close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Чербов_Юняев_проектирование_балласта_светодиодной_линейки

код для вставки
Приведен метод расчета многоканально драйвера питания светодиодных приборов на базе линейного регулятора напряжения. Выведены формулы для аналитического расчета канальных коэффициентов передачи напряжения-ток. В качестве примера, произведен анали
рубрика
Проектирование балласта
светодиодной линейки
для потолочного светильника
Направленность статьи носит
инженерный характер и описывает
методику расчета схемы балластов
светодиодной линейки на примере регулятора напряжения BCR450. В статье
пока-зано, как на основе теории электрических цепей выполнить расчет
этой схемы.
Андрей Чербов, Раис Юняев,
«МЭЙ», kvintacad@mail.ru
В
В настоящее время существует большое разнообразие потолочных светильников для
освещения офисов и муниципальных учреждений. Наибольшее распространение
получила конструкция светильника «Армстронг» для подвесных потолков, комплектуемая
четырьмя
люминесцентными
лампами типа ЛД-20 в качестве
источника света, с суммарной
потребляемой мощностью 80
Вт. Светильники на основе люминесцентных ламп обладают многими недостатками, и
потому на смену им приходят
более эффективные и долговечные светодиодные аналоги.
Основным критерием замены
светильника с люминесцентными лампами светодиодным аналогом служит экономический
эффект, достигаемый благодаря более чем в два раза высокой
светоотдаче на единицу потребляемой мощности и более чем
в пять раз большему ресурсу
эксплуатации. В светодиодных
светильниках типа «Армстронг»
обычно сохраняют конструкцию, созданную для корпуса с
четырьмя
люминесцентными
лампами с отражателями, либо с
матовым рассеивателем. Вместо
люминесцентных ламп с ЭПРА в
корпус светильника монтируют
светодиодные линейки и необходимый электронный балласт.
В светодиодных конструкциях
светильников типа «Армстронг»
широко применяются два следующих метода построения светодиодных линеек.
водит к уменьшению напряжения
на одном светодиоде:
1. Светодиодные линейки
с питанием 12 В и токозадающим
резистором
В данном случае в линейке параллельно включаются восемь
групп из трех 0,5-Вт светодиодов
и одного гасящего резистора в
каждой группе, задающего ток.
Световой поток линейки составляет 800—1000 лм, потребляемая
мощность — 12 Вт.
Естественно, данное решение
не может обеспечить высокую
температурную
стабильность
рабочего тока светодиодов в
широком температурном диапазоне, поскольку рабочий ток
зависит от падения напряжения
на светодиодах, а оно линейно падает с ростом температуры, т.к. имеет отрицательный
ТКН = –(3…5,2 мВ) 1/°C.
Задающий ток Iled, протекающий через цепочку из последовательно включенных трех
светодиодов и токозадающего
резистора, можно выразить через
падение напряжения на токозадающем резисторе RT:
,
где: Un = 12 В — напряжения питания; Uled = 3 В — номинальное напряжение на светодиоде; RT — токозадающий резистор.
Температурный коэффициент
напряжения на светодиоде составляет величину:
.
Увеличение температуры на
60°C (в диапазоне 25…85°C) при-
.
Изменение напряжения на цепочке из трех светодиодов составит:
dU3led = dUled × 3LED = — 0,9 В
Напряжение на токозадающем резисторе RT увеличится и
составит:
URT = URTnom — dU3led =
= 3 В + 0,9 В = 3,9 В.
Эта величина на 30% превышает VRTnom = 3 В, соответственно.
;
dIlednom = 30%.
Соответственно,
повышение
температуры линейки на 60°C
приведет к увеличению тока светодиодов на 30% и, как следствие,
к сокращению рабочего ресурса
светодиодов и светильника.
Коэффициент полезного действия светодиодной линейки составляет:
.
Данный метод увеличивает вероятность короткого замыкания в нагрузке источника на 12 В, поскольку
она представляет собой параллельное включение более 30 групп светодиодов — четыре линейки с восемью параллельными группами по
три светодиода в каждой.
Современная светотехника, #4 2012
1
рубрика
2. Светодиодные линейки
с токовым питанием
Данный метод реализует питание светодиодных линеек
от источника тока. При этом
обеспечивается стабильный
режим работы светодиодов и
высокий КПД светильника. Из
экономических
соображений
в светильнике с четырьмя светодиодными линейками принято устанавливать два токовых драйвера с удвоенным
номинальным током светодиодов, каждый из которых питает две линейки. Это приводит к
необходимости
использовать
светодиоды с одинаковыми бинами для равномерного распределения тока в линейках.
Недостаток этого метода заключается в параллельном подключении линеек к токовому
драйверу. Обрыв в цепи одной
из линеек приводит к двукратному увеличению тока во второй
линейке, что сокращает ресурс
светодиодов.
Компромиссным
решением является многоканальный токовый драйвер, который обеспечивает высокий КПД,
раздельное питание линеек и минимальную стоимость светильника.
Критерии выбора конструкции
светодиодной линейки
Конструкция светодиодной
линейки для широкого диапазона применений должна обладать, в некотором смысле, универсальностью и обеспечивать
стабильный токовый режим
светодиодов в большом диапазоне температур, совместимость
с питанием от распространенных источников напряжения
AC/DC в достаточно широком
диапазоне входных напряжений. Кроме того, она должна
позволять управлять интенсивностью светового потока и обеспечивать стабильный токовый
режим светодиодов при подключении группы линеек к одному
источнику питания. Для выполнения этих требований необходима активная светодиодная
линейка. На плате линейки следует установить термостабильный DC/DC-преобразователь
напряжение-ток для питания цепочки светодиодов. В качестве
преобразователя
необходимо
использовать связку регулятора
напряжения и транзистора в качестве источника тока для светодиодов.
Балласт линейки с семью 1-Вт
светодиодами
Требования к светодиодной
линейке
––
––
––
––
––
––
––
Потребляемая мощность 10–12 Вт
Световой поток 800–1000 лм
Напряжение DC-питания 24 В
Светодиоды 1 Вт, 120 лм, 350 мА
Диапазон температуры –40…130°C
КПД не менее 80%
Защита по напряжению/току/
температуре
–– Димминг ШИМ-сигналом
Выбор элементной базы
При питании линейки напряжением 24 В можно применить
последовательное включение не
более семи 1-Вт светодиодов. В
этом случае суммарное падение
напряжения на цепочке светодиодов (LED) составит:
3 В × 7LED = 21 В.
По
технико-экономическим
параметрам подходят 1-Вт светодиоды серий Sunnix8 и Ceramics 3535 производства компании
Samsung со световым потоком
120 лм при 5000 К с рабочим током 350 мА и падением напряжения Uled = 3 B. Цепочка из семи
последовательно
включенных
светодиодов дает световой поток:
Φсум = 120 лм × 7LED = 840 лм.
Ток через цепочку светодиодов cоставит Iled = 350 мА, а мощность рассеивания на цепочке
PLED = 0,35 А × 3,0 В × 7LED = 7,35 Вт.
Для реализации регулятора
напряжения предлагается применить микросхему BCR450 от
компании Infineon (см. рис. 1),
соответствующую
заданным
требованиям по термостабильности, защите от перегрузок по
напряжению и току и отключающуюся при перегреве схемы.
К главному достоинству задания
тока светодиодов на основе регулятора BCR450 и драйверного транзистора следует отнести
независимость тока светодиодов от температурного режима
драйверного транзистора, поскольку его эмиттерный ток задается опорным напряжением
регулятора 150 мВ на резисторе
Rs в эмиттерной цепи. Соответственно, эмиттерный и коллекторный токи транзистора не станут зависеть от температурного
ухода напряжения база-эмиттер,
и, фактически, стабильность режимного тока светодиодов от
температуры будет определяться температурной стабильностью опорного напряжения регулятора.
Требования к транзистору VT1:
Рис. 1. Схема балласта светодиодной линейки с семью светодиодами
2
www.lightingmedia.ru
–– напряжение на светодиоде: Uled = 3 В;
–– напряжение на коллекторе
VT1: Uc = Ucc — 7Uled = 24 В — 21
В = 3 В.
–– С учетом IE = Iled = 350 мA,
Ucc = 3 В мощность рассеивания
на коллекторе VT1 Pc = 0,35 × 3 =
=1,05 Вт.
–– С учетом запаса мощности выбираем транзистор BCX68-25
(Siemens) с Pраc = 1,5 Вт.
–– Для BCX68-25 β = 250, Ic max = 1 A.
рубрика
Эскизный расчет элементов R2,
R1, Rs
Исходные данные: Ucc = 24 В, Uout
= 8 B, Uref = 150мВ, Iкан = 350 мА
= Iс_VT1, ß VT11 = 250
–– Ib = Ie /β = 350 мА/250 = 1,4 мА;
–– Ib, Ie, Ic — ток базы, эмиттера,
коллектора VT1–VT4;
–– I2, U2 — ток через резистор R2,
напряжение на R2;
–– Iout, Uout — выходной ток, выходное напряжение регулятора
BCR450;
–– Uref , Us — опорное напряжение,
напряжение обратной связи
регулятора BCR450;
–– Iled, Uled — ток, напряжение на
светодиоде.
1. Зададим ток I2 через R2 в 5 раз
больший Ib:
Iout = Ib + I2 = 6Ib = 6 × 1,4 мA = 8,4 мA.
При Т = 100°C Ube = 0,56 B.
Напряжение на R2:
U2 = Ube + Us = 0,56 B + 0,15 B = 0,71 B;
R2 = 0,71 B/7 мА = 101,4 Ом.
Выберем R2 = 100 Ом.
2. Зададим Uout = 8 B. Тогда напряжение на R1:
UR1 = Uout — U1 = 8 B — 0,71 B = 7,29 B.
R1 = UR1/Iout = 7,29 B/8,4 мA = 867,86 Ом.
Выберем R1 = 868 Ом.
3.За счет обратной связи ОУ
напряжение Us равно опорному
напряжению Uref = 150 мВ:
–– Us = Uref = 150 мВ;
–– Rs = Us/Iled = 150 мB/350 мA = 0,43 Ом.
–– Rs = 0,43 Ом (параллельное
включение резисторов 1,8 Ом
и 0,56 Ом из ряда Е24).
–– Ku = Uout/Uref = 8 В/0,15 В = 53,3.
Расчет коэффициента усиления
регулятора на базе BCR450
Для определения точного значения выходного напряжения
регулятора напряжения Uout необходимо рассчитать коэффициент
усиления Ku = Uout/Uref = Uout/Us для
схемы, показанной на рисунке 1.
Y1 = 1/R1; Y2 = 1/R2;
Y’2 — проводимость, соответствующая токам I2 и Ib транзистора
VT1, вытекающим из узла 2;
Iout = I2 + Ib — ток, втекающий в узел 2
со стороны проводимости Y1;
Re = Ube/Ie — сопротивление перехода эмиттер-база VT1 относительно тока эмиттера.
Проводимость,
соответствующая току Ib со стороны узла 2,
определяется выражением:
Для перевода сопротивления
база-эмиттер Re = Ube/Ie и сопротивления Rs от эмиттерного тока
к базовому необходимо номиналы умножить на β (1).
Y’2 = Y2 + Yb — проводимость, соответствующая вытекающим токам I2 + Ib из узла U2; соответственно, R’2 = 1/Y’2.
С учетом идеальной модели
ОУ и биполярного транзистора
VTout, входящих в состав регулятора напряжения, коэффициент
усиления регулятора, охваченного последовательной отрицательной обратной связью по току,
можно выразить следующим образом:
Ku = Uout/Uref = Uout/Us .
Для расчета Ku вычисления
удобно производить в последовательности Uout → I1 → Ib → Us.
ния необходимо выразить (8) с
учетом (1) и проводимости — через соответствующие сопротивления:
,
т.е.:
(9)
(2)
Ib/Yb = Iout/Y’2 в соответствии со
первым законом Кирхгофа.
Соответственно,
Ib = (Yb/Y’2) × Iout
(3)
Подстановка (2) в (3) дает:
Подстановка значений, полученных из эскизного расчета
в (9):
R1 = 868 Ом; R2 = 100 Ом; Rs = 0,43 Ом;
Ue = 0,56 B; Ie = 350 мA; β = 250 дает
Ku = 53,77.
С учетом Uref = 150 мB выходное
напряжение регулятора:
(4)
Uout = Ku × Uref =
= 53,77 × 0,15 B = 8,06 B. (10)
Напряжение обратной связи ОУ:
Значение Uout = 8,06 B хорошо
согласуется с исходными данными эскизного расчета: Uout = 8 В.
Us = Ie × Rs = β × Rs × Ib
(5)
Подстановка (4) в (5) дает:
(6)
(7)
Расчет коэффициента усиления ß
транзистора VT1
Вывод формулы коэффициента усиления по току β транзистора VT1 дает аналитическое
выражение, полезное для оценки его величины, и представляет обратную задачу выраже-­
ния (9):
Для упрощения зададим коэффициенты:
A1 = Rs × R2
(11)
A2 = (Re + Rs) × (R1 + R2)
(12)
Соответственно:
A3 = R1 × R2
(8)
(1)
Подстановка
дает:
(11–13)
Для представления коэффициента усиления через сопротивлеСовременная светотехника, #4 2012
(13)
в
(9)
(14)
3
рубрика
Соответственно:
β × Ku × A1 = β × A2 + A3
(15)
С учетом (12–14):
(16)
(17)
Подстановка в (17):
Uref = 150 мB; R1 = 868 Ом; R2 =
100 Ом; Rs = 0,43 Ом; Ue = 0,56 B; Ie =
350 мA; Ku = 53,77; дает β = 250.
Балласт светодиодной линейки
с 28 светодиодами на 0,3 Вт
Конструкция светодиодной линейки на базе 0,3-Вт светодиодов
имеет некоторые преимущества
по сравнению с конструкцией на
базе одноваттных светодиодов, а
именно:
–– меньшая дискретность светящегося пятна от светодиода;
–– более равномерное тепловое
распределение на светодиодной плате;
–– применение коммерчески более доступных светодиодов.
Требования к светодиодной
линейке:
–– потребляемая мощность (не
более) 11 Вт
–– световой поток (не менее) 1000 лм
–– напряжение DC-питания 24 В
–– светодиоды 0,3 Вт при 100 мА
при 35 лм
–– диммирование ШИМ-сигналом
–– диапазон температуры –40…130°C
–– защита по напряжению/току/
температуре
–– КПД более 80%
Эта линейка имеет четыре независимых канала по семь светодиодов в каждом и также питается от
источника постоянного напряжения 24 В. В качестве светодиодов
на 0,3 Вт (с рабочим током 107 мА)
выбраны светодиоды серии 5630
(SPMWHT5225D5WAR0S0) и 2323
(SPMWHT221MD5WAR0S0) производства компании Samsung.
Исходные данные: Ucc = 24
В, Uref = 150 мВ, Uout = 9 B,
Iкан = 107 мА, ßVT1–VT4 = 350,
Pпот ≤ 11 Вт, КПД ≥ 80%.
Uout = Ue = 9 B — выходное напряжение напряжения на базе BCR450;
Iкан = Iс = 107 мА — канальный ток
светодиодной цепочки и коллекторный ток VT1;
Ib = Ie/β = 305 мкА — ток базы VT1.
Требования к транзистору VT1
Для цепочки из семи светодиодов с прямым напряжением
Uпр LED = 3 В напряжение на коллекторе VT1 составит Uc = Vcc–7Uled = 24 В –
– 21 В = 3 В.
С учетом Ie = Iled = 107 мA и Vcc =
3 В мощность рассеивания транзисторе VT1 составит: Pc = 0,1 А ×
3 В = 0,3 Вт.
С учетом запаса выбираем
транзистор BC817-40 (BC54-16) с
P = 0,5 Вт и Ic = 0,5 А.
Для BC817-40: β = 350; Ib = IE/β =
107 мA/350 = 305 мкA; Ube = 0,75 B
при Т = 25°C.
Эскизный расчет элементов
схемы R2, R1, Rs
Чтобы обеспечить равенство
эмиттерных токов транзисто-
ров VT1—VT4, смещенных потенциалом U2, и, как следствие,
равенство канальных токов
светодиодных цепочек, необходимо уменьшить влияние
разброса
эмиттерного
тока
транзисторов VT1—VT4. Для
этого в эмиттерные цепи VT1—
VT4 добавляются согласующие
резисторы R3–R6.
Таким образом, выполняется условие: Iкан1 = Iкан2 = Iка3 = Iкан4 =
= 107 мА.
Эмиттерные токи VT1—VT4
стекают через резистор Rs на землю. Их сумма равна току Is:
Is = Iкан1 + Iкан1 + Iкан1 + Iкан1 =
= 4 х Iкан1 = 428 мА.
В схеме на рисунке 2 ток Is задается падением напряжения на Rs ,
равным опорному напряжению
регулятора Us = Uref = 150 мB благодаря обратной связи ОУ регулятора. Номинал резистора обратной
связи ОУ регулятора Rs задает величину суммарного тока светодиодных цепочек:
Rs = Us/Is = 150 мВ/428 мА = 0,35 Ом.
Ib = IE/β = 107 мA/350 = 305 мкA.
Ib_сум = 4 × Ib = 4 × 305 мкА =
= 1,22 мA — суммарный базовый
ток VT1, VT2,VT3, VT4.
Зададим значение выходного тока регулятора Iout = 10,7 мА,
что почти на порядок превышает суммарный базовый ток
транзисторов VT1—VT4. Таким
образом, уменьшится доля базового тока в выходном токе
регулятора Iout, что повышает
стабильность режима работы
транзисторов.
U2 = Ube + UR3 + Us =
= 0,75 B + 0,107 мA × 3 Ом + (18)
+ 0,15 B = 1,22 В
R1 = (Uout — U2)/Iout =
(9 В – 1,22 В)/10,7мА = 728 Ом (19)
R(2) = U(2)/Iout = 1,22 В/10,7 мА =
= 114 Ом — соответствует вытекающим токам I2 и Ib сумм.
Y(2) = Y2 + Y’(2) —
(20)
проводимость в узле 2.
Рис. 2. Схема балласта светодиодной линейки с 28 светодиодами
4
www.lightingmedia.ru
Y’(2) — проводимость переходов база-эмиттер VT1–VT4 с
последовательным включением
R3—R6 и Rs.
рубрика
Переход эмиттер-база VT1 последовательно соединен с R3 и
относительно эмиттерного тока
VT1 и представляет сопротивление Reb + R3 = Ueb/Ie + R3.
Параллельное включение четырех аналогичных каналов дает
сопротивление:
R’’(2) = (Ueb/Ie + R3)/4 = Ueb/(4 Ie) + R3/4,
R’’’(2) = Ueb/(4Ie) + R3/4 + Rs — сопротивление цепочки с дополнительным
последовательным
сопротивлением
R s,
которое
можно привести к выражению
Y’(2), если выразить его эквивалентное сопротивление относительно базового тока:
R’(2) = 1/Y’(2) =
= βVT1 (Ueb/(4Ie) + R3/4 + Rs) = (21)
= βVT1 (Ueb/Is + R3/4 + Rs)
R’(2) = 350 (0,75 В/428 мА +
+ 3 Ом/4 + 0,35 Ом) = 998,3 Ом.
С учетом (20):
R2 = R(2) × R’(2)/(R’(2) — R(2)) =
= 114 Ом × 998,3 Ом/(998,3 Ом – (22)
–114 Ом) = 126 Ом
Ku рег = Uout/Uref = 9 В/0,15 В = 60.
Расчет коэффициента усиления
регулятора напряжения на базе
BCR450
Для определения точного значения выходного напряжения на
эмиттере драйверного транзистора VT1 необходимо рассчитать коэффициент усиления Ku
= Uout/Uref = Uout/Us регулятора напряжения схемы на рисунке 3.
Для расчета Ku следует привести четырехканальную схему,
представленную на рисунке 3, к
эквивалентной однотранзисторной схеме рисунка 1. Поскольку
схема на рисунке 3 охвачена обратной связью по суммарному
току всех четырех каналов, для
расчета коэффициента усиления
в случае эквивалентной однотранзисторной схемы базовый
ток равен сумме базовых токов
четырех транзисторов, а эквивалентный ток эмиттера — суммарному эмиттерному току.
При этом к эмиттерному сопротивлению
эквивалентного
транзистора:
ковых сопротивлений R3, т.е. R3экв =
= R3/4.
В соответствии с (9), коэффициент усиления эквивалентной
однотранзисторной схемы:
(23)
преобразуется с учетом Rebэкв =
= Ueb/(4Ie); R3экв = R3/4.
Коэффициент усиления четырехканальной схемы:
(24)
Подставив значения, полученные из эскизного расчета в (24):
β = 360, Ie = 100 мА; R1 = 728 Ом,
R2 = 126 Ом, R3 = 3 Ом, Rs = 0,35 Ом,
получим Ku = 61,7.
Rebэкв = Ueb/Ie_сум = Ueb/(4 × Ie_кан)
С учетом Uref = 0,15 B выходное
напряжение регулятора:
добавится эквивалентное сопротивление R3экв, равное параллельному включению четырех одина-
Uout = Ku × Uref =
= 61,7 × 0,15 B = 9,25 В.
Рис. 3. SPICE-моделирование схемы балласта с 28 светодиодами
Современная светотехника, #4 2012
5
рубрика
Величина Uout = 9,25 В представляет уточненное значение выходного напряжения регулятора
для данных из эскизного расчета.
Таким образом, вместо значения
Uout = 9 В из эскизного расчета следует использовать Uout = 9,25 В.
Spice-моделирование дает значение Uout = 9,18 В на эмиттере Q1
(см. рис. 3), Ku = 61,2.
Комментарии к SPICE-моделиро­
ванию
Для регулятора напряжения
BCR450 отсутствует SPICE-модель
от производителя. По этой причине для моделирования была
разработана собственная SPICEмодель регулятора на основе
функциональной схемы, приведенной в описании на BCR450
(см. рис. 1), которая включает: источник опорного напряжения на
150 мВ; операционный усилитель
(ОУ) с однополярным питанием и
диапазоном синфазного сигнала
от потенциала земли; выходной
эмиттерный повторитель с нагрузочной способностью Ie = 0,5 А.
В качестве модели ОУ была выбрана SPICE-модель маломощного операционного усилителя
LMC6084/NS, обеспечивающего
диапазон синфазного сигнала от
потенциала земли, необходимый
для усиления опорного напряжения 150 мВ. В качестве модели
эмиттерного повторителя использовалась SPICE-модель транзистора BC817-40. В качестве модели светодиода — SPICE-модель
LW W5SG серии Golden DRAGON
от OSRAM.
SPICE-моделирование статического режима линейки с
28 светодиодами с номиналами элементов из эскизного расчета для напряжения питания
Ucc = 24 В показало хорошее соответствие данным аналитического расчета. Режимы по напряжению и току транзисторов Q2—Q5
практически совпадают с расчетными режимами VT1—VT4,
КПД = 82%.
КПД линейки с 28 светодиодами
Эскизный расчет схемы линейки с 28 светодиодами (см. рис. 2)
с известными номиналами элементов и напряжением питания
Ucc = 24 дает потребляемую мощность Рпот = 10,5 Вт и КПД = 80%.
SPICE-моделирование показывает Рпот = 10,5 Вт, КПД = 82%.
Так, для эскизного расчета
мощность одного светодиода составляет:
Рис. 4. SPICE-моделирование практической схемы балласта с 28 светодиодами
6
www.lightingmedia.ru
Pled = Uled × Iled =
= 3 В × 0,1 А = 0,3 Вт.
(25)
Мощность 28 светодиодов Pпол =
= 8,4 Вт; соответственно, КПД = 80%.
Основную долю потерь вносит мощность рассеивания на
коллекторах Q2–Q5: Pc = 1,2 Вт,
что составляет 11,5%. Потери на
эмиттерах Q2–Q5:
Pе2-5 = Ube × Iе сум =
= 0,7 В × 0,4 А = 0,28 Вт;
соответственно, 2,6%. (26)
Потери на транзисторе Q1,
входящего в состав регулятора
напряжения составляют:
Pc1 = Uc × Ic =
= 24 В × 0,01 А = 0,24 Вт;
соответственно, 2,3%. (27)
Дополнительные потери регулятора: приблизительно 0,2 Вт;
соответственно, 2,0%.
Потери на резисторе Rs:
Рs = Is × Rs =
= 0,4 А × 0,35 Ом = 0,14 Вт;
соответственно, 1,3%. (28)
Потери на R1 и R2 составляют
приблизительно 0,1%.
рубрика
Для увеличения КПД светодиодной линейки необходимо
уменьшить потери на коллекторах транзисторов VT1—VT4 и
резисторах R3—R6. При питании
светодиодной линейки с 28 светодиодами от источника напряжением 22 В потери на коллекторах уменьшаются на 0,8 Вт,
соответственно, КПД вырастет
на 7,6%. Подбор согласованных
транзисторов позволяет уменьшить номиналы резисторов R3
в эмиттерных ветвях до 0,5 Ом и
сократить потери на 0,4 Вт. КПД
при этом увеличивается на 3,8%.
Таким образом, световая линейка с 28 светодиодами позволяет получить КПД более 90%.
На рисунке 4 показаны результаты моделирования статического режима практической схемы с
напряжением питания Ucc = 22 В
и значениями элементов с номиналами ряда Е24: R1 = 750 Ом;
R2 = 130 Ом; R3 = 0,5 Ом.
Rs = 0,33 Ом соответствует параллельному включению трех резисторов 1 Ом.
Результаты SPICE-моделирова­
ния дают канальный ток светодиодов Iкан = 113,7 мА, мощность
потребления Рпот = 10,21 Вт,
КПД = 91 %.
Управление интенсивностью
светового потока
Дополнительная информация
Регулятор напряжения на основе BCR450 имеет вывод диммирования EN для подачи ШИМсигнала с регулируемым рабочим
циклом, благодаря которому осуществляется управление световым
потоком светодиодной линейки.
Частота колебаний ШИМ-сигнала
не должна превышать 1 кГц. Минимальный рабочий цикл составляет
1%, уровень ШИМ-сигнала — 5 В.
tduty = (Ton/Toff) × 100% —
рабочий цикл ШИМ; (29)
T = 1/Fpwm = Ton + Toff =
= Ton + Ton/tduty =
(30)
= Ton (1+ 100/tduty);
Ton = T/(1 + 100/tduty) —
(31)
длительность импульса;
FШИМ = 1/T — частота колебаний ШИМ.
Пример
FШИМ = 300 Гц, T = 3,3 мс, Iled 100% =
= 350 мА.
tduty, %
Ton, мс
Iled, мА
100
T/2 = 1,65
350
50
10
1
T/3 = 1,1
T/11 = 0,3
T/101 = 0,033
180
34
0,15
Традиционная
конструкция
светодиодной
линейки
на основе BCR450 разработана для трех последовательно
включенных 2-Вт светодиодов
Platinum Dragon производства
OSRAM, ток которых задается
двумя драйверными транзисторами BCX68-25. Линейка
питается от универсального
источника на 12 В, что является преимуществом схемы. В то
же время напряжение питания
12 В не позволяет подключать
последовательно более трех
светодиодов,
ограничивает
КПД и сужает область применений, исключая питание от источников с более высокими напряжениями.
В светодиодной линейке на
основе BCR450 можно применять светодиоды 0,15—10 Вт с
рабочим током 50—700 мА. При
этом следует использовать соответствующие драйверные
транзисторы и оптимальное напряжение питания. Необходимо иметь в виду, что основное
ограничение в использовании
BCR450 связано с его питающим
напряжением, которое желательно иметь ниже 30 В.
Современная светотехника, #4 2012
7
Автор
kvintacad
Документ
Категория
Техническая литература
Просмотров
6
Размер файла
905 Кб
Теги
светотехника
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа