כיום CFL ומנורות הפלואורסצנט מוחלפות כמעט לחלוטין במנורות LED, אשר לרוב בצורת מנורות LED שטוחות המותקנות בתקרה שטוחה או עגולה.
מנורות אלה מתמזגות להפליא עם משטח התקרה השטוח של בתינו, משרדינו או חנויותינו המספקים מראה אסתטי לאורות, יחד עם תפוקת יעילות גבוהה מבחינת חיסכון בחשמל ותאורת מקום.
במאמר זה אנו דנים בממיר באק פשוט המופעל באמצעות זרם שמשמש כנהג להארת מנורות LED לתקרה בין 3 וואט לטווח של 10 וואט.
המעגל הוא למעשה מעגל SMPS של 220 וולט עד 15 וולט, אך מכיוון שמדובר בתכנון שאינו מבודד הוא נפטר משנאי הפריט המורכב והגורמים הקריטיים המעורבים.
למרות שתכנון לא מבודד אינו מספק בידוד למעגל מזרם החשמל, כיסוי פלסטיק נוקשה פשוט מעל היחידה מתמודד בקלות עם החיסרון הזה, מה שמבטיח שום איום על המשתמש.
מצד שני, הדברים הטובים ביותר במעגל נהג שאינו מבודד הוא שהוא זול, קל לבנייה, התקנה ושימוש, בגלל היעדר שנאי SMPS קריטי, אשר מוחלף במשרן פשוט.
השימוש ב- IC VIPer22A יחיד על ידי מיקרו-אלקטרוניקה ST הופך את התכנון למוגן ונזק כמעט ונזק, בתנאי שאספקת הכניסה הכניסה נמצאת בטווח 100 וולט ו -285 וולט שצוינו.
אודות ה- IC VIPer22A-E
ה- VIPer12A-E ו- VIPer22A-E שבמקרה הם התאמה בין פינים לסיכות, ומיועדים ליישומי אספקת חשמל רבים לרשת החשמל. מסמך זה מציג ספק כוח נהג SMPS LED לא מקוון ולא מבודד באמצעות ה- VIPer12 / 22A-E.
ארבעה עיצובים נהגים ייחודיים כלולים כאן. ניתן להשתמש בשבב VIPer12A-E לנהיגה של 12 וולט ב 200 mA ו 16 V 200 mA מנורות LED לתקרה.
ניתן להחיל את ה- VIPer22A-E עבור מנורות תקרה בעלות הספק גבוה יותר המעוצבות באספקת 12 V / 350 mA ו -16 V / 350 mA.
ניתן להשתמש באותה פריסת PCB בכל מתח יציאה מ -10 וולט עד 35 וולט. הדבר הופך את היישום למגוון מאוד, ומתאים להפעלת מגוון רחב של מנורות LED, מוואט אחד ל -12 וואט.
בתרשים, עבור עומסים פחות שיכולים לעבוד עם פחות מ 16 וולט, נכללים דיודה D6 ו- C4, עבור עומסים הדורשים מעל 16 וולט, דיודה D6 והקבל C4 פשוט מוסרים.
איך עובד המעגל
פונקציות המעגל לכל ארבע הגרסאות זהות במהותן. השונות היא בשלב מעגל ההפעלה. נסביר את המודל כפי שמודגם באיור 3.
פלט תכנון הממיר אינו מבודד מכניסת החשמל 220V לרשת. זה גורם לקו ניטרלי AC להיות משותף לקרקע המוצא של קו DC, ומכאן לספק חיבור הפניה אחורי לנטרל הרשת.
ממיר באק לד זה עולה פחות מכיוון שהוא אינו תלוי בשנאי המסורתי מבוסס ליבת E-frite ובמצמד האופטו המבודד.
קו ה- AC לרשת החשמל מוחל באמצעות דיודה D1 המתקנת את מחזורי ה- AC החלופיים להחלפת פלט DC. C1, L0, C2 מהווים פילטר פאי {כדי לעזור} למזער רעשי EMI.
הערך של קבלים המסננים נבחר לניהול עמק דופק מקובל, מכיוון שהקבלים נטענים בכל מחזור חלופי חלופי. ניתן להחיל כמה דיודות במקום D1 כדי לסבול פעימות פרץ אדוות של עד 2 קילו וולט.
R10 עומד בכמה יעדים, האחד הוא להגבלת גל הזרם והשני לעבוד כפתיל במקרה שיש תקלה קטסטרופלית. נגע פצע תיל עוסק בזרם הזרימה.
נגד עמיד בפני אש ונתיך פועלים היטב על פי מפרט המערכת והאבטחה.
C7 שולט ב- EMI על ידי יישור קו והפרעה ניטראלית מבלי להזדקק ל- Xcap. מנהל התקן LED התקרה הזה בהחלט יעמוד במפרטי ברמה 'B' של EN55022 ויעבור אותו. אם דרישת העומס נמוכה יותר, ניתן להשמיט את C7 זה מהמעגל.
המתח שפותח בתוך C2 מוחל על ניקוז ה- MOSFET של ה- IC דרך סיכות 5 עד 8 המחוברות זו לזו.
באופן פנימי, ל- IC VIPer יש מקור זרם קבוע המספק 1mA לסיכה Vdd 4. זרם 1 mA זה משמש לטעינת הקבל C3.
ברגע שהמתח על סיכת ה- Vdd מתארך לערך מינימלי של 14.5 וולט, מקור הזרם הפנימי של ה- IC נכבה וה- VIPer מתחיל להפעיל / לכבות.
בעוד במצב זה, הכוח מועבר דרך מכסה ה- Vdd. החשמל המאוחסן בתוך קבלים זה צריך להיות גבוה מההספק הדרוש לספק את זרם עומס היציאה יחד עם כוח לטעינה של קבל המוצא, לפני שמכסה ה- Vdd יורד מתחת ל -9 וולט.
ניתן היה להבחין בכך בסכימות מעגלים נתונות. ערך הקבל נבחר לפיכך לתמוך בזמן ההפעלה הראשוני.
כאשר קורה קצר חשמלי, המטען בתוך מכסה ה- Vdd יורד נמוך מהערך המינימלי המאפשר לממשקים המובנים במחולל זרמים במתח גבוה להפעיל מחזור הפעלה חדש.
שלבי הטעינה והפריקה של הקבל מחליטים את פרק הזמן שבו אספקת החשמל תופעל וכבה. זה מקטין את ההשפעה על התחממות ה- RMS על כל החלקים.
המעגל המווסת זאת כולל את Dz, C4 ו- D8. D8 מטעין את C4 לערך השיא שלו לאורך כל תקופת הרכיבה בזמן ש- D5 נמצאת במצב הולכה.
במהלך תקופה זו, מקור האספקה או מתח הייחוס ל- IC מופחתים על ידי ירידת המתח הקדמית של דיודה מתחת לפני הקרקע, מה שמפצה על ירידת D8.
לכן בעיקר מתח הזנר שווה ערך למתח המוצא. C4 מחובר מעל Vfb ומקור האספקה כדי להחליק את מתח הוויסות.
Dz הוא 12 V, ½ W Zener בעל דירוג זרם בדיקה מסוים של 5 mA. Zeners אלה המדורגים בזרם קטן יותר מספקים דיוק גבוה יותר של מתח המוצא.
במקרה שמתח המוצא נמוך מ- 16 וולט, ניתן להגדיר את המעגל כפי שמוצג באיור 3, שם Vdd מבודד מסיכת ה- Vfb. ברגע שה- IC המובנה במקור הנוכחי טוען את הקבל Vdd, ה- Vdd יכול להגיע ל -16 וולט בנסיבות הגרועות יותר.
זנר 16 וולט בעל סובלנות מינימלית של 5% יכול להיות 15.2 וולט בנוסף להתנגדות המובנית לקרקע הוא 1.230k Ω המייצר תוספת של 1.23 וולט כדי לספק סך הכל 16.4 וולט.
עבור פלט של 16 וולט ויותר, ניתן לאפשר לסיכת ה- Vdd ולסיכת ה- Vfb לקדם מסנן דיודות וקבלים משותפים בדיוק כפי שמצוין באיור 4.
בחירת משרנים
בשלב ההפעלה של המשרן במצב לא רציף ניתן לקבוע באמצעות הנוסחה הנתונה להלן המספקת הערכה יעילה למשרן.
L = 2 [עמ ' הַחוּצָה / ( תְעוּדַת זֶהוּת שִׂיא )שתייםx ו)]
כאשר Idpeak הוא זרם הניקוז המרבי הנמוך ביותר, 320 mA עבור IC VIPer12A-E ו- 560 mA עבור VIPer22A-E, f מציין את תדר המיתוג ב- 60 קילוהרץ.
זרם השיא הגבוה ביותר שולט בהספק המסופק בתצורת ממיר ה- buck. כתוצאה מכך, החישוב שניתן לעיל נראה מתאים למשרן שנועד לעבוד במצב לא רציף.
כאשר זרם הקלט מחליק למטה לאפס, אז זרם שיא הפלט מקבל פי שניים את התפוקה.
זה מגביל את זרם הפלט ל- 280 mA עבור ה- IC VIPer22A-E.
במקרה שלמשרן יש ערך גדול יותר, המעבר בין מצב רציף לרציף, אנו מסוגלים להשיג 200 mA בקלות רחוק מבעיית ההגבלה הנוכחית. C6 צריך להיות קבל ESR מינימלי כדי להשיג את מתח האדווה הנמוך.
ו אַדְוָה = אני אַדְוָה איקס ג esr
D5 דורשת להיות דיודת מיתוג במהירות גבוהה, אך D6 ו- D8 יכולות להיות דיודות מיישר רגילות.
DZ1 משמש לקביעת מתח המוצא ל 16 V. המאפיינים של ממיר הדולרים גורמים לו להיטען בנקודת השיא ללא מצב עומס. מומלץ להשתמש בדיודת זנר שגדולה מ -3 עד 4 וולט ממתח המוצא.
איור 3
איור 3 לעיל מציג את תרשים המעגל לעיצוב אב טיפוס של מנורת LED לתקרה. הוא מיועד למנורות LED 12 וולט עם זרם אופטימלי של 350 mA.
במקרה שכמות זרם פחות רצויה, ניתן להפוך את ה- VIPer22A-E ל- VIPer12A-E וניתן להוריד את הקבל C2 מ- 10 μf ל- 4.7 μF. זה נותן עד 200 mA.
איור מס '4
איור 4 לעיל מדגים את העיצוב הזהה למעט פלט של 16 וולט ומעלה, ניתן להשמיט את D6 ו- C4. המגשר מחבר את מתח המוצא עם סיכת ה- Vdd.
רעיונות לפריסה והצעות
ערך L מספק את גבולות הסף בין מצב רציף ורציף עבור זרם יציאה מוגדר. כדי להיות מסוגל לתפקד במצב לא רציף, על ערך המשרן להיות קטן מ:
L = 1/2 x R x T x (1 - D)
כאשר R מציין את עמידות העומס, T מציין את תקופת המעבר, ו- D נותן את מחזור החובה. תוכלו למצוא כמה גורמים שיש לקחת בחשבון.
הראשון הוא שככל שהרציף גדול יותר כך הזרם המרבי גדול יותר. יש להחזיק רמה זו מתחת לדופק המינימלי על ידי בקרת זרם הדופק של ה- VIPer22A-E שהוא 0.56 A.
השני הוא כשאנחנו עובדים עם משרן בגודל גדול יותר כדי לפעול ללא הרף, אנו נתקלים בעודף חום עקב גירעונות מיתוג של ה- MOSFET בתוך ה- VIPer IC.
מפרט משרן
למותר לציין שמפרט זרם המשרן צריך להיות יותר מזרם המוצא כדי למנוע את הסיכוי להרוות את ליבת המשרן.
ניתן לבנות את המשרן L0 על ידי סלילת חוט נחושת סופר אמייל 24 SWG מעל ליבת פריט מתאימה, עד להשגת ערך ההשראות של 470 uH.
כמו כן, המשרן L1 יכול להיבנות על ידי סלילת 21 חוט נחושת סופר אמייל אמייל על כל ליבת פריט מתאימה, עד להשגת ערך ההשראות של 1 מ'ה.
רשימת חלקים מלאה
לפרטים נוספים ועיצוב PCB אנא עיין בכך גליון נתונים מלא
קודם: מעגל גלאי תנועה באמצעות אפקט דופלר הבא: מפרטי טעינה / פריקה של סוללות LiFePO4, היתרונות המוסברים
