Was ist ein LED-Lichttreiber? Treiber für LEDs: Typen, Zweck, Anschluss Schaltungsaufbau von LED-Lampentreibern.

Der optimale Anschluss an 220 V, 12 V ist die Verwendung eines Stromstabilisators oder LED-Treibers. In der Sprache des beabsichtigten Feindes heißt es „geführter Fahrer“. Indem Sie dieser Anfrage die gewünschte Leistung hinzufügen, können Sie ganz einfach ein passendes Produkt auf Aliexpress oder Ebay finden.

1. Merkmale des Chinesischen
2. Lebensdauer
3. LED-Treiber 220V
4. RGB-Treiber 220 V
5. Modul zur Montage
6. Treiber für LED-Lampen
7. Netzteil für LED-Streifen
8. DIY LED-Treiber
9. Unterspannung
10. Helligkeitseinstellung

Merkmale des Chinesischen

Viele Menschen kaufen gerne auf dem größten chinesischen Basar, Aliexpress. Preise und Sortiment sind gut. LED-Treiber werden aufgrund ihrer geringen Kosten und guten Leistung am häufigsten gewählt.

Aber mit dem Anstieg des Dollarkurses wurde es unrentabel, bei den Chinesen einzukaufen, die Kosten entsprachen denen Russlands und es gab keine Garantie oder Möglichkeit des Umtauschs. Bei billiger Elektronik werden die Eigenschaften immer überschätzt. Wenn beispielsweise eine Leistung von 50 Watt angegeben wird, handelt es sich bestenfalls um die maximale Kurzzeitleistung, nicht um eine Konstante. Die Nennleistung liegt zwischen 35 und 40 W.

Außerdem sparen sie viel an der Füllung, um den Preis zu senken. An einigen Stellen fehlen Elemente, die einen stabilen Betrieb gewährleisten. Es werden die günstigsten Komponenten mit kurzer Lebensdauer und geringer Qualität verwendet, sodass die Fehlerquote relativ hoch ist. In der Regel arbeiten Komponenten ohne Reserve am Limit ihrer Parameter.

Ist der Hersteller nicht gelistet, muss er keine Verantwortung für die Qualität übernehmen und es wird keine Bewertung zu seinem Produkt verfasst. Und das gleiche Produkt wird von mehreren Fabriken in unterschiedlichen Konfigurationen hergestellt. Bei guten Produkten muss die Marke angegeben werden, was bedeutet, dass er keine Angst davor hat, für die Qualität seiner Produkte verantwortlich zu sein.

Eine der besten ist die Marke MeanWell, die Wert auf die Qualität ihrer Produkte legt und keinen Müll produziert.

Lebensdauer

Wie jedes elektronische Gerät hat auch der LED-Treiber eine Lebensdauer, die von den Betriebsbedingungen abhängt. Moderne Marken-LEDs arbeiten bereits bis zu 50-100.000 Stunden, sodass der Strom früher ausfällt.

Einstufung:

Konsumgüter bis 20.000 Stunden;
durchschnittliche Qualität bis zu 50.000 Stunden;
bis zu 70.000h. Stromversorgung mit hochwertigen japanischen Komponenten.

Dieser Indikator ist wichtig für die Berechnung der langfristigen Amortisation. Es gibt genügend Konsumgüter für den Hausgebrauch. Allerdings zahlt der Geizhals doppelt, und das funktioniert hervorragend bei LED-Strahlern und -Lampen.

LED-Treiber 220V

Moderne LED-Treiber sind mit einem PWM-Controller ausgestattet, der den Strom sehr gut stabilisieren kann.

Hauptparameter:

Nennleistung;
Betriebsstrom;
Anzahl angeschlossener LEDs;
Schutzgrad gegen Feuchtigkeit und Staub
Leistungsfaktor;
Stabilisatoreffizienz.

Gehäuse für den Außenbereich bestehen aus Metall oder schlagfestem Kunststoff. Wenn das Gehäuse aus Aluminium besteht, kann es als Kühlsystem für elektronische Komponenten dienen. Dies gilt insbesondere beim Füllen des Körpers mit Masse.

Die Markierungen geben oft an, wie viele LEDs angeschlossen werden können und welche Leistung. Dieser Wert kann nicht nur fest, sondern auch in Form eines Bereichs angegeben werden. Beispielsweise sind 4 bis 7 Stück à 1W möglich. Dies hängt vom Design der LED-Treiberschaltung ab.

RGB-Treiber 220V

Dreifarbige RGB-LEDs unterscheiden sich von einfarbigen LEDs dadurch, dass sie Kristalle unterschiedlicher Farbe (Rot, Blau und Grün) in einem Gehäuse enthalten. Um sie zu steuern, muss jede Farbe separat beleuchtet werden. Bei Diodenstreifen wird hierfür ein RGB-Controller und ein Netzteil verwendet.

Wird für eine RGB-LED eine Leistung von 50W angegeben, dann ist dies die Summe für alle 3 Farben. Um die ungefähre Belastung jedes Kanals herauszufinden, dividieren Sie 50 W durch 3, wir erhalten etwa 17 W.

Neben leistungsstarken LED-Treibern gibt es auch 1W, 3W, 5W, 10W.

Es gibt 2 Arten von Fernbedienungen. Mit Infrarotsteuerung, wie ein Fernseher. Bei der Funksteuerung muss die Fernbedienung nicht auf den Signalempfänger gerichtet werden.

Montagemodul

Wenn Sie sich für einen LED-Treiber zum Selbstzusammenbau eines LED-Strahlers oder einer LED-Lampe interessieren, können Sie einen LED-Treiber ohne Gehäuse verwenden.

Bevor Sie mit Ihren eigenen Händen einen 50-W-LED-Treiber herstellen, lohnt es sich, ein wenig zu recherchieren, denn jede Diodenlampe enthält ihn. Wenn Sie eine defekte Glühbirne haben, deren Dioden defekt sind, können Sie den Treiber daraus verwenden.

Niederspannung

Wir werden die Arten von Niederspannungs-Eistreibern, die mit Spannungen bis zu 40 Volt arbeiten, im Detail analysieren. Unsere chinesischen Mitbrüder bieten viele Möglichkeiten. Spannungsstabilisatoren und Stromstabilisatoren werden auf Basis von PWM-Controllern hergestellt. Der Hauptunterschied besteht darin, dass das Modul mit der Fähigkeit zur Stromstabilisierung 2-3 blaue Regler in Form von variablen Widerständen auf der Platine hat.

Die technischen Eigenschaften des gesamten Moduls werden durch die PWM-Parameter der Mikroschaltung angegeben, auf der es montiert ist. Beispielsweise hält der veraltete, aber beliebte LM2596 seinen Spezifikationen zufolge bis zu 3 Ampere. Aber ohne Kühler verträgt er nur 1 Ampere.

Eine modernere Option mit verbesserter Effizienz ist der für 5A ausgelegte XL4015-PWM-Controller. Mit einem Miniaturkühlsystem kann es mit bis zu 2,5 A betrieben werden.

Wenn Sie sehr leistungsstarke, superhelle LEDs haben, dann benötigen Sie einen LED-Treiber für LED-Lampen. Zwei Strahler kühlen die Schottky-Diode und den XL4015-Chip. In dieser Konfiguration kann er mit bis zu 5 A und einer Spannung von bis zu 35 V betrieben werden. Es wird empfohlen, das Gerät nicht unter extremen Bedingungen zu betreiben, da dies die Zuverlässigkeit und Lebensdauer erheblich erhöht.

Wenn Sie eine kleine Lampe oder einen Taschenstrahler haben, dann ist ein Miniatur-Spannungsstabilisator mit einem Strom von bis zu 1,5 A für Sie geeignet. Eingangsspannung von 5 bis 23 V, Ausgang bis 17 V.

Helligkeitsanpassung

Um die Helligkeit der LED zu regulieren, können Sie auf kompakte LED-Dimmer zurückgreifen, die seit Kurzem erhältlich sind. Wenn die Leistung nicht ausreicht, können Sie einen größeren Dimmer installieren. Sie arbeiten normalerweise in zwei Bereichen: 12 V und 24 V.

Sie können es mit einer Infrarot- oder Funkfernbedienung (RC) steuern. Sie kosten ab 100 Rubel für ein einfaches Modell und ab 200 Rubel für ein Modell mit Fernbedienung. Grundsätzlich werden solche Fernbedienungen für 12V-Diodenstreifen verwendet. Es kann aber problemlos an einen Niederspannungstreiber angeschlossen werden.

Die Dimmung kann analog über einen Drehknopf oder digital über Tasten erfolgen.

Die Standard-LED-Treiberschaltung RT4115 ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

Die Versorgungsspannung sollte mindestens 1,5-2 Volt höher sein als die Gesamtspannung an den LEDs. Dementsprechend können im Versorgungsspannungsbereich von 6 bis 30 Volt 1 bis 7-8 LEDs an den Treiber angeschlossen werden.

Maximale Versorgungsspannung der Mikroschaltung 45 V, aber der Betrieb in diesem Modus ist nicht garantiert (achten Sie besser auf eine ähnliche Mikroschaltung).

Der Strom durch die LEDs hat eine dreieckige Form mit einer maximalen Abweichung vom Mittelwert von ±15 %. Der durchschnittliche Strom durch die LEDs wird durch einen Widerstand eingestellt und nach folgender Formel berechnet:

Ich LED = 0,1 / R

Der minimal zulässige Wert beträgt R = 0,082 Ohm, was einem maximalen Strom von 1,2 A entspricht.

Die Abweichung des Stroms durch die LED vom berechneten Wert darf 5 % nicht überschreiten, sofern der Widerstand R mit einer maximalen Abweichung vom Nennwert von 1 % eingebaut wird.

Um die LED mit konstanter Helligkeit einzuschalten, lassen wir den DIM-Pin in der Luft hängen (er wird im PT4115 auf den 5-V-Pegel hochgezogen). In diesem Fall wird der Ausgangsstrom allein durch den Widerstand R bestimmt.

Wenn wir einen Kondensator zwischen dem DIM-Pin und Masse anschließen, erzielen wir den Effekt eines sanften Leuchtens der LEDs. Wie lange es dauert, bis die maximale Helligkeit erreicht ist, hängt von der Kapazität des Kondensators ab; je größer diese ist, desto länger leuchtet die Lampe.

Als Referenz: Jedes Nanofarad Kapazität erhöht die Einschaltzeit um 0,8 ms.

Wenn Sie einen dimmbaren Treiber für LEDs mit einer Helligkeitsanpassung von 0 bis 100 % herstellen möchten, können Sie auf eine von zwei Methoden zurückgreifen:

Erster Weg geht davon aus, dass am DIM-Eingang eine konstante Spannung im Bereich von 0 bis 6V anliegt. Dabei erfolgt die Helligkeitsanpassung von 0 bis 100 % bei einer Spannung am DIM-Pin von 0,5 bis 2,5 Volt. Eine Erhöhung der Spannung über 2,5 V (und bis zu 6 V) hat keinen Einfluss auf den Strom durch die LEDs (die Helligkeit ändert sich nicht). Im Gegenteil führt eine Reduzierung der Spannung auf einen Wert von 0,3 V oder weniger dazu, dass sich der Stromkreis abschaltet und in den Standby-Modus versetzt (der Stromverbrauch sinkt auf 95 μA). Somit können Sie den Betrieb des Treibers effektiv steuern, ohne die Versorgungsspannung zu entfernen.
Zweiter Weg Dabei wird ein Signal von einem Pulsweitenwandler mit einer Ausgangsfrequenz von 100-20000 Hz geliefert, die Helligkeit wird durch das Tastverhältnis (Puls-Tastverhältnis) bestimmt. Wenn beispielsweise die hohe Stufe 1/4 des Zeitraums und die niedrige Stufe jeweils 3/4 anhält, entspricht dies einer Helligkeit von 25 % des Maximums. Sie müssen verstehen, dass die Betriebsfrequenz des Treibers durch die Induktivität des Induktors bestimmt wird und in keiner Weise von der Dimmfrequenz abhängt.

Die PT4115-LED-Treiberschaltung mit Konstantspannungsdimmer ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

Diese Schaltung zum Anpassen der Helligkeit der LEDs funktioniert hervorragend, da der DIM-Pin im Inneren des Chips über einen 200-kOhm-Widerstand an den 5-V-Bus „hochgezogen“ wird. Wenn sich der Potentiometer-Schieber in der niedrigsten Position befindet, bildet sich daher ein Spannungsteiler von 200 + 200 kOhm und am DIM-Pin entsteht ein Potenzial von 5/2 = 2,5 V, was 100 % Helligkeit entspricht.

Wie das Schema funktioniert

Im ersten Moment, wenn die Eingangsspannung angelegt wird, ist der Strom durch R und L Null und der in die Mikroschaltung eingebaute Ausgangsschalter ist geöffnet. Der Strom durch die LEDs beginnt allmählich anzusteigen. Die Stromanstiegsgeschwindigkeit hängt von der Größe der Induktivität und der Versorgungsspannung ab. Der In-Circuit-Komparator vergleicht die Potentiale vor und nach dem Widerstand R und sobald die Differenz 115 mV beträgt, erscheint an seinem Ausgang ein Low-Pegel, der den Ausgangsschalter schließt.

Dank der in der Induktivität gespeicherten Energie verschwindet der Strom durch die LEDs nicht sofort, sondern beginnt allmählich abzunehmen. Der Spannungsabfall am Widerstand R nimmt allmählich ab. Sobald er einen Wert von 85 mV erreicht, gibt der Komparator erneut ein Signal zum Öffnen des Ausgangsschalters. Und der ganze Zyklus wiederholt sich noch einmal.

Wenn es erforderlich ist, den Bereich der Stromwelligkeit durch die LEDs zu reduzieren, besteht die Möglichkeit, einen Kondensator parallel zu den LEDs zu schalten. Je größer seine Kapazität ist, desto mehr wird die dreieckige Form des Stroms durch die LEDs geglättet und desto ähnlicher wird er einer Sinusform. Der Kondensator hat keinen Einfluss auf die Betriebsfrequenz oder Effizienz des Treibers, erhöht jedoch die Zeit, die benötigt wird, bis sich der angegebene Strom durch die LED stabilisiert.

Wichtige Montagedetails

Ein wichtiges Element der Schaltung ist der Kondensator C1. Es glättet nicht nur Wellen, sondern gleicht auch die im Induktor angesammelte Energie aus, sobald der Ausgangsschalter geschlossen wird. Ohne C1 fließt die in der Induktivität gespeicherte Energie durch die Schottky-Diode zum Leistungsbus und kann zu einem Ausfall der Mikroschaltung führen. Wenn Sie also den Treiber einschalten, ohne dass ein Kondensator die Stromversorgung überbrückt, wird die Mikroschaltung fast garantiert abgeschaltet. Und je größer die Induktivität des Induktors ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass der Mikrocontroller durchbrennt.

Die Mindestkapazität des Kondensators C1 beträgt 4,7 µF (und wenn der Stromkreis nach der Diodenbrücke mit einer pulsierenden Spannung versorgt wird, mindestens 100 µF).

Der Kondensator sollte möglichst nahe am Chip liegen und einen möglichst geringen ESR-Wert haben (d. h. Tantalkondensatoren sind willkommen).

Es ist auch sehr wichtig, bei der Auswahl einer Diode verantwortungsbewusst vorzugehen. Es muss einen geringen Vorwärtsspannungsabfall, eine kurze Erholungszeit beim Schalten und Stabilität der Parameter bei steigender Temperatur des pn-Übergangs aufweisen, um einen Anstieg des Leckstroms zu verhindern.

Im Prinzip können Sie eine normale Diode nehmen, für diese Anforderungen sind jedoch Schottky-Dioden am besten geeignet. Zum Beispiel STPS2H100A in SMD-Version (Durchlassspannung 0,65 V, Rückwärtsspannung - 100 V, Impulsstrom bis 75 A, Betriebstemperatur bis 156 °C) oder FR103 im DO-41-Gehäuse (Sperrspannung bis 200 V, Strom bis 30 A, Temperatur bis 150 °C). Sehr gut funktionierten die gängigen SS34, die man aus alten Platinen herausziehen oder eine ganze Packung für 90 Rubel kaufen kann.

Die Induktivität der Induktivität hängt vom Ausgangsstrom ab (siehe Tabelle unten). Ein falsch gewählter Induktivitätswert kann zu einer Erhöhung der Verlustleistung des Mikroschaltkreises und einer Überschreitung der Betriebstemperaturgrenzen führen.

Bei einer Überhitzung über 160 °C schaltet sich die Mikroschaltung automatisch ab und bleibt im ausgeschalteten Zustand, bis sie auf 140 °C abgekühlt ist. Danach startet sie automatisch.

Trotz der verfügbaren Tabellendaten ist der Einbau einer Spule mit einer Induktivitätsabweichung größer als der Nennwert zulässig. In diesem Fall ändert sich die Effizienz der gesamten Schaltung, sie bleibt jedoch betriebsbereit.

Sie können eine werkseitige Drossel nehmen oder sie selbst aus einem Ferritring eines verbrannten Motherboards und einem PEL-0,35-Kabel herstellen.

Wenn eine maximale Autonomie des Geräts wichtig ist (tragbare Lampen, Laternen), ist es zur Steigerung der Effizienz des Stromkreises sinnvoll, sich Zeit für die sorgfältige Auswahl des Induktors zu nehmen. Bei niedrigen Strömen muss die Induktivität größer sein, um Stromsteuerungsfehler zu minimieren, die aus der Verzögerung beim Schalten des Transistors resultieren.

Der Induktor sollte möglichst nahe am SW-Pin platziert werden, idealerweise direkt mit diesem verbunden.

Und schließlich ist das präziseste Element der LED-Treiberschaltung der Widerstand R. Wie bereits erwähnt, beträgt sein Mindestwert 0,082 Ohm, was einem Strom von 1,2 A entspricht.

Leider ist es nicht immer möglich, einen Widerstand mit einem geeigneten Wert zu finden. Daher ist es an der Zeit, sich an die Formeln zur Berechnung des Ersatzwiderstands zu erinnern, wenn Widerstände in Reihe und parallel geschaltet werden:

R last = R 1 +R 2 +…+R n;
R-Paare = (R 1 xR 2) / (R 1 +R 2).

Durch die Kombination verschiedener Verbindungsmethoden können Sie aus mehreren vorhandenen Widerständen den erforderlichen Widerstand erhalten.

Es ist wichtig, die Platine so zu verlegen, dass der Schottky-Diodenstrom nicht entlang des Pfades zwischen R und VIN fließt, da dies zu Fehlern bei der Messung des Laststroms führen kann.

Die geringen Kosten, die hohe Zuverlässigkeit und die Stabilität der Treibereigenschaften des RT4115 tragen zu seiner weiten Verbreitung in LED-Lampen bei. Fast jede zweite 12-Volt-LED-Lampe mit MR16-Sockel ist auf PT4115 (oder CL6808) montiert.

Der Widerstandswert des Stromeinstellwiderstands (in Ohm) wird nach genau derselben Formel berechnet:

R = 0,1 / I LED[A]

Ein typischer Anschlussplan sieht so aus:

Wie Sie sehen, ist alles der Schaltung einer LED-Lampe mit einem RT4515-Treiber sehr ähnlich. Die Beschreibung der Funktionsweise, der Signalpegel, der Merkmale der verwendeten Elemente und des Layouts der Leiterplatte stimmen genau mit diesen überein, daher ist eine Wiederholung sinnlos.

CL6807 kostet 12 Rubel/Stück, man muss nur aufpassen, dass die gelöteten nicht verrutschen (ich empfehle sie zu nehmen).

SN3350

SN3350 ist ein weiterer preiswerter Chip für LED-Treiber (13 Rubel/Stück). Es ist fast ein vollständiges Analogon von PT4115, mit dem einzigen Unterschied, dass die Versorgungsspannung zwischen 6 und 40 Volt liegen kann und der maximale Ausgangsstrom auf 750 Milliampere begrenzt ist (der Dauerstrom sollte 700 mA nicht überschreiten).

Wie alle oben beschriebenen Mikroschaltungen ist der SN3350 ein gepulster Abwärtswandler mit einer Ausgangsstromstabilisierungsfunktion. Wie üblich wird der Strom in der Last (und in unserem Fall fungieren eine oder mehrere LEDs als Last) durch den Widerstandswert des Widerstands R eingestellt:

R = 0,1 / I LED

Um eine Überschreitung des maximalen Ausgangsstroms zu vermeiden, sollte der Widerstand R nicht kleiner als 0,15 Ohm sein.

Der Chip ist in zwei Gehäusen erhältlich: SOT23-5 (maximal 350 mA) und SOT89-5 (700 mA).

Wie üblich verwandeln wir die Schaltung durch Anlegen einer konstanten Spannung an den ADJ-Pin in einen einfachen einstellbaren Treiber für LEDs.

Ein Merkmal dieser Mikroschaltung ist ein etwas anderer Einstellbereich: von 25 % (0,3 V) bis 100 % (1,2 V). Wenn das Potenzial am ADJ-Pin auf 0,2 V sinkt, geht die Mikroschaltung in den Schlafmodus mit einem Verbrauch von etwa 60 µA.

Typisches Anschlussdiagramm:

Weitere Einzelheiten finden Sie in den Spezifikationen der Mikroschaltung (PDF-Datei).

ZXLD1350

Trotz der Tatsache, dass es sich bei dieser Mikroschaltung um einen weiteren Klon handelt, erlauben einige Unterschiede in den technischen Eigenschaften keinen direkten Austausch untereinander.

Hier sind die Hauptunterschiede:

die Mikroschaltung startet bei 4,8 V, erreicht aber erst bei einer Versorgungsspannung von 7 bis 30 Volt den Normalbetrieb (bis zu 40 V können für eine halbe Sekunde zugeführt werden);
maximaler Laststrom - 350 mA;
Der Widerstand des Ausgangsschalters im geöffneten Zustand beträgt 1,5 - 2 Ohm;
Durch Ändern des Potenzials am ADJ-Pin von 0,3 auf 2,5 V können Sie den Ausgangsstrom (LED-Helligkeit) im Bereich von 25 bis 200 % ändern. Bei einer Spannung von 0,2 V für mindestens 100 µs geht der Treiber in den Schlafmodus mit geringem Stromverbrauch (ca. 15-20 µA);
Erfolgt die Anpassung über ein PWM-Signal, beträgt der Helligkeitsänderungsbereich bei einer Pulswiederholungsrate unter 500 Hz 1-100 %. Wenn die Frequenz über 10 kHz liegt, dann von 25 % auf 100 %;

Die maximale Spannung, die an den ADJ-Eingang angelegt werden kann, beträgt 6 V. In diesem Fall erzeugt der Treiber im Bereich von 2,5 bis 6 V den maximalen Strom, der durch den Strombegrenzungswiderstand eingestellt wird. Der Widerstandswiderstand wird auf die gleiche Weise wie in allen oben genannten Mikroschaltungen berechnet:

R = 0,1 / I LED

Der minimale Widerstandswiderstand beträgt 0,27 Ohm.

Ein typischer Anschlussplan unterscheidet sich nicht von seinen Gegenstücken:

Ohne Kondensator C1 ist es UNMÖGLICH, den Stromkreis mit Strom zu versorgen!!! Im besten Fall wird der Mikroschaltkreis überhitzen und instabile Eigenschaften erzeugen. Im schlimmsten Fall scheitert es sofort.

Detailliertere Eigenschaften des ZXLD1350 finden Sie im Datenblatt dieses Chips.

Die Kosten der Mikroschaltung sind unverhältnismäßig hoch (), obwohl der Ausgangsstrom recht gering ist. Im Allgemeinen ist es für jeden etwas dabei. Ich würde mich nicht einmischen.

QX5241

QX5241 ist ein chinesisches Analogon von MAX16819 (MAX16820), jedoch in einem praktischeren Gehäuse. Auch unter den Bezeichnungen KF5241, 5241B erhältlich. Es ist mit „5241a“ gekennzeichnet (siehe Foto).

In einem bekannten Geschäft werden sie fast nach Gewicht verkauft (10 Stück für 90 Rubel).

Der Treiber funktioniert nach genau dem gleichen Prinzip wie alle oben beschriebenen (kontinuierlicher Abwärtswandler), enthält jedoch keinen Ausgangsschalter, sodass für den Betrieb der Anschluss eines externen Feldeffekttransistors erforderlich ist.

Sie können jeden N-Kanal-MOSFET mit geeignetem Drain-Strom und geeigneter Drain-Source-Spannung verwenden. Geeignet sind beispielsweise: SQ2310ES (bis 20V!!!), 40N06, IRF7413, IPD090N03L, IRF7201. Im Allgemeinen gilt: Je niedriger die Öffnungsspannung, desto besser.

Hier sind einige Hauptmerkmale des LED-Treibers des QX5241:

maximaler Ausgangsstrom - 2,5 A;
Wirkungsgrad bis zu 96 %;
maximale Dimmfrequenz - 5 kHz;
Die maximale Betriebsfrequenz des Konverters beträgt 1 MHz.
Genauigkeit der Stromstabilisierung durch LEDs - 1 %;
Versorgungsspannung - 5,5 - 36 Volt (funktioniert normal bei 38!);
Der Ausgangsstrom wird nach folgender Formel berechnet: R = 0,2 / I LED

Weitere Einzelheiten finden Sie in der Spezifikation (auf Englisch).

Der LED-Treiber des QX5241 besteht aus wenigen Teilen und wird immer nach diesem Schema zusammengebaut:

Der 5241-Chip ist nur im SOT23-6-Gehäuse erhältlich, daher ist es am besten, ihn nicht mit einem Lötkolben für Lötpfannen anzunähern. Nach der Installation sollte die Platine gründlich gewaschen werden, um Flussmittel zu entfernen; jede unbekannte Verunreinigung kann den Betrieb der Mikroschaltung negativ beeinflussen.

Der Unterschied zwischen der Versorgungsspannung und dem gesamten Spannungsabfall an den Dioden sollte 4 Volt (oder mehr) betragen. Wenn es geringer ist, werden einige Störungen im Betrieb beobachtet (Strominstabilität und Pfeifen des Induktors). Nehmen Sie es also mit Zurückhaltung. Darüber hinaus ist die Spannungsreserve umso größer, je größer der Ausgangsstrom ist. Obwohl ich vielleicht gerade auf eine schlechte Kopie der Mikroschaltung gestoßen bin.

Wenn die Eingangsspannung geringer ist als der Gesamtabfall an den LEDs, schlägt die Erzeugung fehl. In diesem Fall öffnet der Ausgangsfeldschalter vollständig und die LEDs leuchten (natürlich nicht bei voller Leistung, da die Spannung nicht ausreicht).

AL9910

Diodes Incorporated hat einen sehr interessanten LED-Treiber-IC entwickelt: den AL9910. Es ist insofern merkwürdig, als sein Betriebsspannungsbereich den direkten Anschluss an ein 220-V-Netz ermöglicht (über einen einfachen Diodengleichrichter).

Hier sind seine Hauptmerkmale:

Eingangsspannung - bis zu 500 V (bis zu 277 V im Wechselbetrieb);
eingebauter Spannungsstabilisator zur Stromversorgung der Mikroschaltung, der keinen Löschwiderstand erfordert;
die Möglichkeit, die Helligkeit anzupassen, indem das Potenzial am Steuerzweig von 0,045 auf 0,25 V geändert wird;
eingebauter Überhitzungsschutz (ausgelöst bei 150°C);
Betriebsfrequenz (25-300 kHz) wird durch einen externen Widerstand eingestellt;
zum Betrieb ist ein externer Feldeffekttransistor erforderlich;
Erhältlich in den achtbeinigen SO-8- und SO-8EP-Paketen.

Der auf dem AL9910-Chip montierte Treiber verfügt nicht über eine galvanische Trennung vom Netzwerk und sollte daher nur dort verwendet werden, wo ein direkter Kontakt mit den Schaltungselementen nicht möglich ist.

LED-Beleuchtung ist eine relativ neue und vielversprechende Richtung in der Innen- und Außengestaltung. Gleichzeitig liegt eine große Verantwortung in der Auswahl der Komponenten für eine solche künstliche Quelle. Eine richtig ausgewählte Elektronik, zu der auch der LED-Treiber gehört, gewährleistet einen dauerhaften und unterbrechungsfreien Betrieb der gesamten Gerätepalette.

Merkmale der Arbeit

Der LED-Anschlussplan setzt das Vorhandensein einer Konstantstromquelle voraus. Dementsprechend benötigen die vorhandenen Bänder eine Stromquelle nicht aus dem 220-V-Netz, sondern aus einer deutlich geringeren Gleichstromstärke. Der LED-Treiber, ein spezieller Gleichrichter, hilft dabei, alles wieder in den Normalzustand zu versetzen.

Jeder Stromkreis zeichnet sich durch physikalische Parameter aus:

eigene Kraft, W;
aktuelle Stärke, A;
Spannung, V.

Daher ist es notwendig, den passenden LED-Treiber zu berechnen und auszuwählen. Häufig stehen Anwender vor der Tatsache, dass ein Anschlussplanentwurf vorliegt, LEDs verfügbar sind, es aber keine Möglichkeit gibt, den optimalen LED-Leistungstreiber auszuwählen oder zu kaufen.

Tatsächlich handelt es sich bei dem Netzteil um ein kleines Gerät, das Spannung und Strom an den vom Hersteller festgelegten Kontakten ausgibt. Im Idealfall sind diese Parameter unabhängig von der Belastung.

Zwei Widerstände parallel schalten

Wenn wir die Gesetze der Physik kennen, können wir berechnen, dass, wenn ein Verbraucher mit einem Widerstand von 40 Ohm an eine Stromquelle mit einer Spannung von 12 V (letzteres kann ein Widerstand sein) angeschlossen wird, 0,3 A durch den Stromkreis fließen. Wenn a Ist ein Paar solcher Parallelwiderstände im Stromkreis beteiligt, so steigt die Stromstärke auf 0,6 A.

Der LED-Treiber sorgt für einen stabilen Strom. Der Spannungswert kann in diesem Fall variieren. Wenn Sie einen 40-Ohm-Widerstand anschließen und gleichzeitig 0,3 A abgeben, wird der Verbraucher mit einer Spannung von 12 V versorgt. Wenn Sie einen zweiten Widerstand parallel schalten, sinkt die Spannung auf 6 V und der Strom bleibt bei 0,3 A.

Die besten LED-Treiber versorgen jede Last mit dem vom Hersteller angegebenen Strom, unabhängig vom erheblichen Spannungsabfall. Gleichzeitig leuchten Verbraucher, wenn der Spannungswert auf 2 V gesenkt wird und 0,3 A erhält, genauso hell wie bei 3 V und 0,3 A.

Optionen zur Auswahl

Die technischen Parameter des Produkts helfen Ihnen bei der Auswahl des richtigen Treibers für Ihren LED-Streifen. Einer davon ist Macht. Es wird für jede Stromquelle berechnet. Die Leistung hängt direkt von den Parametern der Komponenten und ihrer Menge ab. Der zulässige Höchstwert ist auf der Vorderseite der Verpackung oder auf der Rückseite des Produkts selbst angegeben.

Die Leistung für Stromquellen muss größer gewählt werden als der verfügbare Wert des Stromkreises. Andernfalls steigt die Blocktemperatur.

Wir achten auch auf Strom und Spannung. Jede Fabrik beschriftet ihre Produkte mit der Nennstromstärke. Für LEDs wählen wir den passenden LED-Treiber selbst aus. Am beliebtesten sind Dioden, die 0,35 A oder 0,7 A verbrauchen. In diesem Fall bieten Bandhersteller 12 V oder 24 V an. Die Kennzeichnung auf Netzteilen erfolgt in Form von Spannung und Leistung.

Da Treiber für LEDs mittlerweile unter allen Bedingungen angebracht werden können, ist es wichtig, auf Feuchtigkeitsbeständigkeit und Dichtheitsklasse zu achten.

Der Einsatz von Dioden ist häufig in nassen Umgebungen erforderlich, beispielsweise neben oder direkt in einem Schwimmbad. Dann müssen Sie auf die IP-Schutzart achten, die den Schutz vor dem Eindringen von Feuchtigkeit anzeigt. Die IPX6-Einstufung zeigt die Fähigkeit, vorübergehend überflutet zu werden, während IPX9 es ihm ermöglicht, erheblichem Druck standzuhalten.

VIDEO: LEDs – Leistung (LED-Treiber)

Anschlussmöglichkeiten

Schauen wir uns einige Beispiele für die Auswahl eines Treibers für LEDs an. Sie können alles in einem Stromkreis aus sechs Dioden zerlegen. Sie können auf verschiedene Arten verbunden werden, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.

Konsequent

In einem solchen Fall wählen wir eine Quelle mit 12 V Spannung und einem Strom von 0,3 A. Der Hauptvorteil der Methode besteht darin, dass den Verbrauchern im gesamten Stromkreis die gleiche Stromstärke zugeführt wird. In diesem Fall strahlen alle Elemente die gleiche Helligkeit aus. Der Nachteil der Verbindung besteht darin, dass bei einer deutlichen Zunahme der Dioden eine Quelle mit einer höheren Nennspannung erforderlich ist.

Parallel

In einer solchen Situation reicht ein LED-Treiber aus, der 6 V an den Kontakten erzeugt. Allerdings verdoppelt sich der Strom, den die Schaltung verbraucht, auf 0,6 A im Vergleich zu einer ähnlichen seriellen Verbindung. Die Nachteile bestehen darin, dass die für jeden Abschnitt fließenden Ströme aufgrund der physikalischen Parameter der Dioden physikalisch unterschiedlich sind. Das Ergebnis wird ein geringfügiger Unterschied im Glanz der Bereiche sein.

Bei diesen DIY-Schaltungen können Sie, ähnlich wie bei einer Parallelschaltung, die Hilfe von Treibern für LEDs nutzen. Dadurch wird die Helligkeit für jeden Abschnitt des Stromkreises gleich eingestellt. Das Schema hat einen erheblichen Nachteil. Es ist offensichtlich, dass einige Elemente beim Start aufgrund kleiner Unterschiede in den Eigenschaften früher starten als andere. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein Strom mit doppeltem Nennwert durch sie. Die Hersteller erlauben eine kurzfristige Überschreitung des Wertes, dennoch ist die Anwendung dieser Regelung in der Praxis nicht zu empfehlen. Bevor Sie einen Treiber für LEDs auswählen, müssen Sie alle Risiken abschätzen.

Auf keinen Fall sollten Sie mehr als zwei Dioden auf diese Weise anschließen, da einige von ihnen eine extrem hohe Stromstärke haben, was zu ihrem sofortigen Ausfall führt.

In den angegebenen Beispielen wurde der LED-Treiber jeweils mit einer Leistung von 3,6 W genommen. Dieser Wert hatte keinen Einfluss auf die Verbindungsmethoden. Anhand eines realen Beispiels wird deutlich, dass es beim Kauf von Dioden notwendig ist, eine Stromquelle auszuwählen. Die Auswahlwahrscheinlichkeit in den folgenden Stufen verringert die Chancen, den gewünschten Block zu finden, erheblich.

Klassifizierung von Elementen

Es gibt zwei Haupttypen von LED-Treibern in den Regalen:

Pulstyp
linear.

Die ersten sind Geräte, die am Ausgang eine Kaskade von Hochfrequenzimpulsen liefern. Die neueste Generation nutzt das Prinzip der Pulsweitenmodulation. Tatsächlich wird der durchschnittliche Stromparameter als Verhältnis der Impulsbreite zu ihrer Periode berechnet. Der Parameter wird durch den Füllfaktor bestimmt.

Lineare Ausgänge liefern den Wert vom Stromgenerator. Es wird eine Stromstabilisierung gebildet und die Spannung wird variabel sein. Alle Einstellungen erfolgen ruckelfrei ohne Entstehung elektromagnetischer Hochfrequenzstörungen. Selbst bei einem relativ geringen Wirkungsgrad (ca. 85 %) und einem einfachen Design beschränkt sich ihr Tätigkeitsbereich auf Streifen mit geringem Stromverbrauch oder LED-Lampen.

Aufgrund ihrer positiven Leistungseigenschaften erfreuen sich PWM-Treiber zunehmender Beliebtheit:

lange Lebensdauer;
Wirkungsgrad bis zu 95 %;
Mindestabmessungen.

Der Nachteil bei letzteren ist die hohe Interferenz im Gegensatz zu linearen.

Treiber werden durch das Vorhandensein oder Fehlen einer galvanischen Trennung unterschieden. Im ersten Fall sind höhere Effizienz, erhöhte Zuverlässigkeit und ausreichende Sicherheit gewährleistet.

Um LEDs an ein Standardnetzteil anzuschließen, können beide Arten von Treibern verwendet werden, vorzugsweise sind jedoch solche mit galvanischer Trennung. Sie ist für den sicheren Betrieb der Lampen verantwortlich. Ohne eine solche Isolierung besteht immer die Gefahr eines Stromschlags.

Lebensdauer

Sogar die Hersteller selbst behaupten, dass der Treiber weniger hält als die Optik. Ist dieser auf 30.000 Stunden ausgelegt, dann arbeitet der Gleichrichter bestenfalls 1.000 Stunden. Diese Zeitlücke ist auf folgende Umstände zurückzuführen:

Spannungsabfälle im Stromnetz, sowohl nach oben als auch nach unten, um mehr als 5 %;
Unterschied in der Betriebstemperatur während des Betriebs;
hohe Luftfeuchtigkeit, wenn es sich um solche Räumlichkeiten handelt;
Intensität – je mehr es arbeitet und je weniger es ausschaltet, desto länger ist die Arbeitsdauer.

Die Hauptlast nimmt zunächst der Glättungskondensator ab, in dem bei hoher Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Spannungsspitzen der Elektrolyt intensiv zu verdampfen beginnt. Bei einem Mangel nimmt die Welligkeit zu, was zum Ausfall des Eistreibers führt.

Das Interessanteste ist jedoch, dass Teilzeitarbeit die Arbeitszeit verkürzt. Wenn Sie ein 150-Watt-Element gekauft haben und die Last 70 nicht überschreitet, kehren die restlichen 80 in das Netzwerk zurück und provozieren dessen Überlastung. Wählen Sie immer die richtigen Bedienelemente aus, um die Leistung optimal an die tatsächlichen Bedingungen anzupassen.

VIDEO: Einfache Stromversorgung für LEDs

Um LED-Lampen zu entwerfen, werden ständig Stromquellen – Treiber – benötigt. Bei einem großen Volumen ist es durchaus möglich, die Treiber selbst zusammenzubauen, allerdings sind die Kosten für solche Treiber nicht so gering und das Herstellen und Löten doppelseitiger Leiterplatten mit SMD-Bauteilen ist zu Hause ein recht arbeitsintensiver Prozess.

Ich beschloss, mit einem vorgefertigten Treiber auszukommen. Benötigt wurde ein kostengünstiger Treiber ohne Gehäuse, möglichst mit der Möglichkeit, den Strom einzustellen und zu dimmen.

Ich habe das Diagramm neu gezeichnet und ein wenig modifiziert

Kennlinien ohne Kondensatoren ~0,9V und 8,7% (Lichtflusswelligkeit)

Es wird erwartet, dass der Ausgangskondensator die Welligkeit um die Hälfte von ~0,4 V und 4 % reduziert.

Aber ein 10uF-Kondensator am Eingang reduziert die Welligkeit um das 9-fache von ~0,1 V und 1 %, obwohl das Hinzufügen dieses Kondensators den PF (Leistungsfaktor) deutlich reduziert.

Beide Kondensatoren bringen die Ausgangswelligkeitseigenschaften näher an die Spezifikationen ~ 0,05 V und 0,6 %

Daher wurde die Welligkeit mit Hilfe von zwei Kondensatoren des alten Netzteils besiegt.

Verbesserung Nr. 2. Einstellen des Treiberausgangsstroms

Der Hauptzweck der Treiber besteht darin, einen stabilen Strom für die LEDs aufrechtzuerhalten. Dieser Treiber erzeugt konstant 600 mA.

Manchmal möchten Sie den Treiberstrom ändern. Dies geschieht normalerweise durch Auswahl eines Widerstands oder Kondensators im Rückkopplungskreis. Wie geht es diesen Fahrern? Und warum sind hier drei parallel geschaltete niederohmige Widerstände R4, R5, R6 verbaut?

Alles ist richtig. Sie können den Ausgangsstrom einstellen. Anscheinend haben alle Treiber die gleiche Leistung, aber unterschiedliche Ströme und unterscheiden sich genau in diesen Widerständen und dem Ausgangstransformator, der unterschiedliche Spannungen liefert.

Wenn wir den 1,9-Ohm-Widerstand vorsichtig entfernen, erhalten wir einen Ausgangsstrom von 430 mA, indem wir beide 300-mA-Widerstände entfernen.

Sie können den umgekehrten Weg gehen, indem Sie einen weiteren Widerstand parallel löten, aber dieser Treiber erzeugt eine Spannung von bis zu 35 V und bei einem höheren Strom erhalten wir überschüssige Leistung, die zum Ausfall des Treibers führen kann. Aber 700 mA lassen sich durchaus herausquetschen.

Durch Auswahl der Widerstände R4, R5 und R6 können Sie also den Treiberausgangsstrom reduzieren (oder ganz leicht erhöhen), ohne die Anzahl der LEDs in der Kette zu ändern.

Revision 3. Dimmen

Auf der Treiberplatine befinden sich drei Pins mit der Bezeichnung DIMM, was darauf hindeutet, dass dieser Treiber die Leistung der LEDs steuern kann. Das Datenblatt der Mikroschaltung sagt dasselbe aus, obwohl es keine typischen Dimmschaltungen enthält. Aus dem Datenblatt können Sie Informationen entnehmen, dass Sie durch Anlegen einer Spannung von -0,3 bis 6 V an Zweig 7 der Mikroschaltung eine reibungslose Leistungssteuerung erreichen können.

Der Anschluss eines variablen Widerstands an die DIMM-Pins führt zu nichts, außerdem ist Bein 7 des Treiberchips überhaupt mit nichts verbunden. Also nochmal Verbesserungen.

Löten Sie einen 100K-Widerstand an Bein 7 der Mikroschaltung

Wenn wir nun eine Spannung von 0–5 V zwischen Masse und Widerstand anlegen, erhalten wir einen Strom von 60–600 mA

Um den minimalen Dimmstrom zu reduzieren, müssen Sie auch den Widerstand reduzieren. Im Datenblatt steht dazu leider nichts, sodass alle Komponenten experimentell ausgewählt werden müssen. Ich persönlich war mit der Dimmung von 60 auf 600mA zufrieden.

Wenn Sie das Dimmen ohne externe Stromversorgung organisieren müssen, können Sie die Treiberversorgungsspannung ~15 V (Zweig 2 der Mikroschaltung oder Widerstand R7) nehmen und gemäß der folgenden Schaltung anwenden.

Nun, schließlich speise ich PWM von D3 des Arduino an den Dimmeingang.

Ich schreibe eine einfache Skizze, die den PWM-Pegel von 0 auf Maximum und zurück ändert:

#enthalten

void setup() (
pinMode(3, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
analogWrite(3,0);
}

void loop() (
for(int i=0; i< 255; i+=10){
analogWrite(3,i);
Verzögerung (500);
}
for(int i=255; i>=0; i-=10)(
analogWrite(3,i);
Verzögerung (500);
}
}

Ich dimme mit PWM.

Die PWM-Dimmung erhöht die Ausgangswelligkeit im Vergleich zur DC-Steuerung um etwa 10–20 %. Die maximale Welligkeit erhöht sich etwa um das Doppelte, wenn der Treiberstrom auf die Hälfte des Maximums eingestellt wird.

Überprüfen Sie den Treiber auf Kurzschluss

Der Stromtreiber muss korrekt auf einen Kurzschluss reagieren. Aber es ist besser, die Chinesen zu überprüfen. Ich mag solche Dinge nicht. Stecken Sie etwas unter Spannung. Aber Kunst erfordert Opfer. Wir schließen den Treiberausgang im Betrieb kurz:

Der Treiber verträgt Kurzschlüsse normal und stellt seinen Betrieb wieder her. Es gibt einen Kurzschlussschutz.

Fassen wir es zusammen

Vorteile des Fahrers

Kleine Abmessungen
Niedrige Kosten
Möglichkeit der Stromanpassung
Dimmbar

Minuspunkte

Hohe Ausgangswelligkeit (eliminiert durch Hinzufügen von Kondensatoren)
Der Dimmeingang muss gelötet werden
Wenig normale Dokumentation. Unvollständiges Datenblatt
Während des Betriebs wurde ein weiterer Nachteil entdeckt – Störungen des Radios im UKW-Bereich. Die Behandlung kann durch den Einbau des Treibers in ein Aluminiumgehäuse oder ein mit Folie oder Aluminiumband abgedecktes Gehäuse erfolgen.

Die Treiber sind sowohl für diejenigen geeignet, die mit einem Lötkolben vertraut sind, als auch für diejenigen, die das nicht können, aber bereit sind, Ausgangswelligkeiten von 3–4 % zu tolerieren.

Nützliche Links

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