Схемы балластов светодиодных ламп

Схемы балластов светодиодных ламп

Типовая архитектура схемы электронного балласта для светодиодных светильников реализована на импульсном преобразователе напряжения. В зависимости от требуемой выходной мощности в структуре импульсного AC/DC-преобразователя могут быть использованы разные топологии. В частности, для реализации источников малой и средней мощности широко применяется топология обратноходового преобразования — Flyback. Структура Flyback-преобразователя состоит из диодного выпрямителя, емкостного фильтра, контроллера преобразователя, выходного силового ключа, импульсного трансформатора (рис. 1).

Рис. 1. Типовая схема Flyback-преобразователя

Для уменьшения уровня помех на входе дополнительно используется LC-фильтр.

В обратноходовом преобразователе длительность включенного состояния ключа больше длительности выключенного. Делается это для того, чтобы большее количество энергии было запасено в трансформаторе и передано в нагрузку. Обратная связь по напряжению организована через оптрон, а по току — через дополнительную обмотку силового трансформатора.

Ключевым элементом импульсного сетевого источника питания является микросхема ШИМ-контроллера. Его основная функция — управление силовыми транзисторами, стоящими в первичной цепи импульсного трансформатора, и поддержание выходного напряжения на заданном уровне с помощью сигнала обратной связи. Структура ШИМ-контроллеров также обеспечивает и дополнительные функции, повышающие эффективность и надежность источника питания:

  • Ограничение тока и скважности импульсов в цепи управления силовыми транзисторами;
  • Плавный запуск преобразователя после подачи питания (Soft Start);
  • Встроенный динамический источник питания от высоковольтного входного напряжения;
  • Контроль уровня входного напряжения с устранением «провалов» и «выбросов»;
  • Защита от КЗ в цепи силового трансформатора и выходного выпрямителя;
  • Температурная защита контроллера, а также ключевого элемента;
  • Блокировка работы преобразователя при пониженном и повышенном входном напряжении;
  • Оптимизация управления для дежурного режима и режима с пониженным током в нагрузке (пропуск циклов или переход на пониженную частоту преобразования);
  • Оптимизация уровня ЭМИ.

Контроллер Flyback-преобразователей NCP1351

ШИМ-контроллер NCP1351 компании ON Semiconductor является прекрасной основой для построения современных сетевых импульсных источников питания для широкого класса приложений, в частности — для светодиодных светильников. Микросхемы характеризует невысокая стоимость, высокая эффективность преобразования, экономичность за счет понижения энергопотребления в дежурном режиме, высокая надежность, обеспечиваемая наличием комплекса встроенных защит, а также низкий уровень ЭМИ.

В состав схемы преобразователя входят: входной фильтр, выпрямительный мост (в котором можно использовать недорогие диоды 1N4007), конденсатор фильтра, индуктивность фильтра, силовой ключ, выпрямительный диод и сглаживающий конденсаторный фильтр (рис. 2).

Рис. 2. Структурная схема сетевого источника питания на базе NCP1351

Микросхема имеет очень низкий ток покоя, позволяющий использовать высокоомные резисторы в схеме запуска преобразователя с питанием непосредственно от высоковольтной шины. Для управления используется технология фиксированного пикового тока в открытом состоянии ключа (quasi fixed TON). Контроллер снижает частоту переключения при уменьшении нагрузки. В результате источник питания (ИП) на базе NCP1351 обеспечивает отличную эффективность при изменении тока в нагрузке. Внешний подстраиваемый таймер непрерывно следит за наличием и уровнем сигнала обратной связи для того, чтобы обеспечить защиту ИП от короткого замыкания и токовой перегрузки. При срабатывании таймера NCP1351 прекращает работу и остается в режиме защелки для версии прибора A или же пытается выполнить перезапуск для версии прибора B. Блокировка работы преобразователя по входу LATCH производится при одном из двух условий: при повышении тока в обмотке трансформатора датчика перегрузки в первичной цепи или же по сигналу оптрона о перегрузке во вторичной цепи.

Блокировка срабатывает при обнаружении повышенного тока в цепи нагрузки, например, при коротком замыкании. Условие короткого замыкания определяется таймером длительностью 80 мс. Если повышенный ток детектируется более 80 мс, то ситуация оценивается как аварийная, и работа преобразователя блокируется.

Внутренняя структура контроллера потребляет минимальный уровень тока при запуске преобразователя. Этот базовый параметр особенно важен при проектировании ИП с низким потреблением в дежурном режиме. Технология токового датчика в цепи обратной связи с отрицательным током позволяет минимизировать уровень шума преобразователя при переключениях, обеспечивая максимальный уровень напряжения на резисторе токового датчика. Мощность рассевания на датчике при этом минимальная.

Основные параметры контроллера:

  • Квазипостоянный режим частотного регулирования тока (Quasi-fixed TON) и переменное время нахождения в фазе выключенного состояния;
  • Очень низкий уровень тока при запуске преобразователя;
  • Режим сжатия сигнала пикового тока, уменьшающий уровень акустического шума трансформатора;
  • Возможность регулировки как в первичной, так и во вторичной цепях;
  • Наличие входа блокировки защиты OTP, OVP;
  • Использование дизеринга для улучшения спектра ЭМИ;
  • Наличие внешней защиты от Easy External Over Power Protection (OPP);
  • Защита при пониженном напряжении на входе;
  • Очень низкий уровень потребления в дежурном режиме за счет режима расширения фазы выключенного состояния;
  • Корпус SOIC-8;
  • Защита от сверхтоков, с режимом защелки или автовосстановления после перегрузки (реализована в версиях A иB);
  • Двухступенчатая защита от токовой перегрузки с защелкой или автовосстановлением после перегрузки (реализована в версиях C и D).
  • Дополнительный ИП в системах энергопитания;
  • Сетевой источник питания для принтеров, игровых приставок, дешевых сетевых адаптеров;
  • Зарядные устройства для аккумуляторов;
  • Электронный балласт светодиодных светильников.

Рассмотрим подробнее некоторые полезные функции, реализованные в структуре контроллера, позволяющие улучшить эффективность преобразования и надежность работы в критических режимах.

Функция блокировки (Latch) при аварийных ситуациях. Переход в аварийный режим при обнаружении критических ситуаций может предусматривать как принудительное ограничение тока, так и полную блокировку работы преобразователя. При блокировке останавливается задающий ШИМ-генератор, и запрещается подача активного сигнала для силового транзистора. В зависимости от типа или модификации микросхем возможны два сценария блокировки (Latch). В первом случае преобразователь «защелкивается» и не меняет свое состояние, даже если условие, вызвавшее его, уже пропало. Восстановление работы преобразователя возможно лишь после выключения сетевого напряжения и повторного включения питания. Во втором случае реализуются попытки автовосстановления (autorecovery) нормальной работы преобразователя. Для этого в структуре контроллера приблизительно на 1,5 секунды запускается таймер. После этого контроллер вновь проверяет наличие критических ситуаций, и, если они сохраняются, блокировка остается. В этом случае светодиодный индикатор сетевого источника будет мигать с периодом 1,5 секунды. Автовосстановление происходит только при срабатывании по понижению напряжения.

Режим пониженной частоты (Frequency foldback). В контроллере NCP1351 используется режим с переходом на пониженную частоту (Frequency foldback). Такой переход происходит при уменьшении сигнала обратной связи ниже порогового. При уменьшении частоты пиковый ток пропорционально снижается примерно на 30% от максимального значения для того, чтобы предотвратить явление механического резонанса в трансформаторе и тем самым уменьшить риск возникновения нежелательных акустических шумов при изменении нагрузки, особенно в дежурном режиме.

Уменьшение ЭМИ за счет использования дизеринга частоты внутреннего генератора (Natural Frequency Dithering). Для контроллеров, работающих на фиксированной частоте, используется прием введения малой частотной модуляции около центральной частоты. Наличие вариаций частоты не влияет на работу преобразователя, однако позволяет «размыть» спектр ЭМИ и таким образом уменьшить амплитуду электромагнитного излучения, индуцируемого в цепи трансформатора и преобразователя. В качестве сигнала управления модуляцией используются естественные пульсации сетевого напряжения на конденсаторе фильтра.

Для контроллеров, работающих на фиксированной частоте, используется прием введения малой частотной модуляции около центральной частоты. Наличие вариаций частоты не влияет на работу преобразователя, однако позволяет «размыть» спектр ЭМИ и таким образом уменьшить амплитуду электромагнитного излучения, индуцируемого в цепи трансформатора и преобразователя. В качестве сигнала управления модуляцией используются естественные пульсации сетевого напряжения на конденсаторе фильтра.

Dual level OCP (Over Current Protection) — двухуровневая защита от токовой перегрузки. Защита от повышенного тока (Overcurrent Protection) в нагрузке и силовых цепях имеет два различных уровня. На низком уровне контроллер сохраняет способность к регулированию, но имеет долгий старт. На высоком уровне при потере сигнала регулирования запускается обычный таймер. Это позволяет ИП кратковременно работать в режиме критической мощности. Токовая защита зависит только от сигнала в цепи обратной связи.

Читайте также:  Садовое пугало своими руками

Модуль электронного балласта
для светодиодных светильников
мощностью до 20 Вт

На базе контроллера NCP1351 инженерами компании ON Semi был разработан модуль источника питания, предназначенный для использования в качестве электронного балласта светодиодных светильников (рис. 3).

Рис. 3. Схема электронного балласта для питания светодиодных светильников с мощностью до 25 Вт

Основные параметры источника питания:

  • Широкий диапазон входных напряжений сети 85…265В;
  • Гальваническая развязка выходной схемы от сети;
  • Малые габариты и цена;
  • Размер модуля 125x37x35мм;
  • Хороший уровень регулирования;
  • Высокая эффективность преобразования;
  • Защита от токовой перегрузки и короткого замыкания на выходе;
  • Максимальное выходное напряжение 33В;
  • Диапазон рабочего тока 350…1500мА;
  • Эффективность преобразования 80% при номинальной нагрузке;
  • Конвекционный тип охлаждения;
  • Температурный диапазон 0…70°С.

Предложенная схема может обеспечивать и более высокую мощность. Однако для того, чтобы удовлетворять нормам требований IEC6100-3-2 Class C по электромагнитной совместимости, схема оптимизирована на работу при мощности менее 25 Вт.

Ток и прямое падение на мощных светодиодах

Яркость свечения светодиодов определяется уровнем тока, поэтому в цепи обратной связи источника используется контроль тока и обычный стабилитрон для ограничений максимального напряжения на выходе. В таблице 1 представлены типовые уровни прямого падения напряжения для разных типов мощных белых светодиодов Luxeon при номинальных рабочих токах.

Таблица 1. Прямое падение напряжения для разных категорий мощных светодиодов

Прямой ток, мА Прямое напряжение, В
350 3,42
700 3,60
1000 3,72
1500 3,85

Исходя из этих значений рассчитывается номинальное напряжение на выходе источника питания светодиодной цепочки. Например, для цепочки из восьми светодиодов с током 700 мA и суммарным потреблением 20,2 Вт получаем напряжение 28,8 В. В таблице 2 представлены возможные варианты организации светодиодных цепочек с использованием приборов различной мощности. Модифицирование модуля источника для различного уровня тока через светодиоды производится установкой требуемого номинала резисторов R12/R13 в схеме ограничения тока на транзисторе Q3.

В таблице 2 указаны номиналы напряжений источника питания для данных вариантов, а также расчетные значения резисторов R12/R13, задающих ограничение тока на выходе источника питания.

Таблица 2. Варианты топологий светодиодных излучателей

Тип/Число светодиодов в цепочке Ток в цепочке светодиодов
350, мА 700, мА 1 A 1,5 A
LUXEON® I 11
LUXEON® III 10 6 4
LUXEON® Rebel 10 6 4
LUXEON® K2 11 6 4 2
Cree XR-E® 12 8 5
Cree XP-E® 12 8
OSRAM Platinum Dragon® 12 7 5
Напряжение на светодиодной цепочке, В 45 33 22 12
Резисторы порога ограничения выходного тока R12 & R13 3R6 1R8 1R2 0R8

Подробная методика расчета и выбор компонентов для преобразователя приведена в источнике [3].

На рис. 4 показана конструкция модуля электронного балласта, реализованная на основе контроллера NCP1351. Размер платы 125х37 мм.

Рис. 4. Внешний вид модуля электронного балласта для светодиодных светильников

Модуль достаточно компактен для размещения в корпусах светодиодных настенных и потолочных светильников.

На рис. 5 показан график зависимости эффективности преобразования данного источника питания от напряжения на цепочке светодиодов.

Рис. 5. Зависимость эффективности преобразования от напряжения на цепочке

График отражает практически очевидную зависимость — чем больше напряжение питания на светодиодной цепочке (и, соответственно, больше число светодиодов), тем выше эффективность преобразования. Чем ближе напряжение во входной цепи к выходному напряжению, тем выше эффективность. Для сетевого напряжения 115 В эффективность будет немного выше, чем для 220 В. Однако есть и предел, обусловленный уровнем потерь на силовых элементах преобразователя.

Демо-платы контроллера AC/DC
FlyBack конвертора NCP1351

Для демонстрации работы микросхемы контроллера NCP1351 в источниках питания компания ON Semi предлагает ряд демонстрационных плат (таблица 3). Эти платы доступны для заказа в компании КОМПЭЛ.

Таблица 3. Варианты топологий светодиодных излучателей

Демонстрационная плата Короткое описание
NCP1351ADAPGEVB NCP1351 57 W ADAPTER EVB
NCP1351LEDGEVB 20 W CONSTANT CUR LED DRV
NCP1351PRINTGEVB NCP1351 40 W PRINTER EVB
NCP1392LCDTVGEVB NCP1392HV HB DRVW

Базовая схема NCP1351PRINTGEVB используется в серийном импульсном источнике питания для линейки лазерных принтеров/сканеров Hewlett-Packard, что демонстрирует высокий уровень разработки и качество продукции ON Semi.

Литература

1. NCP1351 Variable Off Time PWM Controller.Datasheet

2. AND8278/D NCP1351 Evaluation Board 16 V/32 V — 40 W Printer Power Supply

3. Design Note — DN06040/D Universal Input, 20 W, LED Ballast.

Светодиодные источники света быстро завоевывают популярность и вытесняют неэкономичные лампы накаливания и опасные люминесцентные аналоги. Они эффективно расходуют энергию, долго служат, а некоторые из них после выхода из строя подлежат ремонту.

Чтобы правильно произвести замену или починку сломанного элемента, потребуется схема светодиодной лампы и знание конструкционных особенностей. А эту информацию мы в деталях рассмотрели в нашей статье, уделив внимание разновидностям ламп и их конструкции. Также мы привели кратких обзор устройства самых популярных led моделей от известных производителей.

Как устроена светодиодная лампа?

Близкое знакомство с конструкцией LED-светильника может потребоваться только в одном случае – если необходимо отремонтировать или усовершенствовать источник света.

Домашние умельцы, имея на руках комплект элементов, могут самостоятельно собрать лампу на светодиодах, но новичку это не по силам.

Зато, изучив схему и имея элементарные навыки работы с электроникой, даже новичок сможет разобрать лампу, заменить сломанные детали, восстановив функциональность прибора. Чтобы ознакомиться с подробными инструкциями по выявлению поломки и самостоятельному ремонту светодиодной лампы, переходите, пожалуйста, по этой ссылке.

Имеет ли смысл ремонт LED-лампы? Безусловно. В отличие от аналогов с нитью накаливания по 10 рублей за штуку, светодиодные устройства стоят дорого.

Предположим, «груша» GAUSS – около 80 рублей, а более качественная альтернатива OSRAM – 120 рублей. Замена конденсатора, резистора или диода обойдется дешевле, да и срок службы лампы своевременной заменой можно продлить.

Существует множество модификаций LED-ламп: свечи, груши, шары, софиты, капсулы, ленты и др. Они отличаются формой, размером и конструкцией. Чтобы наглядно увидеть отличие от лампы накаливания, рассмотрим распространенную модель в форме груши.

Если отвлечься от привычной формы, можно заметить только один знакомый элемент – цоколь. Размерный ряд цоколей остался прежним, поэтому они подходят к традиционным патронам и не требуют смены электросистемы. Но на этом сходство заканчивается: внутреннее устройство светодиодных приборов намного сложнее, чем у ламп накаливания.

LED-лампы не предназначены для работы напрямую от сети 220 В, поэтому внутри устройства заключен драйвер, являющийся одновременно блоком питания и управления. Он состоит из множества мелких элементов, основная задача которых – выпрямить ток и снизить напряжение.

Разновидности схем и их особенности

Чтобы создать оптимальное напряжение для работы устройства на диодах, драйвер собирают на основе схемы с конденсатором или понижающим трансформатором. Первый вариант – более дешевый, второй применяют для оснащения мощных ламп.

Существует и третья разновидность – инверторные схемы, которые реализуют или для сборки диммируемых ламп, или для устройств с большим числом диодов.

Вариант #1 — с конденсаторами для снижения напряжения

Рассмотрим пример с участием конденсатора, так как подобные схемы являются распространенными в бытовых лампах.

Конденсатор C1 защищает от помех электросети, а C4 сглаживает пульсации. В момент подачи тока два резистора – R2 и R3 – ограничивают его и одновременно предохраняют от короткого замыкания, а элемент VD1 преобразует переменное напряжение.

Когда прекращается подача тока, конденсатор разряжается при помощи резистора R4. К слову, R2, R3 и R4 используются далеко не всеми производителями светодиодной продукции.

Для проверки конденсатора довольно часто используют мультиметр.

Минусы схемы с конденсаторами:

  1. Возможно перегорание диодов, так как стабильности подачи тока не наблюдается. Напряжение на нагрузке полностью зависит от напряжения питания.
  2. Отсутствует гальваническая развязка, поэтому существует риск удара током. Не рекомендуется во время разборки ламп прикасаться к токоведущим элементам, так как они находятся под фазой.
  3. Практически невозможно достичь высоких токов свечения, потому что для этого потребуется увеличение емкостей конденсаторов.
Читайте также:  Сколько стоит оштукатурить цоколь

Однако преимуществ также немало, именно благодаря им конденсаторы остаются популярными. Плюсами являются простота сборки, широкий диапазон напряжений на выходе и невысокая стоимость.

Можно смело экспериментировать с самостоятельным изготовлением, тем более, часть деталей отыщется в старых приемниках или телевизорах.

Вариант #2 — с импульсным драйвером

В отличие от линейного драйвера с конденсатором, импульсный эффективно защищает светодиоды от перепадов напряжения и помех в сети.

Примером импульсного устройства служит популярная электронная модель CPC9909. Рассмотрим подробнее ее особенности. Эффективность ее использования достигает 98% — показателя, при котором действительно можно говорить об энергосбережении и экономии.

Питание устройства может происходить напрямую от высокого напряжения – до 550 В, так как драйвер оснащен встроенным стабилизатором. Благодаря этому же стабилизатору схема стала проще, а стоимость – ниже.

Микросхему успешно используют для разработки электросетей аварийного и резервного освещения, так как она подходит для схем повышающих преобразователей.

В домашних условиях на базе CPC9909 чаще всего собирают светильники с питанием от батарей или драйверы с мощностью, не превышающей 25 В.

Вариант #3 — с диммируемым драйвером

Регулировка яркости свечения осветительных приборов позволяет установить в помещении нужный уровень освещения. Это удобно при создании отдельных зон, снижении яркости света в дневное время или для подчеркивания предметов интерьера.

С помощью диммера использование электроэнергии становится более рациональным, а ресурс службы электроприбора увеличивается.

Существует два вида диммируемых драйверов, каждый из которых обладает своими преимуществами. Первые работают с ШИМ-управлением.

Их устанавливают между лампой и блоком питания. Энергия подается в виде импульсов разной длительности. Пример использования драйвера с ШИМ-регулировкой – бегущая строка.

Диммируемые драйверы второго вида воздействуют непосредственно на источник питания и применяются для устройств со стабилизированным током.

При регулировании тока может происходить изменение оттенка свечения: диоды белого цвета при уменьшении тока начинают излучать слегка желтый свет, а при увеличении – синий.

Краткий обзор и тестирование популярных LED-ламп

Хотя принципы построения схем драйверов различных осветительных устройств похожи, между ними имеются отличия и в последовательности подключения элементов, и в их выборе.

Рассмотрим схемы 4 ламп, которые продаются в свободном доступе. При желании их можно отремонтировать своими руками.

Статья в стадии написания.

Статья-обзор комплектующих и схемотехнических решений светодиодных электронных балластов — устройств для питания светодиодных ламп от сети переменного тока.

В последние годы, в связи с небывалым прогрессом в области технологии белых светодиодов, значительно усилился интерес потребителей к источникам светодиодного освещения как наиболее экономичному решению в области бытового и общественного освещения. Производители светодиодов предлагают на рынок всё более совершенные, с высоким качеством передачи цвета, мощные и экономичные твердотельные излучатели. Однако, почти никто не использует светодиоды отдельно, светодиодный источник света содержит оптику (отражатели, защитные стекла) и систему питания, от качества которых в значительной мере зависит качество и экономичность готового светильника, осветительного устройства. В этой статье рассмотрим существующие предложения производителей комплектующих по светодиодным драйверам — микросхем для устройств питания светодиодных ламп.

Единичный светодиод в большинстве случаев, является маломощным и низковольтным устройством. Хотя некоторые производители предлагают готовые светодиодные модули, рассчитанные на высокое напряжение (например, ParagonLED, различные CoB модули), основное количество светодиодных решений основано на светодиодах мощностью 1-3 Вт часто 0,5 Вт и менее. В общем то все модули высокого напряжения состоят из отдельных маломощных светодиодов или светодиодных чипов, расположенных в корпусе того или иного типа. Некоторые светильники содержат лишь один светодиод, другие имеют цепочку светодиодов, соединённых последовательно, либо содержат несколько таких цепочек в параллельном включении. Соответственно, устройства питания таких устройств должны удовлетворять этому разнообразию по току и напряжению.

Ограничение задачи

Светодиодные устройства имеют отчетливую тенденцию к удешевлению. Следовательно перспективное устройство питания должно иметь невысокую стоимость, при этом хорошо справляться с основной задачей — обеспечивать стабильный ток питания и обладать максимально высокой эффективностью. В последнее время, начали широко использоваться импульсные стабилизаторы тока без гальванической развязки с питанием непосредственно от сети переменного тока. Такие устройства обладают высокой эффективностью, малыми размерами и малым количеством компонентов на плате, хорошо выполняют основные функции и, в случае использования в закрытых конструкциях светильников, вполне безопасны. Основное применение — источники питания, встроенные в сменные лампы, в потолочные светильники, в уличные системы освещения.

Полностью универсальное устройство питания, если и можно создать, то оно будет недешёвым и, возможно немаленьким. В нашем случае, при питании от сети переменного тока, входное напряжение питания определяется уровнем выпрямленного сетевого напряжения. Поскольку, мостовая схема выпрямления, плюс сглаживающий конденсатор, дают существенный уровень пульсаций, для обеспечения непрерывного питания светодиодов и отсутствия мерцания, необходимо ограничить максимальное напряжение на светодиодной цепочке. Так, при использовании недорогого фильтрующего конденсатора в 10-20 мкФ и уровне потребления до 30 Вт, входное напряжение может проваливаться до 120-150 Вольт. Следовательно, цепочка светодиодов должна иметь общее напряжение не более 110 Вольт. Для обеспечения хорошей эффективности устройства, в схемах без использования трансформатора, выходное напряжение не должно отличаться от входного более, чем в 5-10 раз. Снижение выходного напряжения увеличивает потери в ключевом элементе. При мощности светильника в 5 и более Ватт, ток выходного ключа не должен превышать 1-2 ампера, иначе существенно увеличивается стоимость изделия.

Итак, рассмотрим устройство питания светодиодного светильника, который удовлетворяет следующим условиям:

  • Входное напряжение 220 Вольт переменного тока, мостовая схема выпрямления.
  • Выходное напряжение от 30 до 110 Вольт, одна или несколько цепочек светодиодов, CoB модуль.
  • Выходной ток до 500 мА.
  • Отсутствие гальванической развязки, трансформатора, для питания светильника в электрически безопасном корпусе.
  • Отсутствие систем теплоотвода, радиаторов, вентиляторов. Рассеяние тепла за счет платы и компонентов.
  • Минимальное количество и стоимость компонентов.

Обзор существующей комплектации

Если внимательно посмотреть существующие схематические решения, наиболее простое устройство питания имеет мостовой выпрямитель на входе, ключевой элемент с реактором — дросселем и цепочку измерения тока. Для такого типа устройств промышленность выпускает управляющие микросхемы и микросхемы с встроенным ключом. Вот что нашлось.

International Rectifier LEDrivIR:

  • IRS25411 — Синхронный импульсный стабилизатор с внешним ключом (не рекомендован для новых разработок).
  • IRS2980 — Инвертирующий гистерезисный импульсный стабилизатор с внешним ключом (не рекомендован для новых разработок).

Эти две микросхемы имеют корпус SOIC-8 и, в комплекте с внешним ключом, позволяют создать компактную и недорогую схему драйвера. Наиболее простая схема получается при использовании IRS2980. Для питания микросхемы используется встроенный линейный стабилизатор с максимальным напряжением до 400 Вольт, имеется встроенная схема диммирования. Драйвер работает на частоте 60 кГц, что позволяет использовать небольшой по размерам дроссель. Для работы требуется всего несколько внешних компонентов, максимальный выходной ток не превышает 350 мА. Эффективность готового устройства достигает 85%.

Производитель выпускает демо-плату и предоставляет референс дизайн. Это удобно при разработке нового устройства. Однако, опыт применения микросхемы показал её высокую чувствительность к помехам, в результате чего, микросхема выключается и повторное включение возможно только при перезапуске питания. Кроме того, отсутствие выходного фильтра даёт существенный уровень электромагнитного излучения, что ограничивает применение компактными экранированными устройствами. Видимо, всё это заставило производителя отказаться от дальнейшего выпуска этих микросхем.

Читайте также:  Название стенок для гостиной

Power Integrations:

  • LYTSwitch0 — импульсный стабилизатор с встроенным ключом.

LYTSwitch0 — это интегральный модуль с встроенным ключом в корпусе SOIC-8. Микросхема специально сконструирована для максимального снижения количества внешних компонентов, получает питание от проходящего через неё тока, содержит схему автоматического перезапуска, имеет ограничение выходной мощности и защиты от короткого замыкания, обрыва нагрузки и перегрева. Выходная мощность ограничена 7 Ваттами, выпускается несколько модификаций с различным выходным током. Эффективность устройства 91 — 92 %.

Taiwan Semiconductor предлагает несколько микросхем для реализации драйвера:

  • TS19451CY — импульсный стабилизатор с встроенным ключом в корпусе SOT89.
  • TS19450CS, TS19460CS — импульсный стабилизатор с внешним ключом в корпусе SOIC8
  • TS19452CS, TS19453CS — импульсный стабилизатор с встроенным ключом в корпусе SOIC8
  • TS19720CX6, TS19702CX6 — импульсный стабилизатор с внешним ключом и активным корректором мощности в корпусе SOT-26

Производитель предлагает целый набор микросхем для реализации устройств питания светодиодов различной мощности. Заслуживают внимания драйверы с встроенным ключом, а также стабилизаторы с внешним ключом и активным корректором мощности TS19720CX6 и TS19702CX6 в компактных корпусах SOT-26. Микросхема TS19702CX6 имеет также функцию диммирования. Устройства на базе этих микросхем, судя по анализу демо-плат, имеют эффективность более 90% и коэффициент мощности более 95% при выходной мощности до 20 Ватт.

Fairchild Semiconductor:

  • FL7701 — импульсный стабилизатор с внешним ключом и активным корректором мощности в корпусе SOIC8.
  • FLS0116 — импульсный стабилизатор с встроенным ключом и активным корректором мощности в корпусе SOIC8.

Особое внимание следует уделить микросхеме FLS0116, которая позволяет создать достаточно простое устройство с электронным корректором мощности. Эффективность готового сетевого драйвера составляет не более 80% при выходной мощности не более 3 Ватт. Блок питания на микросхеме FL7701 может достигать лучших параметров, но устройство получается посложнее — эффективность до 90%, коэффициент мощности более 90%, выходная мощность — более 30 Ватт.

Microchip Technology (Supertex Inc.):

  • HV9801A, HV9910, HV9861A — импульсный стабилизатор с внешним ключом в корпусе SOIC8.
  • HV9921, HV9922, HV9923 — импульсный стабилизатор с встроенным ключом в корпусе SOT89, TO92 с фиксированным выходным током.
  • HV9930 — импульсный гистерезисный стабилизатор с внешним ключом в корпусе SOIC8.
  • HV9925 — импульсный стабилизатор с встроенным ключом в корпусе SOIC8.
  • HV9931 — импульсный стабилизатор с внешним ключом и электронным корректором мощности в корпусе SOIC8.

Интегральные стабилизаторы с встроенным ключом HV9921, HV9922, HV9923, позволяют создать простое устройство с выходной мощностью до 1 Ватта, с фиксированным выходным током 20mA для HV9921, 50mA для HV9922 и 30mA для HV9923. Микросхемы выпускаются в экономичном корпусе (SOT89, TO92) и имеют минимальное количество внешних компонентов. Эффективность устройства на базе этой микросхемы не превышает 80 %.

Заслуживает внимания микросхема HV9931, которая позволяет создать устройство с высоким коэффициентом мощности до 98 % и эффективностью до 83%. Выходная мощность определяется используемым внешним ключом и, согласно примерам использования, не превышает 15 Ватт.

В новой модификации микросхемы HV9910C добавлена защита от перегрева, что важно в высоковольтных приложениях, поскольку даже небольшой ток собственного потребления приводит к значительному тепловыделению встроенного линейного стабилизатора питания.

On Semiconductor:

  • NCL30100 — импульсный стабилизатор с внешним ключом в миниатюрном корпусе SOT-23.
  • NCL30105, NCL30002 — импульсный стабилизатор с внешним ключом в корпусе SOIC8.
  • LV5026MC — импульсный стабилизатор с внешним ключом в корпусе SOIC10.
  • LV5011MD — импульсный стабилизатор с встроенным ключом в корпусе SOIC10.
  • Серия линейных стабилизаторов NSIxxx — линейные стабилизаторы на различный ток.

Компания выпускает большую номенклатуру микросхем — драйверов, но в основном для низковольтного питания. Для прямой работы от сети, производитель предлагает и другие микросхемы, но все они на мой взгляд, даже указанные в этом списке имеют существенно бóльшее количество внешних компонентов, чем заслуживают. При анализе предложений и референс-дизайнов возникло ощущение, что компания позиционирует себя в зоне низковольтных или более мощных и сложных решений и пока не предлагает хорошего решения для питания микросхем от проходящего тока или напрямую от сети.

Несмотря на то, что в этой статье не рассматриваются линейные и пассивные балласты, добавил линейный стабилизатор серии NSIxxx, например NSIC2020B, поскольку именно такое устройство больше всего подходит для определения простейшего электронного балласта — деталь имеет всего два вывода и для её работы ничего дополнительного не надо, достаточно включить её последовательно с цепочкой светодиодов.

NXP Semiconductor:

  • SSL5301T, SSL5231T — импульсный стабилизатор с внешним ключом в корпусе SOIC8 с диммированием.

Широко известный поставщик комплектующих, для источников питания в том числе, также не предлагает простых решений для светодиодных сетевых стабилизаторов тока. Указанные микросхемы выбраны как наиболее простые решения, которые однако всё равно требуют достаточно большого количества внешних компонентов. Анализ демо-плат устройств без использования трансформатора, показывает эффективность не более 85% при выходной мощности 5 Ватт и более с коэффициентом мощности более 85% и возможностью диммирования.

Texas Instruments:

  • TPS54200 — миниатюрный LED драйвер на 1.5A со встроенными синхронными ключами в корпусе SOT23-6
  • TPS92074 — импульсный стабилизатор с внешним ключом в корпусе SOIC8, SOT23-6.
  • LM3444 — импульсный стабилизатор с внешним ключом в корпусе SOIC10.
  • TPS92075 — импульсный стабилизатор с внешним ключом в корпусе SOIC8, SOT23-6 диммируемый, работающий с традиционными тиристорными диммерами.
  • LM3445 — импульсный стабилизатор с внешним ключом в корпусе SOIC10, работающий с традиционными тиристорными диммерами.
  • LM3448 — импульсный стабилизатор с встроенным ключом в корпусе SOIC16, работающий с традиционными тиристорными диммерами.

Хорошо зарекомендовавший себя поставщик электронных компонентов для высоко эффективных источников питания также предлагает большой набор решений для светодиодных драйверов. Однако даже выбранные микросхемы требуют бóльшего количества внешних элементов, чем хотелось бы. Большинство решений требует как минимум внешнего стабилизатора собственного питания. Но, несмотря на это, микросхемы вполне подходят для изготовления устройств более высокой мощности и высокой эффективности, чем простейшие электронные балласты конкурентов. Например, диммируемый блок питания лампы на 14 Ватт обладает эффективностью до 89% при коэффициенте мощности до 98%.

Новая разработка компании — TPS54200, миниатюрный LED драйвер на 1.5A со встроенными синхронными ключами в корпусе SOT23-6, позволяет создавать устройства с эффективностью до 95%.

Поскольку микросхема имеет встроенные ключи, схема включения очень проста и требует мимнимум внешних компонент. Стабилизатор поддерживает наалоговый и PWM димминг, имеет встроенную защиту от обрыва, КЗ и по температуре. Питание до 28 Вольт.

Diodes Incorporated:

  • PAM99700, AL9910, AP1694 — импульсный стабилизатор с внешним ключом в корпусе SOIC8.
  • AP1695 — импульсный стабилизатор с встроенным ключом в корпусе SOIC8.

Микросхема AP1695 имеет встроенный ключ, AP1694 — внешний, но обе требуют внешней схемы питания. Микросхемы PAM99700 и AL9910 позволяют создать устройство питания светодиодов с эффективностью более 90%, PAM99700 имеет существенно меньшее собственное потребление, следовательно бóльшую эффективность в высоковольтных приложениях.

IXYS Integrated Circuits Division (Clare)

  • CPC9909 — импульсный стабилизатор с внешним ключом в корпусе SOIC8.
  • MXHV9910 — импульсный стабилизатор с внешним ключом в корпусе SOIC8 с возможностью регулировки частоты.

Известный производитель силовой электроники, компания IXYS Integrated Circuits предлагает несколько решений для светодиодных драйверов средней мощности. Управляющая микросхема CPC9909, представляет собой основу понижающего преобразователя с высокой эффективностью. За счёт наличия теплоотводящей площадки на корпусе SOIC8, решены проблемы повышенного тепловыделения встроенного стабилизатора собственного питания, работающего вплоть до 550 Вольт. Кроме микросхем импульсных преобразователей, производитель предлагает целый набор линейных интегральных стабилизаторов тока различной мощности.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector