Led driver ll1 10 42 e cc схема
Обновлено: 04.07.2024
Светодиоды экономичны и долговечны. Но люстра или фонарь часто перестают гореть, хотя все элементы целы. Чтобы восстановить работоспособность различных устройств, необходим ремонт драйвера светодиодного светильника. В большинстве случаев он и является основной причиной неисправности.
Ремонт драйвера (LED) лампы
Иногда источник света отказывается работать в самый неподходящий момент. Это может произойти из-за его неправильной эксплуатации или по вине производителя (так часто бывает с китайской низкокачественной продукцией).
Самый простой драйвер для светодиодной лампы 220 В часто выполняют на обычных элементах (диодах, резисторах и т. д.). В этой схеме один или несколько светодиодов сразу выходят из строя при пробое конденсатора или одного из диодов моста. Поэтому сначала проверяют эти радиодетали.
Вместо светодиодов временно подключают обычную лампочку на 15-20 ватт (например, от холодильника). Если все детали кроме светодиода целы, она слабо горит.
Второй вариант представляет собой выпрямитель с делителем напряжения, импульсным стабилизатором на микросхеме и разделительным трансформатором. При неисправности люстры проверяют последовательно все элементы. Схема может отличаться от приведенной, но алгоритм поиска такой же.
- Сначала проверяют, поступает ли на светодиодные матрицы напряжение. Если оно есть, ищут неисправные LED детали и меняют их. Если с напряжением все в порядке, проверяют диоды моста и входные конденсаторы.
- Если они тоже целы, измеряют напряжение питания микросхемы (4-я ножка). При его отличии от 15-17 В этот элемент скорее всего неисправен, его следует заменить.
- Если микросхема целая и на ее 5 и 6-й ножках есть импульсы (проверяют осциллографом), то «виноваты» трансформатор и его цепи – конденсатор или диоды, подключенные к нему.
Замена электролитических конденсаторов в драйвере для светодиодных светильников.
Многие люди приобретают длинные цепочки светодиодов, укрепленных на гибких подложках. Это LED ленты.
Есть два варианта таких источников:
- только LED приборы без дополнительных деталей;
- изделия с подпаянными к каждому элементу или цепочкам из 4-6 светодиодов резисторами, которые рассчитаны так, чтобы при напряжении 12-36 В и номинальном токе осветительные элементы не сгорали.
В обоих случаях часто применяют драйвера, которые уже были рассмотрены выше. Но иногда питание второго варианта LED лент осуществляется с помощью модуля, представляющего собой трансформаторный блок питания.
При ремонте драйвера светодиодного светильника 36 ватт, если ни один светодиод или цепочка не горят, сначала проверяют трансформатор на обрыв. Затем диоды и конденсатор выпрямителя. Детали R1 и C1 в такой схеме портятся очень редко.
Если хоть один или несколько элементов зажглись – напряжение питания поступает. В этом случае проверяют светодиоды и меняют их.
4 способа ремонта светодиодной лентыБудет полезно ознакомиться: Ремонт драйвера для светодиодной ленты 12 В 100 Вт.
Требования ТЗ
- Питающее напряжение 230±10%
- Потребляемая мощность 15 Вт
- Выходное напряжение: 110 — 120В
- Гальваническая развязка: не требуется
- Пульсации светового потока: не более 5%
- Световая отдача: не менее 100лм/Вт
- Коэффициент мощности: не менее 0,9 (также проработать вариант 0,5)
- Конструктивные ограничения: Высота элементов 14мм, максимум SMD (по возможности).
- Стоимость комплектующих LED-драйвера: не более 1$
Ремонт драйвера (LED) светильника
В магазинах можно встретить светодиодные осветительные приборы с регулируемым потоком света. Одна часть таких устройств имеет отдельный пульт. Но почти у всех настольных светильников регулятор ручной, и он встроен в драйвер питания.
Основная схема этих светильников почти ничем не отличается от остальных. Чтобы осуществить ремонт драйвера светодиодной лампы, необходимо действовать по уже указанным алгоритмам.
Рекомендуем к просмотру: Ремонт светодиодного светильника АРМСТРОНГ
Недавно один знакомый попросил меня помочь с проблемой. Он занимается разработкой LED ламп, попутно ими приторговывая. У него скопилось некоторое количество ламп, работающих неправильно. Внешне это выражается так – при включении лампа вспыхивает на короткое время (менее секунды) на секунду гаснет и так повторяется бесконечно. Он дал мне на исследование три таких лампы, я проблему решил, неисправность оказалась очень интересной (прямо в стиле Эркюля Пуаро) и я хочу рассказать о пути поиска неисправности.
LED лампа выглядит вот так:
Рис 1. Внешний вид разобранной LED лампы
Разработчик применил любопытное решение – тепло от работающих светодиодов забирается тепловой трубкой и передается на классический алюминиевый радиатор. По словам автора, такое решение позволяет обеспечить правильный тепловой режим для светодиодов, минимизируя тепловую деградацию и обеспечивая максимально возможный срок службы диодов. Попутно увеличивается срок службы драйвера питания диодов, так как плата драйвера оказывается вынесенной из теплового контура и температура платы не превышает 50 градусов Цельсия.
Такое решение – разделить функциональные зоны излучения света, отвода тепла и генерации питающего тока – позволило получить высокие эксплуатационные характеристики лампы по надежности, долговечности и ремонтопригодности.
Минус таких ламп, как ни странно, прямо вытекает из ее плюсов – долговечная лампа не нужна производителям :). Историю о сговоре производителей ламп накаливания о максимальном сроке службы в 1000 часов все помнят?
Ну и не могу не отметить характерный внешний вид изделия. Мой «госконтроль» (жена) не разрешил мне ставить эти лампы в люстру, где они видны.
Вернемся к проблемам драйвера.
Вот так выглядит плата драйвера:
Рис 2. Внешний вид платы LED драйвера со стороны поверхностного монтажа
И с обратной стороны:
Рис 3. Внешний вид платы LED драйвера со стороны силовых деталей
Изучение ее под микроскопом позволило определить тип управляющей микросхемы – это MT7930. Это микросхема контроля обратноходового преобразователя (Fly Back), обвешанная разнообразными защитами, как новогодняя елка – игрушками.
В МТ7930 встроены защиты:
• от превышения тока ключевого элемента
• понижения напряжения питания
• повышения напряжения питания
• короткого замыкания в нагрузке и обрыва нагрузки.
• от превышения температуры кристалла
Декларирование защиты от короткого замыкания в нагрузке для источника тока носит скорее маркетинговый характер :)
Принципиальной схемы на именно такой драйвер добыть не удалось, однако поиск в сети дал несколько очень похожих схем. Наиболее близкая приведена на рисунке:
Рис 4. LED Driver MT7930. Схема электрическая принципиальная
Анализ этой схемы и вдумчивое чтение мануала к микросхеме привело меня к выводу, что источник проблемы мигания – это срабатывание защиты после старта. Т.е. процедура начального запуска проходит (вспыхивание лампы – это оно и есть), но далее преобразователь выключается по какой-то из защит, конденсаторы питания разряжаются и цикл начинается заново.
Внимание! В схеме присутствуют опасные для жизни напряжения! Не повторять без должного понимания что вы делаете!
Для исследования сигналов осциллографом надо развязать схему от сети, чтобы не было гальванического контакта. Для этого я применил разделительный трансформатор. На балконе в запасах были найдены два трансформатора ТН36 еще советского производства, датированные 1975 годом. Ну, это вечные устройства, массивные, залитые полностью зеленым лаком. Подключил по схеме 220 – 24 – 24 -220. Т.е. сначала понизил напряжение до 24 вольт (4 вторичных обмотки по 6.3 вольта), а потом повысил. Наличие нескольких первичных обмоток с отводами дало мне возможность поиграть с разными напряжениями питания – от 110 вольт до 238 вольт. Такое решение конечно несколько избыточно, но вполне пригодно для одноразовых измерений.
Рис 5. Фото разделительного трансформатора
Из описания старта в мануале следует, что при подаче питания начинает заряжаться конденсатор С8 через резисторы R1 и R2 суммарным сопротивлением около 600 ком. Два резистора применены из требований безопасности, чтобы при пробое одного ток через эту цепь не превысил безопасного значения.
Итак, конденсатор по питанию медленно заряжается (это время порядка 300-400 мс) и когда напряжение на нем достигает уровня 18,5 вольт – запускается процедура старта преобразователя. Микросхема начинает генерировать последовательность импульсов на ключевой полевой транзистор, что приводит к возникновению напряжения на обмотке Na. Это напряжение используется двояко – для формирования импульсов обратной связи для контроля выходного тока (цепь R5 R6 C5) и для формирования напряжения рабочего питания микросхемы (цепь D2 R9). Одновременно в выходной цепи возникает ток, который и приводит к зажиганию лампы.
Почему же срабатывает защита и по какому именно параметру?
Первое предположение
Срабатывание защиты по превышению выходного напряжения?
Для проверки этого предположения я выпаял и проверил резисторы в цепи делителя (R5 10 ком и R6 39 ком). Не выпаивая их не проверить, поскольку через обмотку трансформатора они запараллелены. Элементы оказались исправны, но в какой-то момент схема заработала!
Я проверил осциллографом формы и напряжения сигналов во всех точках преобразователя и с удивлением убедился, что все они – полностью паспортные. Никаких отклонений от нормы…
Дал схеме поработать часок – все ОК.
А если дать ей остыть? После 20 минут в выключенном состоянии не работает.
Очень хорошо, видимо дело в нагреве какого-то элемента?
Но какого? И какие же параметры элемента могут уплывать?
В этой точке я сделал вывод, что на плате преобразователя имеется какой-то элемент, чувствительный к температуре. Нагрев этого элемента полностью нормализует работу схемы.
Что же это за элемент?
Второе предположение
Подозрение пало на трансформатор. Проблема мыслилась так – трансформатор из-за неточностей изготовления (скажем на пару витков недомотана обмотка) работает в области насыщения и из-за резкого падения индуктивности и резкого нарастания тока срабатывает защита по току полевого ключа. Это резистор R4 R8 R19 в цепи стока, сигнал с которого подается на вывод 8 (CS, видимо Current Sense) микросхемы и используется для цепи ОС по току и при превышении уставки в 2.4 вольта отключает генерацию для защиты полевого транзистора и трансформатора от повреждений. На исследуемой плате стоит параллельно два резистора R15 R16 с эквивалентным сопротивлением 2,3 ома.
Но насколько я знаю, параметры трансформатора при нагреве ухудшаются, т.е. поведение системы должно быть другим – включение, работа минут 5-10 и выключение. Трансформатор на плате весьма массивный и тепловая постоянная у него ну никак не менее единиц минут.
Может, конечно в нем есть короткозамкнутый виток, который исчезает при нагреве?
Перепайка трансформатора на гарантированно исправный была в тот момент невозможна (не привезли еще гарантированно рабочую плату), поэтому оставил этот вариант на потом, когда совсем версий не останется :). Плюс интуитивное ощущение – не оно. Я доверяю своей инженерной интуиции.
К этому моменту я проверил гипотезу о срабатывании защиты по току, уменьшив резистор ОС по току вдвое припайкой параллельно ему такого же – это никак не повлияло на моргание лампы.
Значит, с током полевого транзистора все нормально и превышения по току нет. Это было хорошо видно и по форме сигнала на экране осциллографа. Пик пилообразного сигнала составлял 1,8 вольта и явно не достигал значения в 2,4 вольта, при котором микросхема выключает генерацию.
К изменению нагрузки схема также оказалась нечувствительна – ни подсоединение второй головки параллельно, ни переключение прогретой головы на холодную и обратно ничего не меняло.
Третье предположение
Я исследовал напряжение питания микросхемы. При работе в штатном режиме все напряжения были абсолютно нормальными. В мигающем режиме тоже, насколько можно было судить по формам сигналов на экране осциллографа.
По прежнему, система мигала в холодном состоянии и начинала нормально работать при прогреве ножки трансформатора паяльником. Секунд 15 погреть – и все нормально заводится.
Прогрев микросхемы паяльником ничего не давал.
И очень смущало малое время нагрева… что там может за 15 секунд измениться?
В какой-то момент сел и методично, логически отсек все гарантированно работающее. Раз лампа загорается — значит цепи запуска исправны.
Раз нагревом платы удается запустить систему и она часами работает — значит и силовые системы исправны.
Остывает и перестает работать — что-то зависит от температуры…
Трещина на плате в цепи обратной связи? Остывает и сжимается, контакт нарушается, нагревается, расширяется и контакт восстанавливается?
Пролазил тестером холодную плату — нет обрывов.
Что же еще может мешать переходу от режима запуска в рабочий режим.
От полной безнадеги интуитивно припаял параллельно электролитическому конденсатору 10 мкф на 35 вольт по питанию микросхемы такой же.
И тут наступило счастье. Заработало!
Замена конденсатора 10 мкф на 22 мкф полностью решило проблему.
Вот он, виновник проблемы:
Рис 6. Конденсатор с неправильной емкостью
Теперь стал понятен механизм неисправности. Схема имеет две цепи питания микросхемы. Первая, запускающая, медленно заряжает конденсатор С8 при подаче 220 вольт через резистор в 600 ком. После его заряда микросхема начинает генерировать импульсы для полевика, запуская силовую часть схемы. Это приводит к генерации питания для микросхемы в рабочем режиме на отдельной обмотке, которое поступает на конденсатор через диод с резистором. Сигнал с этой обмотки также используется для стабилизации выходного тока.
Пока система не вышла в рабочий режим — микросхема питается запасенной энергией в конденсаторе. И ее не хватало чуть-чуть — буквально пары-тройки процентов.
Падения напряжения оказалось достаточно, чтобы система защиты микросхемы срабатывала по пониженному питанию и отключала все. И цикл начинался заново.
Отловить эту просадку напряжения питания осциллографом не получалось — слишком грубая оценка. Мне казалось, что все нормально.
Прогрев же платы увеличивал емкость конденсатора на недостающие проценты — и энергии уже хватало на нормальный запуск.
Понятно, почему только некоторая часть драйверов отказала при полностью исправных элементах. Сыграло роль причудливое сочетание следующих факторов:
• Малая емкость конденсатора по питанию. Положительную роль сыграл допуск на емкость электролитических конденсаторов (-20% +80%), т.е. емкости номиналом 10 мкф в 80% случаев имеют реальную емкость около 18 мкф. Со временем емкость уменьшается из-за высыхания электролита.
• Положительная температурная зависимость емкости электролитических конденсаторов от температуры. Повышенная температура на месте выходного контроля — достаточно буквально пары-тройки градусов и емкости хватает для нормального запуска. Если предположить, что на месте выходного контроля было не 20 градусов, а 25-27, то этого оказалось достаточно для практически 100% прохождения выходного контроля.
Производитель драйверов сэкономил конечно, применив емкости меньшего номинала по сравнению с референс дизайн из мануала (там указано 22 мкф) но свежие емкости при повышенной температуре и с учетом разброса +80% позволили партию драйверов сдать заказчику. Заказчик получил вроде бы работающие драйверы, которые со временем стали отказывать по непонятной причине. Интересно было бы узнать – инженеры производителя учли особенности поведения электролитических конденсаторов при повышении температуры и естественный разброс или это получилось случайно?
Разработка LED-драйвера – интересная и комплексная задача. Рынок в этом направлении весьма насыщен – иногда кажется, что производство светодиодных светильников везде. Начиная от гаража и заканчивая огромными заводами. Что касается драйверов, гиганты типа Philips или Meanwell с одной стороны, добротные китайцы вроде Moso и Billion с другой, noname китайцы с третьей… В этих условиях к инженерным составляющим (схемотехнической и конструкторской) добавляется задача оптимизации изделия по цене.
Итак, рассказываю про разработку LED-драйвера при существенном ограничении по цене комплектующих.
В своей предыдущей статье я провёл небольшой анализ требований, предъявляемых к светодиодному оборудованию, а также нормативной документации, описывающей эти требования. Настало время рассказать про разработку. Как известно «без ТЗ – результат непредсказуем», с этого и начнём.
Выбор элементов
Предохранитель. Долго искать не пришлось, компактный SMD предохранитель 25F-010H от компании Hollyland всего за 0,048$.
Варистор. Тут мне пришлось попотеть. Кажется, теперь знаю всех производителей SMD варисторов в Китае и Тайване. Из того, что подходит и доставабельно составил список и квотировал такие элементы:
В результате даже китайские цены ужаснули, пришлось отказаться от SMD в данном случае и выбор пал на варистор TVR05391KSY за 0,027$.
Европейских производителей тоже рассматривал, например, у Epcos есть SMD-варисторы, но ещё дороже, к сожалению.
Х-конденсатор. SMD-варианты для таких конденсаторов очень дороги, поэтому 0,1 мкФ 10% 300В X2 J104K300A100 от ведущего мирового производителя Chiefcon – лучший выбор за 0,036$.
Электролитические конденсаторы. Выбор SMD-электролитов на 200В не так велик, а те что есть оказались гигантского размера. Рассмотрел серии «VE», «VEJ» от Lelon, «ULR», «UUG», «UUJ» от Nichicon и тд. 10 мкФ в габарите 12,5х13,5 меня не устраивали. В результате наткнулся на интересного китайского производителя Ymin, у которого на сайте написано «Small expert». И действительно, серия VKM, 12 мкФ в габарите 8х12,5 – отличный вариант и всего за 0,046$ за шт. Дайте два.
Диоды. Диодный мост MB6S (0,028), силовой диод выбрал типа ES1J – тут всё стандартно, а вот диоды для «Valley fill» хотелось выбрать поменьше габаритами и я нашёл очень интересный вариант GS10xxFL от PANJIT. Диоды на напряжения до 1000В в корпусе SOD-123, вы шутите? Нет, они существуют. В результате GS1006FL всего по 0,019$. Найти такие же ультрафасты и может быть применить и в качестве силового диода для понижалки. Эту идею я оставил до проведения тепловых испытаний. Если ES1J не будет греться, то можно будет об этом подумать.
Дроссели. Изначально обратился к евробрендам, но квотирование показало, что самое недорогое из того, что мне подходит это SRR1208 за 0,28$ от Bourns. Даже Wurth не предложили дешевле чем примерно 0,3$. Это речь идёт о силовом дросселе. В результате я повернул вектор поиска в сторону азиатских брендов. Просмотрев и проквотировав продукцию таких контор как Ferriwo, ABC Taiwan, Fuantronics, Coilmaster, я остановился на варианте SRI1207 от тайваньской компании Coremaster. Всего за 0,142$.
Микросхема. Решил остановить свой выбор на компании BPS, так как у них большое портфолио в области микросхем для LED-драйверов, встречал их продукцию во многих устройствах, и, к тому же есть дистрибьютор в России – компания «Платан». Я выбрал микросхему со встроенным силовым ключом BP2832AJ – у неё есть pin-2-pin совместимые «старшие братья» (или «сёстры», простите моё гендерное невежество) BP2833 и BP2836 с меньшим сопротивлением канала встроенного MOSFET-а (если вдруг понадобиться увеличить мощность или получить больший КПД). К тому же эту микросхему можно купить в РФ.
0,81$ – неплохой результат для первой версии. Есть небольшой запас – ведь вы знаете как это бывает, после проведения испытаний первой итерации платы обычно вылезает какое-нибудь… несоответствие, и, приходится добавлять несколько «волшебных» элементов по три бакса каждый.
Немного о корректоре «Valley fill»
Перед тем, как анализировать и выбирать варианты нужно кратко пояснить, что такое пассивный корректор «Valley fill». Схема выглядит так:
Конденсаторы C1, C2 заряжены каждый до половины амплитудного напряжения сети. Суть работы схемы заключается в том, что конденсаторы C1, C2 с помощью диодов D1, D2, D3 перекоммутируются с последовательного (при заряде) на параллельное (при разряде на нагрузку) соединение. В результате, нагрузка питается от энергии конденсаторов только в периоды, когда значение выпрямленного напряжения сети становится меньше половины амплитудного значения. Таким образом, длительность потребления тока от сети расширяется и коэффициент мощности увеличивается. Однако, у схемы есть существенный недостаток – выходное напряжение имеет существенную пульсацию – до уровня половины напряжения. Это влияет на выбор напряжения светодиодной линейки, оно должно быть меньше чем половина амплитудного значения входного напряжения плюс некий запас.
Для пояснения принципа работы PFC Valley-Fill сделал spice-модель в LTspice:
Модель доступна тут . Можно скачать и поэкспериментировать, посмотреть принципы работы.
Анализ вариантов схемотехники LED-драйвера
Рассмотрим варианты реализации.
Вариант без ККМ. В данном случае, так как выходное напряжение 110-120В, нужно делать понижающий преобразователь (buck). На входе buck-конвертера выпрямитель и накопительный конденсатор, это даст постоянное (пульсирующее) напряжение приблизительно 310В. Для того, чтобы было более понятно о чём идёт речь, здесь и далее для каждого варианта буду приводить примеры микросхем, на которых можно реализовать рассмотренную структуру. Примеры микросхем для понижающего конвертера без ККМ: LM3444, HV9910B, HV9961, BP2831.
Одностадийный совмещённый ККМ/стабилизатор тока. Вариант, когда одна стадия преобразования обеспечивает потребление синусоидального тока по входу и стабилизацию тока линейки светодиодов. Примеры микросхем: TPS92074, BP2366, PT6917. Есть и экзотические варианты типа HV9931.
Линейный драйвер. Вариант, когда стабилизация тока обеспечивается засчёт рассеивания части мощности на регуляторе (по аналогии с линейным стабилизатором). Примеры микросхем NSI45090, FAN5640, PT6913, BCR402, BP5131.
Двухстадийный: PFC+стабилизатор тока. Первая стадия – повышающий (boost) ККМ, после него на накопительном конденсаторе получается постоянное напряжение 380-400В. Вторая стадия понижающий (buck) конвертер со стабилизацией тока. Так как данное решение обычно применяется для более мощных LED-драйверов, то обычно для первой стадии (ККМ) применяется микросхема с внешним ключом, например, NCP1650, UCC38051, LT1249.
Одностадийный с пассивным ККМ типа «Valley fill». ККМ этого типа это довольно известная в узких кругах схема, о ней я более подробно напишу ниже.
Использование активного фильтра. Это не самостоятельный вариант, а дополнение к одному из вариантов, которое позволяет уменьшить пульсации тока, а, следовательно, и пульсации светового потока. Активный фильтр можно реализовать как на полевом, так и на биполярном транзисторе. Пример схемы:
Также существуют специальные микросхемы для этой цели, например, BP5609, JW1210.
Есть и другие варианты построения LED-драйверов, например, обратноходовой преобразователь (flyback) или сегментный линейный драйвер, они не рассматриваются, так как очевидно не подходят под требования ТЗ.
Для удобства анализа плюсы и минусы рассмотренных вариантов сведены в таблицу:
| Тип драйвера | Плюсы | Минусы |
|---|---|---|
| Вариант без ККМ (buck) | Не много элементов ➔ дешевле, компактнее. |
Низкие пульсации света.
Нет проблемы ЭМС.
Сложно получить PF лучше, чем 0,9.
Заключение
Как уменьшить кондуктивные помехи не добавляя новые элементы в схему? Почему в корректоре «Valley fill» нельзя применять тонкоплёночные резисторы? Как увеличить световую отдачу светильника без увеличения КПД LED-драйвера? Ответы на эти и другие вопросы вы узнаете из следующей статьи. Статья будет посвящена испытаниям, которые автор вместе с первой итерацией платы должны будут пройти, а также разработке второй итерации устройства.
Предлагаю вашему вниманию схемы драйверов светодиодных светильников, которые мне пришлось недавно ремонтировать. Начну с простой (фото 1, справа) и схема на рисунке 1.
Светодиодные светильники. Фото 1. Драйвер светодиодного светильника на CL1502. Рис. 1.
В итоге, можно сделать вывод, что ремонт можно выполнять, по подобной методике, то есть уменьшать ток через светодиоды, так как лучше, пусть светят темнее, чем совсем погаснут. Хотя конечно, правильнее поменять все светодиоды на 2835SMDLED, но это при их наличии.
Драйвер светодиодного светильника на B77CI. Рис. 2.
Фонарь светодиодного светильника. Рис. 3. Внешний вид платы драйвера на B77CI. Фото 2.
И ещё. Совсем не понятно, как в подобных светильниках организован отвод тепла от светодиодов. Ведь они запаиваются на платки из фольгированного стеклотекстолита, шириной в 5 мм. и толщиной примерно в 1 мм.? Думаю, что почти ни как. Всё ширпотреб.
Разработка схемы
Описание элементов схемы:
FU1 – предохранитель, необходим по требованиям безопасности;
RV1 – варистор для подавления микросекундных импульсных помех большой энергии, а также наносекундных импульсных помех;
R1, R2 – резисторы для разряда входного конденсатора при отключении устройства от сети;
C1 – конденсатор входного фильтра помех (X2-class capacitor), подавляет кондуктивные помехи в сеть, а также вместе с RV1 помогает в борьбе с импульсными помехами;
L1, L3, R3, R4 – элементы входного фильтра помех (кондуктивные, импульсные);
VD1 – выпрямительный мост;
C2, C3, VD2…VD4, R5 – элементы корректора «Valley fill»;
C4 – входной конденсатор buck-конвертера;
R6, R8 – резисторы, обеспечивающие питание микросхемы;
R7 – резистор, устанавливающий порог защиты по превышению выходного напряжения (при обрыве светодиодной линейки);
C5 – конденсатор по питанию микросхемы;
DA1 – микросхема понижающего преобразователя со встроенным силовым MOSFET-ом;
R9, R10 – резисторы токового шунта;
VD5 – силовой диод buck-конвертера;
L3 – силовой дроссель buck-конвертера;
C6 – выходная ёмкость.
Выбор структуры LED-драйвера
Сначала нужно осветить вопрос гальванической развязки. Устройство (светильник) в целом представляет собой изделие II класса по электробезопасности. Почему не требуется гальваническая развязка? Если устройство в пластиковом корпусе без металлических элементов, к которым может прикоснуться человек, то развязка не нужна, так как защита обеспечена корпусом. Это можно видеть на примере светодиодных ламп – драйверы в LED-лампах никогда не делаются гальванически развязанными.
Вполне очевидно, что мне пришлось отказаться от двухстадийного варианта. Даже если удастся найти для обеих стадий микросхемы со встроенными силовыми ключами (а для boost PFC на первом обзорном этапе (по-быстрому) я не смог найти такие микросхемы, кроме какого-то монстра в гигантском корпусе от Power Integrations), то это всё равно будет две силовых микросхемы и два дросселя. Забегая вперёд скажу, что именно дроссель добавляет существенную часть к стоимости BOM-а. Вариант получается дорогой, кроме того, я прикинул компоновку и понял, что на плату заданного размера это всё не влезет.
Далее, я откинул линейные драйверы. Причина номер один – выходное напряжение 120В, значит на линейнике нужно будет рассеять более половины мощности, это конечно не допустимо. Даже если согласовать увеличение напряжения линейки светодиодов (а такая возможность у меня была), то для таких мощностей линейный драйвер не очень применим. Большая рассеиваемая мощность в компактном пластиковом корпусе превратит его в нагревательный прибор.
Точнее, применить для такой мощности линейный LED-драйвер можно, но только пожертвовав коэффициентом мощности или коэффициентом пульсаций света, чего я делать не собирался. Это и есть вторая причина — невозможно достичь заданных характеристик либо по PF либо по Кп света.
Как вы помните из требований ТЗ, мне нужно предложить два варианта: один без ККМ, а второй с Pf не менее 0,9. В результате анализа выбор для первого варианта очевиден – это понижающий преобразователь (buck) со стабилизацией тока по выходу. То есть, входной фильтр ➔ выпрямитель ➔ электролитический конденсатор большой ёмкости ➔ buck-конвертер. Это вариант довольно простой, и, в общем, не столь интересный для рассмотрения. Далее я буду рассматривать только вариант с ККМ.
А вот для второго варианта я столкнулся с непростым выбором: или . Без активного фильтра получить заданные пульсации света не получится – это было мне очевидно.
Сомнения были такие. Схема с активным фильтром это дополнительный силовой транзистор, а, следовательно, увеличение цены, а также дополнительные потери, значит снижение эффективности. В другом варианте меня смущало, удастся ли получить требуемый Pf с помощью схемы «Valley fill». С одной стороны, в appnote от IR получают коэффициент мощности до 0,96, но там есть и нюансы. Например, не хотелось чрезмерно увеличивать сопротивление резистора Rvf. Кроме того, был риск, что не хватит запаса по напряжению для нормального регулирования buck-ом. Моделирование показывало, что запаса хватает, но не факт, что это будет также в реальности.
Итак, вариант с корректором «Valley fill» по моей оценке позволял получить меньшую или ту же цену, при увеличении эффективности, это и стало решающим в моём выборе.
Ремонт драйвера (LED) фонарей
Ремонт переносного источника света зависит от его схемотехнического решения. Если фонарь не горит или светит слабо, сначала проверяют элементы питания и меняют их, если это нужно.
После этого в драйверах с аккумуляторами проверяют тестером или мультиметром детали модуля зарядки: диоды моста, входной конденсатор, резистор и кнопку или переключатель. Если все исправно, проверяют светодиоды. Их подключают к любому источнику питания напряжением 2-3 В через резистор 30-100 Ом.
Рассмотрим четыре типичные схемы фонарей и неисправности, возникающие в них. Первые два работают от аккумуляторов, в них вставлен модуль зарядки от сети 220 В.
В первых двух вариантах светодиоды часто перегорают как по вине потребителей, так и из-за неправильного схемотехнического решения. При извлечении фонаря из розетки после зарядки от сети палец иногда соскальзывает и нажимает на кнопку. Если штыри устройства еще не отсоединились от 220 В, возникает бросок напряжения, светодиоды перегорают.
Видео: Как сделать драйвер мощного света.
Во втором варианте при нажатии кнопки аккумулятор подсоединяется к светодиодам напрямую. Это недопустимо, так как они могут выйти из строя при первом же включении.
Ели при проверке выяснилось, что матрицы сгорели – их следует заменить, а фонари доработать. В первом варианте необходимо изменить схему подключения светодиода, показывающего, что аккумулятор заряжается.
Во втором варианте вместо кнопки следует установить переключатель, а затем последовательно с каждым источником света припаять по одному добавочному резистору. Но это не всегда возможно, так как часто в фонарях устанавливают светодиодную матрицу. В таком случае к ней следует припаять один общий резистор, мощность которого зависит от типа применяемых LED элементов.
Остальные фонари питаются от батарей. В третьем варианте светодиоды могут сгореть при пробое диода VD1. Если это случилось, надо заменить все неисправные детали и установить дополнительный резистор.
Основные элементы последнего варианта фонаря (микросхема, оптрон и полевой транзистор) проверить сложно. Для этого нужны специальные приборы. Поэтому его лучше не ремонтировать, а вставить в корпус другой драйвер.
Читайте также: