Günümüzde CFL ve flüoresan lambaların yerini neredeyse tamamen LED lambalar almıştır, bunlar çoğunlukla dairesel veya kare şekilli düz tavana monte LED lambalar şeklindedir.

Bu lambalar, evlerimizin, ofislerimizin veya mağazalarımızın düz tavan yüzeyiyle güzel bir şekilde birleşerek ışıklara estetik bir görünüm kazandırırken, güç tasarrufu ve alan aydınlatması açısından yüksek verimli bir çıktı sağlar.

Bu yazıda, 3 watt ile 10 watt aralığındaki tavan LED lambalarını aydınlatmak için bir sürücü olarak kullanılabilecek, basit, ana elektrikle çalışan bir konvertör tartışıyoruz.

Devre aslında 220 V ila 15 V SMPS devresidir, ancak izole edilmemiş bir tasarım olduğu için karmaşık ferrit transformatöründen ve ilgili kritik faktörlerden kurtulur.

İzole edilmemiş bir tasarım, devreye AC şebekesinden izolasyon sağlamasa da, ünite üzerindeki basit bir sert plastik kapak, bu dezavantajı kolayca gidererek kullanıcıya kesinlikle hiçbir tehdit oluşturmamasını garanti eder.

Öte yandan, izole edilmemiş bir sürücü devresiyle ilgili en iyi şeyler, basit bir indüktör ile değiştirilen kritik bir SMPS transformatörünün olmaması nedeniyle ucuz, inşa edilmesi, kurulması ve kullanılmasıdır.

Tek bir ST mikroelektronik IC VIPer22A'nın kullanılması, AC giriş beslemesinin belirtilen 100 V ve 285 V aralığında olması koşuluyla tasarımı neredeyse hasara karşı korumalı ve kalıcı hale getirir.

IC VIPer22A-E hakkında

VIPer12A-E ve VIPer22A-E, çok sayıda AC'den DC'ye güç kaynağı uygulamaları için tasarlanmıştır. Bu belge, VIPer12 / 22A-E kullanan çevrimdışı, yalıtılmamış bir SMPS LED sürücü güç kaynağı sunar.

Burada dört benzersiz sürücü tasarımı yer almaktadır. VIPer12A-E çipi, 200 mA ve 16 V 200 mA tavan LED lambalarında 12 V sürmek için kullanılabilir.

VIPer22A-E, 12 V / 350 mA ve 16 V / 350 mA sarf malzemeleri ile üretilen daha yüksek voltajlı tavan lambaları için uygulanabilir.

Aynı PCB yerleşimi, 10 V ila 35 V arasındaki herhangi bir çıkış voltajı için kullanılabilir. Bu, uygulamayı çok çeşitli hale getirir ve 1 watt ila 12 watt arasında geniş bir LED lamba yelpazesine güç sağlamak için uygundur.

Şematikte, 16 V'tan az çalışabilen daha az yükler için, diyot D6 ve C4 dahil edilmiştir, 16 V'un üzerinde gerektiren yükler için diyot D6 ve kapasitör C4 basitçe kaldırılmıştır.

Devre Nasıl Çalışır?

Tüm 4 varyant için devre fonksiyonları esasen aynıdır. Değişim, başlangıç devresi aşamasındadır. Modeli Şekil 3'te gösterildiği gibi açıklayacağız.

Konvertör tasarım çıkışı şebeke AC 220V girişinden izole edilmemiştir. Bu, AC nötr hattının DC hattının çıkış topraklamasıyla ortak olmasına neden olur, dolayısıyla ana şebeke nötrüne bir geri referans bağlantısı sağlar.

Bu LED kovalı dönüştürücü daha ucuzdur çünkü geleneksel ferrit E-çekirdek tabanlı transformatöre ve izole edilmiş opto bağlaştırıcıya bağlı değildir.

Ana AC hattı, alternatif AC yarım döngülerini bir DC çıkışına doğrultan diyot D1 üzerinden uygulanır. C1, L0, C2, EMI gürültüsünü en aza indirmeye {yardımcı olmak için} bir pasta filtresi oluşturur.

Filtre kapasitörünün değeri, kabul edilebilir bir darbe vadisini yönetmek için seçilir, çünkü kapasitörler her dönüşümlü yarım döngüde şarj edilir. 2 kV'a kadar dalgalı patlama darbelerine dayanmak için D1 yerine birkaç diyot uygulanabilir.

R10 birkaç amacı karşılar, biri ani yükselmeyi sınırlandırmak, diğeri ise feci bir arıza olması durumunda sigorta olarak çalışmaktır. Bir tel sargılı direnç, ani akımla ilgilenir.

Yangına dayanıklı direnç ve bir sigorta sistem ve güvenlik özelliklerine göre son derece iyi çalışır.

C7, Xcap'e ihtiyaç duymadan hattı ve nötr paraziti seviyelendirerek EMI'yi kontrol eder. Bu tavan LED sürücüsü kesinlikle EN55022 seviye 'B' spesifikasyonlarına uyacak ve bunları geçecektir. Yük talebi daha düşükse, bu C7 devreden çıkarılabilir.

C2 içinde geliştirilen voltaj, IC'nin MOSFET tahliyesine birbirine bağlı 5 ila 8 numaralı pimler aracılığıyla uygulanır.

Dahili olarak, IC VIPer, Vdd pin 4'e 1mA sağlayan sabit bir akım kaynağına sahiptir. Bu 1 mA akım, C3 kondansatörünü şarj etmek için kullanılır.

Vdd pini üzerindeki voltaj minimum 14,5 V değerine genişlediğinde, IC'nin dahili akım kaynağı kapanır ve VIPer AÇIK / KAPALI tetiklemeye başlar.

Bu durumda güç, Vdd kapağından iletilir. Bu kapasitörün içinde depolanan elektrik, Vdd kapağı 9 V'un altına düşmeden önce, çıkış kapasitörünü şarj etme gücü ile birlikte çıkış yük akımını sağlamak için gereken güçten daha yüksek olmalıdır.

Bu, verilen devre şemalarında fark edilebilir. Dolayısıyla, kapasitör değeri ilk AÇIK konuma geçiş süresini desteklemek için seçilir.

Bir kısa devre meydana geldiğinde, Vdd kapağının içindeki yük, yüksek voltajlı akım jeneratöründe yerleşik IC'lerin yeni bir başlatma döngüsünü tetiklemesine izin veren minimum değerden daha düşük düşer.

Kapasitörün şarj ve deşarj aşamaları, güç kaynağının açılıp kapanacağı süreyi belirler. Bu, tüm parçalar üzerindeki RMS ısınma etkisini azaltır.

Bunu düzenleyen devre Dz, C4 ve D8'i içerir. D8, D5 iletim modundayken döngü süresi boyunca C4'ü en yüksek değerine şarj eder.

Bu süre boyunca, D8 düşüşünü oluşturan, toprak seviyesinin altındaki bir diyotun ileri voltaj düşüşü ile IC'ye besleme kaynağı veya referans voltajı azaltılır.

Bu nedenle öncelikle Zener voltajı çıkış voltajına eşittir. C4, düzenleme voltajını düzeltmek için Vfb ve besleme kaynağı üzerine eklenir.

Dz, belirli bir test akımı derecesi 5 mA olan 12 V, 1⁄2 W bir Zenerdir. Daha küçük bir akımda derecelendirilen bu Zenerler, çıkış voltajının daha yüksek hassasiyetini sağlar.

Çıkış voltajının 16 V'un altında olması durumunda devre, Vdd'nin Vfb pininden izole edildiği Şekil 3'te gösterildiği gibi kurulabilir. IC'nin yerleşik akım kaynağı Vdd kapasitörünü şarj eder etmez, Vdd daha kötü koşullarda 16V'ye ulaşabilir.

% 5 minimum toleransa sahip bir 16 V Zener, toplamda 16,4 V verecek şekilde ekstra 1,23 V üreten 1,230 k Ω olan toprağa yerleşik direncine ek olarak 15,2 V olabilir.

“rgb led nasıl çalışır ”

16 V ve daha büyük çıkış için, Vdd pini ve Vfb pininin, tam olarak Şekil 4'te gösterildiği gibi ortak bir diyot ve kapasitör filtresini desteklemesine izin verilebilir.

İndüktör seçimi

Kesikli modda indüktörün başlangıç çalışma aşamasında, indüktör için etkili bir tahmin sağlayan aşağıda verilen formülle belirlenebilir.

L = 2 [P _dışarı / ( İD _zirve)^ikix f)]

Idpeak'in en düşük maksimum boşaltma akımı olduğu durumlarda, IC VIPer12A-E için 320 mA ve VIPer22A-E için 560 mA, f, 60 kHz'deki anahtarlama frekansını belirtir.

En yüksek tepe akımı, kova dönüştürücü konfigürasyonunda sağlanan gücü kontrol eder. Sonuç olarak, yukarıda verilen hesaplama, kesintili modda çalışmak üzere tasarlanmış bir indüktör için uygun görünmektedir.

Giriş akımı sıfıra düştüğünde, çıkış tepe akımı çıkışın iki katını alır.

Bu, IC VIPer22A-E için çıkış akımını 280 mA ile sınırlar.

İndüktörün daha büyük bir değere sahip olması, sürekli ve süreksiz mod arasında geçiş yapması durumunda, mevcut kısıtlama sorunundan kolayca uzaklaşarak 200 mA'ya ulaşabiliriz. Düşük dalgalanma voltajını elde etmek için C6'nın minimum ESR kapasitör olması gerekir.

V _dalgalanma = I_dalgalanmax C _esr

D5'in yüksek hızlı anahtarlama diyotu olması gerekir, ancak D6 ve D8 sıradan doğrultucu diyotlar olabilir.

DZ1, çıkış voltajını 16 V'a sabitlemek için kullanılır. Buck dönüştürücünün özellikleri, yüksüz durumda tepe noktasında şarj olmasına neden olur. Çıkış voltajından 3 ila 4 V daha büyük olan bir Zener diyot kullanılması tavsiye edilir.

FİGÜR 3

Yukarıdaki Şekil 3, tavan LED lamba prototip tasarımı için devre şemasını göstermektedir. Optimum 350 mA akıma sahip 12 V LED lambalar için tasarlanmıştır.

Daha az miktarda akımın istenmesi durumunda VIPer22A-E, VIPer12A-E'ye dönüştürülebilir ve C2 kapasitör 10 μf'den 4.7 μF'ye düşürülebilir. Bu 200 mA'ya kadar verir.

ŞEKİL 4

Yukarıdaki Şekil 4, 16 V veya daha fazla çıkış dışında aynı tasarımı göstermektedir, D6 ve C4 ihmal edilebilir. Atlama teli, çıkış voltajını Vdd pini ile bağlar.

Yerleşim fikirleri ve Öneriler

L değeri, belirli bir çıkış akımı için sürekli ve sürekli olmayan mod arasındaki eşik sınırlarını sağlar. Süreksiz modda çalışabilmek için, indüktörün değeri şunlardan daha küçük olmalıdır:

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

R'nin yük direncini, T anahtarlama periyodunu ve D görev döngüsünü belirtir. Dikkate almanız gereken birkaç faktör bulacaksınız.

Birincisi, kesintili ne kadar büyükse maksimum akım o kadar büyüktür. Bu seviye, VIPer22A-E'nin 0,56 A olan darbe akım kontrolü ile minimum darbenin altında tutulmalıdır.

Diğeri ise, sürekli çalışmak için daha büyük boyutlu bir indüktör ile çalıştığımızda, VIPer IC içindeki MOSFET'in anahtarlama açıkları nedeniyle fazla ısıyla karşılaşıyoruz.

İndüktör Özellikleri

Söylemeye gerek yok, indüktör çekirdeğini doyurma şansını önlemek için indüktör akımı spesifikasyonu çıkış akımından daha fazla olmalıdır.

İndüktör L0, 470 uH'lik endüktans değeri elde edilene kadar 24 SWG süper emaye bakır telin uygun ferrit çekirdek üzerine sarılmasıyla yapılabilir.

Benzer şekilde, indüktör L1, 1 mH'lik endüktans değeri elde edilene kadar herhangi bir uygun ferrit çekirdek üzerine 21 SWG süper emaye bakır tel sararak yapılabilir.

Komple Parça Listesi