Šiuo metu CFL ir fluorescencinės lempos beveik visiškai pakeičiamos LED lempomis, kurios dažniausiai yra apskrito arba kvadrato formos plokščios lubos montuojamos LED lempos.

Šios lempos gražiai susilieja su plokščiu mūsų namų, biurų ar parduotuvių lubų paviršiumi, suteikiančiu estetišką žibintų vaizdą, kartu su didelio efektyvumo energija taupančia ir apšviečiama erdve.

Šiame straipsnyje aptariame paprastą tinkle valdomą „buck konverterį“, kuris gali būti naudojamas kaip vairuotojas apšviečiant lubų LED lempas nuo 3 iki 10 vatų diapazono.

Grandinė iš tikrųjų yra nuo 220 iki 15 V SMPS grandinė, tačiau kadangi tai nėra izoliuotas dizainas, ji atsikrato sudėtingo ferito transformatoriaus ir susijusių kritinių veiksnių.

Nors izoliuotas dizainas grandinės neatitinka nuo kintamosios srovės, paprastas standus plastikinis dangtis virš įrenginio lengvai pašalina šį trūkumą ir visiškai negarantuoja grėsmės vartotojui.

Kita vertus, geriausi dalykai apie neizoliuotą tvarkyklės grandinę yra tai, kad pigu, lengva pastatyti, įdiegti ir naudoti, nes nėra kritinio SMPS transformatoriaus, kurį pakeičia paprastas induktorius.

ST mikroelektronika naudodama vieną „IC VIPer22A“ daro dizainą praktiškai nepažeidžiamą ir nuolatinį, jei įvesties kintamosios srovės maitinimas yra nurodytose 100 V ir 285 V ribose.

Apie IC VIPer22A-E

„VIPer12A-E“ ir „VIPer22A-E“ yra „pin-for-pin“ atitikmenys ir yra skirti daugeliui elektros tinklo maitinimo šaltinių. Šiame dokumente pateikiamas neprisijungęs, neišskirtas SMPS LED tvarkyklės maitinimo šaltinis naudojant „VIPer12 / 22A-E“.

Čia yra keturi unikalūs tvarkyklių dizainai. Lustą VIPer12A-E galima naudoti 12 V įtampai esant 200 mA ir 16 V 200 mA lubų LED lempoms.

„VIPer22A-E“ galima naudoti didesnio galingumo lubų lempoms su 12 V / 350 mA ir 16 V / 350 mA maitinimo šaltiniais.

Tas pats PCB išdėstymas gali būti naudojamas bet kuriai išėjimo įtampai nuo 10 V iki 35 V. Tai padaro programą labai įvairialypę ir tinka maitinti daugybei LED lempų, nuo 1 iki 12 vatų.

Schemoje, kai apkrovos mažesnės, kurios gali dirbti su mažesne nei 16 V įtampa, yra įtrauktas D6 ir C4 diodas, o apkrovoms, kurioms reikalinga daugiau nei 16 V, diodas D6 ir kondensatorius C4 yra tiesiog pašalinami.

Kaip veikia grandinė

Visų 4 variantų grandinės funkcijos yra iš esmės tapačios. Variacija yra paleidimo grandinės stadijoje. Paaiškinsime modelį, kaip parodyta 3 paveiksle.

Keitiklio konstrukcijos išėjimas nėra izoliuotas nuo 220 V įtampos tinklo įėjimo. Tai lemia tai, kad kintamosios srovės neutrali linija yra įprasta nuolatinės srovės linijos išėjimo žemei, taigi užtikrina galinę atskaitos jungtį su tinklo neutralia.

Šis „LED buck“ keitiklis kainuoja pigiau, nes jis nepriklauso nuo tradicinio ferito E-core transformatoriaus ir izoliuoto opto jungiklio.

Pagrindinė kintamosios srovės linija įjungiama per diodą D1, kuris ištaiso pakaitinius kintamosios srovės pusės ciklus iki nuolatinės srovės išėjimo. C1, L0, C2 sudaro pyrago filtrą, kuris padės sumažinti EMI triukšmą.

Filtro kondensatoriaus vertė parenkama priimtinam impulsų slėniui valdyti, nes kondensatoriai įkraunami kiekvieną pakaitinį pusės ciklą. Vietoje D1 galima pritaikyti porą diodų, kad būtų ištverti iki 2 kV pulsuojantys sprogimo impulsai.

R10 atitinka kelis tikslus, vienas skirtas įsibėgėjimo viršįtampio ribojimui, o kitas - kaip saugiklis, jei įvyktų katastrofiškas gedimas. Vielinis rezistorius susiduria su įsiurbimo srove.

Ugniai atsparus rezistorius ir saugiklis veikia nepaprastai gerai pagal sistemos ir saugumo specifikacijas.

C7 valdo EMI išlygindamas liniją ir neutralius trikdžius, nereikalaudamas „Xcap“. Ši lubų LED tvarkyklė tikrai atitiks ir atitiks EN55022 „B“ lygio specifikacijas. Jei apkrovos poreikis yra mažesnis, tai šis C7 gali būti praleistas iš grandinės.

C2 viduje sukurta įtampa yra naudojama IC MOSFET nutekėjimui per 5–8 kaiščius, sujungtus kartu.

Viduje IC VIPer turi pastovios srovės šaltinį, kuris tiekia 1mA į Vdd kaištį 4. Ši 1 mA srovė naudojama kondensatoriui C3 įkrauti.

Kai tik Vdd kaiščio įtampa išsiplės iki minimalios 14,5 V vertės, IC vidinis srovės šaltinis išsijungs ir VIP ims įjungti / išjungti.

Esant tokiai situacijai, galia tiekiama per Vdd dangtelį. Šio kondensatoriaus viduje sukaupta elektros energija turi būti didesnė už galią, reikalingą išėjimo apkrovos srovei tiekti kartu su išėjimo kondensatoriaus įkrovimo galia, kol Vdd dangtelis nukris žemiau 9 V.

Tai galima pastebėti pateiktose grandinių schemose. Tokiu būdu parenkama kondensatoriaus vertė, palaikanti pradinį įjungimo laiką.

Kai įvyksta trumpasis jungimas, Vdd dangtelio įkrova nukrenta žemiau nei minimali vertė, todėl aukštos įtampos srovės generatoriuje įmontuoti IC gali sukelti naują paleidimo ciklą.

Kondensatoriaus įkrovimo ir iškrovimo fazės lemia laikotarpį, per kurį maitinimo šaltinis bus įjungtas ir išjungtas. Tai sumažina RMS atšilimo poveikį visoms dalims.

Tai reguliuojanti grandinė apima Dz, C4 ir D8. D8 krauna C4 iki didžiausios vertės per visą dviračio laikotarpį, o D5 yra laidumo režime.

Per šį laikotarpį maitinimo šaltinio arba etaloninės įtampos į IC sumažėja diodo priekinės įtampos kritimas žemiau žemės lygio, kuris kompensuoja D8 kritimą.

Todėl pirmiausia „Zener“ įtampa yra lygi išėjimo įtampai. C4 pritvirtintas virš Vfb ir maitinimo šaltinio, kad būtų išlyginta reguliavimo įtampa.

Dz yra 12 V, ½ W „Zener“, kurio bandymo srovė yra 5 mA. Šie „Zener“, kurie yra įvertinti esant mažesnei srovei, užtikrina didesnę išėjimo įtampos tikslumą.

Jei išėjimo įtampa yra žemesnė nei 16 V, grandinę galima sukurti taip, kaip parodyta 3 paveiksle, kur Vdd yra izoliuotas nuo Vfb kaiščio. Kai tik IC integruotas srovės šaltinis įkrauna Vdd kondensatorių, blogesnėmis aplinkybėmis Vdd gali pasiekti 16 V įtampą.

16 V „Zener“, turintis 5% minimalią paklaidą, gali būti 15,2 V, be įmontuoto pasipriešinimo žemei, yra 1,230 k Ω, kuris sukuria papildomą 1,23 V, kad bendras 16,4 V.

“koks skirtumas tarp arduino ir aviečių pi ”

Jei išvestis 16 V ir didesnė, Vdd kaiščiui ir Vfb kaiščiui galima leisti skatinti bendrą diodo ir kondensatoriaus filtrą tiksliai taip, kaip nurodyta 4 paveiksle.

Induktoriaus pasirinkimas

Induktoriaus paleidimo metu pertraukiamuoju režimu galima nustatyti pagal žemiau pateiktą formulę, kuri suteikia efektyvų induktoriaus įvertinimą.

L = 2 [P _išėjo / ( Id _pikas)^dux f)]

Kai „Idpeak“ yra mažiausia maksimali nutekėjimo srovė, 320 mA IC VIPer12A-E ir 560 mA VIPer22A-E, f reiškia perjungimo dažnį esant 60 kHz.

Didžiausia piko srovė valdo maitinimą, tiekiamą pagal „buck“ keitiklio konfigūraciją. Todėl aukščiau pateiktas skaičiavimas atrodo tinkamas induktoriui, suprojektuotam dirbti nepertraukiamu režimu.

Kai įėjimo srovė nuslysta iki nulio, tada didžiausia išėjimo srovė gauna du kartus didesnę išėjimą.

Tai apriboja IC VIPer22A-E išėjimo srovę iki 280 mA.

Jei induktoriaus vertė yra didesnė, perjungiant nuolatinį ir pertraukiamą režimą, mes galime pasiekti 200 mA lengvai toli nuo dabartinio apribojimo klausimo. C6 turi būti minimalus ESR kondensatorius, kad būtų pasiekta maža pulsacijos įtampa.

V _{raibuliavimas} = Aš_{raibuliavimas}x C _esr

D5 reikalauja, kad tai būtų didelio greičio perjungimo diodas, tačiau D6 ir D8 gali būti įprasti lygintuvo diodai.

DZ1 naudojamas išėjimo įtampai nustatyti iki 16 V. Dėl sprogimo keitiklio savybių jis gali įkrauti piko taške, kai nėra apkrovos. Patartina naudoti „Zener“ diodą, kuris yra 3–4 V didesnis už išėjimo įtampą.

3 PAVEIKSLAS

3 paveiksle pavaizduota lubų LED lempos prototipo schema. Jis skirtas 12 V LED lempoms, kurių optimali srovė yra 350 mA.

Jei pageidaujama mažesnio srovės kiekio, VIPer22A-E galima paversti VIPer12A-E, o kondensatorių C2 galima sumažinti nuo 10 μf iki 4,7 μF. Tai duoda net 200 mA.

4 PAVEIKSLAS

4 paveiksle pavaizduotas identiškas dizainas, išskyrus 16 V ar didesnę išėjimą, D6 ir C4 galima praleisti. Džemperis jungia išėjimo įtampą su Vdd kaiščiu.

Maketavimo idėjos ir pasiūlymai

L vertė nurodo ribines ribas tarp nenutrūkstamo ir pertraukiamo režimo nurodytai išėjimo srovei. Kad galėtų veikti pertraukiamuoju režimu, induktoriaus vertė turi būti mažesnė nei:

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

Kur R rodo atsparumą apkrovai, T reiškia perjungimo periodą, o D nurodo darbo ciklą. Rasite keletą veiksnių, į kuriuos reikia atsižvelgti.

Pirmasis yra kuo didesnis pertraukiamasis, tuo didesnė maksimali srovė. Šis lygis turi būti laikomas žemiau minimalaus impulso, valdant VIPer22A-E impulso srovę, kuri yra 0,56 A.

Kitas dalykas - kai dirbame su didesnio dydžio induktoriumi, kad galėtume nuolat veikti, susiduriame su šilumos pertekliumi dėl perjungimo MOSFET deficito VIPer IC.

Induktoriaus specifikacijos

Nereikia nė sakyti, kad induktoriaus srovės specifikacija turėtų būti didesnė nei išėjimo srovė, kad būtų išvengta induktoriaus šerdies prisotinimo galimybės.

Induktorius L0 gali būti pastatytas sukant 24 SWG superemaliuotą varinę vielą per tinkamą ferito šerdį, kol bus pasiekta 470 uH induktyvumo vertė.

Lygiai taip pat induktorius L1 galėtų būti pastatytas sukant 21 SWG superemaliuotą varinę vielą per bet kurią tinkamą ferito šerdį, kol bus pasiekta 1 mH induktyvumo vertė.

Išsamus dalių sąrašas