Circuitul driverului lămpii cu LED-uri de tavan

În prezent, lămpile fluorescente și fluorescente sunt aproape complet înlocuite cu lămpi cu LED-uri, care sunt în mare parte sub formă de lămpi cu LED-uri cu formă circulară sau pătrată.

Aceste lămpi se îmbină frumos cu suprafața plafonului plat al caselor, birourilor sau magazinelor noastre, oferind un aspect estetic pentru lumini, alături de o eficiență ridicată, în ceea ce privește economia de energie și iluminarea spațiului.

În acest articol discutăm despre un convertor simplu, care poate fi folosit ca driver pentru iluminarea lămpilor cu LED-uri de plafon între o gamă de 3 și 10 wați.

Circuitul este de fapt un circuit SMPS de 220 V până la 15 V, dar, deoarece este un design neizolat, scapă de transformatorul complex de ferită și de factorii critici implicați.

Deși un design neizolat nu asigură izolarea circuitului de la rețeaua de curent alternativ, un simplu capac rigid din plastic peste unitate contracarează cu ușurință acest dezavantaj, garantând absolut nici o amenințare pentru utilizator.

Pe de altă parte, cele mai bune lucruri despre un circuit de driver neizolat este că este ieftin, ușor de construit, instalat și utilizat, datorită absenței unui transformator SMPS critic, care este înlocuit cu un inductor simplu.

Utilizarea unui singur IC VIPer22A de către microelectronica ST face ca proiectarea să fie practic rezistentă la daune și permanentă, cu condiția ca sursa de curent alternativ de intrare să se încadreze în intervalul specificat de 100 V și 285 V.

Despre IC VIPer22A-E

VIPer12A-E și VIPer22A-E, care se întâmplă să fie un meci pin-cu-pin, și sunt proiectate pentru numeroase aplicații de alimentare de la AC la DC. Acest document prezintă o sursă de alimentare a driverului LED SMPS neizolat, offline, utilizând VIPer12 / 22A-E.

Aici sunt incluse patru modele unice de șoferi. Cipul VIPer12A-E poate fi utilizat pentru conducerea lămpilor LED de tavan de 12 V la 200 mA și 16 V 200 mA.

VIPer22A-E poate fi aplicat pentru lămpi de plafon cu putere mai mare, dotate cu surse de 12 V / 350 mA și 16 V / 350 mA.

Același aspect PCB ar putea fi utilizat pentru orice tensiune de ieșire de la 10 V la 35 V. Acest lucru face ca aplicația să fie extrem de diversă și potrivită pentru alimentarea unei game largi de lămpi LED, de la 1 watt la 12 watt.

În schemă, pentru sarcini mai mici care pot funcționa cu mai puțin de 16 V, sunt incluse dioda D6 și C4, pentru sarcinile care necesită peste 16 V, dioda D6 și condensatorul C4 sunt pur și simplu eliminate.

Cum funcționează circuitul

Funcțiile circuitului pentru toate cele 4 variante sunt în esență identice. Variația este în etapa de pornire a circuitului. Vom explica modelul așa cum este ilustrat în figura 3.

Ieșirea proiectată a convertorului nu este izolată de la intrarea de rețea AC 220V. Acest lucru face ca linia neutră de curent alternativ să fie comună la masa de ieșire a liniei de curent continuu, oferind astfel o conexiune de referință înapoi la neutrul de rețea.

Acest convertor cu LED-uri costă mai puțin deoarece nu depinde de transformatorul tradițional pe bază de ferită E-core și de cuplajul opto izolat.

Linia de rețea de curent alternativ se aplică prin intermediul diodei D1, care rectifică semiciclurile alternative de curent alternativ la o ieșire de curent continuu. C1, L0, C2 constituie un filtru plăcintă {pentru a ajuta} la minimizarea zgomotului EMI.

Valoarea condensatorului de filtrare este selectată pentru a gestiona o vală de impulsuri acceptabilă, deoarece condensatorii se încarcă la fiecare jumătate de ciclu alternativ. Se pot aplica câteva diode în loc de D1 pentru a suporta impulsuri de explozie de până la 2 kV.

R10 îndeplinește câteva obiective, unul este pentru a restricționa supratensiunea și celălalt este să funcționeze ca o siguranță în cazul în care există o defecțiune catastrofală. Un rezistor de înfășurare cu sârmă se ocupă de curentul de intrare.

Rezistența la foc și o siguranță funcționează extrem de bine în conformitate cu specificațiile de sistem și de securitate.

C7 controlează EMI prin nivelarea liniei și a perturbațiilor neutre fără a avea nevoie de Xcap. Acest driver LED de plafon va respecta cu siguranță și va trece specificațiile EN55022 de nivel „B”. Dacă cererea de încărcare este mai mică, atunci acest C7 ar putea fi omis din circuit.

Tensiunea dezvoltată în interiorul C2 se aplică drenajului MOSFET al IC prin pinii 5 la 8 conectați împreună.

Pe plan intern, IC VIPer are o sursă de curent constantă care asigură 1mA pinului Vdd 4. Acest curent de 1 mA este utilizat pentru a încărca condensatorul C3.

De îndată ce tensiunea de pe pinul Vdd se extinde la o valoare minimă de 14,5 V, sursa de curent intern a IC se oprește și VIPer începe să declanșeze ON / OFF.

În această situație, puterea este livrată prin capacul Vdd. Electricitatea stocată în interiorul acestui condensator trebuie să fie mai mare decât puterea necesară pentru a furniza curentul de sarcină de ieșire împreună cu puterea de încărcare a condensatorului de ieșire, înainte ca capacul Vdd să scadă sub 9 V.

Acest lucru ar putea fi observat în schemele de circuit date. Valoarea condensatorului este astfel selectată pentru a suporta timpul inițial de pornire a comutatorului.

Când se întâmplă un scurtcircuit, încărcarea din interiorul capacului Vdd scade mai mică decât valoarea minimă permițând circuitelor integrate încorporate în generatorul de curent de înaltă tensiune să declanșeze un nou ciclu de pornire.

Fazele de încărcare și descărcare ale condensatorului decid perioada de timp în care sursa de alimentare va fi pornită și oprită. Acest lucru reduce impactul încălzirii RMS asupra tuturor pieselor.

Circuitul care reglează acest lucru include Dz, C4 și D8. D8 încarcă C4 la valoarea sa maximă pe toată perioada ciclului în timp ce D5 se află în modul de conducere.

În această perioadă, sursa de alimentare sau tensiunea de referință la IC este redusă de căderea de tensiune directă a unei diode sub nivelul solului, care compensează căderea D8.

Prin urmare, în primul rând tensiunea Zener este echivalentă cu tensiunea de ieșire. C4 este atașat peste Vfb și sursa de alimentare pentru a netezi tensiunea de reglare.

Dz este un Zener de 12 V, 1⁄2 W având un curent de testare specific de 5 mA. Acești Zeneri care au un curent mai mic oferă o precizie mai mare a tensiunii de ieșire.

În cazul în care tensiunea de ieșire este sub 16 V, circuitul ar putea fi configurat așa cum se arată în Figura 3, unde Vdd este izolat de pinul Vfb. De îndată ce sursa curentă încorporată a IC încarcă condensatorul Vdd, Vdd poate atinge 16V în condiții mai grave.

Un Zener de 16 V cu o toleranță minimă de 5% ar putea fi de 15,2 V, pe lângă rezistența încorporată la sol este de 1,230 kΩ, care generează un plus de 1,23 V pentru a da un total de 16,4 V.

Pentru ieșiri de 16 V și mai mari, pinul Vdd și pinul Vfb pot fi lăsați să promoveze o diodă comună și un filtru condensator exact așa cum este indicat în Figura 4.

Selecția inductorului

La etapa de pornire a inductorului în modul discontinuu ar putea fi determinată prin formula dată mai jos, care oferă o estimare eficientă pentru inductor.

L = 2 [P _afară / ( Id _vârf )^Douăx f)]

În cazul în care Idpeak este cel mai mic curent de scurgere maxim, 320 mA pentru IC VIPer12A-E și 560 mA pentru VIPer22A-E, f denotă frecvența de comutare la 60 kHz.

Cel mai mare curent de vârf controlează puterea furnizată în configurația convertorului buck. Ca rezultat, calculul dat mai sus pare potrivit pentru un inductor proiectat să funcționeze în modul discontinuu.

Când curentul de intrare alunecă la zero, atunci curentul de vârf de ieșire obține de două ori ieșirea.

Acest lucru restricționează curentul de ieșire la 280 mA pentru IC VIPer22A-E.

În cazul în care inductorul are o valoare mai mare, comutând între modul continuu și modul discontinuu, suntem capabili să atingem 200 mA cu ușurință departe de problema actuală de restricție. C6 trebuie să fie un condensator ESR minim pentru a obține o tensiune redusă.

V _clipoci = Eu _clipoci X C _esr

D5 necesită o diodă de comutare de mare viteză, dar D6 și D8 pot fi diode redresoare obișnuite.

DZ1 este utilizat pentru a fixa tensiunea de ieșire la 16 V. Caracteristicile convertorului buck determină încărcarea acestuia în punctul de vârf cu condiția de încărcare. Se recomandă utilizarea unei diode Zener mai mari cu 3 până la 4 V decât tensiunea de ieșire.

FIGURA # 3

Figura 3 de mai sus prezintă schema circuitului pentru proiectarea prototipului lămpii LED de tavan. Este proiectat pentru lămpi LED de 12 V cu un curent optim de 350 mA.

În cazul în care este de dorit o cantitate mai mică de curent, atunci VIPer22A-E ar putea fi transformat într-un VIPer12A-E și condensatorul C2 ar putea fi coborât de la 10 μf la 4,7 μF. Acest lucru oferă până la 200 mA.

FIGURA # 4

Figura 4 de mai sus demonstrează designul identic, cu excepția ieșirii de 16 V sau mai mult, D6 și C4 ar putea fi omise. Jumperul conectează tensiunea de ieșire cu pinul Vdd.

Idei de aspect și sugestii

Valoarea L oferă limitele pragului între modul continuu și discontinuu pentru un curent de ieșire specificat. Pentru a putea funcționa în modul discontinuu, valoarea inductorului trebuie să fie mai mică decât:

L = 1/2 x R x T x (1 - D)

În cazul în care R indică rezistența la sarcină, T reprezintă perioada de comutare, iar D oferă ciclul de funcționare. Veți găsi câțiva factori de care să țineți cont.

Primul este, cu cât este mai mare cu cât este discontinuu, cu atât este mai mare curentul maxim. Acest nivel trebuie menținut sub impulsul minim prin controlul curentului de impuls al VIPer22A-E adică 0,56 A.

Cealaltă este când lucrăm cu un inductor de dimensiuni mai mari pentru a funcționa în mod constant, întâlnim surplus de căldură din cauza deficitelor de comutare ale MOSFET în cadrul VIPer IC.

Specificațiile inductorului

Inutil să spun că specificațiile curentului inductorului ar trebui să fie mai mult decât curentul de ieșire pentru a evita șansa de saturare a miezului inductorului.

Inductorul L0 poate fi construit prin înfășurarea a 24 de sârme de cupru super emailate SWG peste miez de ferită adecvat, până când se atinge valoarea inductanței de 470 uH.

De asemenea, inductorul L1 ar putea fi construit prin înfășurarea a 21 de fire de cupru super smălțuite SWG peste orice miez de ferită adecvat, până când se atinge valoarea inductanței de 1 mH.

Lista completă a pieselor

Pentru mai multe detalii și design PCB vă rugăm să consultați acest lucru Completați foaia de date