Источник питания для светодиодных осветителей (СІ5171)

В последнее время широкое распространение получили всевозможные светодиоды и осветительные элементы на их основе. Их применяют в подсветке улиц и зданий, в светофорах на улицах и железной дороге, в информационных и рекламных панелях, бытовых фонариках и т.п.

Это связано с тем, что в последние годы произошел существенный скачок в развитии технологии производства светодиодов в сторону повышения мощности светового потока (до 100 Кд) и снижения их стоимости.

Также не нужно забывать о том, что КПД светодиода (световой поток/потребляемая мощность) больше на порядок, чем КПД любой лампы накаливания.

А это на сегодняшний день является одним из основных критериев при выборе технического решения и элементной базы. Основной проблемой обеспечения надежной и долговременной работы светодиодных осветителей является тот факт, что их необходимо питать стабилизированным током, а не напряжением.

Это связано с тем, что при незначительном (10%) увеличении напряжения питания, ток через диоды может вырасти в несколько раз. Также не надо забывать, что при работе светодиоды разогреваются, что в свою очередь приводит к уменьшению прямого падения напряжения на них и, как следствие, приводит к увеличению прямого тока.

Принципиальная схема

Во избежание выгорания кристалла, для питания светодиодов используют стабилизаторы тока. На рис. 1 приведена типовая схема включения микросхемы CS5171 (CS5173) производства компании ON-Semiconductor по схеме повышающего неизолированного преобразователя напряжения.

Типовая схема включения микросхемы CS5171 (CS5173)

Рис. 1. Типовая схема включения микросхемы CS5171 (CS5173).

Если сюда добавить дополнительно один биполярный транзистор (КТ3129 или аналогичный) и пару резисторов, то мы получит импульсный источник питания с ограничением (стабилизация) выходного тока.

Данные источники предназначены для питания последовательно соединенных светодиодов (матриц) с номинальным током до 0,15 А и максимальным напряжением не более 30 В.

На рис. 2 приведена принципиальная схема неизолированного повышающего импульсного источника питания с ограничением (стабилизации) выходного тока,реализованного на микросхеме CS5171 (CS5173).

Источник питания для светодиодных осветителей

Рис. 2. Принципиальная схема неизолированного повышающего импульсного источника питания на микросхеме CS5171 (CS5173).

Поясню, почему светодиоды в сборках рекомендуется включать последовательно, а не параллельно. Дело в том, что из-за маленького дифференциального сопротивления (см. ВАХ диода) и разброса параметров (прямое падение напряжения), при параллельном включении может произойти шунтирование одного диода другим.

Поэтому, для выравнивания тока, дополнительно в цепь с каждым светодиодом добавляют последовательный резистор 1...10 Ом, что приводит к увеличению количества элементов и габаритных размеров схемы и, как следствие, цены.

Как вы можете видеть, схема содержат минимальное количество элементов. Устройство работает от аккумуляторной батареи с напряжением 3,6 В и обеспечивает электропитанием светодиодную матрицу (сборку) стабилизированным постоянным током 0,15 А в диапазоне выходных напряжений 0...30 В. На рис. 3 представлена диаграмма, поясняющая работу данного источника питания.

Диаграмма, поясняющая работу данного источника питания

Рис. 3. Диаграмма, поясняющая работу данного источника питания.

Если при включении ток светодиодов больше чем 0,15 А, то устройство переходит в режим ограничителя тока. При этом происходит снижение выходного напряжения.

Если же нагрузка потребляет менее 0,15 А (или холостой ход), то устройство перейдет в режим стабилизатора напряжения и ограничит выходное напряжение по установленной величине (определяется делителем R3, R5 в цепи обратной связи). В таком режиме устройство может находиться неограниченное время.

Вся схема инвертора, в которую входят такие элементы, как мощный полевой транзистор, ШИМ-контроллер и другие, была заменена одной микросхемой CS5171/3, в корпусе SO-8.

Благодаря использованию микросхемы ON-Semiconductor данное питающее устройство стало простым, надежным в эксплуатации и недорогим изделием.

А. Арбузов. РМ-02-17.

1 85 Блоки питания и ЗУ
светодиод стабилизатор тока освещение
Написать комментарий:

cashback