I dag erstattes CFL og lysstofrør næsten fuldstændigt med LED-lamper, som for det meste er i form af cirkulære eller firkantede flade loftmonterede LED-lamper.

Disse lamper smelter smukt sammen med den flade loftoverflade i vores hjem, kontorer eller butikker, der giver et æstetisk look til lysene sammen med en høj effektivitetsudgang med hensyn til strømbesparelse og pladsbelysning.

I denne artikel diskuterer vi en simpel strømdrevet buck-konverter, der kan bruges som driver til belysning af loft-LED-lamper mellem 3 og 10 watt.

Kredsløbet er faktisk et 220 V til 15 V SMPS-kredsløb, men da det er et ikke-isoleret design, slipper det for den komplekse ferrittransformator og de involverede kritiske faktorer.

Selvom et ikke-isoleret design ikke tilvejebringer isolering af kredsløbet fra lysnettet, modvirker et simpelt stift plastdæksel over enheden let denne ulempe og garanterer absolut ingen trussel for brugeren.

På den anden side er de bedste ting ved et ikke-isoleret driverkredsløb, at det er billigt, let at bygge, installere og bruge på grund af fraværet af en kritisk SMPS-transformer, der erstattes af en simpel induktor.

Brug af en enkelt IC VIPer22A fra ST mikroelektronik gør designet praktisk talt skadesikkert og permanent, forudsat at input-strømforsyningen er inden for det specificerede 100 V og 285 V interval.

Om IC VIPer22A-E

VIPer12A-E og VIPer22A-E, der tilfældigvis er en pin-for-pin match, og er designet til adskillige lysnet-til-DC strømforsyningsapplikationer. Dette dokument præsenterer en off-line, ikke-isoleret SMPS LED-strømforsyning ved hjælp af VIPer12 / 22A-E.

Fire unikke driverdesign er inkluderet her. Chippen VIPer12A-E kan bruges til at køre 12 V ved 200 mA og 16 V 200 mA loft-LED-lamper.

VIPer22A-E kan anvendes til lofter med højere watt, der er forsynet med 12 V / 350 mA og 16 V / 350 mA forsyninger.

Det samme printkortlayout kunne anvendes til enhver udgangsspænding fra 10 V til 35 V. Dette gør applikationen meget forskelligartet og velegnet til at drive en bred vifte af LED-lamper fra 1 watt til 12 watt.

I skematisk, for belastninger mindre, der kan arbejde med mindre end 16 V, er diode D6 og C4 inkluderet, for belastninger, der kræver mere end 16 V, fjernes diode D6 og kondensator C4 simpelthen.

Sådan fungerer kredsløbet

Kredsløbsfunktionerne for alle de 4 varianter er stort set identiske. Variationen er i startkredsløbet. Vi forklarer modellen som illustreret i figur 3.

Konverterens designudgang er ikke isoleret fra AC 220V-netindgangen. Dette får AC-neutrallinjen til at være fælles for DC-linjens outputjord, hvilket giver en tilbage-referencetilslutning til netnutralet.

Denne LED-buk-konverter koster mindre, fordi den ikke afhænger af den traditionelle ferrit E-kerne-baserede transformer og den isolerede optokobler.

Vekselstrømsledningen tilføres via diode D1, som retter de alternative vekselstrømshalvcykler til en jævnstrømsudgang. C1, L0, C2 udgør et pie-filter {for at hjælpe} med at minimere EMI-støj.

Værdien af filterkondensatoren vælges til at styre en acceptabel pulsdal, da kondensatorerne bliver ladet hver anden halve cyklus. Et par dioder kan anvendes i stedet for D1 for at udholde ripple burst-impulser på op til 2 kV.

R10 opfylder et par mål, den ene er for at begrænse stigningen i start og den anden skal fungere som en sikring, hvis der er en katastrofal funktionsfejl. En trådviklet modstand beskæftiger sig med startstrømmen.

Brandsikker modstand og en sikring fungerer ekstremt godt i henhold til system- og sikkerhedsspecifikationer.

C7 styrer EMI ved at udjævne linje og neutral forstyrrelse uden at skulle bruge Xcap. Denne loft-LED-driver vil helt sikkert overholde og bestå EN55022 niveau 'B' specifikationer. Hvis belastningskravet er lavere, kan denne C7 udelades fra kredsløbet.

Spændingen, der er udviklet inde i C2, påføres IC's MOSFET-afløb gennem ben 5 til 8 forbundet sammen.

Internt har IC VIPer en konstant strømkilde, der leverer 1 mA til Vdd-pin 4. Denne 1 mA strøm bruges til at oplade kondensatoren C3.

Så snart spændingen på Vdd-stiften strækker sig til en minimal værdi på 14,5 V, slukkes IC's interne strømkilde, og VIPeren begynder at udløse ON / OFF.

I denne situation leveres strømmen gennem Vdd-hætten. Den elektricitet, der er gemt inde i denne kondensator, skal være højere end den nødvendige effekt for at levere outputbelastningsstrømmen sammen med strøm til opladning af outputkondensatoren, før Vdd-hætten falder til under 9 V.

Dette kunne bemærkes i givne kredsløbsskemaer. Kondensatorværdien vælges således til at understøtte den indledende tændtid.

Når der opstår kortslutning, falder opladningen inde i Vdd-hætten lavere end minimumsværdien, der giver IC'erne, der er indbygget i højspændingsstrømgenerator, at udløse en ny opstartscyklus.

Kondensatorens opladnings- og afladningsfaser bestemmer, hvor længe strømforsyningen skal tændes og slukkes. Dette mindsker RMS-opvarmningseffekten på alle dele.

Kredsløbet, der regulerer dette, inkluderer Dz, C4 og D8. D8 oplader C4 til sin maksimale værdi gennem cyklusperioden, mens D5 er i ledningstilstand.

I denne periode reduceres forsyningskilden eller referencespændingen til IC med det forreste spændingsfald på en diode under jordniveauet, der udgør D8-faldet.

Derfor svarer Zener-spændingen primært til udgangsspændingen. C4 er fastgjort over Vfb og forsyningskilden for at udjævne reguleringsspændingen.

Dz er en 12 V, 1⁄2 W Zener med en bestemt teststrømværdi på 5 mA. Disse Zenere, der er klassificeret til en mindre strøm, giver højere præcision af udgangsspændingen.

Hvis udgangsspændingen er under 16 V, kunne kredsløbet være indstillet som vist i figur 3, hvor Vdd er isoleret fra Vfb-stiften. Så snart IC'erne er indbygget i den aktuelle kilde, oplader Vdd-kondensatoren, kan Vdd opnå 16V under de værre omstændigheder.

En 16 V Zener med en 5% minimal tolerance kunne være 15,2 V ud over den indbyggede modstand mod jord er 1.230k Ω, der genererer en ekstra 1,23 V for at give et samlet på 16,4 V.

“dæmpning i optisk fiberformel ”

For 16 V-udgang og derover kan Vdd-stiften og Vfb-stiften få lov til at fremme et fælles diode- og kondensatorfilter nøjagtigt som angivet i figur 4.

Valg af induktor

Ved induktorens opstartsdriftstrin i diskontinuerlig tilstand kunne bestemmes ved hjælp af nedenstående formel, som giver en effektiv estimering af induktoren.

L = 2 [s _ud / ( Id _spids)^tox f)]

Hvor Idpeak er den laveste maksimale afløbsstrøm, 320 mA for IC VIPer12A-E og 560 mA for VIPer22A-E, f betegner skiftefrekvensen ved 60 kHz.

Den højeste spidsstrøm styrer strømmen, der leveres inden for buck-konverteringskonfigurationen. Som et resultat ser ovenstående beregning ud til at være egnet til en induktor designet til at arbejde i diskontinuerlig tilstand.

Når indgangsstrømmen glider ned til nul, får udgangstopstrømmen to gange udgangen.

Dette begrænser udgangsstrømmen til 280 mA for IC VIPer22A-E.

Hvis induktoren har en større værdi, der skifter mellem kontinuerlig og diskontinuerlig tilstand, er vi i stand til at opnå 200 mA let langt fra det nuværende begrænsningsproblem. C6 skal være en minimal ESR-kondensator for at opnå den lave rippelspænding.

V _krusning = Jeg_krusningx C _esr

D5 kræver en højhastigheds-skiftediode, men D6 og D8 kan være almindelige ensretterdioder.

DZ1 er anvendt til at fastgøre udgangsspændingen til 16 V. Karakteristikerne af bukkeomformeren får den til at oplades ved spidspunktet uden belastningstilstand. Det tilrådes at bruge en Zener-diode, der er 3 til 4 V større end udgangsspændingen.

FIGUR # 3

Figur 3 ovenfor viser kredsløbsdiagrammet til loft-LED-lampens prototype-design. Den er designet til 12 V LED-lamper med en optimal strøm på 350 mA.

Hvis en mindre mængde strøm er ønskelig, kunne VIPer22A-E omdannes til en VIPer12A-E, og kondensator C2 kunne sænkes fra 10 μf til 4,7 μF. Dette giver så meget som 200 mA.

FIGUR 4

Figur 4 ovenfor viser det samme design undtagen 16 V output eller mere, D6 og C4 kunne udelades. Jumperen forbinder udgangsspændingen med Vdd-stiften.

Layoutideer og forslag

L-værdien giver tærskelgrænserne mellem kontinuerlig og diskontinuerlig tilstand for en specificeret udgangsstrøm. For at kunne fungere i diskontinuerlig tilstand skal induktorens værdi være mindre end:

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

Hvor R angiver belastningsmodstanden, betegner T skifteperioden, og D giver driftscyklussen. Du finder et par faktorer, der skal tages i betragtning.

Den første er, jo større den diskontinuerlige er, jo større er den maksimale strøm. Dette niveau skal holdes under den minimale puls ved hjælp af pulsstrømstyring af VIPer22A-E, der er 0,56 A.

Den anden er, når vi arbejder med en større induktor til at fungere konstant, støder vi på overskudsvarme på grund af skifteunderskud på MOSFET inden for VIPer IC.

Spole Specifikationer

Det er overflødigt at sige, at induktorens strømspecifikation skal være mere end udgangsstrømmen for at undgå chancen for at mætte induktorkernen.

Spole L0 kan bygges ved at vikle 24 SWG superemaljeret kobbertråd over passende ferritkerne, indtil induktansværdien på 470 uH er opnået.

På samme måde kunne induktoren L1 bygges ved at vikle 21 SWG superemaljeret kobbertråd over en hvilken som helst egnet ferritkerne, indtil induktansværdien på 1 mH er opnået.

Komplet reservedelsliste