavky sú najvhodnejšie Schottkyho diódy. Napríklad STPS2H100A vo verzii SMD (napätie vpred 0,65V, vzad - 100V, pulzný prúd do 75A, prevádzková teplota do 156°C) alebo FR103 v balení DO-41 (spätné napätie do 200V, prúd do 30A, teplota do 150 °C). Veľmi dobre sa ukázali bežné SS34, ktoré môžete vytiahnuť zo starých dosiek alebo kúpiť celé balenie za 90 rubľov.

Indukčnosť induktora závisí od výstupného prúdu (pozri tabuľku nižšie). Nesprávne zvolená hodnota indukčnosti môže viesť k zvýšeniu výkonu rozptýleného na mikroobvode a mimo rozsah prevádzkovej teploty.

Pri prehriatí nad 160°C sa mikroobvod automaticky vypne a zostane vo vypnutom stave, kým nevychladne na 140°C, potom sa automaticky spustí.

Napriek dostupným tabuľkovým údajom je dovolené namontovať cievku s odchýlkou ​​indukčnosti smerom nahor od nominálnej hodnoty. Tým sa zmení účinnosť celého okruhu, ale zostane funkčný.

Induktor môže byť prevzatý z továrne, alebo to môžete urobiť sami z feritového krúžku z vypáleného základná doska a drôty PEL-0,35.

Ak je dôležitá maximálna autonómia zariadenia (prenosné lampy, svietidlá), potom, aby sa zvýšila účinnosť okruhu, má zmysel tráviť čas starostlivým výberom škrtiacej klapky. Pri nízkych prúdoch musí byť indukčnosť väčšia, aby sa minimalizovali chyby riadenia prúdu spôsobené oneskorením spínania tranzistora.

Tlmivka by mala byť umiestnená čo najbližšie k SW svorke, ideálne je na ňu priamo pripojiť.

A nakoniec, najpresnejším prvkom obvodu ovládača LED je odpor R. Ako už bolo uvedené, jeho minimálna hodnota sa rovná 0,082 ohmu, čo zodpovedá prúdu 1,2 A.

Bohužiaľ nie je vždy možné nájsť rezistor vhodnej hodnoty, takže je čas zapamätať si vzorce výpočtu ekvivalentný odpor so sériovým a paralelným zapojením rezistorov:

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

Kombinovanie rôznymi spôsobmi zapnutím, môžete získať požadovaný odpor z niekoľkých rezistorov po ruke.

Je dôležité oddeliť dosku, aby prúd Schottkyho diódy nepretekal po dráhe medzi R a VIN, pretože to môže viesť k chybám pri meraní prúdu záťaže.

Nízka cena, vysoká spoľahlivosť a stabilita ovládača PT4115 prispieva k jeho širokému použitiu v LED lampách. Takmer každá druhá 12-voltová LED lampa so základňou MR16 je namontovaná na PT4115 (alebo CL6808).

Odpor odporu s nastavením prúdu (v ohmoch) sa vypočíta presne podľa rovnakého vzorca:

R = 0,1 / I LED[A]

Typická schéma zapojenia vyzerá takto:

Ako vidíte, všetko je veľmi podobné schéme led lampa s ovládačom pre PT4515. Popis činnosti, úrovne signálu, vlastnosti použitých prvkov a rozmiestnenie vytlačená obvodová doska presne to iste ako y, takze to nema zmysel opakovat.

CL6807 sa predáva za 12 rubľov / ks, stačí sledovať, aby sa nešmýkali spájkované (odporúčam vziať).

SN3350

SN3350 - ďalší lacný mikroobvod pre LED ovládače(13 rubľov / kus). Je to takmer úplný analóg PT4115 s jediným rozdielom, že napájacie napätie sa môže pohybovať od 6 do 40 voltov a maximálny výstupný prúd je obmedzený na 750 miliampérov (trvalý prúd by nemal presiahnuť 700 mA).

Rovnako ako všetky vyššie uvedené mikroobvody, SN3350 je impulzný klesajúci menič s funkciou stabilizácie výstupného prúdu. Ako obvykle, prúd v záťaži (a v našom prípade jedna alebo viac LED pôsobí ako záťaž) je nastavený odporom odporu R:

R = 0,1 / I LED

Aby sa neprekročila hodnota maximálneho výstupného prúdu, odpor R by nemal byť nižší ako 0,15 ohm.

Mikroobvod je dostupný v dvoch baleniach: SOT23-5 (maximálne 350 mA) a SOT89-5 (700 mA).

Ako obvykle, privedením konštantného napätia na pin ADJ zmeníme obvod na jednoduchý nastaviteľný ovládač pre LED.

Charakteristickým rysom tohto mikroobvodu je mierne odlišný rozsah nastavenia: od 25% (0,3V) do 100% (1,2V). Keď potenciál na pine ADJ klesne na 0,2 V, mikroobvod prejde do režimu spánku so spotrebou v oblasti 60 μA.

Typický spínací obvod:

Ďalšie podrobnosti nájdete v špecifikácii čipu (súbor pdf).

ZXLD1350

Napriek tomu, že tento mikroobvod je ďalším klonom, existujú určité rozdiely Technické špecifikácie neumožňujú ich priame vzájomné nahradenie.

Tu sú hlavné rozdiely:

  • mikroobvod začína už pri 4,8 V, ale do normálnej prevádzky vstúpi iba vtedy, keď je napájacie napätie od 7 do 30 voltov (je povolené napájať až 40 V na pol sekundy);
  • maximálny zaťažovací prúd - 350 mA;
  • odpor výstupného kľúča v otvorenom stave - 1,5 - 2 Ohm;
  • Zmenou potenciálu na pine ADJ z 0,3 na 2,5 V môžete meniť výstupný prúd (jas LED) v rozsahu od 25 do 200 %. Pri napätí 0,2 V po dobu aspoň 100 µs prejde ovládač do režimu spánku s nízkou spotrebou energie (asi 15-20 µA);
  • ak sa nastavenie vykonáva pomocou signálu PWM, potom pri frekvencii opakovania impulzov pod 500 Hz je rozsah zmeny jasu 1-100%. Ak je frekvencia nad 10 kHz, potom od 25 % do 100 %;

Maximálne napätie, ktoré je možné použiť na vstup stmievania (ADJ) je 6V. V tomto prípade, v rozsahu od 2,5 do 6V, budič vydáva maximálny prúd, ktorý je nastavený odporom obmedzujúcim prúd. Odpor odporu sa vypočíta presne rovnakým spôsobom ako vo všetkých vyššie uvedených mikroobvodoch:

R = 0,1 / I LED

Minimálny odpor rezistora je 0,27 ohmov.

Typický spínací obvod sa nelíši od svojich náprotivkov:

Bez kondenzátora C1 je NEMOŽNÉ napájať obvod !!! V najlepšom prípade sa čip prehreje a vyžaruje nestabilné vlastnosti. V najhoršom prípade okamžite zlyhá.

Viac podrobné špecifikácie ZXLD1350 nájdete v datasheete tohto čipu.

Náklady na mikroobvod sú neprimerane vysoké (), napriek tomu, že výstupný prúd je pomerne malý. Vo všeobecnosti silne na ventilátore. Nekontaktoval by som.

QX5241

QX5241 je čínsky analóg MAX16819 (MAX16820), ale vo výhodnejšom balení. Dostupné aj pod názvami KF5241, 5241B. Má označenie „5241a“ (viď foto).

V jednom známom obchode sa predávajú takmer podľa hmotnosti (10 kusov za 90 rubľov).

Budič funguje na úplne rovnakom princípe ako všetky vyššie uvedené (kontinuálny znižovací menič), neobsahuje však výstupný spínač, preto je na prevádzku potrebný externý tranzistor s efektom poľa.

Môžete použiť ľubovoľný N-kanálový MOSFET s vhodným odberovým prúdom a napätím z odberu na zdroj. Vhodné sú napríklad: SQ2310ES (do 20V !!!), 40N06, IRF7413, IPD090N03L, IRF7201. Vo všeobecnosti platí, že čím nižšie je otváracie napätie, tým lepšie.

Tu je niekoľko kľúčových funkcií ovládača LED QX5241:

  • maximálny výstupný prúd - 2,5 A;
  • Účinnosť až 96%;
  • maximálna frekvencia stmievanie - 5 kHz;
  • maximálna pracovná frekvencia meniča - 1 MHz;
  • presnosť stabilizácie prúdu prostredníctvom LED - 1%;
  • napájacie napätie - 5,5 - 36 voltov (funguje dobre aj pri 38!);
  • výstupný prúd sa vypočíta podľa vzorca: R = 0,2 / I LED

Prečítajte si viac v špecifikácii (v angličtine).

Ovládač LED na QX5241 obsahuje niekoľko detailov a je vždy zostavený podľa nasledujúcej schémy:

Mikroobvod 5241 je k dispozícii iba v balení SOT23-6, takže je lepšie sa k nemu nepribližovať pomocou spájkovačky na spájkovacie panvice. Po inštalácii by sa doska mala dôkladne umyť z toku, akákoľvek nejasná kontaminácia môže nepriaznivo ovplyvniť činnosť mikroobvodu.

Rozdiel medzi napájacím napätím a celkovým poklesom napätia na diódach by mal byť 4 volty (alebo viac). Ak je menej, potom sú v prevádzke nejaké poruchy (prúdová nestabilita a píšťalka plynu). Berte to teda s rezervou. Navyše, čím väčší je výstupný prúd, tým väčšia je rezerva napätia. Aj keď som možno práve dostal neúspešnú kópiu mikroobvodu.

Ak je vstupné napätie menšie ako celkový pokles na LED, potom generovanie zlyhá. Súčasne sa úplne otvorí spínač výstupného poľa a LED diódy svietia (samozrejme, nie na plný výkon, pretože napätie nestačí).

AL9910

Diodes Incorporated vytvoril jeden veľmi zaujímavý LED driver IC: AL9910. Je zvláštne, že rozsah prevádzkového napätia vám umožňuje pripojiť ho priamo do siete 220 V (cez jednoduchý diódový usmerňovač).

Tu sú jeho hlavné charakteristiky:

  • vstupné napätie - do 500V (pre zmenu do 277V);
  • vstavaný regulátor napätia na napájanie mikroobvodu, ktorý nevyžaduje zhášací odpor;
  • možnosť nastavenia jasu zmenou potenciálu na riadiacej nohe z 0,045 na 0,25 V;
  • vstavaná ochrana proti prehriatiu (aktivovaná pri 150 ° С);
  • pracovná frekvencia (25-300 kHz) je nastavená externým odporom;
  • vyžaduje externé tranzistor s efektom poľa;
  • Dostupné v 8-nohých puzdrách SO-8 a SO-8EP.

Ovládač zostavený na čipe AL9910 nemá galvanická izolácia so sieťou, preto by sa mal používať len tam, kde nie je možný priamy kontakt s prvkami obvodu.

Čip NCP1014 je PWM regulátor s pevnou konverznou frekvenciou a vstavaným vysokonapäťovým spínačom. Dodatočné interné bloky implementované ako súčasť mikroobvodu (pozri obr. 1) umožňujú splniť celý rozsah funkčných požiadaviek na moderné napájacie zdroje.

Ryža. jeden.

Sériové ovládače NCP101X boli podrobne diskutované v článku Konstantina Staroverova v čísle 3 časopisu za rok 2010, preto sa v článku obmedzíme len na zváženie kľúčové vlastnosti mikroobvody NCP1014 a zameriame sa na zváženie výpočtových funkcií a mechanizmu fungovania IP, ktoré sú uvedené v referenčnom návrhu.

Vlastnosti ovládača NCP1014

  • Integrovaný výstup 700V MOSFET s nízkym odporom (11Ω);
  • poskytuje výstupný prúd ovládača až do 450 mA;
  • schopnosť pracovať na niekoľkých pevných konverzných frekvenciách - 65 a 100 kHz;
  • frekvencia konverzie sa pohybuje v rozmedzí ± 3 ... 6 % svojej prednastavenej hodnoty, čo vám umožňuje "rozmazať" silu vyžarovaného rušenia v určitom frekvenčnom rozsahu a tým znížiť úroveň EMI;
  • vstavaný vysokonapäťový napájací systém je schopný zabezpečiť prevádzkyschopnosť mikroobvodu bez použitia transformátora s tretím pomocným vinutím, čo značne zjednodušuje navíjanie transformátora. Táto funkcia je výrobcom označená ako DSS ( Dynamické samozásobovanie- autonómny dynamický výkon), jeho použitie však obmedzuje výstupný výkon IP;
  • schopnosť pracovať s maximálnou účinnosťou pri nízkych zaťažovacích prúdoch vďaka režimu preskakovania impulzov PWM, ktorý umožňuje dosiahnuť nízky výkon bez zaťaženia - nie viac ako 100 mW, keď je mikroobvod napájaný z tretieho pomocného vinutia transformátora;
  • prechod do režimu preskočenia impulzov nastáva, keď sa záťažový prúd zníži na hodnotu 0,25 od menovitej hodnoty, čo eliminuje problém generovania akustického hluku aj pri použití lacných impulzných transformátorov;
  • implementovaná funkcia mäkkého štartu (1 ms);
  • záver spätná väzba napätie je priamo pripojené k výstupu optočlena;
  • bol realizovaný systém ochrany proti skratu s následným návratom do normálnej prevádzky po jeho odstránení. Funkcia umožňuje sledovať priamo skrat v záťaži, ako aj situáciu s otvoreným spätnoväzbovým obvodom v prípade poškodenia odpojovacieho optočlena;
  • vstavaný ochranný mechanizmus proti prehriatiu.

Ovládač NCP1014 je dostupný v troch typoch balenia - SOT-223, PDIP-7 a PDIP-7 GULLWING (pozri obrázok 2) s vývodom znázorneným na obrázku 2. 3. Najnovšie balenie je špeciálna verzia balenia PDIP-7 so špeciálnym výliskom kolíkov, vďaka čomu je vhodná na povrchovú montáž.

Ryža. 2.

Ryža. 3.

Typická aplikačná schéma ovládača NCP1014 vo flyback ( letieť späť) prevodník je znázornený na obrázku 4.

Ryža. štyri.

Metóda výpočtu IP založená na ovládači NCP1014

Zvážte metódu postupného výpočtu flyback prevodníka na základe NCP1014 na príklade referenčného vývoja napájacieho zdroja s výstupným výkonom do 5 W pre napájanie sústavy troch sériovo zapojených LED. Za LED sa považovali jednowattové biele LED diódy s normalizačným prúdom 350 mA a úbytkom napätia 3,9 V.

Prvý krok je určiť vstupné, výstupné a výkonové charakteristiky vyvinutého IP:

  • rozsah vstupného napätia - Vac(min) = 85V, Vac(max) = 265V;
  • výstupné parametre - Vout = 3x3,9V ≈ 11,75V, Iout = 350mA;
  • výstupný výkon - Pout \u003d VoutxIout \u003d 11,75 Vx0,35 A ≈ 4,1 W
  • vstupný výkon - Pin = Pout / h, kde h je odhadovaná účinnosť = 78 %

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

  • Rozsah vstupného napätia DC

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)

  • priemerný vstupný prúd - Iin (avg) = Pin / Vdc (min) ≈ 5,25/120 ≈ 44 mA
  • špičkový vstupný prúd - Ipeak = 5xIin (priem.) ≈ 220mA.

Prvým vstupným článkom je poistka a filter EMI a ich výber je druhý krok pri navrhovaní IP. Poistku je potrebné vyberať na základe hodnoty vypínacieho prúdu a v predloženom prevedení bola zvolená poistka s vypínacím prúdom 2 A. Postup výpočtu vstupného filtra sa nebudeme vŕtať, len upozorňujeme, že Stupeň potlačenia bežného režimu a diferenciálneho šumu veľmi závisí od rozloženia dosky plošných spojov, ako aj od blízkosti filtra k napájaciemu konektoru.

tretí krok je výpočet parametrov a výber diódového mostíka. Tu sú kľúčové parametre:

  • prípustné napätie spätnej (blokovacej) diódy - VR ≥ Vdc (max) = 375V;
  • dopredný prúd diódy - IF ≥ 1,5xIin (avg) = 1,5x0,044 = 66mA;
  • prípustný prúd preťaženia ( nárazový prúd), ktorý môže dosiahnuť päťnásobok priemerného prúdu:

IFSM ≥ 5 x IF = 5 x 0,066 = 330 mA.

štvrtý krok je výpočet parametrov vstupného kondenzátora inštalovaného na výstupe diódového mostíka. Veľkosť vstupného kondenzátora je určená špičkovou hodnotou usmerneného vstupného napätia a stanovenou úrovňou vstupného zvlnenia. Väčší vstupný kondenzátor poskytuje viac nízke hodnoty vlní, ale zvyšuje štartovací prúd IP. Vo všeobecnosti je kapacita kondenzátora určená nasledujúcim vzorcom:

Cin = Pin/, kde

fac je frekvencia siete AC (60 Hz pre príslušný dizajn);

DV- prípustná úroveň vlnky (v našom prípade 20 % Vdc(min).).

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

V našom prípade volíme 33uF hliníkový elektrolytický kondenzátor.

Piaty a hlavný krok je výpočet produktu vinutia - impulzného transformátora. Výpočet transformátora je najzložitejšia, najdôležitejšia a „tenká“ časť celého výpočtu napájacieho zdroja. Hlavnými funkciami transformátora v konvertore flyback je akumulácia energie, keď je ovládací kľúč zatvorený a prúd preteká jeho primárnym vinutím, a potom jeho prenos do sekundárneho vinutia, keď sa zapne napájanie primárnej časti obvodu. vypnuté.

Berúc do úvahy vstupné a výstupné charakteristiky MT, vypočítané v prvom kroku, ako aj požiadavky na zabezpečenie prevádzky MT v režime trvalého prúdu transformátora, maximálna hodnota pracovného cyklu ( pracovný cyklus) sa rovná 48 %. Na základe tejto hodnoty faktora plnenia vykonáme všetky výpočty transformátora. Zhrňme vypočítané a špecifikované hodnoty kľúčových parametrov:

  • pracovná frekvencia regulátora fop = 100 kHz
  • faktor plnenia dmax= 48 %
  • minimálne vstupné napätie Vin(min) = Vdc(min) - 20% = 96V
  • výstupný výkon Pout= 4,1W
  • odhadovaná hodnota účinnosti h = 78 %
  • špičkový vstupný prúd Ipeak= 220mA

Teraz môžeme vypočítať indukčnosť primárne vinutie transformátor:

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

Pomer počtu závitov vinutia je určený rovnicou:

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

Zostáva nám skontrolovať schopnosť transformátora „pumpovať“ požadovaný výstupný výkon cez seba. Môžete to urobiť pomocou nasledujúcej rovnice:

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

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

Z výsledkov vyplýva, že náš transformátor dokáže načerpať požadovaný výkon.

Je vidieť, že tu sme uviedli zďaleka nie úplný výpočet parametrov transformátora, ale len určili jeho indukčné charakteristiky a ukázali dostatočný výkon zvoleného riešenia. O výpočte transformátorov bolo napísaných veľa prác a čitateľ môže nájsť metódy výpočtu, ktoré ho zaujímajú, napríklad v alebo. Pokrytie týchto techník presahuje rámec tohto článku.

Elektrický obvod IP zodpovedajúci vykonaným výpočtom je znázornený na obrázku 5.

Ryža. 5.

Teraz je čas zoznámiť sa s vlastnosťami vyššie uvedeného riešenia, ktorého výpočet nebol uvedený vyššie, ale ktoré majú veľký význam pre fungovanie našej IP a pochopenie implementačných funkcií ochranných mechanizmov implementovaných ovládačom NCP1014.

Vlastnosti fungovania schémy, ktorá implementuje IP

Sekundárnu časť obvodu tvoria dva hlavné bloky - blok na prenos prúdu do záťaže a napájací zdroj spätnoväzbového obvodu.

Po zatvorení ovládacieho kľúča (priamy režim) pracuje napájanie spätnoväzbového obvodu realizované na dióde D6, prúdovom nastavovacom odpore R3, kondenzátore C5 a zenerovej dióde D7, ktorá spolu s diódou D8 nastavuje požadované napájacie napätie (5.1. V) optočlena a bočníkového regulátora IC3 .

Počas spätného chodu sa energia uložená v transformátore prenáša do záťaže cez diódu D10. Zároveň sa nabíja akumulačný kondenzátor C6, ktorý vyhladzuje výstupné zvlnenie a zabezpečuje konštantné napájacie napätie záťaže. Zaťažovací prúd je nastavený odporom R6 a riadený paralelným regulátorom IC3.

IP má ochranu proti odpojeniu záťaže a skratu záťaže. Ochranu proti skratu zabezpečuje skratový regulátor TLV431, ktorého hlavnou úlohou je regulátor obvodu OS. Skrat nastane pod podmienkou krátkeho výpadku všetkých LED diód záťaže (v prípade poruchy jednej alebo dvoch LED ich funkcie prevezmú paralelné zenerove diódy D11 ... D13). Hodnota odporu R6 je zvolená tak, aby pri prevádzkovom zaťažovacom prúde (v našom prípade 350 mA) bol úbytok napätia na ňom menší ako 1,25 V. Regulátor NCP1014 znižuje výstupné napätie.

Mechanizmus ochrany proti vypnutiu záťaže je založený na zahrnutí Zenerovej diódy D9 paralelne so záťažou. Za podmienok otvorenia záťažového obvodu a v dôsledku toho zvýšenie výstupného napätia IP na 47 V sa otvorí zenerova dióda D9. Toto zapne optočlen a prinúti regulátor znížiť výstupné napätie.

Máte záujem spoznať NCP1014 osobne? - Žiaden problém!

Pre tých, ktorí sa pred začatím vývoja vlastnej IP založenej na NCP1014 chcú uistiť, že ide o skutočne jednoduché, spoľahlivé a efektívne riešenie, ONSemiconductor vyrába niekoľko typov hodnotiacich dosiek (pozri tabuľku 1, obr. 6; dostupné na objednávku cez COMPEL).

Stôl 1. Prehľad hodnotiacich komisií

Objednávkový kód názov Stručný opis
NCP1014LEDGTGEVB 8W LED driver s účinníkom 0,8 Doska je navrhnutá tak, aby demonštrovala možnosť zostrojenia LED drivera s účinníkom > 0,7 (Energy Star štandard) bez použitia dodatočného PFC čipu. Výstupný výkon (8 W) robí toto riešenie ideálne pre napájanie štruktúr, ako je Cree XLAMP MC-E obsahujúci štyri LED v sérii v jednom balení.
NCP1014STBUCKGEVB Neinvertujúci konvertor dolára Doska je dôkazom tvrdenia, že radič NCP1014 stačí na zostavenie zdroja nízkej cenovej kategórie pre drsné prostredie.

Ryža. 6.

Okrem toho existuje niekoľko ďalších príkladov hotového dizajnu rôznych IP, okrem tých, ktoré sú uvedené v článku. Toto a 5W AC/DC adaptér pre mobilné telefóny, a ďalšia IP možnosť pre LED, ako aj veľké množstvo článkov o použití ovládača NCP1014, ktoré nájdete na oficiálnej stránke ONSemiconductor - http://www.onsemi.com/.

COMPEL je oficiálnym distribútorom ONSemiconductor a teda aj na našej webovej stránke vždy môžete nájsť informácie o dostupnosti a cene čipov vyrábaných spoločnosťou ONS, ako aj objednávky prototypov vrátane NCP1014.

Záver

Použitie regulátora NCP1014 vyrábaného spoločnosťou ONS umožňuje vyvinúť vysoko účinné AC/DC meniče pre napájanie záťaže stabilizovaným prúdom. Správne využitie kľúčových vlastností regulátora umožňuje zaistiť bezpečnosť koncového napájania v podmienkach otvorenia alebo skratu záťaže s minimálnym počtom prídavných elektronických komponentov.

Literatúra

1. Konstantin Staroverov "Využitie regulátorov NCP101X / 102X pri vývoji sieťových zdrojov stredného výkonu", časopis Electronics News, č. 3, 2010, ss. 7-10.

4. Mac Raymond. Zdroje impulzov výživa. Teoretické základy dizajnu a návod na praktickú aplikáciu / Per. z angličtiny. Pryanichnikova S.V., M.: Vydavateľstvo Dodeka-XXI, 2008, - 272 s.: ill.

5. Vdovin S.S. Návrh impulzných transformátorov, L .: Energoatomizdat, 1991, - 208 s.: i.

6. TND329-D. "5W CCCV AC-DC adaptér pre mobilný telefón"/ http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/TND329-D.PDF.

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

Potvrdenie technická informácia, vzorová objednávka, doručenie - e-mail:

NCP4589 - regulátor LDO
s automatickou úsporou energie

NCP4589 - nový 300mA CMOS LDO regulátor od ON Semiconductor. NCP4589 sa prepne do režimu nízkeho prúdu pri nízkom prúdovom zaťažení a automaticky sa prepne späť do „rýchleho“ režimu, akonáhle výstupné zaťaženie presiahne 3 mA.

NCP4589 je možné uviesť do trvalého režimu rýchla práca vynútenou voľbou režimu (riadenie špeciálnym vstupom).

Kľúčové vlastnosti NCP4589:

  • Pracovný rozsah vstupných napätí: 1,4 ... 5,25V
  • Rozsah výstupného napätia: 0,8…4,0 V (v prírastkoch 0,1 V)
  • Vstupný prúd v troch režimoch:

      • Režim nízkej spotreby - 1,0µA pri V OUT< 1,85 В

      Rýchly režim - 55µA

      Režim úspory energie - 0,1 uA

  • Minimálny pokles napätia: 230 mV na I OUT = 300 mA, V OUT = 2,8 V
  • Potlačenie zvlnenia vysokého napätia: 70 dB pri 1 kHz (v rýchlom režime).

NCP4620 širokopásmový regulátor LDO

NCP4620 - Jedná sa o CMOS LDO regulátor pre 150mA od ON Semiconductor s rozsahom vstupného napätia 2,6 až 10 V. Zariadenie má vysokú presnosť výstupu - cca 1% - s nízkym teplotným koeficientom ±80 ppm/°C.

NCP4620 má ochranu proti prehriatiu a vstup Enable a je k dispozícii so štandardným výstupom a výstupom Auto Discharge.

Kľúčové vlastnosti NCP4620:

  • Rozsah prevádzkového vstupného napätia od 2,6 do 10V (max. 12V)
  • Výstupné pevné napätie v rozsahu od 1,2 do 6,0 V (kroky po 100 mV)
  • Priamy minimálny pokles napätia - 165 mV (pri 100 mA)
  • Potlačenie zvlnenia napájacieho zdroja - 70dB
  • Vypnutie čipu pri prehriatí na 165°C

Tento článok popisuje, ako zostaviť jednoduché, ale efektívne ovládanie jasu LED založené na PWM stmievacom () LED osvetlení.

LED (svetelné diódy) sú veľmi citlivé komponenty. Keď napájací prúd alebo napätie prekročí prípustná hodnota môže viesť k ich poruche alebo výrazne znížiť životnosť.

Zvyčajne je prúd obmedzený pomocou odporu zapojeného do série s LED alebo pomocou obvodového regulátora prúdu (). Zvýšenie prúdu na LED zvyšuje jej intenzitu a zníženie prúdu ju znižuje. Jedným zo spôsobov, ako ovládať jas žiary, je použiť premenlivý odpor () na dynamickú zmenu jasu.

Ale to platí len pre jednu LED, pretože aj v tej istej sérii môžu byť diódy s rôznou svietivosťou a to ovplyvní nerovnomernú luminiscenciu skupiny LED.

Modulácia šírky impulzu. Oveľa efektívnejší spôsob regulácie jasu žiary aplikáciou (PWM). Pri PWM sú skupiny LED napájané odporúčaným prúdom, pričom sú zároveň schopné stlmiť jas dodávaním energie pri vysokej frekvencii. Zmena periódy spôsobí zmenu jasu.

Pracovný cyklus si možno predstaviť ako pomer časov zapnutia a vypnutia dodávaných LED. Napríklad, ak vezmeme do úvahy cyklus jednej sekundy a súčasne bude LED 0,1 sekundy vypnutá a 0,9 sekundy zapnutá, ukáže sa, že žiara bude asi 90% nominálnej hodnoty.

Popis PWM stmievača

Najjednoduchší spôsob, ako dosiahnuť toto vysokofrekvenčné prepínanie, je použiť integrovaný obvod, jeden z najbežnejších a najuniverzálnejších integrovaných obvodov, aký bol kedy vyrobený. Obvod regulátora PWM zobrazený nižšie je určený na použitie ako stmievač na napájanie LED diód (12 voltov) alebo ako regulátor rýchlosti motora. priamy prúd pri 12 V.

V tomto obvode je potrebné upraviť odpory LED diód tak, aby poskytovali dopredný prúd 25 mA. V dôsledku toho bude celkový prúd troch riadkov LED 75 mA. Tranzistor musí byť dimenzovaný na prúd najmenej 75 mA, ale je lepšie ho brať s rezervou.

Tento obvod stmievača je stmievateľný od 5% do 95%, ale použitím germániových diód namiesto , je možné rozsah rozšíriť od 1% do 99% nominálnej hodnoty.

LED diódy sa používajú takmer vo všetkých technológiách okolo nás. Je pravda, že niekedy je potrebné upraviť ich jas (napríklad v baterkách alebo monitoroch). najviac ľahká cesta von v tejto situácii sa zdá, že mení množstvo prúdu prechádzajúceho cez LED. Ale nie je. LED je pomerne citlivý komponent. Trvalá zmena množstvo prúdu môže výrazne znížiť jeho životnosť, alebo dokonca zlomiť. Malo by sa tiež pamätať na to, že nemožno použiť obmedzovací odpor, pretože sa v ňom bude hromadiť prebytočná energia. Pri používaní batérií to nie je povolené. Ďalším problémom tohto prístupu je, že sa zmení farba svetla.

Sú dve možnosti:

  • PWM regulácia
  • analógový

Tieto metódy riadia prúd pretekajúci cez LED, existujú však medzi nimi určité rozdiely.
Analógová regulácia mení úroveň prúdu, ktorý prechádza cez LED diódy. A PWM reguluje frekvenciu dodávky prúdu.

PWM regulácia

Východiskom z tejto situácie môže byť použitie pulznej šírkovej modulácie (PWM). Pomocou tohto systému dostávajú LED diódy požadovaný prúd a jas je regulovaný privedením energie pri vysokej frekvencii. To znamená, že frekvencia periódy napájania mení jas LED diód.
Nepochybným plusom systému PWM je zachovanie produktivity LED. Účinnosť bude asi 90%.

Typy PWM regulácie

  • Dvojvodičový. Často sa používa v systéme osvetlenia automobilov. Napájací zdroj meniča musí mať obvod, ktorý generuje PWM signál na výstupe jednosmerného prúdu.
  • bočné zariadenie. Na zabezpečenie periódy zapnutia/vypnutia prevodníka použite bočný komponent, ktorý poskytuje cestu pre výstupný prúd okrem LED.

Parametre impulzu pre PWM

Frekvencia opakovania impulzov sa nemení, takže neexistujú žiadne požiadavky na určenie jasu svetla. V tomto prípade sa mení iba šírka alebo čas kladného impulzu.

Pulzná frekvencia

Aj keď sa vezme do úvahy skutočnosť, že neexistujú žiadne osobitné nároky na frekvenciu, existujú hraničné ukazovatele. Sú určené citlivosťou ľudského oka na blikanie. Napríklad, ak vo filme musí byť blikanie snímok 24 snímok za sekundu, aby to naše oko vnímalo ako jeden pohyblivý obraz.
Aby bolo blikanie svetla vnímané ako rovnomerné svetlo, musí byť frekvencia aspoň 200 Hz. Neexistujú žiadne obmedzenia pre horné indikátory, ale neexistuje žiadna cesta nižšie.

Ako funguje regulátor PWM

Na priame ovládanie LED diód sa používa tranzistorový kľúčový stupeň. Zvyčajne používajú tranzistory, ktoré dokážu uložiť veľké množstvo energie.
Toto je potrebné pri používaní LED pásy alebo výkonné LED diódy.
Pre malé množstvo alebo nízky výkon úplne postačuje použitie bipolárnych tranzistorov. LED diódy môžete pripojiť aj priamo k čipom.

PWM generátory

V systéme PWM môže byť ako hlavný oscilátor použitý mikrokontrolér alebo obvod pozostávajúci z obvodov malého stupňa integrácie.
Regulátor je možné vytvoriť aj z mikroobvodov, ktoré sú určené na spínanie napájacích zdrojov, alebo logických mikroobvodov K561, alebo integrovaného časovača NE565.
Remeselníci na tento účel dokonca používajú operačný zosilňovač. Na to je na ňom namontovaný generátor, ktorý je možné nastaviť.
Jeden z najpoužívanejších obvodov je založený na časovači 555. V skutočnosti ide o bežný generátor obdĺžnikové impulzy. Frekvencia je riadená kondenzátorom C1. na výstupe kondenzátora by mala byť vysoké napätie(to isté je s pripojením na kladný zdroj). A nabíja sa, keď je na výstupe nízke napätie. Tento moment dáva vznik impulzom rôznej šírky.
Ďalším populárnym obvodom je PWM založený na čipe UC3843. v tomto prípade bol spínací obvod zmenený smerom k zjednodušeniu. Na riadenie šírky impulzu sa používa riadiace napätie s kladnou polaritou. V tomto prípade sa na výstupe získa požadovaný impulzný signál PWM.
Riadiace napätie pôsobí na výstup nasledujúcim spôsobom: s poklesom sa zemepisná šírka zvyšuje.

Prečo PWM?

  • Hlavnou výhodou tohto systému je jednoduchosť. Vzory použitia sú veľmi jednoduché a ľahko implementovateľné.
  • Riadiaci systém PWM poskytuje veľmi široký rozsah regulácie jasu. Ak hovoríme o monitoroch, potom je možné použiť podsvietenie CCFL, ale v tomto prípade je možné jas znížiť iba na polovicu, pretože podsvietenie CCFL je veľmi náročné na množstvo prúdu a napätia.
  • Pomocou PWM môžete udržiavať prúd na konštantnej úrovni, čo znamená, že LED diódy nebudú trpieť a teplota farieb sa nezmení.

Nevýhody použitia PWM

  • Postupom času môže byť blikanie obrazu dosť viditeľné, najmä pri slabom jase alebo pohybe očí.
  • Ak je svetlo neustále jasné (napríklad slnečné svetlo), obraz môže byť rozmazaný.