Подписка на новости

Опрос

Какие лампы Вы используете для домашнего освещения?

Реклама

2012 №1

Источник тока сверхмощных светодиодов на базе DMS1503

Битно Леонид

Битно Юрий

Токарев Владимир


В настоящее время наибольшее распространение получили источники питания светодиодов на основе обратноходовых преобразователей. Простые и надежные, они легко реализуются для небольших мощностей. С увеличением мощности источников появляются проблемы чрезмерно больших коммутируемых токов, и преобразователи на прямом токе становятся более эффективными.

Количество предложений драйверов для таких источников достаточно ограниченно, и DMS1503 восполняет этот пробел. Предлагаемые ниже варианты источников тока сверхмощных светодиодов разработаны на основе DMS1503 по принципу автогенератора с фиксацией тока в каждом такте коммутации выходного каскада Push Pull.

В настоящее время наибольшее распространение получили источники питания светодиодов на основе обратноходовых преобразователей. Простые и надежные, они легко реализуются для небольших мощностей. С увеличением мощности источников появляются проблемы чрезмерно больших коммутируемых токов, и преобразователи на прямом токе становятся более эффективными.

Количество предложений драйверов для таких источников достаточно ограниченно, и DMS1503 восполняет этот пробел. Предлагаемые ниже варианты источников тока сверхмощных светодиодов разработаны на основе DMS1503 по принципу автогенератора с фиксацией тока в каждом такте коммутации выходного каскада Push Pull.

Источник тока с ККМ

Рассмотрим принципиальную схему источника тока (рис. 1), оставив без внимания каскады, связанные с преобразованием переменного сетевого напряжения в постоянное 400 В с помощью активного корректора коэффициента мощности (ККМ). Они подробно описаны в рекомендациях по применению соответствующих элементов.

Принципиальная схема источника тока

Рис. 1. Принципиальная схема источника тока

Опишем работу автогенератора тока на основе DMS1503 в установившемся режиме. Ток, протекающий в первичной цепи трансформатора ТRS, замыкается через открытый транзистор Т2, резистор R1 и конденсатор С1. Этот ток возрастает пропорционально току вторичной обмотки трансформатора ТRS, протекающему через дроссель DR1 и светодиод LED. Соответственно, на резисторе R1 возникает напряжение отрицательной полярности относительно общей шины, возрастающее до величины порога U–, заданного резисторами R2, R7, R8 и напряжением Vref = 5 В, после чего DMS1503 выключает транзистор Т2.

Порог U– определяется по формуле:

Формула

Интегрирующая цепочка R2–С2 предназначена для фильтрации помех, возникающих от переключения транзисторов Т1 и Т2.

Ток, запасенный в реактивных элементах ТRS, DR1, С6, разряжается на светодиод LED. При этом напряжение на резисторе R1 меняет полярность, формируясь в положительной полярности относительно общей шины. Когда величина напряжения положительной полярности превысит порог, заданный резисторами R4 и R5, включается закрытый в предыдущем такте коммутации транзистор Т1. Однако, несмотря на открытое состояние этого транзистора, ток в цепи продолжает течь в противоположном направлении по мере разрядки реактивных элементов, замыкаясь через встречный диод D2. После того как ток снизится до нуля, он меняет направление и начинает возрастать через открытый транзистор Т1. Все процессы повторяются.

Таким образом, амплитуда тока светодиода зависит от величины порога U–, при котором выключаются коммутирующие транзисторы Т1 и Т2, а также от величины сопротивления резистора обратной связи R1 и соотношения витков первичной и вторичной обмоток трансформатора ТRS. Частота коммутации для заданных параметров обмоток трансформатора ТRS зависит, в основном, от индуктивности дросселя DR1 и напряжения шины питания, поступающего с выхода ККМ.

Пороговый уровень U+ задается резисторами R4, R5 и не влияет на выходной ток и частоту коммутации транзисторов Т1 и Т2, а имеет значение только для уровня устойчивости устройства к импульсным помехам.

Таким образом, частота работы автогенератора является переменной величиной, и она максимальна при максимальном напряжении на шине питания.

На время переходных процессов в трансформаторе TRS оба силовых транзистора Т1, Т2 выключены, и включение осуществляется при нулевом напряжении на их стоках.

В схеме можно использовать MOSFET или IGBT. Во втором случае управляющее напряжение не должно превышать 15 В. Поэтому для ограничения величины питающего напряжения DMS1503 установлен стабилизатор 78L12 (М2), а чтобы его выходное сопротивление не шунтировало DMS1503 в «спящем режиме», — диод D1.

Источник тока без ККМ

Светодиоды допускают импульсное питание и питание током с низкочастотной волной удвоенной частоты сети. Поэтому можно построить источник тока (рис. 2) с хорошим коэффициентом мощности (до 0,9), питая автогенератор от шины питания без сглаживания впадин между полуволнами выпрямленного сетевого напряжения. Порог U– при этом устанавливается зависимым от напряжения шины питания через резистор R12. Соответственно, ток светодиода имеет частично сглаженную конденсатором С6 низкочастотную волну удвоенной частоты сети.

Схема источника тока

Рис. 2. Схема источника тока

Ввиду того, что низковольтное питание с обмотки V некоторое время отсутствует в промежутках между полуволнами, емкость конденсатора С5 необходимо выбрать достаточно большой величины и усложнить схему ее начальной зарядки. Если у силовых транзисторов имеются встроенные обратные диоды, внешние диоды (D1, D2) устанавливать нет необходимости.

В таблице приведен перечень элементов для источника тока выходной мощностью 100 Вт с ККМ, а также для источника такой же мощности без ККМ.

Таблица. Перечень элементов для рассмотренных схем источников тока

  Источник тока выходной мощностью 100 Вт с ККМ Источник тока выходной мощностью 100 Вт без ККМ
C1 Конденсатор 450 В, 47 мкФ Конденсатор 450 В, 1,0 мкФ
С2, С3 Конденсатор 35 В, 1000 пФ
С4 Конденсатор 35 В, 0,47 мкФ
С5 Конденсатор 35 В, 0,47 мкФ Конденсатор 35 В,100 мкФ
С6 Конденсатор 100 В, 220 мкФ
D1 Диод LL4448 Диод RF 1 A, 900 В
D2 Диод RF 1 A, 900 В
D3 Диод RF 1 A, 900 В
Dr1 Феррит EPCOS Е25/13/7 G500 (27+27)
М1 Микросхема DMS1501
М2 Стабилизатор 78L12
MD5 Диодная сборка 10CTQ150
R1 Резистор 0,24 Ом, 2 Вт
R2 Резистор 300 Ом
R3 Резистор 10 кОм
R4 Резистор 120 кОм
R5 Резистор 1,5 кОм
R6 Резистор 220 кОм
R7 Резистор 5,6 кОм Резистор 3,9 кОм
R8 Резистор 120 кОм
R9 Резистор 1 кОм Резистор 2,0 кОм, 2 Вт
R10, R11 Резистор 1 кОм
R12   Резистор 4,3 мОм
T1 DMS2CN90A DMS03CN40A
T2 DMS2CN90A DMS4CN80A
T3 DMS4CN80A
TRS Феррит ETD29 G00 (2×100+2×13+7) Феррит ETD29 G00 (2×100+2×25+11)
LED 2,8 A; 28–35 В

Литература

  1. Самарин А. Электронный балласт для светодиодных ламп на базе контроллера NCP1331 // Новости электроники. 2011. №5.
  2. Звонарёв Е. Обзор драйверов светодиодов компании TI //Новости электроники. 2008. №3.
  3. Битно Л, Токарев В.Битно Ю. Что такое хорошо и что такое плохо? Электроника для светотехники. // Компоненты и технологии. 2001. №14.

Скачать статью в формате pdf  Скачать статью в формате pdf


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке