- 트랜스포머리스 전원 회로
- 커패시터 드롭 트랜스 프로 머리 스 전원 공급 장치 회로의 단점
- LED 전구에 적합한 LED 선택
- LNK304-LED 드라이버 IC
- 다른 구성 요소 선택
- 트랜스포머리스 LED 드라이버 회로의 작동
- LED 드라이버 회로 구축
- LED 드라이버 회로 테스트
LED 전구는 형광등 및 백열등과 같은 다른 기존 조명 옵션보다 80 % 더 효율적이라고합니다. LED 전구의 빠른 적응은 이미 우리 주변에서 눈에 띄고 있으며 전 세계 LED 전구 시장 가치는 2018 년에 약 54 억 달러에 도달했습니다. 이러한 LED 전구를 설계하는 데있어 과제는 LED 조명입니다. 우리가 알고 있듯이 DC 전압과 전원에서 작동합니다. 전원 공급 장치는 AC이므로 AC 주 전압을 LED 전구에 필요한 적절한 수준의 DC 전압으로 변환 할 수 있는 LED 드라이버 회로 를 설계 해야합니다. 이 기사에서는 LNK302 스위칭 IC 를 사용하여 13.6V 에서 작동하고 약 100-150mA를 소비하는 200 루멘을 제공 할 수있는 4 개의 LED (직렬)에 전력을 공급 하는 실용적이고 저렴한 LED 드라이버 회로 를 설계 할 것입니다.
경고: 더 나아 가기 전에 AC 주전원 주변에서 극도의주의를 기울여 작업하는지 확인하는 것이 매우 중요합니다. 여기에 제공된 회로 및 세부 사항은 전문가가 테스트하고 처리했습니다. 모든 사고는 심각한 피해로 이어질 수 있으며 치명적일 수도 있습니다. 자신의 책임하에 작업하십시오. 경고를 받았습니다.
트랜스포머리스 전원 회로
이전 Transformerless 전원 공급 프로젝트에서했던 것처럼 Capacitor Dropper 방법을 사용하여 매우 조잡한 LED 드라이버 회로를 구축 할 수 있습니다. 이러한 회로는 여전히 매우 저렴한 전자 제품에 사용되고 있지만 나중에 논의 할 많은 단점이 있습니다. 따라서이 자습서에서는 Capacitor Dropper 방법을 사용하지 않고 대신 스위칭 IC를 사용하여 안정적인 LED 드라이버 회로 를 구축합니다.
커패시터 드롭 트랜스 프로 머리 스 전원 공급 장치 회로의 단점
이러한 유형의 무 변압기 전원 공급 장치 회로는 부품 수가 적고 자기 (변압기)가 없기 때문에 표준 스위치 모드 전원 공급 장치보다 저렴 합니다. 그것은 사용 용량 드롭퍼 회로 입력 전압을 떨어 캐패시터의 리액턴스를 사용한다.
이러한 유형의 무 변압기 설계는 특정 제품의 생산 비용이 더 낮아야하는 특정 경우에 매우 유용하지만 설계 는 AC 주전원에서 갈바닉 절연 을 제공 하지 않으므로 직접 접촉하지 않는 제품에만 사용해야합니다. 인간과 함께. 예를 들어, 인클로저가 단단한 플라스틱으로 만들어지고 설치 후 사용자의 상호 작용을 위해 회로 부품이 노출되지 않는 고전력 LED 조명에 사용할 수 있습니다. 이러한 유형의 회로의 문제점은 전원 공급 장치에 장애가 발생하면 출력에 높은 입력 AC 전압이 반영되어 죽음의 함정이 될 수 있다는 것입니다.
또 다른 단점은 이러한 회로가 낮은 정격 전류 로 제한된다는 것 입니다. 이는 출력 전류가 사용 된 커패시터의 값에 따라 다르기 때문입니다. 더 높은 정격 전류를 위해서는 매우 큰 커패시터를 사용해야합니다. 부피가 큰 커패시터는 보드 공간을 늘리고 생산 비용을 증가시키기 때문에 문제가됩니다. 또한 회로에는 출력 단락 보호, 과전류 보호, 열 보호 등과 같은 보호 회로가 없습니다. 추가해야하는 경우 비용과 복잡성도 증가합니다. 모든 일이 잘 되었더라도 신뢰할 수 없습니다.
따라서 문제는 비 절연 AC-DC 고전력 LED 드라이버 회로를 만들기 위해 모든 보호 회로와 함께 더 저렴하고 효율적이며 단순하며 크기가 더 작을 수있는 솔루션이 있습니까? 대답은 '예'이며 이것이 바로이 튜토리얼에서 구축 할 것입니다.
LED 전구에 적합한 LED 선택
LED 전구 드라이버 회로를 설계하는 첫 번째 단계는 부하, 즉 전구에 사용할 LED를 결정하는 것입니다. 이 프로젝트에서 사용하는 것들은 아래와 같습니다.
위 스트립의 LED 는 57lm의 광속을 가진 5730 패키지 0.5 와트 냉 백색 LED입니다. 순방향 전압은 3.2V이다 순방향과 3.6V의 최대 최소 150mA의 전류로 (120). 따라서 200 루멘 의 빛 을 생성하기 위해 4 개의 LED를 직렬로 사용할 수 있습니다. 이 스트립에 필요한 전압은 3.4 x 4 = 13.6V 이고 전류 100-120mA 는 각 LED를 통해 흐릅니다.
다음은 직렬로 연결된 LED의 개략도입니다.
LNK304-LED 드라이버 IC
이 애플리케이션을 위해 선택된 드라이버 IC는 LNK304 입니다. 자동 재시작, 단락 및 열 보호와 함께이 애플리케이션에 필요한 부하를 성공적으로 제공 할 수 있습니다. 기능은 아래 이미지에서 볼 수 있습니다.
다른 구성 요소 선택
다른 구성 요소의 선택은 선택한 드라이버 IC에 따라 다릅니다. 우리의 경우 데이터 시트, 레퍼런스 디자인은 2 개의 표준 복구 다이오드를 사용하는 반파 정류기를 사용합니다. 그러나이 애플리케이션에서는 전파 정류를 위해 다이오드 브리지를 사용했습니다. 생산 비용을 증가시킬 수 있지만 결국 설계 절충은 부하 전체에 적절한 전력을 제공하는데도 중요합니다. 값이없는 회로도는 아래 이미지에서 볼 수 있습니다. 이제 값을 선택하는 방법에 대해 논의하겠습니다.
따라서 다이오드 브리지 BR1 은이 애플리케이션을 위해 DB107 로 선택 됩니다. 그러나이 애플리케이션에는 500mA 다이오드 브리지를 선택할 수도 있습니다. 다이오드 브리지 다음에 는 인덕터와 함께 2 개의 전해 커패시터가 필요한 곳에 파이 필터 가 사용됩니다. 이렇게하면 DC가 수정되고 EMI도 감소합니다. 이 애플리케이션을 위해 선택된 커패시터 값은 10uF 400V 전해 커패시터입니다. 값은 2.2uF 400V보다 높아야합니다. 비용 최적화를 위해 4.7uF ~ 6.8uF가 최선의 선택이 될 수 있습니다.
인덕터의 경우 1.5A 정격 전류로 560uH 이상을 권장합니다. 따라서 C1과 C2는 10uF 400V로, L1은 680uH로, 1.5A DB107 다이오드 브리지는 DB1로 선택됩니다.
정류 된 DC는 드라이버 IC LNK304에 공급됩니다. 바이 패스 핀은 0.1uF 50V 커패시터로 소스와 연결해야합니다. 따라서 C3는 0.1uF 50V 세라믹 커패시터입니다. D1은 역 회복 시간이 75ns 인 초고속 다이오드가 필요합니다. UF4007로 선택되었습니다.
FB는 피드백 핀이고 저항 R1 및 R2는 출력 전압을 결정하는 데 사용됩니다. FB 핀의 기준 전압은 1.635V이며 IC는 피드백 핀에서이 기준 전압을 얻을 때까지 출력 전압을 전환합니다. 따라서 간단한 전압 분배기 계산기를 사용하여 저항 값을 선택할 수 있습니다. 따라서 13.6V를 출력으로 얻기 위해 아래 공식에 따라 저항 값이 선택됩니다.
Vout = (소스 전압 x R2) / (R1 + R2)
우리의 경우 Vout은 1.635V이고 소스 전압은 13.6V입니다. R2 값을 2.05k로 선택했습니다. 따라서 R1은 15k입니다. 또는이 공식을 사용하여 소스 전압을 계산할 수도 있습니다. 커패시터 C4는 10uF 50V로 선택됩니다. D2는 표준 정류 다이오드 1N4007입니다. L2는 L1과 동일하지만 전류는 더 적을 수 있습니다. L2는 1.5A 등급의 680uH이기도합니다.
출력 필터 커패시터 C5는 100uF 25V로 선택됩니다. R3은 규제 목적으로 사용되는 최소 부하입니다. 무부하 조정의 경우 값은 2.4k로 선택됩니다. 모든 값과 함께 업데이트 된 회로도가 아래에 표시됩니다.
트랜스포머리스 LED 드라이버 회로의 작동
전체 회로는 MDCM (대부분 불연속 전도 모드) 인덕터 스위칭 토폴로지에서 작동 합니다. AC에서 DC 로의 변환은 다이오드 브리지와 파이 필터에 의해 이루어집니다. 정류 된 DC를 얻은 후 전력 처리 단계는 LNK304 및 D1, L2 및 C5에 의해 수행됩니다. D1과 D2의 전압 강하는 거의 동일하며 커패시터 C3는 출력 전압을 확인하고 커패시터 C3의 전압에 따라 전압 분배기를 사용하여 LNK304에서 감지하고 소스 핀에서 스위칭 출력을 조절합니다.
LED 드라이버 회로 구축
인덕터를 제외하고 회로를 구성하는 데 필요한 모든 구성 요소. 따라서 우리는 에나멜 구리선을 사용하여 우리 자신의 인덕터 를 감아 야합니다. 이제 코어 유형, 와이어 두께, 권선 수 등을 계산하는 수학적 접근 방식이 있습니다. 그러나 단순화를 위해 사용 가능한 보빈과 구리선으로 몇 번 회전하고 LCR 미터 를 사용하여 도달했는지 확인합니다. 필수 값. 사인 우리 프로젝트는 인덕터 값에 그다지 민감하지 않고 전류 정격이 낮습니다.이 방법은 잘 작동합니다. LCR 미터가없는 경우 오실로스코프를 사용하여 공진 주파수 방법을 사용하여 인덕터 값을 측정 할 수도 있습니다.
위의 이미지는 인덕터가 확인되고 값이 800uH 이상임을 보여줍니다. L1 및 L2에 사용됩니다. 간단한 구리 클래드 보드도 LED 용으로 만들어집니다. 회로는 브레드 보드로 구성됩니다.
LED 드라이버 회로 테스트
회로는 먼저 VARIAC (Variable Transformer)를 사용하여 테스트 한 다음 110V / 220V AC 전압 인 범용 입력 전압을 확인합니다. 왼쪽의 멀티 미터는 AC 입력에 연결되고 오른쪽의 다른 멀티 미터는 출력 DC 전압을 확인하기 위해 단일 LED에 연결됩니다.
판독 값은 세 가지 입력 전압에서 수행됩니다. 왼쪽의 첫 번째 항목은 85VAC의 입력 전압을 표시하고 단일 LED에 걸쳐 3.51V를 표시하는 반면 다른 입력 전압에 대한 LED 전압은 약간 변경됩니다. 자세한 작업 비디오 는 아래에서 찾을 수 있습니다.