Obvod vodiča stropnej LED žiarovky

V súčasnosti sú žiarivky CFL a žiarivky takmer úplne nahradené žiarovkami LED, ktoré majú väčšinou podobu kruhových alebo štvorcových plochých stropných žiaroviek.

Tieto žiarovky nádherne splývajú s plochým stropom našich domovov, kancelárií alebo obchodov a poskytujú estetický vzhľad svetiel spolu s vysokou účinnosťou z hľadiska úspory energie a osvetlenia priestoru.

V tomto článku pojednávame o jednoduchom sieťovom meniči, ktorý je možné použiť ako budič na osvetlenie stropných LED žiaroviek v rozmedzí od 3 do 10 wattov.

Obvod je vlastne obvodom SMPS s napätím 220 V až 15 V, ale keďže sa jedná o neizolovaný dizajn, zbavuje sa zložitého feritového transformátora a príslušných kritických faktorov.

Aj keď neizolovaná konštrukcia neposkytuje izoláciu obvodu od elektrickej siete, jednoduchý tuhý plastový kryt nad jednotkou ľahko čelí tejto nevýhode a zaručuje používateľovi absolútne žiadne nebezpečenstvo.

Na druhej strane, najlepšie na neizolovanom obvode vodiča je to, že je lacný, ľahko zostaviteľný, inštalovateľný a použiteľný kvôli absencii kritického transformátora SMPS, ktorý je nahradený jednoduchým induktorom.

Vďaka použitiu jediného IC VIPer22A spoločnosťou ST microelectronics je dizajn skutočne odolný proti poškodeniu a trvalý za predpokladu, že vstupné napájanie je v stanovenom rozmedzí 100 V a 285 V.

Informácie o IC VIPer22A-E

VIPer12A-E a VIPer22A-E, ktoré sa zhodujú medzi pinmi a pinmi, sú určené pre množstvo aplikácií napájania zo siete AC na DC. Tento dokument predstavuje off-line, neizolovaný napájací zdroj LED SMPS LED používajúci VIPer12 / 22A-E.

Zahrnuté sú tu štyri jedinečné dizajny ovládačov. Čip VIPer12A-E je možné použiť na napájanie stropných LED žiaroviek 12 V pri 200 mA a 16 V 200 mA.

VIPer22A-E je možné použiť pre stropné žiarovky s vyšším príkonom s napájaním 12 V / 350 mA a 16 V / 350 mA.

Rovnaké rozloženie plošných spojov je možné použiť pre akékoľvek výstupné napätie od 10 V do 35 V. Vďaka tomu je použitie aplikácie veľmi rozmanité a vhodné na napájanie širokej škály LED žiaroviek od 1 do 12 wattov.

V schéme sú pre zaťaženia menšie, ktoré môžu pracovať s menej ako 16 V, zahrnuté diódy D6 a C4, pre zaťaženia vyžadujúce viac ako 16 V sú dióda D6 a kondenzátor C4 jednoducho odstránené.

Ako funguje obvod

Funkcie obvodov pre všetky 4 varianty sú v podstate identické. Zmena je v štádiu spúšťacieho obvodu. Vysvetlíme Model, ako je to znázornené na obrázku 3.

Konštrukčný výstup meniča nie je izolovaný od sieťového vstupu AC 220V. To spôsobí, že neutrálne vedenie AC bude spoločné s výstupnou zemou vedenia DC, a teda poskytne spätné referenčné pripojenie k sieťovému neutrálu.

Tento konvertor LED buck stojí menej, pretože nezávisí od tradičného feritového transformátora na báze jadra E a izolovaného optočlenu.

Sieťové sieťové vedenie je vedené cez diódu D1, ktorá usmerňuje striedavé polovičné cykly striedavého prúdu na jednosmerný výstup. C1, L0, C2 tvoria koláčový filter {ktorý} pomáha minimalizovať šum EMI.

Hodnota filtračného kondenzátora sa zvolí tak, aby zvládla prijateľné údolie impulzov, pretože kondenzátory sa nabíjajú v každej alternatívnej polovici cyklu. Namiesto diódy D1 možno použiť niekoľko diód, aby vydržali pulzné impulzy až do 2 kV.

R10 spĺňa niekoľko cieľov, jedným je obmedzenie nárazového nárazu a druhým fungovanie ako poistka pre prípad katastrofickej poruchy. Drôtový vinutý rezistor pracuje so zapínacím prúdom.

Protipožiarny odpor a poistka fungujú veľmi dobre podľa systémových a bezpečnostných špecifikácií.

C7 riadi EMI vyrovnaním vedenia a neutrálnym rušením bez potreby Xcap. Tento stropný LED ovládač bude určite vyhovovať a vyhovovať špecifikáciám úrovne „B“ normy EN55022. Ak je požiadavka na zaťaženie nižšia, potom by sa táto C7 mohla z obvodu vynechať.

Napätie vyvinuté vo vnútri C2 sa privádza do odvodu MOSFET integrovaného obvodu cez kolíky 5 až 8 spojené dohromady.

IC VIPer má vnútorne zdroj konštantného prúdu, ktorý poskytuje 1 mA na kolík Vdd 4. Tento prúd 1 mA sa používa na nabitie kondenzátora C3.

Akonáhle napätie na kolíku Vdd vystúpi na minimálnu hodnotu 14,5 V, vnútorný zdroj prúdu IC sa vypne a VIPer začne spúšťať ON / OFF.

V tejto situácii sa energia dodáva cez kryt Vdd. Elektrina uložená vo vnútri tohto kondenzátora musí byť vyššia ako energia nevyhnutná na zabezpečenie prúdu výstupného zaťaženia spolu so silou potrebnou na nabitie výstupného kondenzátora, skôr ako čiapočka Vdd klesne pod 9 V.

To si mohli všimnúť dané schémy zapojenia. Hodnota kondenzátora je tak zvolená na podporu počiatočného času zapnutia.

Keď dôjde ku skratu, náboj vo vnútri krytu Vdd klesne pod minimálnu hodnotu, čo umožní integrovaným obvodom zabudovaným v generátore vysokého napätia spustiť nový štartovací cyklus.

Fázy nabíjania a vybíjania kondenzátora rozhodujú o časovom období, počas ktorého sa bude napájací zdroj zapínať a vypínať. To znižuje vplyv otepľovania RMS na všetky časti.

Obvod, ktorý to reguluje, zahŕňa Dz, C4 a D8. D8 nabíja C4 na svoju maximálnu hodnotu počas celej doby cyklovania, zatiaľ čo D5 je v režime vedenia.

Počas tohto obdobia sa napájací zdroj alebo referenčné napätie IC zníži o pokles napätia vpred v dióde pod úrovňou zeme, ktorý nahradí pokles D8.

Preto je primárne Zenerovo napätie ekvivalentné výstupnému napätiu. C4 je pripojený cez Vfb a zdroj napájania, aby sa vyhladilo regulačné napätie.

Dz je Zenerova 12 V, 1⁄2 W, ktorá má konkrétny prúd 5 mA. Tieto Zenery, ktoré sú dimenzované na menší prúd, poskytujú vyššiu presnosť výstupného napätia.

V prípade, že výstupné napätie je nižšie ako 16 V, obvod je možné nastaviť, ako je to znázornené na obrázku 3, kde je Vdd izolovaný od kolíka Vfb. Len čo integrovaný zdroj prúdu integrovaný v obvode nabije kondenzátor Vdd, môže za horších okolností dosiahnuť Vdd 16 V.

16 V Zener s minimálnou toleranciou 5% môže byť 15,2 V, navyše k zabudovanému odporu voči zemi je 1 230 k Ω, ktorý generuje ďalších 1,23 V, čo dáva celkovú hodnotu 16,4 V.

Pre výstup 16 V a väčšie je možné pinom Vdd a pinom Vfb podporovať spoločný diódový a kondenzátorový filter presne tak, ako je to znázornené na obrázku 4.

Výber tlmivky

Pri spustení induktora je možné prevádzkový stupeň v diskontinuálnom režime určiť pomocou nižšie uvedeného vzorca, ktorý poskytuje efektívny odhad pre induktor.

L = 2 [str _von / ( Id _vrchol )^dvax f)]

Kde Idpeak je najnižší maximálny odtokový prúd, 320 mA pre IC VIPer12A-E a 560 mA pre VIPer22A-E, f označuje spínaciu frekvenciu pri 60 kHz.

Najvyšší špičkový prúd riadi energiu dodávanú v konfigurácii buck prevodníka. Výsledkom je, že vyššie uvedený výpočet vyzerá vhodne pre induktor navrhnutý na prácu v diskontinuálnom režime.

Keď vstupný prúd klesne na nulu, potom výstupný špičkový prúd získa dvojnásobok výstupu.

Toto obmedzuje výstupný prúd na IC VIPer22A-E na 280 mA.

V prípade, že induktor má väčšiu hodnotu, prepínaním medzi kontinuálnym a diskontinuálnym režimom, sme schopní ľahko dosiahnuť 200 mA ďaleko od aktuálneho problému obmedzenia. C6 musí byť minimálny kondenzátor ESR, aby sa dosiahlo nízke zvlnenie napätia.

V. _vlnenie = Ja _vlnenie X C. _esr

D5 vyžaduje vysokorýchlostnú spínaciu diódu, ale D6 a D8 môžu byť obyčajné usmerňovacie diódy.

DZ1 sa používa na fixáciu výstupného napätia na 16 V. Vlastnosti buck prevodníka spôsobujú, že sa nabíja v špičke pri stave bez záťaže. Odporúča sa používať Zenerovu diódu, ktorá je o 3 až 4 V vyššia ako výstupné napätie.

OBRÁZOK # 3

Obrázok 3 vyššie zobrazuje schému zapojenia prototypu stropnej LED žiarovky. Je navrhnutý pre 12 V LED žiarovky s optimálnym prúdom 350 mA.

V prípade, že je potrebné menšie množstvo prúdu, potom by sa VIPer22A-E mohol transformovať na VIPer12A-E a kondenzátor C2 by sa mohol znížiť z 10 μf na 4,7 μF. To dáva až 200 mA.

OBRÁZOK # 4

Obrázok 4 vyššie demonštruje identický dizajn, s výnimkou výstupu 16 V alebo viac, D6 a C4 možno vynechať. Prepojka spája výstupné napätie s pinom Vdd.

Nápady a návrhy na rozloženie

Hodnota L poskytuje prahové limity medzi nepretržitým a diskontinuálnym režimom pre zadaný výstupný prúd. Aby bolo možné pracovať v diskontinuálnom režime, musí byť hodnota tlmivky menšia ako:

D = 1/2 x r x t x (1 - h)

Kde R označuje odpor záťaže, T označuje spínaciu periódu a D predstavuje pracovný cyklus. Nájdete niekoľko faktorov, ktoré je potrebné vziať do úvahy.

Prvá je, čím väčšia je diskontinuita, tým väčší je maximálny prúd. Táto úroveň sa musí udržiavať pod minimálnym impulzom riadeným impulzným prúdom VIPer22A-E, ktorý je 0,56 A.

Druhou je, keď pracujeme s neustále väčším induktorom, ktorý pracuje neustále, a narazíme na prebytočné teplo v dôsledku prepínania deficitov MOSFET v rámci VIPer IC.

Špecifikácie induktora

Nie je potrebné hovoriť, že špecifikácia prúdu induktora by mala byť vyššia ako výstupný prúd, aby sa zabránilo možnosti saturácie jadra induktora.

Induktor L0 možno vytvoriť navinutím super smaltovaného medeného drôtu 24 SWG ​​cez vhodné feritové jadro, kým sa nedosiahne hodnota indukčnosti 470 uH.

Rovnako by sa induktor L1 mohol konštruovať navinutím super smaltovaného medeného drôtu 21 SWG cez akékoľvek vhodné feritové jadro, kým sa nedosiahne hodnota indukčnosti 1 mH.

Kompletný zoznam dielov

Ďalšie informácie a konštrukciu dosiek plošných spojov nájdete v tejto časti Vyplňte údajový list