Новейший контроллер сильноточного светодиодного драйвера с тройным выходом от linear

Синхронный сильноточный понижающий драйвер светодиодов

Linear Technology LT3743 LT3763

Hua (Walker) Bai, Linear Technology

Design Note 508

Введение

Смысл выражения «светодиод высокой мощности» претерпевает быстрые изменения. Еще несколько лет назад ярлык «высокой мощности» вешали на светодиоды с рабочим током 350 мА – довольно забавно на фоне сегодняшних 20-амперных светодиодов и 40-амперных лазерных диодов. Теперь мощные светодиоды используются в DLP проекторах, оборудовании хирургических помещений, театральном освещении, светотехническом оснащении автомобилей и еще во множестве приложений, где традиционно использовались высокоинтенсивные лампы накаливания. При этом мощные светодиоды часто приходится соединять в последовательные цепочки, и перед разработчиком возникает проблема создания высоковольтного драйвера. А если появляется требование быстрой реакции тока светодиодов на сигналы ШИМ, схема усложняется еще больше.

LT3763 – 60-вольтовый синхронный понижающий DC/DC контроллер, разработанный специально для точной стабилизации тока светодиода до 20 А посредством быстрой ШИМ. Это более высоковольтная версия выпущенного ранее прибора LT3743. Он может использоваться во множестве приложений благодаря наличию трех дополнительных контуров управления:

  1. Петля обратной связи, обеспечивающая режим стабилизации выходного напряжения. Это может быть полезным для защиты от обрыва цепочки светодиодов или для определения момента прекращения заряда аккумулятора.
  2. С помощью второй петли управления током можно устанавливать порог ограничения входного тока.
  3. Петля управления входным напряжением может использоваться для слежения за точкой максимальной мощности (MPPT) в приложениях, питающихся от фотогальванических элементов.

10-амперный драйвер светодиодов с входным напряжением 48 В, оптимизированный по КПД

Рисунок 1. Драйвер 10 А с входным и выходным напряжением 48 В и 35 В, соответственно.

На Рисунке 1 показана схема, отдающая мощность 350 Вт в цепочку, которая может содержать до семи светодиодов, питающихся напряжением 48 В. При столь высоких уровнях мощности вопросы сокращения ее потерь приобретают критическое значение. Каждый процент улучшения КПД снижает рассеяние мощности на 3.5 Вт, что очень существенно, если общий бюджет потерь не превышает 7 Вт. Эта схема оптимизирована таким образом, чтобы при полной нагрузке работать с КПД 98.2%. Из Рисунка 2 видно, что при токах более 3 А КПД достигает 98%, а пиковый КПД при токе порядка 6 А равен 98.4%.

Рисунок 2. КПД схемы на Рисунке 1.

При высоком напряжении потери переключения в MOSFET и потери в индуктивности преобладают над потерями проводимости. Для минимизации коммутационных потерь и сокращения размеров схемы установлена частота переключения 200 кГц. При максимальной нагрузке температура перегрева самой горячей точки схемы, находящейся на MOSFET верхнего плеча, не превышает 50 °C, что можно считать очень комфортными условиями для транзисторов.

10-амперный драйвер светодиодов с входным напряжением 36 В, работающий в режиме быстрой ШИМ

ШИМ-регулирование яркости свечения светодиодов – стандартный метод, используемый в мощных высококачественных светотехнических приложениях. Малое время отклика на сигналы ШИМ становится важным параметром в устройствах, используемых для создания изображений, таких, например, как DLP проекторы. На Рисунке 3 приведена схема драйвера на контроллере LT3763, оптимизированная по скорости реакции на ШИМ.

Рисунок 3. Драйвер 10 А с входным и выходным напряжением 36 В и 20 В, соответственно.

Чтобы сделать отклик тока светодиода на сигнал ШИМ максимально быстрым, в LT3763 заложено множество инновационных функций. При заданном входном напряжении ток дросселя нарастает тем быстрее, чем меньше его индуктивность, что соответствующим образом отражается на уменьшении времени реакции тока светодиода. Для того чтобы ток от нуля вырос до максимального значения, этой схеме требуется всего несколько микросекунд. Осциллограммы сигналов, возникающих в схеме при ШИМ-регулировании яркости, изображены на Рисунке 4. При максимальной нагрузке КПД схемы равен 97%.

Рисунок 4. Осциллограммы сигналов в схеме на Рисунке 3 при ШИМ регулировании яркости.

Зарядное устройство с питанием от солнечной батареи

LT3763 способен также, управляя выходным током, стабилизировать входное напряжение. Эта функция весьма полезна в приложениях, которые должны отслеживать точку пиковой входной мощности, например, в зарядных устройствах с питанием от фотогальванических элементов.

Каждая солнечная панель характеризуется точкой максимальной мощности, зависящей от уровня освещения, напряжения и выходного тока панели. Вообще, пиковый уровень мощности обеспечивается удержанием напряжения панели в узком диапазоне за счет снижения выходного тока, когда напряжение начинает приближаться к установленным границам. Это называется слежением за точкой максимальной мощности (MPPT).

Корректируя ток нагрузки, петля стабилизации выходного напряжения микросхемы LT3763 удерживает напряжение солнечной панели в точке максимальной мощности. Режимы стабилизации выходного тока или напряжения, а также функция C/10 делают очевидным выбор микросхемы для использования в устройствах заряда аккумуляторов.

Заключение

60-вольтовый сильноточный синхронный понижающий DC/DC контроллер LT3763 может использоваться для управления светодиодами высокой мощности. Предусмотрен режим быстрого ШИМ-регулирования яркости свечения. Область приложений, в которых возможно применение LT3763, практически не ограничена благодаря наличию трех дополнительных контуров управления и множеству высокоэффективных функций.

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Новейший контроллер сильноточного светодиодного драйвера с тройным выходом от linear

ДРАЙВЕР ДЛЯ СВЕТОДИОДОВ HV9910

Немного ниже будет статья с расчетами элементов для светодиодного драйвера на основе ШИМ контроллера HV9910, а пока немного информации для размышления и личные впечатления. Покупались данные драйвера ЗДЕСЬ.
Драйвер весьма и весьма не плох, но имеет недостатки — рекомендованную довольно большую частоту и не возможность использовать его с транзисторами, у которых затворы имеют довольно большую запасенную энергию. При использовании IRF740 от Вишай Силиконикс драйвер сохраняет работоспособность до напряжения питания 100. 130 вольт. При питании от сети управляющий вывод драйвера попросту отгорает, причем у меня даже убился светодиод на 100 Вт. Использование резистора в цепи затвора не помогло. Опыты по созданию самодельного драйвера на базе этой микросхемы пока отложены — транзисторов с легкими затворами у меня нет, да и в продаже они не частые гости.
Из доступных остается не такой уж большой выбор:
STD7NM50N — 550 V, 5 А, Q g 12nC, корпус TO-252. Есть такой же в корпусе ТО-220, именуется как STF7NM50N, но цена сильно завышена, видимо как раз из за популярности в светодиодных драйверах.
Мелькает схема в котрой используется IRFL014, но тут следует обратить внимание на то, что это просто взрыв-пакет:

Дело в том, что рисовальщик данной схемы ОЧЕНЬ грубо ошибся — это повышающий преобразователь и надпись возле входного напряжения 8-300 В является ГРУБЕЙШЕЙ ОШИБКОЙ . При подаче напряжения выше 40 вольт первым естественно разорвет транзистор, поскольку IRFL014 имеет максимальное напряжение 60 вольт, следом рванут электролиты питания — 10 мкФ на 25 В как то маловато. Данная схема будет прекрасно работать на напряжениях не выше 20 вольт и яркость светодиодов не будет изменятся до снижения напряжения питания до 8 вольт. Данный вариант удобно использовать для создания фонариков с аккумуляторами на 12 вольт.
Самой правильной схемой является схема из даташита, поскольку использует даже некую пародию на компенсатор коэффициента мощности

Так же выпускается, но найти в продаже демонстрационную плату не удалось. В ней используется HV9910 в корпусе с 16 ногами и данная плата обеспечивает ток 350 мА с напряжением от 10 до 40 вольт. Входное напржение от 90 до 265 вольт. Как раз именно в этой плате и используются транзисторы STD7NM50N.

Принципиальная схема этого демонстрационного драйвера с регулировкой яркости приведена ниже:

Разумеется, что далеко не всем захочется заморачиваться с пайкой, да еще SMD компонентов, поэтому перед статьей с подробным описание работы HV9910 дам ссылочку на уже готовые драйвера:
ДРАЙВЕРЫ ДЛЯ СВЕТОДИОДОВ — отсортированы по количеству заказов.

УНИВЕРСАЛЬНАЯ ИМС ШИМ – КОНТРОЛЛЕРА HV9910
ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ДРАЙВЕРОВ СВЕРХЯРКИХ СВЕТОДИОДОВ

Развитие источников света на полупроводниковых светодиодах привело к тому, что в настоящее время возникла потребность в устройствах — драйверах, обеспечивающих управление такими источниками освещения. И здесь, наряду с драйверами на дискретных компонентах начинают широко применяться драйверы, построенные на специализированных микросхемах [1]. Такие ИМС представляют собой, как правило, ШИМ-контроллеры, работающие как по «прямоходовому» алгоритму, так и по «обратноходовому» алгоритму.
Преимущества применения специализированных ИМС в драйверах светодиодных источников освещения очевидны — малые габариты, простота настройки, высокая надёжность, низкая себестоимость. Тенденция такова, что многие известные зарубежные электронные компании налаживают серийный выпуск специализированных ИМС драйверов для светодиодных источников освещения.
В этом отношении перспективной будет разработка отечественной ИМС ШИМ-контроллера для построения драйверов управления источниками освещения на сверхярких светодиодах.
Многие производители электронной компонентной базы, среди которых в первую очередь следует отметить Infineon, NXP Semiconductors, STMicroelectronics, Linear Technology, International Rectifier, Texas Instruments предлагают широкую и разнообразную номенклатуру специализированных ИМС ШИМ-контроллеров для светодиодных источников освещения Наряду с ними менее известные фирмы, такие как Melexis и Supertex предлагают не менее интересные решения в части специализированных ИМС ШИМ- контроллеров. В этом отношении следует отметить ИМС ШИМ-контроллера HV9910 фирмы Supertex [2]. Данная ИМС интересна тем, что может работать как в режиме «прямоходового» преобразователя, так и в режиме «обратноходового» преобразователя . обеспечивает построение драйвера с минимальным числом навесных компонентов и может работать в диапазоне питающих напряжений от 8,0 В до 450 В (рис. 1).
Драйверы, построенные на ИМС HV9910 или MLX10803 [3] существенно упрощают конструкцию и повышают надежность устройств управления светодиодными источниками света, а также обеспечивают их высокие технико-экономические показатели, что немаловажно в условиях жёсткой конкуренции на данном сегменте рынка. Таким образом, ИМС ШИМ-контроллера должна быть разработана так, чтобы обеспечивать построение схем драйверов светодиодов как в виде схемы без гальванической развязки (рис. 1), так и в виде схемы с гальванической развязкой светодиодов (рис. 2). В первом случае, в качестве управляющего элемента используется n-МОП транзистор, выполняющий функцию источника стабильного тока в цепи последовательно включенных светодиодов (рис. 1).

Рис.1 Типовая схема применения ИМС ШИМ-контроллера HV9910
в схеме без гальванической развязки светодиодов

Таким образом, при разработке ИМС ШИМ-контроллера, для обеспечения нормальной работы в течение всего срока службы должны быть учтены и реализованы многие факторы, а именно: БиКМОП технология с процессом жёсткой высоковольтной изоляции элементов (rugged high voltage junction isolated process), обеспечивающая работу ИМС с напряжением питания до 450 В (целесообразно). Возможны и другие варианты: стандартные КМОП и биполярные технологии, обеспечивающие максимальные пробивные напряжения до 60 В. С точки зрения системотехники и схемотехники в ИМС ШИМ-контроллера должны быть предусмотрены функции, обеспечивающие высокий к.п.д. и cos  драйвера, а также функции защиты — защиту от электростатического потенциала, защиту от короткого замыкания нагрузки и т. п. Также необходимо обеспечить возможность программирования некоторых
функций, в частности функцию настройки внутреннего ШИМ-компаратора.

Рис.2 Типовая схема применения ИМС ШИМ-контроллера в схеме с гальванической развязкой светодиодов

С учётом таких требований структурная схема ИМС ШИМ-контроллера для управления сверхяркими светодиодами представлена на рис. 3.
Питающее напряжение поступает на внутренний стабилизатор напряжения, формирующий внутренне стабильное напряжение 7 В и которое поступает на выход VDD. От этого напряжения запитывается внутренний стабилизатор напряжения, формирующий рабочее напряжение логики.


Рис. 3. Структурная схема универсальной ИМС ШИМ-контроллера

На ШИМ-компаратор, выполненный на двух дифференциальных каскадах DA1 и DA2, поступает управляющий сигнал SC (например, с датчика тока R6 – рис. 1), обеспечивающий управление скважностью выходного сигнала ШИМ-компаратора. Нижний порог работы ШИМ-компаратора задаётся напряжением 250 мВ, формируемым внутренним источником опорного напряжения. Верхний порог работы ШИМ-компаратора задаётся внешним напряжением по входу LD. С выхода ШИМ-компаратора импульсный сигнал с нормированной скважностью поступает на блок компенсации.
Поступающий на этот же блок сигнал внутреннего генератора, позволяет исключить влияние помех и паразитных колебаний. С выхода блока компенсаций импульсный сигнал поступает на бистабильную RS-ячейку DD2.
С её выхода Q через элемент 2И-НЕ DD3, сигнал через буферный каскад DD4 поступает на выход GATE для управления током мощного внешнего n-МОП транзистора. Логический элемент DD3 служит для того, чтобы через вход PWMD можно было использовать внешний ШИМ-сигнал.
Данный вариант реализации ИМС ШИМ-контроллера позволяет эффективно управлять внешним n-МОП транзистором с частотой переключения до 300 кГц. При этом частота задаётся внешним резистором, подключаемым к выводу RT в соответствии со следующим соотношением:

Читайте также  Инфракрасный порт и работа с ним

f OSC (кГц) = 25000 / (R T (кОм) + 22).

В варианте реализации драйвера без гальванической развязки светодиодов (рисунок 1), цепь последовательно включенных светодиодов управляется током, а не напряжением, что позволяет обеспечивать стабильную яркость свечения светодиодов и повышенную надёжность их работы. Величина индуктивности дросселя L1 может быть рассчитана при помощи соотношения.

L = (U CC × U LED ) × T ON / (0,3 × I LED )

где U CC – напряжение питания ИМС, U LED – падение напряжения на цепи последовательно включенных светодиодах, I LED – ток светодиодов (номинальное значение – 350 мА), T ON – время нахождения внешнего n-МОП транзистора в открытом состоянии и рассчитывается в соответствии с формулой:

где f OSC – частота внутреннего генератора ИМС, D – коэффициент, равный отношению падения напряжения на цепи последовательно включенных светодиодах к напряжению питания ИМС:

Подключаемый к выводу GATE внешний n-МОП транзистор должен иметь время переключения не более 25 нс при частоте работы ШИМ менее 100 кГц и не более 15 нс при частоте работы ШИМ более 100 кГц. Вход PWMD может служить как для управления защитой ИМС ШИМ- контроллера, так и для маскирования внутреннего ШИМ-сигнала внешним сигналом. При нулевом уровне сигнала на входе PWMD, на выходе GATE, будет также присутствовать сигнал нулевого уровня. При высоком уровне сигнала на входе PWMD, на выходе GATE ИМС установится сигнал, формируемый внутренним ШИМ-компаратором.
Данная ИМС ШИМ-контроллера может быть изготовлена на базе отечественных технологий, таких как стандртная эпитаксиально-планарная технология, а также БиКМОП технология, имеющаяся в ОАО «Микрон». (Наверное мечты автора статьи).
Данная ИМС ШИМ-контроллера может быть изготовлена в корпусе DIP- 8 или SOIC-8. Кроме применения в драйверах светодиодов, эта ИМС позволяет разрабатывать схемы импульсных источников питания и линейных стабилизаторов напряжения.

Сурайкин Александр Иванович, к.т.н., доцент кафедры микроэлектроники

Использование трансформатора тока тут не совсем случайно — немного позже будет опробовано мощное зарядной устройство, работающее по такому же принципу. Здесь же просто отработка технологии и схемотехники. Данный драйвер показал весьма не плохие результаты, правда запас по напряжению я сделал слишком больши и пришлось немного повозится с дросселем расеивания.
Если нужен не очень мощный драйвер, то можно отказаться от трансформатора тока, воспользовавшись обычным измерительным резистором, работающим на транзистор управления оптроном:

Разумеется, что приведенной информации для сборки не достаточно, поэтому чтобы не повторяться и понять как изготовить оптрон и какие компоненты можно использовать можно посмотреть видео на эту тему:

Архив на схемы и плату драйвера на 100 и более Вт ЗДЕСЬ.

Драйверы для светодиодных лампочек.

  • Цена: $13.75 /10 штук.
  • Перейти в магазин
[input voltage] ac85-265v» that everyday household appliances.»
[output voltage] load after 10-15v; can drive 3-4 3w led lamp beads series
[output current] 600ma

А вот диапазон выходных напряжений маловат (тоже минус). Максимум, можно подцепить последовательно пять светодиодов. Параллельно можно подцеплять сколько угодно. Светодиодная мощность считается по формуле: Ток драйвера умножить на падение напряжения на светодиодах [количество светодиодов (от трёх до пяти) и умножить на падение напряжения на светодиоде (около 3В)].
Ещё один большой недостаток этих драйверов – большие ВЧ помехи. Некоторые экземпляры слышит не только ФМ радио, но и пропадает приём цифровых каналов ТВ при их работе. Частота преобразования составляет несколько десятков кГц. А вот защиты, как правило, никакой (от помех).

Под трансформатором что-то типа «экрана». Должно уменьшить помехи. Именно Этот драйвер почти не фонит.
Почему они фонят, становится ясно, если посмотреть на осциллограмму напряжения на светодиодах. Без конденсаторов ёлочка куда серьёзнее!

На выходе драйвера должен стоять не только электролит, но и керамика для подавления ВЧ помех. Высказал своё мнение. Обычно стоит либо то либо другое. Бывает, что ничего не стоит. Это бывает в дешёвых лампочках. Драйвер спрятан внутри, предъявить претензию будет сложно.
Посмотрим схему. Но предупрежу, она ознакомительная. Нанёс только основные элементы, которые необходимы нам для творчества (для понимания «что к чему»).


Микросхема 3106 отслеживает выходные параметры преобразователя через обратную связь с вспомогательной обмотки трансформатора и управляет ключевым транзистором. Попытки найти информацию на эту МС в Интернете ничего не дала. RS1 RS2 — токозадающие резисторы. От их номинала зависит выходной ток драйвера. RS1 (1 Ом) – основной, при помощи RS2 (33 Ом) выходной ток подгоняется более точно.

Оказывается, и у этих драйверов можно регулировать выходной ток. Снял зависимость выходного тока от сопротивления RS (может кому пригодится).

Регулировать ток при помощи выносного переменного резистора не получится. Паразитные ёмкости и индуктивности никто не отменял.
А теперь на счёт применимости.

В этот светильник что только не вклеивал (был обзор). Теперь приклеил 1-Вт-ные светодиоды. К ним буду подключать обозреваемые драйверы, так нагляднее.
А вот так он светит.

Всего 12 светодиодов (6 пар). Для равномерного распределения света самое оптимальное количество. Для эксперимента тоже лучше не придумаешь.
Один из вариантов подключения к драйверу с балластом на конденсаторах.

С1=1,5мкФ+1,2мкФ=2,7мкФ. Чтобы посчитать мощность, необходимо посчитать ток по формуле (2).
I=(228В-36В)*2,7мкФ/3,18=163мА. Мощность считается по формуле из школьного учебника физики.
Р= 36В*0,163А=5,9Вт.
А теперь посмотрим, что показывают приборы.


Погрешность в расчётах присутствует. Кстати, на мелких мощностях приборчик тоже подвирает.
А теперь посчитаем пульсации (теория в начале обзора). Посмотрим, что же видит наш глаз. К осциллографу подключаю фотодиод. Два снимка объединил в один для удобства восприятия. Слева лампочка выключена. Справа – лампочка включена. Смотрим ГОСТ Р 54945-2012. А там чёрным по белому написано, что пульсации частотой до 300Гц вредны для здоровья. А у нас около 100Гц. Для глаз вредно.

У меня получилось 20%. Необходимо смотреть Санитарные нормы СНиП 23-05-95 «ЕСТЕСТВЕННОЕ И ИСКУССТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ». Использовать можно, но не в спальне. А у меня коридор. Можно СНиП и не смотреть.
А теперь посмотрим другой вариант подключения светодиодов. Это схема подключения к электронному драйверу.

Итого 3 параллели по 4 светодиода.
Вот, что показывает Ваттметр. 7,1Вт активной мощности.

Посмотрим, сколько доходит до светодиодов. Подключил к выходу драйвера амперметр и вольтметр.

Посчитаем чисто светодиодную мощность. Р=0,49А*12,1В=5,93Вт. Всё, что не хватает, взял на себя драйвер.
Теперь посмотрим, что же видит наш глаз. Слева лампочка выключена. Справа – лампочка включена. Частота повторения импульсов около 100кГц. Смотрим ГОСТ Р 54945-2012. А там чёрным по белому написано, что вредны для здоровья только пульсации частотой до 300Гц. А у нас около 100кГц. Для глаз безвредно.

Всё рассмотрел, всё измерил.
Теперь выделю плюсы и минусы этих схем:
Минусы лампочек с конденсатором в роли балласта по сравнению с электронными драйверами.
-Во время работы КАТЕГОРИЧЕСКИ нельзя касаться элементов схемы, они под фазой.
-Невозможно достичь высоких токов свечения светодиодов, т.к. при этом необходимы конденсаторы больших размеров. А увеличение ёмкости приводит к большим пусковым токам, портящим выключатели.
-Большие пульсации светового потока частотой 100Гц, требуют больших фильтрующих ёмкостей на выходе.
Плюсы лампочек с конденсатором в роли балласта по сравнению с электронными драйверами.
+Схема очень проста, не требует особых навыков при изготовлении.
+Диапазон выходных напряжений просто фантастический. Один и тот же драйвер будет работать и с одним и с сорока последовательно соединёнными светодиодами. У электронных драйверов выходные напряжения имеют намного более узкий диапазон.
+Низкая стоимость подобных драйверов, которая складывается буквально из стоимости двух конденсаторов и диодного моста.
+Можно изготовить и самому. Большинство деталей можно найти в любом сарае или гараже (старые телевизоры и т.д.).
+Можно регулировать ток через светодиоды подбором ёмкости балласта.
+Незаменимы как начальный светодиодный опыт, как первый шаг в освоении светодиодного освещения.
Есть ещё одно качество, которое можно отнести как к плюсам, так и к минусам. При использовании подобных схем с выключателями с подсветкой, светодиоды лампочки подсвечиваются. Лично для меня это скорее плюс, чем минус. Использую повсеместно как дежурное (ночное) освещение.
Умышленно не пишу, какие драйверы лучше, у каждого есть своя ниша.
Я выложил по максимуму всё, что знаю. Показал все плюсы и минусы этих схем. А выбор как всегда делать вам. Я лишь постарался помочь.
На этом всё!
Удачи всем.

LED-драйвер со стоимостью BOM-а меньше 1$. Это возможно?

Разработка LED-драйвера – интересная и комплексная задача. Рынок в этом направлении весьма насыщен – иногда кажется, что производство светодиодных светильников везде. Начиная от гаража и заканчивая огромными заводами. Что касается драйверов, гиганты типа Philips или Meanwell с одной стороны, добротные китайцы вроде Moso и Billion с другой, noname китайцы с третьей… В этих условиях к инженерным составляющим (схемотехнической и конструкторской) добавляется задача оптимизации изделия по цене.

Итак, рассказываю про разработку LED-драйвера при существенном ограничении по цене комплектующих.

В своей предыдущей статье я провёл небольшой анализ требований, предъявляемых к светодиодному оборудованию, а также нормативной документации, описывающей эти требования. Настало время рассказать про разработку. Как известно «без ТЗ – результат непредсказуем», с этого и начнём.

Требования ТЗ

Анализ вариантов схемотехники LED-драйвера

Рассмотрим варианты реализации.

Вариант без ККМ. В данном случае, так как выходное напряжение 110-120В, нужно делать понижающий преобразователь (buck). На входе buck-конвертера выпрямитель и накопительный конденсатор, это даст постоянное (пульсирующее) напряжение приблизительно 310В. Для того, чтобы было более понятно о чём идёт речь, здесь и далее для каждого варианта буду приводить примеры микросхем, на которых можно реализовать рассмотренную структуру. Примеры микросхем для понижающего конвертера без ККМ: LM3444, HV9910B, HV9961, BP2831.

Одностадийный совмещённый ККМ/стабилизатор тока. Вариант, когда одна стадия преобразования обеспечивает потребление синусоидального тока по входу и стабилизацию тока линейки светодиодов. Примеры микросхем: TPS92074, BP2366, PT6917. Есть и экзотические варианты типа HV9931.

Линейный драйвер. Вариант, когда стабилизация тока обеспечивается засчёт рассеивания части мощности на регуляторе (по аналогии с линейным стабилизатором). Примеры микросхем NSI45090, FAN5640, PT6913, BCR402, BP5131.

Двухстадийный: PFC+стабилизатор тока. Первая стадия – повышающий (boost) ККМ, после него на накопительном конденсаторе получается постоянное напряжение 380-400В. Вторая стадия понижающий (buck) конвертер со стабилизацией тока. Так как данное решение обычно применяется для более мощных LED-драйверов, то обычно для первой стадии (ККМ) применяется микросхема с внешним ключом, например, NCP1650, UCC38051, LT1249.

Одностадийный с пассивным ККМ типа «Valley fill». ККМ этого типа это довольно известная в узких кругах схема, о ней я более подробно напишу ниже.

Использование активного фильтра. Это не самостоятельный вариант, а дополнение к одному из вариантов, которое позволяет уменьшить пульсации тока, а, следовательно, и пульсации светового потока. Активный фильтр можно реализовать как на полевом, так и на биполярном транзисторе. Пример схемы:

Также существуют специальные микросхемы для этой цели, например, BP5609, JW1210.

Есть и другие варианты построения LED-драйверов, например, обратноходовой преобразователь (flyback) или сегментный линейный драйвер, они не рассматриваются, так как очевидно не подходят под требования ТЗ.

Читайте также  Дистанционный переключатель света с пультом

Для удобства анализа плюсы и минусы рассмотренных вариантов сведены в таблицу:

Тип драйвера Плюсы Минусы
Вариант без ККМ (buck) Не много элементов ➔ дешевле, компактнее.

Низкие пульсации света.

Нет проблемы ЭМС.

Сложно получить PF лучше, чем 0,9.

Немного о корректоре «Valley fill»

Конденсаторы C1, C2 заряжены каждый до половины амплитудного напряжения сети. Суть работы схемы заключается в том, что конденсаторы C1, C2 с помощью диодов D1, D2, D3 перекоммутируются с последовательного (при заряде) на параллельное (при разряде на нагрузку) соединение. В результате, нагрузка питается от энергии конденсаторов только в периоды, когда значение выпрямленного напряжения сети становится меньше половины амплитудного значения. Таким образом, длительность потребления тока от сети расширяется и коэффициент мощности увеличивается. Однако, у схемы есть существенный недостаток – выходное напряжение имеет существенную пульсацию – до уровня половины напряжения. Это влияет на выбор напряжения светодиодной линейки, оно должно быть меньше чем половина амплитудного значения входного напряжения плюс некий запас.

Для пояснения принципа работы PFC Valley-Fill сделал spice-модель в LTspice:

Модель доступна тут . Можно скачать и поэкспериментировать, посмотреть принципы работы.

Выбор структуры LED-драйвера

Сначала нужно осветить вопрос гальванической развязки. Устройство (светильник) в целом представляет собой изделие II класса по электробезопасности. Почему не требуется гальваническая развязка? Если устройство в пластиковом корпусе без металлических элементов, к которым может прикоснуться человек, то развязка не нужна, так как защита обеспечена корпусом. Это можно видеть на примере светодиодных ламп – драйверы в LED-лампах никогда не делаются гальванически развязанными.

Вполне очевидно, что мне пришлось отказаться от двухстадийного варианта. Даже если удастся найти для обеих стадий микросхемы со встроенными силовыми ключами (а для boost PFC на первом обзорном этапе (по-быстрому) я не смог найти такие микросхемы, кроме какого-то монстра в гигантском корпусе от Power Integrations), то это всё равно будет две силовых микросхемы и два дросселя. Забегая вперёд скажу, что именно дроссель добавляет существенную часть к стоимости BOM-а. Вариант получается дорогой, кроме того, я прикинул компоновку и понял, что на плату заданного размера это всё не влезет.

Далее, я откинул линейные драйверы. Причина номер один – выходное напряжение 120В, значит на линейнике нужно будет рассеять более половины мощности, это конечно не допустимо. Даже если согласовать увеличение напряжения линейки светодиодов (а такая возможность у меня была), то для таких мощностей линейный драйвер не очень применим. Большая рассеиваемая мощность в компактном пластиковом корпусе превратит его в нагревательный прибор.

Точнее, применить для такой мощности линейный LED-драйвер можно, но только пожертвовав коэффициентом мощности или коэффициентом пульсаций света, чего я делать не собирался. Это и есть вторая причина — невозможно достичь заданных характеристик либо по PF либо по Кп света.

Как вы помните из требований ТЗ, мне нужно предложить два варианта: один без ККМ, а второй с Pf не менее 0,9. В результате анализа выбор для первого варианта очевиден – это понижающий преобразователь (buck) со стабилизацией тока по выходу. То есть, входной фильтр ➔ выпрямитель ➔ электролитический конденсатор большой ёмкости ➔ buck-конвертер. Это вариант довольно простой, и, в общем, не столь интересный для рассмотрения. Далее я буду рассматривать только вариант с ККМ.

А вот для второго варианта я столкнулся с непростым выбором: <корректор «Valley fill» + понижающий преобразователь>или . Без активного фильтра получить заданные пульсации света не получится – это было мне очевидно.

Сомнения были такие. Схема с активным фильтром это дополнительный силовой транзистор, а, следовательно, увеличение цены, а также дополнительные потери, значит снижение эффективности. В другом варианте меня смущало, удастся ли получить требуемый Pf с помощью схемы «Valley fill». С одной стороны, в appnote от IR получают коэффициент мощности до 0,96, но там есть и нюансы. Например, не хотелось чрезмерно увеличивать сопротивление резистора Rvf. Кроме того, был риск, что не хватит запаса по напряжению для нормального регулирования buck-ом. Моделирование показывало, что запаса хватает, но не факт, что это будет также в реальности.

Итак, вариант с корректором «Valley fill» по моей оценке позволял получить меньшую или ту же цену, при увеличении эффективности, это и стало решающим в моём выборе.

Разработка схемы

Описание элементов схемы:

FU1 – предохранитель, необходим по требованиям безопасности;

RV1 – варистор для подавления микросекундных импульсных помех большой энергии, а также наносекундных импульсных помех;

R1, R2 – резисторы для разряда входного конденсатора при отключении устройства от сети;

C1 – конденсатор входного фильтра помех (X2-class capacitor), подавляет кондуктивные помехи в сеть, а также вместе с RV1 помогает в борьбе с импульсными помехами;

L1, L3, R3, R4 – элементы входного фильтра помех (кондуктивные, импульсные);

VD1 – выпрямительный мост;

C2, C3, VD2…VD4, R5 – элементы корректора «Valley fill»;

C4 – входной конденсатор buck-конвертера;

R6, R8 – резисторы, обеспечивающие питание микросхемы;

R7 – резистор, устанавливающий порог защиты по превышению выходного напряжения (при обрыве светодиодной линейки);

C5 – конденсатор по питанию микросхемы;

DA1 – микросхема понижающего преобразователя со встроенным силовым MOSFET-ом;

R9, R10 – резисторы токового шунта;

VD5 – силовой диод buck-конвертера;

L3 – силовой дроссель buck-конвертера;

C6 – выходная ёмкость.

Выбор элементов

Предохранитель. Долго искать не пришлось, компактный SMD предохранитель 25F-010H от компании Hollyland всего за 0,048$.

Варистор. Тут мне пришлось попотеть. Кажется, теперь знаю всех производителей SMD варисторов в Китае и Тайване. Из того, что подходит и доставабельно составил список и квотировал такие элементы:

В результате даже китайские цены ужаснули, пришлось отказаться от SMD в данном случае и выбор пал на варистор TVR05391KSY за 0,027$.

Европейских производителей тоже рассматривал, например, у Epcos есть SMD-варисторы, но ещё дороже, к сожалению.

Х-конденсатор. SMD-варианты для таких конденсаторов очень дороги, поэтому 0,1 мкФ 10% 300В X2 J104K300A100 от ведущего мирового производителя Chiefcon – лучший выбор за 0,036$.

Электролитические конденсаторы. Выбор SMD-электролитов на 200В не так велик, а те что есть оказались гигантского размера. Рассмотрел серии «VE», «VEJ» от Lelon, «ULR», «UUG», «UUJ» от Nichicon и тд. 10 мкФ в габарите 12,5х13,5 меня не устраивали. В результате наткнулся на интересного китайского производителя Ymin, у которого на сайте написано «Small expert». И действительно, серия VKM, 12 мкФ в габарите 8х12,5 – отличный вариант и всего за 0,046$ за шт. Дайте два.

Диоды. Диодный мост MB6S (0,028), силовой диод выбрал типа ES1J – тут всё стандартно, а вот диоды для «Valley fill» хотелось выбрать поменьше габаритами и я нашёл очень интересный вариант GS10xxFL от PANJIT. Диоды на напряжения до 1000В в корпусе SOD-123, вы шутите? Нет, они существуют. В результате GS1006FL всего по 0,019$. Найти такие же ультрафасты и может быть применить и в качестве силового диода для понижалки. Эту идею я оставил до проведения тепловых испытаний. Если ES1J не будет греться, то можно будет об этом подумать.

Дроссели. Изначально обратился к евробрендам, но квотирование показало, что самое недорогое из того, что мне подходит это SRR1208 за 0,28$ от Bourns. Даже Wurth не предложили дешевле чем примерно 0,3$. Это речь идёт о силовом дросселе. В результате я повернул вектор поиска в сторону азиатских брендов. Просмотрев и проквотировав продукцию таких контор как Ferriwo, ABC Taiwan, Fuantronics, Coilmaster, я остановился на варианте SRI1207 от тайваньской компании Coremaster. Всего за 0,142$.

Микросхема. Решил остановить свой выбор на компании BPS, так как у них большое портфолио в области микросхем для LED-драйверов, встречал их продукцию во многих устройствах, и, к тому же есть дистрибьютор в России – компания «Платан». Я выбрал микросхему со встроенным силовым ключом BP2832AJ – у неё есть pin-2-pin совместимые «старшие братья» (или «сёстры», простите моё гендерное невежество) BP2833 и BP2836 с меньшим сопротивлением канала встроенного MOSFET-а (если вдруг понадобиться увеличить мощность или получить больший КПД). К тому же эту микросхему можно купить в РФ.

0,81$ – неплохой результат для первой версии. Есть небольшой запас – ведь вы знаете как это бывает, после проведения испытаний первой итерации платы обычно вылезает какое-нибудь… несоответствие, и, приходится добавлять несколько «волшебных» элементов по три бакса каждый.

Заключение

Как уменьшить кондуктивные помехи не добавляя новые элементы в схему? Почему в корректоре «Valley fill» нельзя применять тонкоплёночные резисторы? Как увеличить световую отдачу светильника без увеличения КПД LED-драйвера? Ответы на эти и другие вопросы вы узнаете из следующей статьи. Статья будет посвящена испытаниям, которые автор вместе с первой итерацией платы должны будут пройти, а также разработке второй итерации устройства.

Что такое драйвер и для чего он нужен светодиодам

Сейчас уже можно разделить светодиоды на два основных подтипа: индикаторные и осветительные. Осветительные светодиоды – относительно новые элементы светотехники. Первые модели применялись как индикаторы еще лет 30 назад. Но прогресс на месте не стоит. Инженерам удалось получить большую яркость при минимальном размере и потребляемом токе в сравнение с лампами. Кроме того, светодиоды имеют намного большую механическую прочность. Как лампочку их уже не разобьешь.

Светодиодная осветительная продукция серьезно потеснила практически все другие источники света. Светодиоды могут обеспечить освещение не хуже лампового. А их энергоэффективность намного выше. Обычно источники света на основе светодиодов окупаются в течение года. Сейчас их можно встретить в качестве домашнего освещения, уличных фонарей. Они устанавливаются в световое оборудование автомобилей. Даже в мониторах и телевизорах они заменили лампы подсветки .

Назначение.

Светодиод весьма чувствителен к качеству электропитания. Если пониженное напряжение ему не сделает ничего плохого, то повышенные напряжения и токи очень быстро снижают ресурс этих перспективных источников света. Многие видели, наверное, как на автомобилях хаотично моргают огни. Этот светодиод уже отслужил.

Для обеспечения стабильного электропитания (поддержания заданного напряжения и тока) необходима дополнительная электронная схема – блок питания или драйвер питания. Часто его называют led driver.

Принцип работы.

Электронная схема должна обеспечить строго стабилизированные напряжение и ток, подводимые к кристаллу. Небольшое превышение в цепи питания существенно снижает ресурс светоизлучателя.

В простейшем и самом дешевом случае просто ставят ограничительный резистор.

Питание диода через ограничивающий резистор.

Это простейшая линейная схема. Она не способна автоматически поддерживать ток. С ростом напряжения, он будет расти, при превышение допустимого значения произойдет разрушение кристалла от перегрева. В более сложном случае управление реализуется через транзистор. Недостаток линейной схемы – бесполезное рассеивание мощности. С ростом напряжения будут расти и потери. Если для маломощных LED-источников света такой подход еще допустим, то при использовании мощных светоизлучающих диодов такие схемы не используются. Из плюсов только простота реализации, низкая себестоимость, достаточная надежность схемы.

Можно применить импульсную стабилизацию. В простейшем случае схема будет выглядеть так:

Пример.Импульсная стабилизация (упрощенно)

При нажатии на кнопку происходит заряд конденсатора, при отпускании, он отдает накопленную энергию полупроводнику, а тот излучает свет. При росте напряжения время на зарядку сокращается, при падении – увеличивается. Вот так на кнопку и надо нажимать, поддерживая свечение. Естественно, сейчас это все делает электроника. В источниках питания роль кнопки выполняет транзистор, либо тиристор. Это — принцип ШИМ — широтно-импульсная модуляция. Замыкание происходит десятки, а то и тысячи раз в секунду. КПД ШИМ может достигать 95%.

Категорически не стоит путать светодиодный драйвер и ПРА для люминесцентных ламп, у них разные принципы работы.

Характеристики драйверов, их отличия от блоков питания LED ленты.

Если сравнивать драйвер и блок питания, то у них есть различия в работе. Драйвер – это источник тока. Его задача поддерживать именно определенную силу тока через кристалл или светодиодную линейку.

Задача стабилизированного блока питания в выдаче именно стабильного напряжения. Хотя блок питания – понятие обобщенное.

Источник напряжения применяется в основном со светодиодной лентой, где диоды включены в параллель. Соответственно через них должен проходить равный ток, при неизменном напряжении. При использовании одного светодиода важно обеспечить определенную силу тока через него. Отличия есть, но оба выполняют одну и туже задачу – обеспечение стабильного питания.

Для подключения светодиодной ленты необходимы, как правило, блоки питания, выдающие 12, либо 24 В. Второй параметр – это мощность. Блок питания должен выдавать мощность не равную, а несколько большую, чем мощность подключаемой светодиодной линейки. В противном случае, яркость свечения будет недостаточна. Обычно запас по мощности рекомендуется в пределах 20-30 процентов от суммарной мощности.

При выборе драйвера нужно учесть:

  • Мощность,
  • Напряжение,
  • Предельный ток.

Кроме того, существуют и регулируемые источники питания. Их задача – регулировка яркости освещения. Но различаются принципы – регулировка напряжения, либо силы тока.

Для подключения led-линейки потребуется большая сила тока при неизменном напряжении.

Суммарная мощность будет рассчитываться по формуле P = P(led) × n, где Р – мощность, Р(led) – мощность единичного диода в линейке, n – их количество.

Сила тока через линейку будет рассчитываться по аналогичной формуле.

Если есть желание самостоятельно изготовить источник питания для светодиодов, то самый простой вариант – импульсный без гальванической развязки.

Схема простого led-драйвера без гальванической развязки.

Схема проста и надежна. Делитель основан на емкостном сопротивлении. Выпрямление производится при помощи диодного моста. Электролитический конденсатор (перед L7812) сглаживает пульсации после выпрямления. Конденсатор после L7812 сглаживает пульсации на светодиодах. На работу схемы он не влияет. L7812 – собственно сам стабилизатор. Это импортный аналог советских микросхем серии КРЕНхх. Та же самая схема включения. Характеристики несколько улучшены. Однако предельный ток составляет не более 1.2А. Это не позволит создать мощный светильник. Существуют неплохие варианты готовых источников питания.

Как выбрать драйвер для светодиодов.

От выбора драйвера зависит срок службы светодиодов. При этом светодиод достигает своих номинальных характеристик, так как получает необходимую ему мощность.

В зависимости от степени защиты драйвер можно применять либо дома, либо на улице. Внешне драйвер может быть открытым, в корпусе из перфорированного металла, либо – закрытый, размешенный в герметичной металлической коробке. Для дома достаточно негерметизированного пластикового корпуса, в котором расположен электронный блок.

Сразу стоит учесть, что ограничивающий резистор – это не самый лучший вариант. Он не избавит ни от скачков питающей сети, ни от импульсных помех. Любое изменение напряжения приведет в скачку тока. Линейные стабилизаторы также не являются достойным средством запитки светоизлучающих диодов. Его способности ограничиваются низкой эффективностью.

Выбор драйвера производится только после того, как известна суммарная мощность, схема подключения и количество светодиодов.

Сейчас много подделок и одни и те же по типоразмерам диоды могут обеспечивать разные мощности. Лучше использовать только известные марки электротехнической продукции.

На корпусе драйвера для подключения светодиодов, всегда размещена спецификация. Она включает:

  • класс защищенности от пыли и жидкости,
  • мощность,
  • номинальный стабилизированный ток,
  • рабочее входное напряжение,
  • диапазон выходного напряжения.

Достаточно популярны бескорпусные led-драйверы. Плату потребуется разместить в корпусе. Это необходимо для безопасного использования. Платы больше подходят для радиолюбителей-энтузиастов. У них входное напряжение может быть либо 12 В, либо 220 В.

Также стоит продумать о размещении драйвера. Температура и влажность влияют на надежность системы освещения.

Виды драйверов.

По типу их можно подразделить на:

Линейные. Они наиболее подходящие, если входное напряжение не стабильно. Отличаются улучшенной стабилизацией. Распространены мало по причине низкого КПД. Выделяет большее количество тепла, подходит для маломощной нагрузки.

Внутреннее устройство драйвера

Внешний вид и схема драйвера LED 1338G7.

Импульсные. Основаны на микросхемах ШИМ. Обладают высоким КПД. Отличаются малым нагревом и длительным сроком службы.

Микросхемы ШИМ создают значительный уровень электромагнитных помех. Людям с кардиостимуляторами не рекомендовано находится в помещениях, где применяются такие драйвера для питания светодиодов.

Драйвер, работающий с диммером. Принцип основан на использовании ШИМ-контроллера. Принцип состоит в том, что регулируется сила тока на светодиодах. Низкокачественные изделия дают эффект мерцания.

Драйвер с диммером.

LED драйвер на 220 В.

Существует немало уже готовых светодиодных драйверов промышленного производства. Естественно, они обладаю различными характеристиками. Их особенность в том, что они питаются от сети 220 В переменного напряжения и могут работать в широком диапазоне питающего напряжения. Задача, у них все та же. Выдать определенную силу тока. Многие промышленные изделия уже имеют гальваническую развязку. Гальваническая развязка предназначена для передачи электроэнергии без непосредственного соединения входной и выходной частей схемы. Это дополнительные очки в плане электробезопасности (простейшей и исторически первой гальванической развязкой считается обычный трансформатор). Обычно они имеют нестабильность не более 3 %. В подавляющем большинстве сохраняют работоспособность от 90-100 Вольт и до 260 Вольт. В магазинах очень часто их могут называть:

  • блок питания (БП),
  • источник тока,
  • адаптер питания,
  • источник питания.

Это все одно и тоже устройство. Продавцы не обязаны обладать техническим образованием.

Рекомендуемые производители светодиодных драйверов.

Многие светодиодные энергосберегающие лампы уже имеют встроенный драйвер. Тем не менее лучше не приобретать безымянную продукцию родом из Китая. Хотя временами и попадаются достойные внимания экземпляры, что в прочем явление редкое. Существует огромное количество поддельных осветителей. Многие модели не имеют гальванической развязки. Это представляет опасность для светодиодов. Такие источники тока при выходе из строя могут дать импульс и сжечь led-ленту.

Но тем не менее рынок в основном занят именно китайской продукцией. Российские поставщики известны не широко. Из них можно ответить продукцию фирм Аргос, Тритон ЛЕД, Arlight, Ирбис, Рубикон. Большинство моделей может работать и в экстремальных условиях.

Из иностранных можно смело выбрать источники тока от Helvar, Mean Well, DEUS, Moons, EVADA Electronics.

Самодельный драйвер для светодиодов от сети 220В

Преимущества светодиодных лап рассматривались неоднократно. Обилие положительных отзывов пользователей светодиодного освещения волей-неволей заставляет задуматься о собственных лампочках Ильича. Все было бы неплохо, но когда дело доходит до калькуляции переоснащения квартиры на светодиодное освещения, цифры немного «напрягают».

Для замены обыкновенной лампы на 75Вт идёт светодиодная лампочка на 15Вт, а таких ламп надо поменять десяток. При средней стоимости около 10 долларов за лампу бюджет выходит приличный, да и еще нельзя исключить риск приобретения китайского «клона» с жизненным циклом 2-3 года. В свете этого многие рассматривают возможность самостоятельного изготовления этих девайсов.

Теория питания светодиодных ламп от 220В

Самый бюджетный вариант можно собирать своими руками из вот таких светодиодов. Десяток таких малюток стоит меньше доллара, а по яркости соответствует лампе накаливания на 75Вт. Собрать всё воедино не проблема, вот только напрямую в сеть их не подключишь – сгорят. Сердцем любой светодиодной лампы является драйвер питания. От него зависит, насколько долго и хорошо будет светить лампочка.

Что бы собрать светодиодную лампу своими руками на 220 вольт, разберёмся в схеме драйвера питания.

Параметры сети значительно превышают потребности светодиода. Что бы светодиод смог работать от сети требуется уменьшить амплитуду напряжения, силу тока и преобразовать переменное напряжение сети в постоянное.

Для этих целей используют делитель напряжения с резисторной либо ёмкостной нагрузкой и стабилизаторы.

Компоненты диодного светильника

Схема светодиодной лампы на 220 вольт потребует минимальное количество доступных компонентов.

  • Светодиоды 3,3В 1Вт – 12 шт.;
  • керамический конденсатор 0,27мкФ 400-500В – 1 шт.;
  • резистор 500кОм — 1Мом 0,5 — 1Вт – 1 ш.т;
  • диод на 100В – 4 шт.;
  • электролитические конденсаторы на 330мкФ и 100мкФ 16В по 1 шт.;
  • стабилизатор напряжения на 12В L7812 или аналогичный – 1шт.

Изготовление драйвера светодиодов на 220В своими руками

Схема лед драйвера на 220 вольт представляет собой не что иное, как импульсный блок питания.

В качестве самодельного светодиодного драйвера от сети 220В рассмотрим простейший импульсный блок питания без гальванической развязки. Основное преимущество таких схем – простота и надёжность. Но будьте осторожны при сборке, поскольку у такой схемы нет ограничения по отдаваемому току. Светодиоды будут отбирать свои положенные полтора ампера, но если вы коснётесь оголённых проводов рукой, ток достигнет десятка ампер, а такой удар тока очень ощутимый.

Схема простейшего драйвера для светодиодов на 220В состоит их трёх основных каскадов:

  • Делитель напряжения на ёмкостном сопротивлении;
  • диодный мост;
  • каскад стабилизации напряжения.

Первый каскад – ёмкостное сопротивление на конденсаторе С1 с резистором. Резистор необходим для саморазрядки конденсатора и на работу самой схемы не влияет. Его номинал не особо критичен и может быть от 100кОм до 1Мом с мощностью 0,5-1 Вт. Конденсатор обязательно не электролитический на 400-500В (эффективное амплитудное напряжение сети).

При прохождении полуволны напряжения через конденсатор, он пропускает ток, пока не произойдет заряд обкладок. Чем меньше его ёмкость, тем быстрее происходит полная зарядка. При ёмкости 0,3-0,4мкФ время зарядки составляет 1/10 периода полуволны сетевого напряжения. Говоря простым языком, через конденсатор пройдет лишь десятая часть поступающего напряжения.

Второй каскад – диодный мост. Он преобразует переменное напряжение в постоянное. После отсечения большей части полуволны напряжения конденсатором, на выходе диодного моста получаем около 20-24В постоянного тока.

Третий каскад – сглаживающий стабилизирующий фильтр.

Конденсатор с диодным мостом выполняют функцию делителя напряжения. При изменении вольтажа в сети, на выходе диодного моста амплитуда так же будет меняться.


Что бы сгладить пульсацию напряжения параллельно цепи подключаем электролитический конденсатор. Его ёмкость зависит от мощности нашей нагрузки.

В схеме драйвера питающее напряжение для светодиодов не должно превышать 12В. В качестве стабилизатора можно использовать распространённый элемент L7812.

Собранная схема светодиодной лампы на 220 вольт начинает работать сразу, но перед включением в сеть тщательно изолируйте все оголённые провода и места пайки элементов схемы.

Вариант драйвера без стабилизатора тока

В сети существует огромное количество схем драйверов для светодиодов от сети 220В, которые не имеют стабилизаторов тока.

Проблема любого безтрансформаторного драйвера – пульсация выходного напряжения, следовательно, и яркости светодиодов. Конденсатор, установленный после диодного моста, частично справляется с этой проблемой, но решает её не полностью.

На диодах будет присутствовать пульсация с амплитудой 2-3В. Когда мы устанавливаем в схему стабилизатор на 12В, даже с учётом пульсации амплитуда входящего напряжения будет выше диапазона отсечения.

Диаграмма напряжения в схеме без стабилизатора

Диаграмма в схеме со стабилизатором

Поэтому драйвер для диодных ламп, даже собранный своими руками, по уровню пульсации не будет уступать аналогичным узлам дорогих ламп фабричного производства.

Как видите, собрать драйвер своими руками не представляет особой сложности. Изменяя параметры элементов схемы, мы можем в широких пределах варьировать значения выходного сигнала.

Если у вас возникнет желание на основе такой схемы собрать схему светодиодного прожектора на 220 вольт, лучше переделать выходной каскад под напряжение 24В с соответствующим стабилизатором, поскольку выходной ток у L7812 1,2А, это ограничивает мощность нагрузки в 10Вт. Для более мощных источников освещения требуется либо увеличить количество выходных каскадов, либо использовать более мощный стабилизатор с выходным током до 5А и устанавливать его на радиатор.