Авторы предлагают блок питания мощностью 8 Вт, собранный на микросхеме HV9961, для питания светодиодного светильника.
В наше время в литературе и Интернете приведено немало описаний различных по сложности и функциональности блоков питания для светодиодных источников света, часто называемых LЕD-драйверами. Это источники питания, как правило, импульсные, со стабилизацией выходного тока или напряжения. Блок питания, предлагаемый в этой статье, — вариант одного из недорогих, серийно выпускаемых отечественным производителем источников света. Он отличается простотой, что делает его доступным для повторения даже начинающими радиолюбителями и при этом имеет неплохие параметры.
Основные технические характеристики
Входное переменное напряжение, В…………….120…250
Выходной ток, мА……………..65
Стабильность выходного тока во всём интервале напряжения питающей сети, не более, % …………..2
Максимальное выходное напряжение, В…………….110
Коэффициент пульсаций светового потока, не более, % …..1,5
Источник питания представляет собой понижающий преобразователь (buck-convertor) под управлением широкораспространённой специализированной микросхемы-регулятора тока НV9961. Схема устройства представлена на рис. 1. Малое число внешних элементов и довольно высокая точность регулирования тока нагрузки сделали эту микросхему распространённым решением для различных LЕD-драйверов.
Рис. 1
Ток нагрузки регулируется изменением среднего значения тока коммутирующего транзистора VТ1. Измеряя падение напряжения на резисторе R2, микросхема DA1 корректирует время (длительность) открытого состояния транзистора VT1 и так поддерживает выходной ток на заданном уровне. При этом время закрытого состояния, заданное резистором R1, всегда постоянно.
Резистор R2, по сути, — датчик тока через светодиоды. Его сопротивление рассчитывают по формуле:
где ILED — требуемый ток светодиодов.
Время выключенного toff (мкс) состояния транзистора вычисляют по формуле:
где сопротивление резистора R1 — в килоомах.
Сопротивление резистора желательно выбрать в интервале от 100 кОм до 1 МОм, хотя в [1] допускается более широкий интервал — от 30 кОм. Слишком малое время закрытого состояния может привести к перегреву транзистора VT1.
Индуктивность дросселя L2 довольно точно можно оценить из соотношения:
где индуктивность получается в генри, если напряжение подставлять в формулу в вольтах, ток — в амперах, время — в секундах.
При расчёте блока питания на другие выходной ток и мощность индуктивность дросселя, возможно, придётся подкорректировать подбором вручную, добиваясь стабильной работы устройства при разных входных напряжениях. И нельзя забывать, что для дросселя L2 необходим немагнитный зазор. Рассчитать зазор можно, например, по методике [2] или [3].
Для этой конструкции дроссель L2 был намотан на стандартном каркасе для магнитопровода Е 16/8/5 фирмы Epcos из материала N87, немагнитный зазор — 0,5 мм (суммарный зазор магнитопровода). Обмотка содержит 700 витков провода диаметром 0,15 мм.
Источник питания собран на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Её чертёж показан на рис. 2, а расположение деталей — на рис. 3.
Рис. 2
Рис. 3
Со стороны печатных проводников размещены микросхема DA1, транзистор VT1, диодный мост VD1, диод VD2, конденсатор С5 и резисторы R1, R2. В устройстве применены импортные конденсаторы, С1 и С4 — на переменное напряжение 250 В. Их допустимо заменить конденсаторами К73-17 на номинальное напряжение 630 В (С1) и 400 В (С4). Номинальное напряжение конденсатора С2 должно быть не менее 1,5 кВ. Этому условию удовлетворяют, например, конденсаторы К15-5. Диод VD2 — HS1M либо аналогичный быстродействующий в корпусе SMA (DO-241AC) с обратным напряжением не менее 400 В и током 1 А. Транзистор STD5N52K3 в корпусе D-РАК можно заменить любым n-канальным MOSFET с напряжением сток—исток 500 В, сопротивлением канала 1…2 0м и допустимым током канала не менее 1 А. Дроссель L1 — RLB1314-302KL, разъёмы ХТ1, ХТ2 -винтовые клеммники, соответственно трёх- и двухконтактные для монтажа на плату. Фотография смонтированной печатной платы со стороны печатных проводников показана на рис. 4.
Рис. 4
Плата светодиодов выполнена на алюминиевой основе для лучшего теплоотвода. На ней установлены 36 последовательно соединённых и равномерно расположенных светодиодов NESL157BT sw30 фирмы Nichia (рис. 5).
Рис. 5
ЛИТЕРАТУРА
- LED Driver with Average-Mode Constant Current Control. — URL: http://pdf1.alldatasheet.com/data sheet-pdf/view/637222/SUTEX/HV9961.html
- Кузнецов A. Трансформаторы и дроссели для ИИП. Rev 2. — URL: http://www.servotechnica.spb.ru/library/BOOKS/$D2$F0$E0$ED$F1$F4$EE$F0$E C$E0$F2$EE$F0$FB (21.02.15).
- Браун М. Источники питания. Расчёт и конструирование. Пер. канд. техн. наук С. Л. Попов. — Киев, МК-Пресс, 2007.
Автор: В. ЛАЗАРЕВ, г. Вязьма Смоленской обл.; Д. ГОЛУБИН, г. Клин Московской обл.
Источник: Радио №5, 2015
