Heutzutage werden die CFL- und Leuchtstofflampen fast vollständig durch LED-Lampen ersetzt, die meist in Form von kreisförmigen oder quadratischen LED-Lampen mit flacher Decke montiert sind.

Diese Lampen fügen sich wunderbar in die flache Deckenfläche unserer Häuser, Büros oder Geschäfte ein und bieten ein ästhetisches Erscheinungsbild der Leuchten sowie eine hohe Effizienz in Bezug auf Energieeinsparung und Platzbeleuchtung.

In diesem Artikel diskutieren wir einen einfachen netzbetriebenen Abwärtswandler, der als Treiber für die Beleuchtung von Decken-LED-Lampen zwischen 3 Watt und 10 Watt verwendet werden kann.

Die Schaltung ist eigentlich eine 220 V bis 15 V SMPS-Schaltung, aber da es sich um eine nicht isolierte Konstruktion handelt, werden der komplexe Ferrittransformator und die damit verbundenen kritischen Faktoren beseitigt.

Obwohl ein nicht isoliertes Design keine Isolierung des Stromkreises vom Netzstrom bietet, wirkt eine einfache starre Kunststoffabdeckung über dem Gerät diesem Nachteil leicht entgegen und garantiert absolut keine Bedrohung für den Benutzer.

Das Beste an einer nicht isolierten Treiberschaltung ist jedoch, dass sie billig, einfach zu bauen, zu installieren und zu verwenden ist, da kein kritischer SMPS-Transformator vorhanden ist, der durch eine einfache Induktivität ersetzt wird.

Die Verwendung eines einzelnen IC VIPer22A durch ST microelectronics macht das Design praktisch beschädigungssicher und dauerhaft, vorausgesetzt, die Eingangswechselstromversorgung liegt innerhalb des angegebenen Bereichs von 100 V und 285 V.

Über den IC VIPer22A-E

Der VIPer12A-E und der VIPer22A-E, die zufällig Pin für Pin übereinstimmen, sind für zahlreiche Netz- / Gleichstromversorgungsanwendungen ausgelegt. In diesem Dokument wird ein offline nicht isoliertes SMPS-LED-Treibernetzteil mit dem VIPer12 / 22A-E vorgestellt.

Hier sind vier einzigartige Treiberdesigns enthalten. Der Chip VIPer12A-E kann zum Ansteuern von 12 V bei 200 mA und 16 V 200 mA Decken-LED-Lampen verwendet werden.

Der VIPer22A-E kann für Deckenleuchten mit höherer Leistung verwendet werden, die mit 12 V / 350 mA- und 16 V / 350 mA-Versorgungen ausgestattet sind.

Das gleiche Leiterplattenlayout kann für jede Ausgangsspannung von 10 V bis 35 V verwendet werden. Dies macht die Anwendung äußerst vielfältig und eignet sich für die Stromversorgung einer Vielzahl von LED-Lampen von 1 Watt bis 12 Watt.

In dem Schema sind für Lasten weniger, die mit weniger als 16 V arbeiten können, die Dioden D6 und C4 enthalten, für Lasten, die mehr als 16 V erfordern, werden die Dioden D6 und der Kondensator C4 einfach entfernt.

Wie die Schaltung funktioniert

Die Schaltungsfunktionen für alle 4 Varianten sind im Wesentlichen identisch. Die Variation befindet sich in der Startschaltungsphase. Wir werden das Modell wie in Abbildung 3 dargestellt erläutern.

Der Wandlerausgang ist nicht vom Netzwechselstrom 220 V isoliert. Dies führt dazu, dass die AC-Neutralleitung mit der Ausgangserde der DC-Leitung gemeinsam ist, wodurch eine Rückreferenzverbindung zum Netzneutral hergestellt wird.

Dieser LED-Abwärtswandler kostet weniger, da er nicht vom herkömmlichen Ferrit-E-Core-Transformator und dem isolierten Optokoppler abhängt.

Die Netz-Wechselstromleitung wird über die Diode D1 angelegt, die die abwechselnden Wechselstrom-Halbzyklen an einen Gleichstromausgang gleichrichtet. C1, L0, C2 bilden einen Kuchenfilter, um das EMI-Rauschen zu minimieren.

Der Wert des Filterkondensators wird ausgewählt, um ein akzeptables Impulstal zu verwalten, da die Kondensatoren bei jeder zweiten Halbwelle aufgeladen werden. Anstelle von D1 können einige Dioden verwendet werden, um Welligkeitsburstimpulse von bis zu 2 kV auszuhalten.

R10 erfüllt einige Ziele, eines dient zur Begrenzung des Einschaltstoßes und das andere dient als Sicherung für den Fall einer katastrophalen Fehlfunktion. Ein drahtgewickelter Widerstand behandelt den Einschaltstrom.

Feuerbeständiger Widerstand und eine Sicherung funktionieren gemäß System- und Sicherheitsspezifikationen sehr gut.

C7 steuert die EMI durch Nivellierung der Leitung und der neutralen Störung, ohne dass die Xcap erforderlich ist. Dieser Decken-LED-Treiber entspricht mit Sicherheit den EN55022-Spezifikationen der Stufe 'B' und erfüllt diese. Wenn der Lastbedarf geringer ist, könnte dieser C7 aus der Schaltung weggelassen werden.

Die in C2 entwickelte Spannung wird über die miteinander verbundenen Pins 5 bis 8 an den MOSFET-Drain des IC angelegt.

Intern verfügt der IC VIPer über eine Konstantstromquelle, die 1 mA an den Vdd-Pin 4 liefert. Dieser 1-mA-Strom wird zum Laden des Kondensators C3 verwendet.

Sobald die Spannung am Vdd-Pin auf einen minimalen Wert von 14,5 V ansteigt, schaltet sich die interne Stromquelle des IC aus und der VIPer beginnt mit dem Auslösen von EIN / AUS.

In dieser Situation wird der Strom über die Vdd-Kappe geliefert. Die in diesem Kondensator gespeicherte Elektrizität muss höher sein als die Leistung, die erforderlich ist, um den Ausgangslaststrom zusammen mit der Ladeleistung des Ausgangskondensators bereitzustellen, bevor die Vdd-Kappe unter 9 V fällt.

Dies konnte in gegebenen Schaltplänen festgestellt werden. Der Kondensatorwert wird somit so gewählt, dass er die anfängliche Einschaltzeit unterstützt.

Wenn ein Kurzschluss auftritt, fällt die Ladung innerhalb der Vdd-Kappe unter den Mindestwert, sodass die im Hochspannungsstromgenerator eingebauten ICs einen neuen Startzyklus auslösen können.

Die Lade- und Entladephasen des Kondensators bestimmen den Zeitraum, in dem die Stromversorgung ein- und ausgeschaltet wird. Dies verringert die Auswirkung der RMS-Erwärmung auf alle Teile.

Die Schaltung, die dies regelt, umfasst Dz, C4 und D8. D8 lädt C4 während der gesamten Zyklusperiode auf seinen Spitzenwert auf, während sich D5 im Leitungsmodus befindet.

Während dieser Zeit wird die Versorgungsquelle oder Referenzspannung zum IC durch den Durchlassspannungsabfall einer Diode unter dem Erdpegel verringert, der den D8-Abfall ausgleicht.

Daher entspricht in erster Linie die Zenerspannung der Ausgangsspannung. C4 wird über Vfb und die Versorgungsquelle angeschlossen, um die Regelspannung zu glätten.

Dz ist ein 12 V, 1⁄2 W Zener mit einer bestimmten Teststromstärke von 5 mA. Diese Zeners, die für einen kleineren Strom ausgelegt sind, bieten eine höhere Genauigkeit der Ausgangsspannung.

Falls die Ausgangsspannung unter 16 V liegt, könnte die Schaltung wie in 3 gezeigt aufgebaut werden, wobei Vdd vom Vfb-Pin isoliert ist. Sobald die eingebaute Stromquelle des IC den Vdd-Kondensator auflädt, kann Vdd unter den schlimmsten Umständen 16 V erreichen.

Ein 16-V-Zener mit einer minimalen Toleranz von 5% könnte 15,2 V betragen. Zusätzlich zum eingebauten Erdungswiderstand beträgt er 1,230 kΩ, wodurch zusätzliche 1,23 V erzeugt werden, was insgesamt 16,4 V ergibt.

“wofür wird ein digitales multimeter verwendet? ”

Bei einem Ausgang von 16 V und mehr können der Vdd-Pin und der Vfb-Pin einen gemeinsamen Dioden- und Kondensatorfilter genau wie in Abbildung 4 gezeigt fördern.

Induktorauswahl

Beim Start des Induktors konnte die Betriebsphase im diskontinuierlichen Modus durch die unten angegebene Formel bestimmt werden, die eine effektive Schätzung für den Induktor liefert.

L = 2 [P. _aus / (( Ich würde _Gipfel)^zweix f)]

Wenn Idpeak der niedrigste maximale Drainstrom ist, 320 mA für den IC VIPer12A-E und 560 mA für den VIPer22A-E, bezeichnet f die Schaltfrequenz bei 60 kHz.

Der höchste Spitzenstrom steuert die in der Konfiguration des Tiefsetzstellers gelieferte Leistung. Infolgedessen scheint die oben angegebene Berechnung für einen Induktor geeignet zu sein, der für den Betrieb im diskontinuierlichen Modus ausgelegt ist.

Wenn der Eingangsstrom auf Null abfällt, erhält der Ausgangsspitzenstrom das Zweifache des Ausgangs.

Dies begrenzt den Ausgangsstrom für den IC VIPer22A-E auf 280 mA.

Wenn der Induktor einen größeren Wert hat und zwischen kontinuierlichem und diskontinuierlichem Modus umschaltet, können wir problemlos 200 mA erreichen, weit entfernt von der aktuellen Beschränkung. C6 muss ein minimaler ESR-Kondensator sein, um die niedrige Welligkeitsspannung zu erreichen.

V. _Welligkeit = Ich_Welligkeitx C. _esr

D5 muss eine Hochgeschwindigkeits-Schaltdiode sein, aber D6 und D8 können gewöhnliche Gleichrichterdioden sein.

DZ1 wird verwendet, um die Ausgangsspannung auf 16 V zu fixieren. Die Eigenschaften des Tiefsetzstellers bewirken, dass er sich am Spitzenpunkt im Leerlauf auflädt. Es wird empfohlen, eine Zenerdiode zu verwenden, die 3 bis 4 V höher als die Ausgangsspannung ist.

FIGUR 3

Abbildung 3 oben zeigt den Schaltplan für das Prototyp-Design der Decken-LED-Lampe. Es ist für 12-V-LED-Lampen mit einem optimalen Strom von 350 mA ausgelegt.

Falls eine geringere Strommenge erwünscht ist, könnte der VIPer22A-E in einen VIPer12A-E umgewandelt werden und der Kondensator C2 könnte von 10 & mgr; f auf 4,7 & mgr; F gesenkt werden. Dies ergibt bis zu 200 mA.

FIGUR 4

Abbildung 4 oben zeigt den identischen Aufbau mit Ausnahme von 16 V Ausgang oder mehr. D6 und C4 könnten weggelassen werden. Der Jumper verbindet die Ausgangsspannung mit dem Vdd-Pin.

Layout-Ideen und Vorschläge

Der L-Wert gibt die Schwellenwerte zwischen kontinuierlichem und diskontinuierlichem Modus für einen bestimmten Ausgangsstrom an. Um im diskontinuierlichen Modus arbeiten zu können, muss der Wert des Induktors kleiner sein als:

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

Wobei R den Lastwiderstand angibt, T die Schaltperiode angibt und D das Tastverhältnis angibt. Sie werden einige Faktoren finden, die berücksichtigt werden müssen.

Das erste ist, je größer die Diskontinuität ist, desto größer ist der maximale Strom. Dieser Pegel muss durch die Impulsstromregelung des VIPer22A-E von 0,56 A unter dem minimalen Impuls gehalten werden.

Das andere ist, wenn wir mit einem größeren Induktor arbeiten, um konstant zu arbeiten, stoßen wir aufgrund von Schaltdefiziten des MOSFET innerhalb des VIPer-IC auf überschüssige Wärme.

Induktorspezifikationen

Es ist unnötig zu erwähnen, dass die Induktorstromspezifikation größer sein sollte als der Ausgangsstrom, um die Möglichkeit einer Sättigung des Induktorkerns zu vermeiden.

Der Induktor L0 kann durch Wickeln eines super emaillierten Kupferdrahtes mit 24 SWG über einen geeigneten Ferritkern aufgebaut werden, bis der Induktivitätswert von 470 uH erreicht ist.

Ebenso könnte der Induktor L1 durch Wickeln eines super emaillierten Kupferdrahtes mit 21 SWG über einen beliebigen geeigneten Ferritkern aufgebaut werden, bis der Induktivitätswert von 1 mH erreicht ist.

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