Драйвери для світлодіодів – все, що потрібно знати домашньому майстру. Драйвер та імпульсний блок живлення

Невід'ємною частиною будь-якої якісної лампи чи світильника на світлодіодах є драйвер. Стосовно освітлення, під поняттям «драйвер» слід розуміти електронну схему, яка перетворює вхідну напругу на стабілізований струм заданої величини. Функціональність драйвера визначається шириною діапазону вхідної напруги, можливістю регулювання вихідних параметрів, сприйнятливістю до перепадів в мережі живлення і ефективністю.

Від перерахованих функцій залежать якісні показники світильника або лампи в цілому, термін служби та вартість. Усі джерела живлення (ІП) для світлодіодів умовно поділяють на перетворювачі лінійного та імпульсного типу. Лінійні ІП можуть мати вузол стабілізації струму або напруги. Часто схеми такого типу радіоаматори конструюють своїми руками на мікросхемі LM317. Такий пристрій легко збирається та має малу собівартість. Але, з огляду на дуже низький ККД і явне обмеження за потужністю світлодіодів, що підключаються, перспективи розвитку лінійних перетворювачів обмежені.

Імпульсні драйвери можуть мати ККД понад 90% і високий рівень захисту від мережевих перешкод. Їхня потужність споживання в десятки разів менша за потужність, що віддається в навантаження. Завдяки цьому вони можуть виготовлятися у герметичному корпусі та не бояться перегріву.

Перші імпульсні стабілізатори мали складний пристрій без захисту від холостого ходу. Потім вони модернізувалися і, у зв'язку з бурхливим розвитком світлодіодних технологій, з'явилися спеціалізовані мікросхеми із частотною та широтно-імпульсною модуляцією.

Схема живлення світлодіодів на основі конденсаторного дільника

На жаль, у конструкції дешевих світлодіодних ламп на 220В з Китаю не передбачено ані лінійного, ані імпульсного стабілізатора. Мотивуючись виключно низькою ціною готового виробу, китайська промисловість спромоглася максимально спростити схему харчування. Називати її драйвером не коректно, тому що тут відсутня будь-яка стабілізація. З малюнка видно, що електрична схема лампи розрахована працювати від мережі 220В. Змінна напруга знижується RC-ланцюжком і надходить на діодний міст. Потім випрямлену напругу частково згладжують конденсатором і через струмообмежуючий резистор надходить на світлодіоди. Ця схема не має гальванічної розв'язки, тобто всі елементи постійно знаходяться під високим потенціалом.

В результаті часті просідання мережевої напруги призводить до мерехтіння світлодіодної лампи. І навпаки, підвищена напруга мережі викликає незворотний процес старіння конденсатора з втратою ємності, а іноді стає причиною його розриву. Варто зазначити, що ще однією серйозною негативною стороною даної схеми є прискорений процес деградації світлодіодів внаслідок нестабільного струму живлення.

Схема драйвера для CPC9909

Сучасні імпульсні драйвери для світлодіодних ламп мають нескладну схему, тому її можна легко зробити навіть своїми руками. Сьогодні для побудови драйверів виробляється ряд інтегральних мікросхем, спеціально призначених для управління потужними світлодіодами. Щоб спростити завдання шанувальникам електронних схем, розробники інтегральних драйверів для світлодіодів у документації наводять типові схеми включення та розрахунки компонентів обв'язування.

Загальні відомості

Американська компанія Ixys налагодила випуск мікросхеми CPC9909, призначеної для управління світлодіодними складаннями та світлодіодами високої яскравості. Драйвер на основі CPC9909 має невеликі габарити та не вимагає великих грошових вкладень. ІМС CPC9909 виготовляється у планарному виконанні з 8 висновками (SOIC-8) та має вбудований стабілізатор напруги.

Завдяки наявності стабілізатора робочий діапазон вхідної напруги становить 12-550В джерела постійного струму. Мінімальне падіння напруги на світлодіодах – 10% напруги живлення. Тому CPC9909 ідеально підходить для підключення високовольтних світлодіодів. ІМС чудово працює в температурному діапазоні від -55 до +85 ° C, а значить, придатна для конструювання світлодіодних ламп та світильників для зовнішнього освітлення.

Призначення висновків

Варто зазначити, що за допомогою CPC9909 можна не лише вмикати та вимикати потужний світлодіод, але й керувати його свіченням. Щоб дізнатися про всі можливості ІМС, розглянемо призначення її висновків.

VIN. Призначений для напруги живлення.
CS. Призначений для підключення зовнішнього датчика струму (резистора), за допомогою якого визначається максимальний струм світлодіода.
GND. Загальне виведення драйвера.
GATE. Вихід мікросхеми. Подає на затвор силового транзистора модульований сигнал.
PWMD. Низькочастотний диммуючий вхід.
VDD. Вихід регулювання напруги харчування. Найчастіше підключається через конденсатор до загального проводу.
LD. Призначений для завдання аналогового димування.
RT. Призначений для підключення час резистора, що задає.

Схема та її принцип роботи

Типове включення CPC9909 з живленням від мережі 220В показано на малюнку. Схема здатна керувати одним чи декількома потужними світлодіодами або світлодіодами типу High Brightness. Схему можна легко зібрати своїми руками навіть у домашніх умовах. Готовий драйвер не потребує налагодження з урахуванням грамотного вибору зовнішніх елементів та дотримання правил їх монтажу.
Драйвер для світлодіодної лампи на 220В на базі CPC9909 працює за методом частотно-імпульсної модуляції. Це означає, що час паузи є постійною величиною (time-off = const). Змінна напруга випрямляється діодним мостом і згладжується фільтром ємнісним C1, C2. Потім воно надходить на вхід VIN мікросхеми та запускає процес формування імпульсів струму на виході GATE. Вихідний струм мікросхеми керує силовим транзистором Q1. У момент відкритого стану транзистора (час імпульсу "time-on") струм навантаження протікає по ланцюзі: "+діодного мосту" - LED - L - Q1 - RS - "-діодного мосту".
За цей час котушка індуктивності накопичує енергію, щоб віддати її в навантаження під час паузи. Коли транзистор закривається, енергія дроселя забезпечує струм навантаження ланцюга: L – D1 – LED – L.
Процес носить циклічний характер, внаслідок чого струм через світлодіод має пилкоподібну форму. Найбільше та найменше значення пилки залежить від індуктивності дроселя та робочої частоти.
Частота імпульсів визначається величиною опору RT. Амплітуда імпульсів залежить від опору резистора RS. Стабілізація струму світлодіода відбувається шляхом порівняння внутрішньої опорної напруги ІМС з падінням напруги на R S . Запобіжник та терморезистор захищають схему від можливих аварійних режимів.

Розрахунок зовнішніх елементів

Частозадавальний резистор

Тривалість паузи виставляють зовнішнім резистором R T і визначають за спрощеною формулою:

t паузи = R T / 66000 +0,8 (мкс).

У свою чергу час паузи пов'язаний з коефіцієнтом заповнення та частотою:

t паузи =(1-D)/f (с), де D – коефіцієнт заповнення, який є відношенням часу імпульсу до періоду.

Датчик струму

Номінал опору R S задає амплітудне значення струму через світлодіод і розраховується за формулою: R S = U CS / (I LED +0.5 * I L пульс), де U CS - калібрована опорна напруга, що дорівнює 0,25В;

I LED – струм через світлодіод;

I L пульс – величина пульсацій струму навантаження, яка має перевищувати 30%, тобто 0,3*I LED .

Після перетворення формула набуде вигляду: R S =0,25/1.15*I LED (Ом).

Потужність, що розсіюється датчиком струму, визначається формулою: P S = R S *I LED *D (Вт).

До монтажу приймають резистор із запасом за потужністю 1,5-2 рази.

Дросель

Як відомо, струм дроселя не може змінитися стрибком, наростаючи за час імпульсу і спадаючи під час паузи. Завдання радіоаматора полягає в тому, щоб підібрати котушку з індуктивністю, що забезпечує компроміс між якістю вихідного сигналу та її габаритами. Для цього згадаємо рівень пульсацій, який не повинен перевищувати 30%. Тоді буде потрібно індуктивність номіналом:

L=(US LED *t паузи)/ I L пульс, де U LED – падіння напруги на світлодіоді (-ах), взяте з графіка ВАХ.

Фільтр живлення

У ланцюгу живлення встановлено два конденсатори: С1 – для згладжування випрямленої напруги та С2 – для компенсації частотних перешкод. Так як CPC9909 працює в широкому діапазоні вхідної напруги, то великої ємності електролітичного С1 немає потреби. Достатньо буде 22 мкФ, але можна і більше. Місткість металопленочного С2 для схеми такого типу стандартна – 0,1 мкФ. Обидва конденсатори повинні витримувати напругу не менше 400В.

Однак, виробник мікросхеми наполягає на монтажі конденсаторів С1 та С2 з малим еквівалентним послідовним опором (ESR), щоб уникнути негативного впливу високочастотних перешкод, що виникають при перемиканні драйвера.

Випрямляч

Діодний міст вибирають, виходячи з максимального прямого струму та зворотної напруги. Для експлуатації в мережі 220В його зворотне напруження має бути не менше 600В. Розрахункова величина прямого струму безпосередньо залежить від струму навантаження та визначається як: I AC = (π * I LED) / 2√2, А.

Отримане значення необхідно помножити на два підвищення надійності схеми.

Вибір інших елементів схеми

Конденсатор C3, встановлений в ланцюзі живлення мікросхеми, повинен бути ємністю 0,1 мкФ з низьким значенням ESR, аналогічно C1 і C2. Незадіяні висновки PWMD та LD також через C3 з'єднуються із загальним дротом.

Транзистор Q1 та діод D1 працюють в імпульсному режимі. Тому вибір слід робити з урахуванням їх частотних властивостей. Тільки елементи з малим часом відновлення можуть стримати негативний вплив перехідних процесів у момент перемикання на частоті близько 100 кГц. Максимальний струм через Q1 і D1 дорівнює амплітудному значенню струму світлодіода з урахуванням обраного коефіцієнта заповнення: I Q1 = I D1 = D * I LED, А.

Напруга, що прикладається до Q1 і D1, носить імпульсний характер, але не більш ніж випрямлена напруга з урахуванням ємнісного фільтра, тобто 280В. Вибір силових елементів Q1 і D1 слід проводити із запасом, помножуючи розрахункові дані на два.

Запобіжник (fuse) захищає схему від короткого аварійного замикання і повинен довго витримувати максимальний струм навантаження, у тому числі імпульсні перешкоди.

I FUSE = 5 * I AC, А.

Установка терморезистора RTH потрібна для обмеження пускового струму драйвера, коли конденсатор розряджений. Своїм опором RTH має захистити діоди мостового випрямляча від пробою в початкові секунди роботи.

R TH = (√2 * 220) / 5 * I AC, Ом.

Інші варіанти включення CPC9909

Плавний пуск та аналогове димування

За бажання CPC9909 може забезпечити м'яке включення світлодіода, коли його яскравість поступово наростатиме. Плавний пуск реалізується за допомогою двох постійних резисторів, підключених до виведення LD, як показано на малюнку. Це рішення дозволяє продовжити термін служби світлодіода.

Також висновок LD дозволяє реалізовувати функцію аналогового димування. Для цього резистор 2,2 ком замінюють змінним резистором 5,1 ком, тим самим плавно змінюючи потенціал на виведенні LD.

Імпульсне димування

Керувати світлодіодом можна шляхом подачі імпульсів прямокутної форми на висновок PWMD (pulse width modulation dimming). Для цього використовують мікроконтролер або генератор імпульсів з обов'язковим поділом через оптопару.

Крім розглянутого варіанта драйвера для світлодіодних ламп, існують аналогічні схемні рішення від інших виробників: HV9910, HV9961, PT4115, NE555, RCD-24 та ін. Кожна з них має свої сильні та слабкі місця, але в цілому вони успішно справляються з покладеним навантаженням при складанні своїми руками.

Читайте також

Публікую сьогодні третю статтю. Стаття присвячена ремонту драйверів світлодіодних прожекторів. Нагадую, що нещодавно у мене вже була стаття з рекомендую ознайомитися.

Стаття за схемами світлодіодних драйверів та їх ремонту

Сашко, привіт.

Зокрема, на тему освітлення - схеми двох модулів від автомобільних LED прожекторів з напругою на 12В. Заодно хочу задати Вам і читачам кілька питань щодо комплектуючих цих модулів.

Підписуйтесь! Буде цікаво.

Я не можу писати статті, про досвід ремонту якихось електронних пристроїв (це в основному – силова електроніка) пишу тільки на форумах, відповідаючи на запитання учасників форуму. Там же ділюся схемами, змальованими мною з пристроїв, які мені доводилося ремонтувати. Сподіваюся, що схеми світлодіодних драйверів, намальовані мною, допоможуть читачам у ремонті.

На схеми цих двох LED драйверів звернув увагу тому, що вони прості, як самокат, і їх дуже легко повторити своїми руками. Якщо з драйвером модуля YF-053CREE-40W, питань не виникло, то за топологією схеми другого модуля LED прожектора TH-T0440C їх кілька.

Схема LED драйвера світлодіодного модуля YF-053CREE-40W

Зовнішній вигляд цього прожектора наведено на початку статті, а ось так цей світильник виглядає ззаду, видно радіатор:

Світлодіодні модулі цього прожектора виглядають так:

Досвід з малювання схем із реальних складних пристроїв у мене є великий, тому схему цього драйвера змалював легко, ось вона:

YF-053 CREE Драйвер LED прожектора, схема електрична

Принципова схема драйвера LED TH-T0440C

Як виглядає цей модуль (це автомобільна світлодіодна фара):

Електрична схема:

У цій схемі більше незрозумілого, ніж у першій.

По-перше, через незвичайну схему включення ШІМ-контролера, мені не вдалося цю мікросхему ідентифікувати. За деякими підключеннями вона схожа на AL9110, але тоді незрозуміло, як вона працює без підключення до схеми її висновків Vin(1), Vcc(Vdd)(6) та LD(7)?

Також виникає питання щодо підключення MOSFET-а Q2 та всієї його обв'язки. Адже він має N-канал, а підключений у зворотній полярності. При такому підключенні працює тільки його антипаралельний діод, а сам транзистор і вся його "світа" абсолютно марні. Достатньо було замість нього поставити потужний діод Шоттки, або "баян" із дрібніших.

А що там свіжого у групі ВК СамЕлектрик.ру ?

Підписуйся і читай статтю далі:

Світлодіоди для LED драйверів

Я не зміг визначитися зі світлодіодами. Вони в обох модулях однакові, хоч їхні виробники різні. На світлодіодах немає жодних написів (зі зворотного боку – теж). Шукав у різних продавців за рядком "Надяскраві світлодіоди для LED-прожекторів та LED-люстр". Там продають купу різних світлодіодів, але всі вони, або без лінз, або з лінзами на 60 º, 90 º і 120 º.

Схожих на мої, не зустрів жодного разу.

Власне, в обох модулів одна несправність – часткова або повна деградація кристалів світлодіодів. Думаю, причина – максимальний струм із драйверів, встановлений виробниками (китайози) з метою маркетингу. Мовляв, дивіться, які яскраві наші люстри. А те, що вони світять від сили годин 10, їх не хвилює.

Якщо виникнуть претензії від покупців, вони завжди можуть відповісти, що прожектори вийшли з ладу від трясіння, адже такі “люстри” здебільшого купують власники джипів, а вони їздять не лише шосе.

Якщо вдасться знайти світлодіоди, зменшуватиму струм драйвера до тих пір, поки не стане помітно зменшуватися яскравість світлодіодів.

Світлодіоди краще шукати на Аліекспрес, там великий вибір. Але це рулетка, як пощастить.

Даташити (технічна інформація) на деякі потужні світлодіоди будуть наприкінці статті.

Думаю, головне для довговічної роботи світлодіодів – не гнатися за яскравістю, а встановлювати оптимальний струм роботи.

До зв'язку, Сергію.

P.S. електронікою "хворію" з 1970 р., коли на уроці фізики зібрав свій перший детекторний приймач.

Ще схеми драйверів

Нижче розмістю трохи інформації по схемах та ремонту від мене (автора блогу СамЭлектрик.ру)

Світлодіодний прожектор Навігатор, розглянутий у статті (посилання вже давав на початку статті).

Схема стандартна, вихідний струм змінюється за рахунок номіналів елементів обв'язування та потужності трансформатора:

LED Driver MT7930 Typical. Схема електрична принципова типова для світлодіодного прожектора

Схема взята з даташита на цю мікросхему, ось він:

/ Опис, типова схема включення та параметри мікросхеми для драйверів світлодіодних модулів та матриць., pdf, 661.17 kB, скачан: 1882 разів./

У датасіті детально розписано, що і як треба поміняти, щоб отримати потрібний вихідний струм драйвера.

Ось більш розгорнута схема драйвера, наближена до реальності:

Бачите ліворуч від схеми формулу? Вона показує, від чого залежить вихідний струм. Перш за все, від резистора Rs, який стоїть на початку транзистора і складається з трьох паралельних резисторів. Ці резистори, а заразом і транзистор вигоряють.

Маючи схему, можна братися за ремонт драйвера.

Але і без схеми можна відразу сказати, що в першу чергу треба звернути увагу на:

вхідні ланцюги,
діодний міст,
електроліти,
силовий транзистор,
пайку.

Сам я саме такі драйвера ремонтував кілька разів. Іноді допомагала лише повна заміна мікросхеми, транзистора та майже всієї обв'язки. Це дуже трудомістко і економічно невиправдано. Як правило – це набагато простіше та дешевше – купував та встановлював новий Led Driver, або відмовлявся від ремонту взагалі.

Завантажити та купити

Ось даташити (технічна інформація) на деякі потужні світлодіоди:

/ Технічна інформація з потужного світлодіоду для фар і прожекторів, pdf, 689.35 kB, скачан: 852 разів./

/ Технічна інформація з потужного світлодіоду для фар та прожекторів, pdf, 1.82 MB, скачан: 1083 разів./

Особлива подяка тим, хто схеми реальних світлодіодних драйверів для колекції. Я опублікую їх у цій статті.

Працювали максимально яскраво та ефективно, використовуються спеціальні модулі – драйвери. Зібрати самостійно схему драйвера для світлодіодів зможе кожен, якщо, звичайно, є знання в електротехніці. Сенс роботи приладу - перетворити змінну напругу, що протікає в мережі, на постійну (знижену). Але перш ніж приступати до збирання, необхідно визначитися з тим, які вимоги до пристрою пред'являються - проаналізуйте властивості і види приладів.

Навіщо потрібні драйвери?

Основне призначення драйверів – це стабілізація струму, що проходить через світлодіод. Причому потрібно врахувати, що сила струму, що проходить по кристалу напівпровідника, повинна бути такою самою, як і у світлодіода за паспортом. Завдяки цьому забезпечується стійке висвітлення. Кристал у світлодіоді набагато довше прослужить. Щоб дізнатися напругу, необхідну для живлення світлодіодів, потрібно скористатися вольт-амперною характеристикою. Це графік, що показує залежність між напругою живлення та струмом.

Якщо планується проводити освітлення світлодіодними лампами житлового або офісного приміщення, то драйвер повинен живитися від побутової мережі змінного струму з напругою 220 В. Якщо ж світлодіоди використовуються в автомобільній або мототехніці, потрібно використовувати драйвери, що живляться від постійної напруги, значення 9-36 В. деяких випадках (якщо світлодіодна лампа невеликої потужності та живиться від мережі 220 В) допускається усунути схему драйвера світлодіода. Від мережі якщо запитано пристрій, достатньо включити до схеми постійний резистор.

Параметри драйверів

Перш ніж придбати пристрій або самостійно його виготовити, потрібно ознайомитися з тим, які мають основні характеристики:

Номінальний струм споживання.
Потужність.
Вихідна напруга.

Напруга на виході перетворювача залежить від того, який обраний спосіб підключення джерела світла, числа світлодіодів. Струм має пряму залежність від яскравості та потужності елементів.

Перетворювач повинен забезпечувати струм, у якому світлодіоди працюватимуть з однаковою яскравістю. На PT4115 схема драйвера світлодіодів реалізується досить просто – це найпоширеніший перетворювач напруги для використання з LED-елементами. Виготовити прилад на його основі можна буквально на коліні.

Потужність драйвера

Потужність приладу – це найважливіша характеристика. Чим потужніший драйвер, тим більше світлодіодів можна підключити до нього (звичайно, доведеться проводити прості розрахунки). Обов'язкова умова - потужність драйвера має бути більшою, ніж у всіх світлодіодів у сумі. Виражається це такою формулою:

Р = Р(св) х N,

де Р, Вт – потужність драйвера;

Р(св), Вт – потужність одного світлодіода;

N – кількість світлодіодів.

Наприклад, при складанні схеми драйвера для світлодіода 10W ви можете сміливо підключати як навантаження LED-елементи потужністю до 10 Вт. Обов'язково потрібно мати невеликий запас за потужністю – приблизно 25%. Тому, якщо планується підключення світлодіода 10 Вт, драйвер повинен забезпечувати потужність щонайменше 12,5-13 Вт.

Кольори світлодіодів

Обов'язково потрібно враховувати те, який колір випромінює світлодіод. Від цього залежить те, яке падіння напруги буде у них за однакової сили струму. Наприклад, при струмі живлення 0,35 А, падіння напруги у червоних LED-елементів приблизно 1,9-2,4 В. Потужність у середньому 0,75 Вт. Аналогічна модель із зеленим кольором вже матиме падіння в інтервалі 3,3-3,9 В, а потужність 1,25 Вт. Тому, якщо ви застосовуєте схему драйвера світлодіода 220В з перетворенням 12 В, до нього можна підключити максимум 9 елементів із зеленим кольором або 16 із червоним.

Типи драйверів

Усього можна виділити два типи драйверів для світлодіодів:

Імпульсні. За допомогою таких пристроїв у вихідній частині пристрою створюються високочастотні імпульси. Функціонування ґрунтується на принципах ШІМ-модуляції. Середнє значення струму залежить від коефіцієнта наповнення (відношення тривалості одного імпульсу до частоти його повторення). Струм на виході змінюється за рахунок того, що коефіцієнт заповнення коливається в інтервалі 10-80%, а частота залишається постійною.
Лінійні – типова схема та структура виконані у вигляді генератора струму на транзисторах з р-каналом. З їх допомогою можна забезпечити максимально плавну стабілізацію струму живлення у випадку, якщо напруга на вході нестійка. Відрізняються дешевизною, але мають малу ефективність. Під час роботи виділяється велика кількість тепла, тому можна використовувати тільки для малопотужних світлодіодів.

Імпульсні набули більшого поширення, так як у них ККД набагато вищий (може досягати 95%). Пристрої компактні, діапазон вхідної напруги досить широкий. Але є один великий недолік - високий вплив різноманітних електромагнітних перешкод.

На що звернути увагу при покупці?

Купівлю драйвера обов'язково потрібно робити при виборі світлодіодів. На PT4115 схема драйвера світлодіодів дозволяє забезпечити нормальне функціонування Пристрої, що використовують ШІМ-модулятори, побудовані за схемами з однією мікросхемою, застосовуються переважно в автомобільній техніці. Зокрема, для підключення підсвічування та ламп головного освітлення. Але якість таких простих приладів досить низька - для використання в побутових системах вони не годяться.

Димований драйвер

Майже всі конструкції перетворювачів дозволяють регулювати яскравість світіння LED-елементів. За допомогою таких пристроїв можна виконувати такі дії:

Зменшувати інтенсивність освітленості вдень.
Приховувати або підкреслювати певні елементи інтер'єру.
Зонувати приміщення.

Завдяки цим якостям можна суттєво заощадити на електроенергії, збільшити ресурс елементів.

Різновиди димованих драйверів

Типи димованих драйверів:

Підключаються між БП та джерелом світла. Вони дозволяють керувати енергією, яка надходить на LED-елементи. В основі конструкції знаходяться ШІМ-модулятори з мікроконтролерним керуванням. Вся енергія йде до світлодіодів імпульсами. Від довжини імпульсів безпосередньо залежить енергія, яка надійде на світлодіоди. Такі конструкції драйверів використовуються в основному для роботи модулів зі стабілізованим живленням. Наприклад, для стрічок або рядків, що біжать.
Другий тип пристроїв дозволяє керувати блоком живлення. Управління здійснюється за допомогою ШІМ-модулятора. Також змінюється величина струму, що протікає через світлодіоди. Як правило, такі конструкції застосовуються для живлення тих пристроїв, яким потрібний стабілізований струм.

Потрібно обов'язково врахувати той факт, що ШІМ-регулювання погано впливає на зір. Найкраще використовувати схеми драйверів для живлення світлодіодів, у яких регулюється величина струму. Але один нюанс - залежно від величини струму світіння буде різним. При низькому значенні елементи випромінюватимуть світло з жовтим відтінком, при збільшенні - із синюватим.

Яку мікросхему вибрати?

Якщо немає бажання шукати готовий пристрій, можна зробити його самостійно. Причому розрахувати під конкретні світлодіоди. Мікросхем виготовлення драйверів досить багато. Вам знадобиться лише вміння читати електричні схеми та працювати з паяльником. Для найпростіших пристроїв (потужністю до 3 Вт) можна використовувати мікросхему PT4115. Вона дешева і дістати дуже просто. Характеристики елемента такі:

Напруга живлення – 6-30 В.
Вихідний струм – 1,2 А.
Допустима похибка при стабілізації струму - не більше 5%.
Захист від вимкнення навантаження.
Висновки для димування.
ККД – 97%.

Позначення висновків мікросхеми:

SW – підключення вихідного комутатора.
GND - негативний висновок джерел живлення та сигналу.
DIM – регулятор яскравості.
CSN – датчик вхідного струму.
VIN – позитивний висновок, що з'єднується з джерелом живлення.

Варіанти схем драйверів

Варіанти виконання пристроїв:

Якщо є джерело живлення з постійною напругою 6-30 ст.
Живлення від змінної напруги 12-18 В. У схему вводиться діодний міст та електролітичний конденсатор. По суті, «класична» схема мостового випрямляча із відсіканням змінної складової.

Слід зазначити те що, що електролітичний конденсатор не згладжує пульсації напруги, а дозволяє позбутися змінної складової у ньому. У схемах заміщення (за теоремою Кірхгофа) електролітичний конденсатор у ланцюзі змінного струму є провідником. А ось у ланцюзі постійного струму він замінюється розривом (немає жодного елемента).

Зібрати схему драйвера світлодіодів 220 своїми руками можна лише в тому випадку, якщо використовувати додатковий блок живлення. У ньому обов'язково задіяний трансформатор, яким знижується напруга до необхідного значення 12-18 В. Врахуйте, що не можна підключати драйвери до світлодіодів без електролітичного конденсатора в блоці живлення. При необхідності встановлення індуктивності необхідно зробити її розрахунок. Зазвичай величина становить 70-220 мкГн.

Процес складання

Усі елементи, що використовуються у схемі, потрібно підбирати, спираючись на даташит (технічну документацію). Зазвичай у ньому наводяться навіть практичні схеми використання пристроїв. Обов'язково використовувати у схемі випрямляча низькоімпедансні конденсатори (значення ESR має бути низьким). Застосування інших аналогів знижує ефективність регулятора. Місткість повинна бути не менше 4,7 мкФ (у разі використання схеми з постійним струмом) та від 100 мкФ (для роботи в ланцюзі змінного струму).

Зібрати за схемою драйвер для світлодіодів своїми руками можна буквально за кілька хвилин, потрібно лише наявність елементів. Але необхідно знати і особливості проведення монтажу. Котушку індуктивності бажано розташовувати біля виведення мікросхеми SW. Виготовити її можна самостійно, для цього необхідно лише кілька елементів:

Феритове кільце - можна використовувати зі старих блоків живлення комп'ютерів.
Провід типу ПЕЛ-0,35 в лаковій ізоляції.

Намагайтеся всі елементи розташовувати максимально близько до мікросхеми, це дозволить унеможливити появу перешкод. Ніколи не проводьте з'єднання елементів за допомогою довгих дротів. Вони не тільки створюють безліч перешкод, але й здатні їх приймати. В результаті мікросхема, нестійка до цих перешкод, працюватиме неправильно, порушиться регулювання струму.

Варіант компонування

Розмістити всі елементи можна у корпусі від старої лампи денного світла. У ній вже є - корпус, патрон, плата (яку можна повторно використовувати). Усередині розташувати всі елементи блоку живлення і мікросхему можна без особливих зусиль. А із зовнішнього боку встановити світлодіод, який плануєте запитувати від пристрою. Схеми драйверів для світлодіодів 220 можна використовувати практично будь-які, головне - знизити напругу. Зробити це легко найпростішим трансформатором.

Монтажну плату бажано використати нову. А краще взагалі обійтись без неї. Конструкція дуже проста, допустимо застосувати навісний монтаж. Обов'язково переконайтеся, що на виході випрямляча напруга в допустимих межах, інакше мікросхема згорить. Після складання та підключення здійсніть замір споживаного струму. Зверніть увагу, що у разі зниження струму живлення збільшиться ресурс світлодіодного елемента.

Ретельно вибирайте схему драйвера для живлення світлодіодів, розраховуйте кожен компонент конструкції – від цього залежить термін служби та надійність. При правильному доборі драйверів параметри світлодіодів залишаться дуже високими, а ресурс не постраждає. Схеми драйверів для потужних світлодіодів відрізняються тим, що в них більше елементів. Найчастіше застосовується ШІМ-модуляція, але в домашніх умовах, як то кажуть, «на коліні», такі пристрої вже складно зібрати.

Світлодіодні світильники набули масового поширення, внаслідок чого почалося активне виробництво вторинних джерел живлення. Драйвер світлодіодної лампи здатний стабільно підтримувати задані значення струму на виході пристрою, стабілізуючи напругу через ланцюжок діодів.

Ми розповімо все про види та принципи дії пристрою перетворення струму для роботи діодної лампочки. У запропонованій нами статті наведено орієнтири вибору драйвера, наведено корисні рекомендації. Самостійні домашні електрики у нас знайдуть перевірені на практиці схеми підключення.

Діодні кристали складаються з двох напівпровідників – анода (плюс) та катода (мінус), які відповідають за трансформацію електросигналів. Одна область має провідність P-виду, друга – N. При підключенні джерела живлення через ці елементи потече струм.

За рахунок такої полярності електрони із зони P-типу спрямовуються в зону N-типу, і навпаки, заряди з точки N спрямують до Р. Однак кожен розділ області має свої межі, що називаються P-N переходами. На цих ділянках частки зустрічаються та взаємопоглинаються або рекомбінуються.

Діод відноситься до напівпровідникових елементів і має тільки один p-n переходом. Тому, головною характеристикою, що визначає ступінь яскравості їх свічення, є не напруга, а струм

Під час P-N переходів напруга знижується на певну кількість вольт, завжди однакову для кожного елемента ланцюга. З огляду на ці значення драйвер стабілізує показники вхідного струму і утворює на виході постійну величину.

Яка потрібна потужність та які значення втрат при P-N проходженні вказуються у паспорті світлодіодного приладу. Тому необхідно враховувати параметри блоку живлення, діапазон яких повинен бути достатнім для компенсації втраченої енергії.

Для того, щоб потужні світлодіоди відпрацювали вказаний в характеристиках час, потрібний драйвер, що стабілізує пристрій. На корпусі електронного механізму завжди показано його вихідну напругу

Блоки живлення з напругою від 10 до 36 застосовуються для оснащення освітлювальних приладів.

Техніка може бути різних видів:

фари автомобілів, велосипедів, мотоциклів тощо;
невеликі переносні чи вуличні ліхтарі;
, стрічки, та модулі.

Однак для , а також у разі використання постійної напруги драйвери допустимо не застосовувати. Замість них у схему вноситься резистор, який також живиться від мережі 220 Ст.

Принцип роботи блоку живлення

Розберемося, у чому полягають відмінності між джерелом напруги та блоком живлення. Як приклад розглянемо схему, зображену нижче.

Підключивши до джерела живлення 12 В резистор на 40 Ом, через нього проходитиме струм 300 мА (рисунок А). При паралельному включенні до ланцюга другого резистора значення струму становитиме – 600 мА (Б). Однак напруга буде незмінною.

Незважаючи на підключення двох резисторів до джерела живлення, другий на виході створюватиме незмінну напругу, тому що за ідеальних умов не підкоряється навантаженню

Тепер розглянемо, як зміняться значення, якщо схемою будуть підключені резистори до блоку живлення. Аналогічно вводимо реостат 40 Ом з драйвером 300 мА. Останній створює на ньому напругу 12 В (схема В).

Якщо ж ланцюг складений із двох резисторів, то величина струму незмінна, а напруга складе 6 (Г).

Драйвер на відміну джерела напруги підтримує на виході задані параметри струму, проте потужність напруги може змінюватися

Роблячи висновки, можна сказати, що якісний перетворювач постачає навантаженню номінальний струм навіть у разі падіння напруги. Відповідно, кристали діодів на 2 або на 3 В і струмом на 300 мА горітимуть однаково яскраво зі зниженою напругою.

Відмінні характеристики перетворювача

Один з найважливіших показників - потужність, що передається під навантаженням. Пристрій не можна перевантажувати та намагатися отримати максимально можливі результати.

Неправильне використання сприяє швидкому виходу з ладу як оглядового механізму, а й LED чіпів.

До головних факторів, що впливають на роботу, належать:

складові елементи, що використовуються в процесі збирання;
ступінь захисту (ІР);
мінімальні та максимальні значення на вході та виході;
виробник.

Сучасні моделі перетворювачів випускаються з урахуванням мікросхем і використовують технологію широтно-импульсных перетворень (ШИМ).

У процесі роботи блоку живлення для регулювання величини напруги впроваджено метод широтно-імпульсної модуляції, при цьому на виході зберігається аналогічний рід струму, що і на вході

Такі пристрої відрізняються високим ступенем захисту від коротких замикань, перевантажень мережі, а також мають підвищений ККД.

Правила підбору перетворювача струму

Для придбання перетворювача LED лампи слід вивчити ключові. Спиратися варто на вихідну напругу, номінальний струм і потужність, що видається.

Потужність світлових діодів

Розберемо спочатку вихідну напругу, яка підпорядкована кільком фактором:

значення втрат напруги на P-N переходах кристалів;
кількість світлових діодів у ланцюжку;
схема підключення.

Параметри номінального струму можна визначити за характерними особливостями споживача, а саме потужністю LED елементів та ступенем їхньої яскравості.

Цей показник впливатиме на споживаний кристалами струм, діапазон якого варіюється виходячи з необхідної яскравості. Завдання перетворювача - забезпечити цим елементам подачу необхідної кількості енергії.

Значення напруги на виході має бути більшим або ідентичним загальній сумі витраченої енергії на кожному блоці електросхеми

Потужність пристрою залежить від сили кожного LED елемента, їх кольору та кількості.

Для прорахунку споживаної енергії використовують таку формулу:

P H = P LED * N,

N – кількість кристалів у ланцюзі.

Отримані показники не повинні бути меншими за потужність драйвера. Тепер необхідно визначити потрібне номінальне значення.

Максимальна потужність приладу

Слід враховувати і те, що забезпечення стабільної роботи перетворювача його номінальні показники повинні перевищувати на 20-30 % отримане значення P H .

Таким чином формула набуває вигляду:

P max ≥ (1,2..1,3) * P H,

де P max – номінальна потужність блоку живлення.

Крім потужності та кількості споживачів на платі, сила навантаження також підпорядкована кольоровим факторам споживача. За однакового струму, залежно від відтінку, вони мають різні показники падіння напруги.

Драйвер для LED лампи повинен видавати таку кількість струму, яка потрібна для забезпечення максимальної яскравості. При підборі пристрою покупець повинен пам'ятати про те, що потужність має бути більшою, ніж використовують усі світлодіоди.

Візьмемо для прикладу світлодіоди американської фірми Cree з лінійки XP-E в червоному кольорі.

Їх характеристики виглядають так:

падіння напруги 1,9-2,4;
струм 350 мА;
середня потужність споживання 750 мВт.

Аналог зеленого кольору при тому струмі, матиме зовсім інші показники: втрати на P-N переходах 3,3-3,9 В, а потужність 1,25 Вт.

Відповідно, можна зробити висновки: драйвер, розрахований на 10 Вт, застосовується для живлення дванадцяти червоних кристалів або восьми зелених.

Схема підключення світлодіодів

Вибір драйвера повинен здійснюватись після визначення схеми підключення LED-споживачів. Якщо насамперед придбати світлові діоди, а потім підбирати до них перетворювач, цей процес супроводжуватиметься масою складнощів.

Для пошуку пристрою, що забезпечує роботу саме такої кількості споживачів за заданої схеми підключення, доведеться витратити чимало часу.

Наведемо приклад із шістьма споживачами. Втрати напруги у них становлять 3, споживаний струм 300 мА. Для їх підключення можна використовувати один із методів, при цьому в кожному окремому випадку потрібні параметри блоку живлення відрізнятимуться.

Недоліком почергового розташування діодів є потреба в блоці живлення з великою напругою, якщо в ланцюзі буде багато кристалів

У нашому випадку при послідовному підключенні необхідний блок на 18 зі струмом 300 мА. Основний плюс такого способу в тому, що через всю лінію проходить однакова сила, відповідно всі діоди горять з ідентичною яскравістю.

Мінусом паралельного розміщення споживачів є різниця яскравості світіння кожного ланцюжка. Таке негативне явище виникає через розкид параметрів діодів внаслідок відмінностей між струмом, що проходить по кожній лінії.

Якщо застосовано паралельне розміщення – достатньо використовувати перетворювач на 9 В, однак значення струму, що затрачується, буде збільшено вдвічі, в порівнянні з попереднім методом.

Метод послідовного розташування по два діоди не може бути застосований із заміною кількості кристалів, що входять до групи – 3 і більше. Такі обмеження пов'язані з тим, що через один елемент може пройти занадто великий струм, а це створює можливість виходу з ладу всього ланцюга.

Якщо використовується послідовний метод із формуванням пар по два світлодіоди, використовується драйвер з аналогічними показниками, як у попередньому випадку. При цьому яскравість освітлення буде рівномірною.

Однак і тут не обійшлося без негативних нюансів: при подачі харчування до групи, внаслідок розкидання характеристик один із світлодіодів може відкриватися швидше за другий, відповідно, через нього і піде струм, що вдвічі перевищує номінальне значення.

Багато видів розраховані на подібні короткострокові стрибки, але такий метод відноситься до менш затребуваних.

Види драйверів типу пристрою

Пристосування, що перетворюють живлення 220 на необхідні показники для світлодіодів, умовно діляться на три категорії: електронні; з урахуванням конденсаторів; димовані.

Ринок світлотехнічних аксесуарів представлений широкою різноманітністю моделей драйверів в основному китайського виробника. І незважаючи на низький ціновий діапазон, із цих приладів можна вибрати цілком гідний варіант. Проте варто звертати увагу гарантійний талон, т.к. Не вся представлена продукція має прийнятну якість.

Електронний вигляд приладу

В ідеальному варіанті електронний перетворювач має бути оснащений транзистором. Його роль полягає у здійсненні розвантаження регулювальної мікросхеми. Для виключення або максимального згладжування пульсації на виході монтується конденсатор.

Такого типу пристрій відноситься до дорогої категорії, проте воно здатне стабілізувати струм до 750 мА, на що баластні механізми нездатні.

Найновіші драйвери в основному встановлюють на лампочки з цоколем E27. Виняток із правил – вироби Gauss GU5,3. Вони оснащені безтрансформаторним перетворювачем. Однак ступінь пульсації в них досягає кількох сотень Гц

Пульсування – це єдиний недолік перетворювачів. Другим можна назвати електромагнітні перешкоди високочастотного діапазону. Так, якщо в розетку, пов'язану зі світильником, будуть підключатися інші електроприлади, наприклад, радіо - можна очікувати на перешкоди при прийомі цифрових FM-частот, телебачення, роутера і т.д.

В опціональному пристрої якісного приладу повинні бути два конденсатори: один – електролітичний для згладжування пульсацій, інший – керамічний, для зниження ВЧ. Однак таке поєднання можна зустріти нечасто, особливо якщо говорити про китайські вироби.

Ті, хто має загальні поняття у подібних електросхемах, можуть самостійно підбирати вихідні параметри електронного перетворювача, змінюючи номінал резисторів.

За рахунок високого ККД (до 95%) такі механізми підходять для потужних приладів, що використовуються в різних сферах, наприклад для тюнінгу автомобілів, у вуличних освітлювальних приладах, а також побутових LED джерелах.

Блок живлення на основі конденсаторів

Тепер переходимо до менш популярних пристроїв – на базі конденсаторів. Майже всі схеми світлодіодних ламп дешевого зразка, де застосовані такого типу драйвери, мають схожі характеристики.

Однак внаслідок модифікацій виробником вони зазнають змін, наприклад, видалення будь-якого елемента ланцюга. Особливо часто цією деталлю служить один із конденсаторів - згладжуючий.

Внаслідок безконтрольного заповнення ринку дешевим та неякісним товаром користувачі можуть «відчувати» у лампах стовідсоткову пульсацію. Навіть не заглиблюючись у їх пристрій, можна стверджувати про видалення зі схеми елемента, що згладжує.

Плюсів у таких механізмів всього два: вони доступні для самостійного складання, а їх ККД дорівнює стовідсотковому, тому що втрати будуть тільки на p-n переходах і опорах.

Така сама кількість і негативних сторін: низька електробезпека і високий рівень пульсації. Другий недолік становить близько 100 Гц і утворюється внаслідок випрямлення змінної напруги. У ГОСТі прописано норму допустимої пульсації 10-20 % залежно від призначення приміщення, де встановлено світлотехнічний прилад.

Єдиний спосіб згладити цей недолік - добір конденсатора з правильним номіналом. Проте не варто розраховувати на повне усунення проблеми, – таке рішення може лише згладити інтенсивність сплесків.

Перетворювачі струму, що димуються

Драйвери-світлорегулятори дозволяють міняти вхідні і вихідні показники струму, при цьому знижується або збільшується ступінь яскравості світла, що випромінюється діодами.

Існує два методи підключення:

перший передбачає плавний запуск;
другий – імпульсний.

Розглянь принцип роботи димованих драйверів на основі мікросхеми CPC9909, яка використовується як регулюючий апарат для світлодіодних ланцюгів, у тому числі і з високою яскравістю.

Схема стандартного включення CPC9909 з живленням 220 В. Згідно зі схематичними вказівками, є можливість керування одним або декількома потужними споживачами

При плавному пуску мікросхема з драйвером забезпечує поступове включення діодів з яскравістю, що наростає. Для цього процесу задіяні два резистори, підключені до висновку LD, призначеного для виконання завдання плавного димування. Так реалізується важливе завдання – продовження терміну експлуатації елементів LED.

Цей висновок забезпечує і аналогове регулювання - резистор на 2,2 кОм змінюють більш потужний змінний аналог - 5,1 кОм. Таким чином досягається плавна зміна потенціалу на виході.

Застосування другого способу передбачає подачу імпульсів прямокутного типу на низькочастотний виведення PWMD. При цьому використовують або мікроконтролер, або імпульсний генератор, які обов'язково поділяються оптопарою.

З корпусом чи без нього?

Драйвера випускаються у корпусі або без. Перший варіант є найпоширенішим і дорожчим. Такі пристрої захищені від потрапляння вологи та частинок пилу.

Пристосування другого типу застосовуються під час проведення прихованого монтажу і, відповідно, відрізняються дешевизною.

Живлення всіх представлених приладів може бути від мережі 12 В або 220 В. Незважаючи на те, що безкорпусні моделі виграють у ціні, вони суттєво відстають у плані безпеки та надійності механізму

Кожен з них відрізняється допустимою температурою в процесі експлуатації – на це необхідно звертати увагу при підборі.

Класична схема драйвера

Для самостійного складання LED блоку живлення розберемося з найпростішим пристроєм імпульсного типу, що не має гальванічної розв'язки. Головна перевага таких схем – просте підключення та надійна робота.

Схема такого механізму складена із трьох основних каскадних областей:

Розділювач напруги на ємнісному опорі.
Випрямляч.
Стабілізатори напруги.

Перша ділянка - протидія, що надається змінному струму на конденсаторі С1 з резистором. Останній потрібен виключно здійснення самостійної зарядки інертного елемента. На роботу схеми він не впливає.

Коли утворена напівхвиля напруги проходить через конденсатор, струм протікає доти, доки обкладки повністю не зарядяться. Чим менша ємність механізму, тим менше часу буде витрачено на його повний заряд.

Наприклад, прилад об'ємом 0,3-0,4 мкФ заряджається протягом 1/10 періоду напівхвилі, тобто всього десята частка напруги, що проходить, пройде через цю ділянку.

Процес випрямлення цьому ділянці виконується за схемою Гретца. Діодний міст підбирається, відштовхуючись від номінального струму та зворотної напруги. При цьому останнє значення не повинно бути менше 600 В

Другий каскад є електричним пристроєм, що перетворює (випрямляє) змінний струм в пульсуючий. Такий процес називається двонапівперіодним. Оскільки одна частина напівхвилі була згладжена конденсатором, на виході цієї ділянки постійний струм дорівнюватиме 20-25 В.

Так як живлення світлодіодів не повинно перевищувати 12, для схеми необхідно використовувати стабілізуючий елемент. Для цього вводиться ємнісний фільтр. Наприклад, можна використовувати модель L7812

Третій каскад працює на базі фільтруючого фільтру, що згладжує, - електролітичного конденсатора. Вибір його ємнісних властивостей залежить від сили навантаження.

Оскільки зібрана схема відтворює свою роботу відразу, не можна торкатися оголених проводів, тому що струм, що проводиться, досягає десятків ампер - попередньо проводиться ізоляція ліній.

Висновки та корисне відео на тему

Усі складнощі, з якими може зіткнутися радіоаматор, що підбирає перетворювач для потужних LED ламп, докладно описані у відеосюжеті:

Ключові особливості самостійного підключення перетворювального приладу до електросхеми:

Поетапний інструктаж, що описує процес збирання своїми руками світлодіодного драйвера з підручних засобів:

Незважаючи на заявлені виробником десятки тисяч годин безперебійної роботи світлодіодних ламп, є безліч факторів, які суттєво знижують ці показники.

Для згладжування всіх стрибків струму електросистемі призначені драйвери. До їх вибору або самостійного збирання потрібно підходити відповідально після прорахунку всіх необхідних параметрів.

Розкажіть, як підбирали драйвер для роботи світлодіодної лампочки. Поділіться своїми аргументами та способами стабілізації постачання напруги діодному приладу освітлення. Залишайте коментарі в блоці, задавайте питання, розміщуйте фотографії за темою статті.

Примітка автора: «У мережі є досить велика кількість інформації про живлення світлодіодної продукції, але коли я готував матеріал для цієї статті, знайшов велику кількість абсурдної інформації на сайтах з видачі пошукових систем. При цьому спостерігається або повна відсутність, або неправильне сприйняття базових теоретичних відомостей та понять.

Світлодіоди - найефективніший на сьогоднішній день із усіх поширених джерел світла. За ефективністю криються і проблеми, наприклад, висока вимога до стабільності струму, який їх живить, погана переносимість складних теплових режимів роботи (при підвищеній температурі). Звідси виходить завдання вирішення цих проблем. Давайте розберемося, чим відрізняються поняття блок живлення та драйвер. Для початку заглибимося в теорію.

Джерело струму та джерело напруги

Блок живлення- це узагальнена назви частини електронного пристрою або іншого електроустаткування, що здійснюють подачу та регулювання електроенергії для живлення цього обладнання. Може бути як всередині пристрою, так і зовні, в окремому корпусі.

Драйвер- узагальнена назва спеціалізованого джерела, комутатора чи регулятора живлення для специфічного електроустаткування.

Розрізняють два основні типи джерел живлення:

Джерело напруги.

Джерело струму.

Давайте розглянемо їх відмінності.

Джерело напруги- це таке і джерело живлення напруга на виході якого не змінюється при зміні вихідного струму.

У ідеального джерела напруги внутрішній опір дорівнює нулю, причому вихідний струм може бути нескінченно великим. Насправді ж справа інакша.

Будь-яке джерело напруги має внутрішній опір. У зв'язку з цим напруга може дещо відхилятися від номінального при підключенні потужного навантаження (потужна - мале опір, великий струм споживання), а вихідний струм обумовлюється його внутрішнім пристроєм.

Для реального джерела напруги аварійним режимом є режим короткого замикання. У такому режимі струм різко зростає, його обмежує лише внутрішній опір джерела живлення. Якщо джерело живлення немає захисту від КЗ, він вийде з ладу

Джерело струму- це джерело живлення, струм якого залишається заданим незалежно від опору підключеного навантаження.

Оскільки метою джерела струму є підтримка заданого рівня струму. Аварійним режимом для нього є режим холостого ходу.

Якщо пояснити причину простими словами, то справа така: припустимо, ви підключили до джерела струму з номінальним в 1 Ампер навантаження опором в 1 Ом, то напруга на його виході встановиться в 1 Вольт. Виділиться потужність 1 Вт.

Якщо збільшити опір навантаження, скажімо до 10 Ом, то струм так і буде 1А, а напруга вже встановиться на рівні 10В. Отже, виділиться 10Вт потужності. І навпаки, якщо знизити опір до 0.1 Ома, струм буде однаково 1А, а напруга стане 0.1В.

Холостим ходом називається стан, коли до висновків джерела живлення нічого не підключено. Тоді можна сказати, що на холостому ходу опір навантаження дуже великий (нескінченний). Напруга буде зростати доти, доки не потече струм силою 1А. На практиці, наприклад такої ситуації можна навести котушку запалювання автомобіля.

Напруга на електродах свічки запалювання, коли ланцюг живлення первинної обмотки котушки розмикається, зростає доти, поки його величина не досягне напруги пробою іскрового проміжку, після чого через іскру, що утворилася, протікає струм і розсіється енергія, накопичена в котушці.

Стан короткого замикання джерела струму не є аварійним режимом роботи. При короткому замиканні опір навантаження джерела живлення прагне нулю, тобто. воно нескінченно маленьке. Тоді напруга на виході джерела струму буде відповідним для протікання заданого струму, а потужність, що виділяється, мізерно мала.

Перейдемо до практики

Якщо говорити про сучасну номенклатуру або назви, які даються джерелам харчування більшою мірою маркетологами, а не інженерами, то блоком живленняприйнято називати джерело напруги.

До таких відносяться:

Зарядний пристрій для мобільного телефону (у них перетворення величин до досягнення необхідного зарядного струму та напруги здійснюється встановленими на платі зарядного пристрою перетворювачами).

Блок живлення для ноутбука.

Блок живлення для світлодіодної стрічки

Драйвером називають джерело струму. Основне його застосування в побуті - це харчування окремих і ті та інші звичайній високій потужності від 0.5 Вт.

Живлення світлодіодів

На початку статті було згадано, що світлодіод має дуже високі вимоги до живлення. Справа в тому, що світлодіод живиться струмом. Це пов'язано з . Подивіться на неї.

На малюнку ВАХ діодів різних кольорів:

Така форма гілки (близька до параболи) обумовлена характеристиками напівпровідників і домішок, які в них внесені, а також особливостей pn-переходу. Струм, коли напруга, прикладена до діода менше порогового майже, не росте, вірніше його зростання мізерно малий. Коли напруга на висновках діода досягає порогового рівня, через діод різко починає зростати струм.

Якщо струм через резистор росте лінійно і залежить від його опору та прикладеної напруги, то зростання струму через діод не підпорядковується такому закону. І зі збільшенням напруги на 1% струм може зрости на 100% і більше.

Плюс до цього: у металів опір збільшується при зростанні його температури, а у напівпровідників навпаки – опір падає, а струм починає зростати.

Щоб дізнатися причини цього докладніше потрібно заглибитися в курс "Фізичні основи електроніки" і дізнатися про типи носіїв зарядів, ширину забороненої зони та інші цікаві речі, але робити цього ми не будемо, ці питання ми розглядали.

У технічних характеристиках порогова напруга позначається як падіння напруги в прямому зміщенні, для світлодіодів білого світіння зазвичай близько 3 вольт.

З першого погляду може здатися, що достатньо на етапі проектування та виробництва світильника достатньо подобати і виставити стабільну напругу на виході блоку живлення і все буде добре. На світлодіодних стрічках так і роблять, але їх живлять від стабілізованих джерел живлення, до того ж потужність застосовуваних у стрічках світлодіодах часто мала, десяті і соті частки Ватт.

Якщо такий світлодіод живиться від драйвера зі стабільним вихідним струмом, то при нагріванні світлодіода струм через нього не зросте, а залишиться незмінним, а напруга на його висновках для цього трохи знизиться.

А якщо від блоку живлення (джерела напруги), після нагрівання струм збільшиться, від чого нагрівання буде ще сильнішим.

Є ще один фактор – характеристики всіх світлодіодів (як і інших елементів) завжди відрізняються.

Вибір драйвера: характеристики, підключення

Для правильного вибору драйвера потрібно ознайомитись з його технічними характеристиками, основні це:

Номінальний вихідний струм;

Максимальна потужність;

Мінімальна потужність Не завжди вказується. Справа в тому, деякі драйвера не запустяться якщо до них підключено навантаження менше певної потужності.

Часто в магазинах замість потужності вказують:

Номінальний вихідний струм;

Діапазон вихідних напруг у вигляді (хв.)…(макс.), наприклад 3-15В.

Кількість світлодіодів, що підключаються, залежить від діапазону напруг, пишеться у вигляді (хв) ... (макс), наприклад 1-3 світлодіодів.

Так як струм через всі елементи однаковий при послідовному підключенні, тому до драйвера світлодіоди послідовно підключаються.

Паралельно світлодіоди небажано (скоріше не можна) підключати до драйвера, тому що падіння напруги на світлодіодах можуть трохи відрізнятися і один буде перевантажений, а другий навпаки працювати в режимі нижче номінального.

Підключати більше світлодіодів, ніж визначено конструкцією драйвера, не рекомендується. Справа в тому, що будь-яке джерело живлення має певну максимально допустиму потужність, яку не можна перевищувати. А при кожному підключеному світлодіоді до джерела стабілізованого струму напруга на його виходах зростатиме приблизно на 3В (якщо білий світлодіод), а потужність дорівнюватиме як зазвичай добутку струму на напругу.

Виходячи з цього, зробимо висновки, щоб купити правильний драйвер для світлодіодів, потрібно визначитися зі струмом, який споживають світлодіоди та напругою, що на них падає, і за параметрами підібрати драйвер.

Наприклад, цей драйвер підтримує підключення до 12 потужних світлодіодів на 1Вт, зі струмом споживання в 0.4А.

Ось такий видає струм 1.5А і напруга від 20 до 39В, значить до нього можна підключити, наприклад світлодіод на 1.5а, 32-36В і потужністю 50Вт.

Висновок

Драйвер - це один із типів блоку живлення, розрахований на забезпечення світлодіодів заданим струмом. У принципі однаково як називають це джерело харчування. Блоками живлення називаються джерела живлення для світлодіодних стрічок на 12 або 24 Вольта, вони можуть видавати будь-який струм нижче максимального. Знаючи правильні назви, ви навряд чи помилитеся при придбанні товару в магазинах, і вам не доведеться його міняти.