Transformerless led driver circuit para sa maaasahang mababang gastos na humantong disenyo ng bombilya

Ang mga LED bombilya ay sinasabing 80% na mas mahusay kaysa sa iba pang mga maginoo na pagpipilian ng pag-iilaw tulad ng fluorescent at incandescent bombilya. Ang mabilis na pagbagay ng mga LED bombilya ay kapansin-pansin na sa ating paligid at ang pandaigdigang halaga ng LED bombilya ay umabot sa halos $ 5.4 Bilyon noong 2018. Ang isang hamon, sa pagdidisenyo ng mga LED bombilya na ito ay ang ilaw na LED, tulad ng alam nating gumagana sa boltahe ng DC at mga mains ang supply ng kuryente ay AC, kaya kailangan nating mag- disenyo ng isang LED Driver circuit na maaaring i-convert ang boltahe ng AC mains sa naaangkop na antas ng boltahe ng DC na kinakailangan para sa LED bombilya. Sa artikulong ito ay magdidisenyo kami ng tulad praktikal na mababang gastos na LED driver circuit gamit ang LNK302 Switching IC upang i-power ang apat na LEDs (sa serye) na maaaring magbigay ng 200 Lumens na tumatakbo sa 13.6V at ubusin ang halos 100-150mA.

Babala: Bago tayo lumipat ng anumang karagdagang ito ay napakahalaga upang tiyakin na gumagana ka nang may matinding pag-iingat sa paligid ng AC mains. Ang circuit at mga detalyeng ibinigay dito ay nasubukan at hinawakan ng mga eksperto. Ang anumang mga sakuna ay maaaring humantong sa mga seryosong pinsala at maaaring nakamamatay din. Magtrabaho sa iyong sariling peligro. Binalaan ka

Transformerless Power Supply circuit

Ang isang napaka crude LED driver circuit ay maaaring bumuo gamit ang paraan ng Capacitor Dropper, tulad ng ginawa namin sa aming nakaraang proyekto ng supply ng kuryente na Transformerless. Habang ang mga circuit na ito ay ginagamit pa rin sa ilang mga murang elektronikong produkto ay naghihirap ito mula sa maraming sagabal na tatalakayin natin sa paglaon. Samakatuwid sa tutorial na ito hindi namin gagamitin ang paraan ng Capacitor Dropper, sa halip ay bumuo ng isang maaasahang LED driver circuit gamit ang isang switching IC.

Kakulangan ng Capacitor Drop Transfromerless Power Supply Circuit

Ang ganitong uri ng circuit ng suplay ng kuryente na walang pagbabago na transformer ay mas mura kaysa sa pamantayan ng power supply ng switch-mode dahil sa mababang bilang ng bahagi at kawalan ng magnetics (transpormer). Gumagamit ito ng isang circuit ng dropper ng capacitor na gumagamit ng reaktibo ng isang kapasitor upang mahulog ang boltahe ng pag-input.

Bagaman ang uri ng mga disenyo na walang pagbabago na ito ay nagpapatunay na kapaki-pakinabang sa ilang mga kaso kung saan ang gastos sa paggawa ng isang partikular na produkto ay dapat na mas mababa, ang disenyo ay hindi nagbibigay ng Galvanic Isolation mula sa AC mains at samakatuwid ay dapat lamang gamitin sa mga produktong hindi direktang nakikipag-ugnay. sa mga tao. Halimbawa, maaari itong magamit sa mga ilaw na humantong sa lakas, kung saan ang enclosure ay ginawa ng matapang na plastik, at walang bahagi ng circuit na nakalantad para sa pakikipag-ugnay ng gumagamit sa sandaling na-install. Ang problema sa mga ganitong uri ng mga circuit ay kung nabigo ang yunit ng suplay ng kuryente, maaari itong ipakita ang mataas na boltahe ng input ng AC sa buong output at maaari itong maging isang bitag ng kamatayan.

Ang isa pang sagabal ay ang mga circuit na ito ay limitado sa mababang kasalukuyang rating. Ito ay dahil ang kasalukuyang output ay nakasalalay sa halaga ng ginamit na capacitor, para sa mas mataas na kasalukuyang rating isang napakalaking kapasitor ang dapat gamitin. Ito ay isang problema sapagkat ang mga malalaking capacitor ay nagdaragdag din ng space ng board at nagdaragdag ng gastos sa produksyon. Gayundin, ang circuit ay walang circuit ng proteksyon, tulad ng output maikling proteksyon ng circuit, sa kasalukuyang proteksyon, thermal protection, atbp. Kung kailangan silang idagdag, pinapataas din nito ang gastos at pagiging kumplikado. Kahit na ang lahat ay tapos nang maayos, hindi sila maaasahan.

Kaya, ang tanong ay, mayroon bang anumang solusyon na maaaring maging mas mura, mahusay, simple, at mas maliit ang sukat kasama ang lahat ng mga circuit ng proteksyon upang makagawa ng isang hindi nakahiwalay na AC sa DC na mataas na kapangyarihan na LED driver circuit? Ang sagot ay oo at iyon talaga ang itatayo namin sa tutorial na ito.

Ang pagpili ng tamang LED para sa iyong LED bombilya

Ang unang hakbang sa pagdidisenyo ng isang LED bulb driver circuit ay pagpapasya sa pag-load ie ang LED na gagamitin namin sa aming mga bombilya. Ang mga ginagamit namin sa proyektong ito ay ipinapakita sa ibaba.

Ang LEDs sa itaas na strip ay isang 5730 na pakete na 0.5 watt cool na puting LEDs na may isang maliwanag na pagkilos ng bagay na 57lm. Ang boltahe sa unahan ay 3.2V minimum sa maximum na 3.6V na may isang kasalukuyang pasulong na 120 hanggang 150 mA. Samakatuwid, upang makabuo ng 200 lumens ng ilaw, 4 LEDs ay maaaring magamit sa serye. Ang kinakailangang boltahe ng strip na ito ay magiging 3.4 x 4 = 13.6V at ang kasalukuyang 100-120mA ay dumadaloy sa bawat leds.

Narito ang iskema ng mga LED sa serye -

LNK304 - LED Driver IC

Ang driver ng IC na napili para sa application na ito ay LNK304. Matagumpay nitong maibibigay ang kinakailangang pagkarga para sa application na ito kasama ang auto restart, short-circuit, at thermal protection. Ang mga tampok ay makikita sa larawan sa ibaba -

Pagpili ng iba pang mga bahagi

Ang pagpili ng iba pang mga bahagi ay nakasalalay sa napiling driver ng IC. Sa aming kaso ang datasheet, ang disenyo ng sanggunian ay gumagamit ng isang half-wave rectifier na gumagamit ng dalawang karaniwang mga diode sa pagbawi. Ngunit sa application na ito, ginamit namin ang Diode Bridge para sa buong pagwawasto ng buong alon. Maaari itong dagdagan ang gastos sa produksyon, ngunit sa huli, mahalaga din ang mga tradeoff sa disenyo para sa wastong paghahatid ng kuryente sa buong karga. Ang diagram ng eskematiko nang walang mga halaga ay makikita sa larawan sa ibaba, tatalakayin natin ngayon kung paano pipiliin ang mga halaga

Kaya, ang Diode Bridge BR1 ay napili DB107 para sa application na ito. Gayunpaman, ang 500mA Diode Bridge ay maaari ding mapili para sa application na ito. Matapos ang tulay ng diode, ginagamit ang isang filter ng pi kung saan kinakailangan ang dalawang electrolytic capacitor kasama ang isang inductor. Itutuwid nito ang DC at mababawasan din ang EMI. Ang mga halagang pinili ng capacitor para sa application na ito ay isang 10uF 400V electrolytic capacitors. Ang mga halaga ay kailangang mas mataas kaysa sa 2.2uF 400V. Para sa mga layunin sa pag-optimize ng gastos, ang 4.7uF hanggang 6.8uF ay maaaring ang pinakamahusay na pagpipilian.

Para sa inductor, higit sa 560uH ang inirerekumenda na may 1.5A ng kasalukuyang rating. Samakatuwid, ang C1 at C2 ay napili upang maging 10uF 400V at L1 bilang 680uH at isang 1.5A DB107 diode bridge para sa DB1.

Ang naayos na DC ay pinakain sa driver ng IC LNK304. Ang bypass pin ay kailangang maiugnay sa pinagmulan ng isang 0.1uF 50V capacitor. Samakatuwid ang C3 ay 0.1uF 50V ceramic capacitor. Ang D1 ay kinakailangan upang maging isang ultrafast diode na may isang oras ng pag-recover ng paggaling na 75 ns. Napili ito bilang UF4007.

Ang FB ay ang pin ng feedback at ang risistor R1 at R2 ay ginagamit para sa pagtukoy ng boltahe ng output. Ang boltahe ng sanggunian sa kabuuan ng FB pin ay 1.635V, pinalilipat ng IC ang boltahe ng output hanggang sa makuha nito ang sanggunian na boltahe sa feedback pin nito. Samakatuwid, sa pamamagitan ng paggamit ng isang simpleng calculator ng divider ng boltahe, maaaring mapili ang halaga ng resistors. Kaya, para sa pagkuha ng 13.6V bilang output, ang halaga ng risistor ay napili batay sa formula sa ibaba

Vout = (Pinagmulan ng boltahe x R2) / (R1 + R2)

Sa aming kaso ang Vout ay 1.635V, ang Source boltahe ay 13.6V. Pinili namin ang halagang R2 bilang 2.05k. Kaya, ang R1 ay 15k. Bilang kahalili maaari mong gamitin ang formula na ito upang makalkula din ang pinagmulan ng boltahe. Ang capacitor C4 ay napili bilang 10uF 50V. Ang D2 ay isang pamantayan ng rectifier diode 1N4007. Ang L2 ay kapareho ng L1 ngunit ang kasalukuyang ay maaaring mas mababa. Ang L2 ay 680uH din na may rating na 1.5A.

Ang output filter capacitor C5 ay napili bilang 100uF 25V. Ang R3 ay isang minimum na karga na ginagamit para sa mga layunin ng regulasyon. Para sa pagsasaayos ng zero load, ang halaga ay napili bilang 2.4k. Ang na-update na eskematiko kasama ang lahat ng mga halaga ay ipinapakita sa ibaba.

Paggawa ng Transformerless LED Driver Circuit

Ang kumpletong circuit ay gumagana sa MDCM (Mostly Discontinuous Conduction Mode) Inductor switching Topology. Ang AC sa DC conversion ay ginawa ng tulay ng diode at ang filter ng pi. Matapos makuha ang naitama DC, ang yugto ng pagpoproseso ng kuryente ay ginagawa ng LNK304 at D1, L2 at C5. Ang pagbagsak ng boltahe sa kabuuan ng D1 at D2 ay halos magkapareho, ang capacitor C3 ay sumusuri sa boltahe ng output at depende sa boltahe sa kabuuan ng capacitor C3 ay nadama ng LNK304 gamit ang voltage divider at kinokontrol ang paglipat ng output sa mga pin na pinagmulan.

Pagbuo ng LED Driver Circuit

Ang lahat ng mga sangkap na kinakailangan para sa pagbuo ng circuit, maliban sa mga inductor. Samakatuwid kailangan nating i- wind ang aming sariling Inductor gamit ang enameled wire na tanso. Ngayon ay may isang diskarte sa matematika upang kalkulahin ang uri ng core, kapal ng wire, bilang ng mga liko atbp. Ngunit para sa kadaliang layunin gagawa lang kami ng ilang mga liko sa magagamit na bobbin at tanso wire at gagamit ng isang LCR meter upang suriin kung naabot na namin ang kinakailangang halaga. Sine ang aming proyekto ay hindi masyadong sensitibo sa halaga ng inductor at ang kasalukuyang rating ay mababa, ang krudo na paraan na ito ay gagana nang maayos. Kung wala kang isang metro ng LCR maaari mo ring gamitin ang isang oscilloscope upang masukat ang halaga ng Inductor gamit ang resonant frequency method.

Ipinapakita ng imahe sa itaas na ang mga Inductors ay naka-check at ang halaga ay higit sa 800uH. Ginagamit ito para sa L1 at L2. Ang isang simpleng board na nakasuot ng tanso ay ginawa din para sa mga LED. Ang circuit ay itinayo sa isang breadboard.

Pagsubok sa LED driver Circuit

Ang circuit ay unang nasubok gamit ang isang VARIAC (Variable Transformer) at pagkatapos ay naka-check sa unibersal na boltahe ng pag-input na 110V / 220V AC boltahe. Ang multimeter sa kaliwa ay konektado sa buong input ng AC at ang isa pang multimeter sa kanan ay konektado sa isang solong LED upang suriin ang output DC boltahe.

Ang pagbabasa ay kinuha sa tatlong magkakaibang mga boltahe ng pag-input. Ang una sa kaliwang bahagi na nagpapakita ng isang input boltahe ng 85VAC at sa kabuuan ng isang solong humantong ito ay nagpapakita ng 3.51V samantalang ang humantong boltahe sa iba't ibang input boltahe ay bahagyang nagbabago. Ang detalyadong gumaganang video ay matatagpuan sa ibaba.