Krug upravljačkog programa stropne LED svjetiljke

U današnje vrijeme CFL i fluorescentne svjetiljke gotovo su u potpunosti zamijenjene LED svjetiljkama, koje su uglavnom u obliku kružnih ili kvadratnih LED ravnih stropnih LED svjetiljki.

Ove se svjetiljke lijepo spajaju s ravnom stropnom površinom naših domova, ureda ili trgovina pružajući estetski izgled svjetla, zajedno s visokom učinkovitošću, u smislu uštede energije i osvjetljenja prostora.

U ovom članku raspravljamo o jednostavnom mrežnom pretvaraču, koji se može koristiti kao pokretač za osvjetljenje stropnih LED svjetiljki između 3 i 10 vata.

Krug je zapravo SMPS krug od 220 V do 15 V, ali budući da je neizolirana izvedba, riješava se složenog feritnog transformatora i uključenih kritičnih čimbenika.

Iako neizolirani dizajn ne osigurava izolaciju kruga od mrežnog napajanja, jednostavni kruti plastični poklopac preko jedinice lako se suprotstavlja ovom nedostatku, ne garantirajući apsolutno nikakvu prijetnju korisniku.

S druge strane, najbolja stvar kod neizoliranog upravljačkog kruga je ta što je jeftin, jednostavan za izradu, ugradnju i upotrebu, zbog odsutnosti kritičnog SMPS transformatora, koji je zamijenjen jednostavnim prigušnicom.

Korištenje jednog IC VIPer22A tvrtke ST microelectronics čini dizajn praktički otpornim na oštećenja i trajnim, pod uvjetom da je ulazno napajanje unutar navedenog raspona od 100 V i 285 V.

O IC VIPer22A-E

VIPer12A-E i VIPer22A-E koji se poklapaju pin-for-pin i dizajnirani su za brojne primjene mrežnih izmjeničnih i istosmjernih napajanja. Ovaj dokument predstavlja mrežno neizolirano napajanje SMPS LED pogonskog napajanja pomoću VIPer12 / 22A-E.

Ovdje su uključena četiri jedinstvena dizajna vozača. Čip VIPer12A-E može se koristiti za pogon 12 V na 200 mA i 16 V 200 mA stropne LED svjetiljke.

VIPer22A-E može se primijeniti na stropne svjetiljke veće snage s naponom od 12 V / 350 mA i 16 V / 350 mA.

Isti izgled PCB-a mogao bi se koristiti za bilo koji izlazni napon od 10 V do 35 V. To aplikaciju čini izuzetno raznolikom i prikladnom za napajanje širokog raspona LED svjetiljki, od 1 vata do 12 vata.

U shemi su za opterećenja manja koja mogu raditi s manje od 16 V uključene diode D6 i C4, za opterećenja potrebna više od 16 V dioda D6 i kondenzator C4 jednostavno se uklanjaju.

Kako krug radi

Funkcije sklopa za sve 4 varijante u osnovi su identične. Varijacija je u fazi pokretanja. Objasnit ćemo model kao što je prikazano na slici 3.

Izlaz dizajna pretvarača nije izoliran od mrežnog ulaza 220V. To dovodi do toga da je neutralni vod naizmjenične struje zajednički izlaznom tlu istosmjernog voda, što daje povratnu referentnu vezu na mrežnu neutralnu.

Ovaj LED pretvarač za cijenu košta manje jer ne ovisi o tradicionalnom transformatoru na bazi feritne E-jezgre i izoliranoj opto sprežnici.

Mrežni mrežni napon primjenjuje se preko diode D1 koja ispravlja izmjenične izmjenične polucikluse na istosmjerni izlaz. C1, L0, C2 čine kružni filtar {za pomoć} minimiziranju EMI šuma.

Vrijednost kondenzatora filtra odabire se za upravljanje prihvatljivom pulsnom dolinom, budući da se kondenzatori pune svaki izmjenični poluciklus. Umjesto D1 može se primijeniti nekoliko dioda kako bi se podnijeli impulsi rafalnog pucanja do 2 kV.

R10 zadovoljava nekoliko ciljeva, jedan je za ograničavanje prenaponskog udara, a drugi treba raditi kao osigurač u slučaju katastrofalne neispravnosti. Otpornik namotane žicom bavi se udarnom strujom.

Vatrootporni otpornik i osigurač djeluju izuzetno dobro prema sustavu i sigurnosnim specifikacijama.

C7 kontrolira EMI izravnavanjem linije i neutralnim smetnjama bez potrebe za Xcapom. Ovaj stropni LED upravljački program sigurno će se pridržavati i proći specifikacije EN55022 razine 'B'. Ako je zahtjev za opterećenjem niži, tada bi ovaj C7 mogao izostati iz kruga.

Napon razvijen unutar C2 primjenjuje se na odvod MOSFET-a IC-a kroz međusobno spojene iglice 5 do 8.

Interno, IC VIPer ima konstantni izvor struje koji daje 1mA na Vdd pin 4. Ova struja od 1 mA koristi se za punjenje kondenzatora C3.

Čim se napon na Vdd pinu proširi na minimalnu vrijednost od 14,5 V, unutarnji izvor struje IC-a se isključuje i VIPer počinje aktivirati ON / OFF.

Dok se u ovoj situaciji napajanje isporučuje kroz Vdd čep. Električna energija pohranjena unutar ovog kondenzatora mora biti veća od snage potrebne za osiguravanje izlazne struje opterećenja zajedno sa snagom za punjenje izlaznog kondenzatora, prije nego što Vdd kapa padne ispod 9 V.

To se može primijetiti u danim shemama sklopova. Vrijednost kondenzatora je tako odabrana da podrži početno vrijeme uključivanja.

Kad se dogodi kratki spoj, naboj unutar Vdd poklopca padne niži od minimalne vrijednosti, što omogućuje integriranim IC ugrađenim visokonaponskim generatorom struje da pokrenu novi ciklus pokretanja.

Faze punjenja i pražnjenja kondenzatora određuju vremensko razdoblje uključivanja i isključivanja napajanja. To smanjuje efekt RMS zagrijavanja na sve dijelove.

Krug koji to regulira uključuje Dz, C4 i D8. D8 puni C4 do svoje vršne vrijednosti tijekom cijelog razdoblja vožnje, dok je D5 u načinu provođenja.

Tijekom tog razdoblja, izvor napajanja ili referentni napon na IC-u smanjuje se padom napona diode ispod razine tla, što nadoknađuje pad D8.

Stoga je primarno Zener-ov napon ekvivalentan izlaznom naponu. C4 je pričvršćen preko Vfb i izvora napajanja kako bi se ujednačio regulacijski napon.

Dz je Zener od 12 V, 1⁄2 W koji ima određenu vrijednost ispitne struje od 5 mA. Ovi Zeneri koji su nominirani na manju struju pružaju veću preciznost izlaznog napona.

U slučaju da je izlazni napon ispod 16 V, krug se može postaviti kao što je prikazano na slici 3, gdje je Vdd izoliran od Vfb pina. Čim ugrađeni IC u strujni izvor napuni Vdd kondenzator, Vdd može postići 16V u najgorim okolnostima.

Zener od 16 V s minimalnom tolerancijom od 5% mogao bi biti 15,2 V, uz ugrađeni otpor prema tlu je 1,230 k Ω koji generira dodatnih 1,23 V dajući ukupno 16,4 V.

Za izlaz od 16 V i veći, Vdd pinu i Vfb pinu može se dopustiti da promoviraju zajednički diodni i kondenzatorski filtar točno onako kako je prikazano na slici 4.

Odabir induktora

U početnom radnom stupnju prigušnice u prekinutom načinu rada moglo bi se odrediti pomoću dolje navedene formule koja daje učinkovitu procjenu prigušnice.

L = 2 [Str _van / ( Iskaznica _vrh )^dvax f)]

Gdje je Idpeak najniža maksimalna odvodna struja, 320 mA za IC VIPer12A-E i 560 mA za VIPer22A-E, f označava frekvenciju prebacivanja na 60 kHz.

Najveća vršna struja kontrolira snagu koja se isporučuje u konfiguraciji buck pretvarača. Kao rezultat, gore navedeni izračun izgleda prikladan za prigušnicu konstruiranu za rad u prekinutom načinu rada.

Kada ulazna struja sklizne na nulu, tada izlazna vršna struja dobije dva puta veću izlaznu snagu.

Ovo ograničava izlaznu struju na 280 mA za IC VIPer22A-E.

U slučaju da induktor ima veću vrijednost, prebacujući se između kontinuiranog i prekinutog načina rada, možemo postići 200 mA lako daleko od trenutnog problema s ograničenjima. C6 mora biti minimalni ESR kondenzator da bi se postigao niski napon mreškanja.

V _mreškanje = Ja _mreškanje x C _esr

D5 mora biti preklopna dioda velike brzine, ali D6 i D8 mogu biti obične ispravljačke diode.

DZ1 se koristi za fiksiranje izlaznog napona na 16 V. Karakteristike dovodnog pretvarača uzrokuju njegovo punjenje u vršnoj točki bez stanja opterećenja. Savjetuje se uporaba Zener diode koja je za 3 do 4 V veća od izlaznog napona.

SLIKA # 3

Gornja slika 3 prikazuje shemu spojeva za dizajn prototipa stropne LED svjetiljke. Dizajniran je za 12 V LED žarulje optimalne struje od 350 mA.

U slučaju da je poželjna manja količina struje, tada bi se VIPer22A-E mogao transformirati u VIPer12A-E i kondenzator C2 spustiti s 10 μf na 4,7 μF. To daje čak 200 mA.

SLIKA # 4

Gornja slika 4 prikazuje identičan dizajn, osim za izlaz od 16 V ili više, D6 i C4 mogu se izostaviti. Skakač povezuje izlazni napon s Vdd zatičem.

Ideje i prijedlozi za raspored

Vrijednost L pruža granične vrijednosti između kontinuiranog i prekidnog načina rada za navedenu izlaznu struju. Da bi mogla funkcionirati u prekinutom načinu rada, vrijednost prigušnice mora biti manja od:

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

Gdje R označava otpor opterećenja, T označava razdoblje uključivanja, a D daje radni ciklus. Pronaći ćete nekoliko čimbenika koje treba uzeti u obzir.

Prva je, što je veća diskontinuirana, to je veća maksimalna struja. Ova razina mora se održavati ispod minimalnog impulsa kontrolom impulsne struje VIPer22A-E koja iznosi 0,56 A.

Druga je stvar kada radimo s induktorom veće veličine da bismo neprestano radili, nailazimo na višak topline uslijed prebacivanja deficita MOSFET-a unutar VIPer IC-a.

Specifikacije induktora

Nepotrebno je reći da bi specifikacija struje prigušnice trebala biti veća od izlazne struje kako bi se izbjegla mogućnost zasićenja jezgre prigušnice.

Induktor L0 može se graditi namotavanjem 24 SWG ​​super emajlirane bakrene žice preko prikladne feritne jezgre, sve dok se ne postigne vrijednost induktiviteta od 470 uH.

Isto tako, induktor L1 mogao bi se izraditi namotavanjem 21 SWG super emajlirane bakrene žice preko bilo koje prikladne feritne jezgre, sve dok se ne postigne vrijednost induktiviteta od 1 mH.

Cjelovit popis dijelova

Za više detalja i dizajn PCB-a pogledajte ovo Kompletna tablica podataka