Светлый угол - светодиоды. Драйвер шим


драйверы мощных светодиодов от Maxim

Евгений Звонарев (КОМПЭЛ)

 

 

Светодиоды — это низковольтные полупроводниковые приборы. Для того чтобы обеспечить длительный срок службы светодиода, необходимо стабилизировать протекающий через него ток, а не напряжение. Дело в том, что даже незначительное изменение прямого напряжения на светодиоде приведет к резкому скачку тока, протекающего через него (рис. 1). В качестве примера взят полноцветный RGBW-светодиод из серии MC-E компании Cree (буква «W» подчеркивает, что светодиоды этой серии обеспечивают еще и белое свечение). Кроме того, падения напряжений на светодиодах разных цветов довольно сильно отличаются. Например, на светодиоде красного цвета оно примерно в 1,5 раза меньше чем на синем, белом или зеленом. Этот фактор необходимо учитывать при последовательном включении, так как при одинаковом количестве последовательно включенных светодиодов разных цветов суммарное падение напряжения может отличаться на 50%.

 

Зависимости прямых падений напряжения от тока для светодиодов разных цветов

 

Рис. 1. Зависимости прямых падений напряжения от тока для светодиодов разных цветов

Еще одна причина, заставляющая питать светодиоды именно стабилизированным током — это зависимость светового потока от протекающего через них тока. Эту зависимость используют при необходимости регулировки яркости светодиодного светильника или для получения различных цветовых оттенков свечения в полноцветных RGBW. Однако в большинстве случаев требуется именно стабильное равномерное свечение. На рисунке 2 приведены зависимости светового потока для светодиодов разных цветов на примере серии MC-E компании Cree. Из рисунка 2 видно, что для изменения светового потока светодиодов серии MC-E от 20 до 100 процентов ток светодиода должен изменяться от 100 до 350 мА. Диапазон изменения тока обычно регулируется с помощью светодиодных драйверов.

 

Зависимости светового потока от прямого тока через светодиоды разных цветов

 

Рис. 2. Зависимости светового потока от прямого тока через светодиоды разных цветов

 

Линейные драйверы светодиодов

Компания Maxim выпускает линейные и импульсные драйверы светодиодов. Выходной каскад линейных драйверов представляет собой генератор тока на полевом транзисторе с p-каналом. Структура и типовая схема включения линейного драйвера показана на рис. 3.

 

Типовая схема включения и структура линейного драйвера

 

Рис. 3. Типовая схема включения и структура линейного драйвера

Ток через последовательно включенные светодиоды задается резистором RSENSE (датчиком тока). Падение напряжения на этом резисторе определяет выходное напряжение дифференциального усилителя DIFF AMP, поступающее на неинвертирующий вход регулирующего усилителя IREG. Регулирующий ОУ сравнивает напряжение ошибки с опорным, формируя на своем выходе потенциал для управления полевым транзистором с p-каналом, работающим в линейном режиме, поэтому рассматриваемые драйверы проигрывают в эффективности импульсным. Однако линейные драйверы обладают простотой применения, низкой ценой и минимальными электромагнитными излучениями (ЭМИ).

В некоторых приложениях (например, в автомобильных) цена и простота применения имеют определяющее значение при выборе светодиодного драйвера. Основные параметры линейных драйверов светодиодов приведены в таблице 1.

Таблица 1. Линейные драйверы мощных светодиодов (Linear HB LED drivers)

Наименование Области применения Uвх, В Iвых.макс., А ШИМ-димминг (PWM-Dimming) Корпус Автомобильные приложения Общееприменение Подсветкадисплея
MAX16800   Да   Да     6,5…40   0,35   1:30   16-TQFN  
MAX16803   Да   Да     6,5…40   0,35   1:200   16-TQFN  
MAX16804/05/06   Да   Да     5,5…40   0,35   1:200   20-TQFN  
MAX16815   Да   Да     6,5…40   0,1   1:100   6-TDFN  
MAX16823   Да   Да     5,5…40   0,1/канал   1:200   16-TQFN; 16-TSSOP  
MAX16824   Да   Да   Да   6,5…28   0,15/канал   1:5000   16-TSSOP  
MAX16825   Да   Да   Да   6,5…28   0,15/канал   1:5000   16-TSSOP  
MAX16828   Да   Да     6,5…40   0,2   1:100   6-TDFN  
MAX16835   Да   Да     6,5…40   0,35   1:80   16-TQFN  
MAX16836   Да   Да     6,5…40   0,35   1:80   16-TQFN  
MAX16839   Да   Да     5…40   0,1   1:200   6-TDFN; 8-SO  

 

Большинство из них имеют диапазон входных напряжений 6,5…40 В. Максимальные значения выходных токов составляют 0,1…0,35 А. Каждая микросхема из таблицы 1 допускает импульсное регулирование выходного тока (ШИМ-димминг). Управлять яркостью светодиодов можно с помощью регулировки скважности импульсов, формируемых таймером ICM7555. Рекомендуемая для этого производителем схема приведена на рис. 4. Параметры внешних компонентов для ШИМ-последовательности импульсов, формируемой таймером, приведены в соответствующей документации для ICM7555.

 

Управление яркостью светодиодов с помощью таймера ICM7555

 

Рис. 4. Управление яркостью светодиодов с помощью таймера ICM7555

 

На рис.5 приведена рекомендуемая производителем схема для защиты мощных светодиодов от перегрева с помощью термистора NTC. Ток ограничения через светодиоды рассчитывается по формуле: ILED = [VSENSE — [R2/(R2+ R1)] V5]/R1, где V5- выходное напряжение 5В от встроенного стабилизатора напряжения. Такая несложная доработка схемы позволит исключить возможность выхода из строя дорогих светодиодов из-за недопустимо высокой температуры корпуса, ведь даже небольшое превышение максимально допустимой температуры резко сокращает их срок службы.

 

Защита светодиодов от перегрева с помощью термистора

 

Рис. 5. Защита светодиодов от перегрева с помощью термистора

На рис. 6 показан способ увеличения выходного тока драйвера с помощью внешнего биполярного транзистора. Следует отметить, что в этом случае светодиоды подключаются между входом источника питания и коллектором биполярного транзистора, а это не всегда удобно.

 

Увеличение тока драйвера с помощью внешнего биполярного транзистора

 

Рис. 6. Увеличение тока драйвера с помощью внешнего биполярного транзистора

 

Схема для увеличения выходного тока, показанная на рис. 7, свободна от этого недостатка. Катод нижнего по схеме светодиода подключается непосредственно к общему проводу, что в большинстве случаев гораздо предпочтительнее предыдущего варианта, показанного на рис. 6, когда на катоде нижнего светодиода всегда присутствует ненулевой потенциал. Большинство микросхем линейных драйверов из таблицы 1 допускают рассмотренные варианты увеличения выходного тока. В качестве примера на рисунках 6 и 7 приведена микросхема MAX16803.

 

Параллельное включение двух драйверов для увеличения выходного тока

 

Рис. 7. Параллельное включение двух драйверов для увеличения выходного тока

 

Импульсные драйверы светодиодов

Для портативных осветительных приборов очень важен высокий КПД преобразования светодиодных драйверов, поэтому в их схемах используются импульсные DC/DC-преобразователи с разными топологиями и схемными решениями, обеспечивающими стабилизацию выходного тока. Высокий КПД преобразования импульсных драйверов светодиодов позволяет увеличить время работы автономного источника питания.

Компания Maxim выпускает семейство импульсных драйверов для питания светодиодов постоянным током, имеющих возможность регулировки яркости при помощи аналогового или цифрового сигнала с ШИМ. Основные параметры и области применения этих драйверов приведены в таблице 2.

Таблица 2. Импульсные драйверы мощных светодиодов (Switch-mode HB LED drivers)

Наименова- ние Области применения Топология Uвх, В Iвых.макс, А Частота ШИМ-димминг (PWM-Dimming) Корпус Автомобильные приложения Общееприменение Подсветка дисплея
MAX16801     Да     Boost, flyback, SEPIC   10,8…24   10,0   262 кГц   1:3000   8-mMAX  
MAX16802     Да     Boost, buck, flyback, SEPIC   10,8…24   10,0   262 кГц   1:3000   8-mMAX  
MAX16807       Да   Boost, SEPIC + 8 linear*   8…26,5   0,05/канал   от 20 кГц до 10 МГц   1:5000   28-TSSOP-EP  
MAX16809       Да   Boost, SEPIC + 16 linear   8…26,5   0,05/канал   от 20 кГц до 10 МГц   1:5000   38-TQFN  
MAX16814   Да   Да   Да   Boost, SEPIC + 4 linear   4,75…40   0,15/канал   от 200 Гц до 2 МГц   1:5000   20-TQFN; 20-TSSOP  
MAX16819   Да   Да     Buck   4,5…28   3,0   от 20 кГц до 2 МГц   1:5000   6-TDFN  
MAX16820   Да   Да     Buck   4,5…28   3,0   от 20 кГц до 2 МГц   1:5000   6-TDFN  
MAX16821   Да   Да     Boost, buck, buck-boost, SEPIC   4,75…5,5; 7…28   30,0   от 125 кГц до 1,5 МГц   1:5000   28-TQFN  
MAX16822   Да   Да     Buck   6,5…65   0,35   от 20 кГц до 2 МГц   1:1000   8-SO  
MAX16826   Да   Да   Да   Boost, SEPIC + 4 linear   4,75…24   3,0   от 100 кГц до 1 МГц   1:2000   32-TQFN-EP  
MAX16832   Да   Да     Buck   6,5…65  0,7   от 20 кГц до 2 МГц   1:1000   8-SO-EP  
MAX16833   Да   Да     Boost, buck, buck-boost, SEPIC   5…65   2,0   от 100 кГц до 1 МГц   1:3000   16-TSSOP  
MAX16834   Да   Да   Да   Boost, buck, buck-boost, SEPIC   4,5…28   2,0   от 100 кГц до 1 МГц   1:3000   20-TQFN-EP  
MAX16838   Да   Да   Да   Boost, SEPIC + 2 linear   4,75…40   0,15/канал   от 200 Гц до 2 МГц   1:5000   20-TQFN; 20-TSSOP  
*linear — линейный стабилизатор  

Импульсные драйверы имеют широкие диапазоны входных напряжений. Например, у микросхемы MAX16833 входной диапазон напряжений от 5 до 65 В, у MAX16822 — от 6,5 до 65 В. Разработчику предлагаются на выбор драйверы с очень широким диапазоном частоты преобразования. Некоторые микросхемы позволяют задавать частоту преобразования от 20 кГц до 2 МГц (эти параметры приведены в таблице 2). Контроллеры светодиодных драйверов MAX16801 и MAX16802 позволяют разработать DC/DC-преобразователь с выходным стабилизированным током до 10 А. Драйверы MAX16807, MAX16809, MAX16838 и MAX16814 позволяют получить диапазон регулировки выходного тока с отношением 1:5000. Большинство импульсных светодиодных драйверов позволяют выбрать наиболее оптимальную топологию схемы для достижения максимальной эффективности работы схемы преобразования. Например, MAX16821, MAX16833 и MAX16834 дают возможности выбора топологии преобразователя из четырех возможных вариантов: boost, buck, buck-boost или SEPIC. Для облегчения правильного выбора светодиодного драйвера производитель приводит рекомендуемые области применения для каждого наименования. Миниатюрные корпуса и требуемые компактные внешние компоненты позволяют создать схему с малыми габаритами и широкими функциональными возможностями. В документации каждого драйвера приводятся рекомендуемые схемы включения для конкретного приложения, что существенно облегчает проектирование.

Несколько слов о способах регулировки яркости светодиодов с помощью импульсных драйверов. Наиболее популярны аналоговая и ШИМ-регулировка. Оба метода имеют свои преимущества и недостатки. Управление интенсивностью свечения с помощью ШИМ-регулирования позволяет значительно ослабить отклонение цветового оттенка светодиода, но требует дополнительного формирователя последовательности импульсов ШИМ. Регулировка яркости аналоговым методом основана на более простой схеме, но он может оказаться недопустимым при необходимости поддержания постоянной цветовой температуры светодиодов.

Аналоговая регулировка изменяет величину постоянного тока светодиода. Управление силой света светодиода обычно производится регулировкой переменного резистора или переменным уровнем управляющего напряжения, подаваемым на специально предназначенный для этого вход. Метод регулировки светового потока светодиода с помощью ШИМ заключается в периодическом включении и выключении тока через светодиод на короткие промежутки времени. Частота ШИМ обычно выбирается не менее 200 Гц для полного исключения эффекта мерцания и создания комфортного восприятия светового потока человеком. Интенсивность свечения светодиода при управлении с помощью ШИМ пропорциональна рабочему циклу импульсной последовательности.

Многие современные микросхемы импульсных драйверов светодиодов имеют специальный вход PWM DIM, на который можно подавать сигналы ШИМ разных частот и амплитуд, что существенно упрощает сопряжение драйвера со схемами внешней логики. Дополнительно для управления светодиодным драйвером могут использоваться вход разрешения выхода и другие логические функции.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: [email protected]

Наши информационные каналы

Метки: driver, LED, MAX, Аналоговые, Осветительные светодиоды

О компании Maxim Integrated

Компания Maxim Integrated является одним из ведущих разработчиков и производителей широкого спектра аналоговых и цифро-аналоговых интегральных систем. Компания была основана в 1983 году в США, в городе Саннивэйл (Sunnyvale), штат Калифорния, инженером Джеком Гиффордом (Jack Gifford) совместно с группой экспертов по созданию микроэлектронных компонентов. На данный момент штаб-квартира компании располагается в г. Сан-Хосе (San Jose) (США, Калифорния), производственные мощности (7 заводов) и ...читать далее

www.compel.ru

Простой светодиодный драйвер с ШИМ входом « схемопедия

Мощные светодиоды 1 Вт и выше сейчас совсем недорогие. Я уверен, что многие из вас используют такие светодиоды в своих проектах.

Однако питание таких светодиодов по-прежнему не такое простое и требует специальных драйверов. Готовые драйвера удобны, но они не регулируемые, или зачастую их возможности излишни.  Даже возможности моего собственного универсального светодиодного драйвера могут быть лишними. Некоторые проекты требуют самого простого драйвера, возможности которого хватит.

Poorman’s Buck – простой светодиодный драйвер постоянного тока.

Этот светодиодный драйвер построен без микроконтроллера или специализированной микросхемы. Все используемые детали легкодоступные.

Хотя драйвер задумывался как самый простой, я добавил функцию регулировки тока. Ток может подстраиваться регулятором, установленным на плате или ШИМ сигналом. Это делает драйвер идеальным для использования с Arduino или другими управляющими устройствами – вы можете управлять мощными светодиодами  микроконтроллером, просто отправляя ШИМ сигнал. С Arduino вы можете просто подавать сигнал с "AnalogWrite ()" для управления яркостью мощных светодиодов.

Особенности драйвера

Работа по схеме buck-конвертера (импульсного понижающего (step-down) преобразователя)

Широкий диапазон выходных напряжения от 5 до 24В. Питание от батарей и адаптеров переменного тока.

Настраиваемый выходной ток до 1А.

Метод контроля тока "цикл за циклом"

До 18Вт выходной мощности (при напряжении питания 24В и шестью 3 Вт светодиодами)

Контроль тока при помощи потенциометра.

Контроль тока может быть использован как встроенный диммер.

Защита от короткого замыкания на выходе.

Возможность управления ШИМ сигналом.

Маленькие размеры – всего 1х1,5х0,5 дюйма(без учета ручки потенциометра).

Схема светодиодного драйвера

Схема построена на очень распространенном интегральном двойном компараторе LM393, включённым по схеме понижающего преобразователя.

Индикатор выходного тока сделан на R10 и R11. В результате напряжение пропорционально току в соответствии с законом Ома. Это напряжение сравнивается с опорным напряжением на компараторе. Когда Q3 открывается, ток течёт через L1, светодиоды и резисторы R10 и R11. Индуктор не позволяют току повышаться резко, поэтому ток возрастает постепенно. Когда напряжение на резисторе повышается, напряжение на инвертирующем входе компаратора также увеличивается. Когда оно становится выше опорного напряжения, Q3 закрывается и ток через него перестаёт течь.

Поскольку индуктор "заряжен", в схеме остаётся ток. Он течет через диод Шоттки D3 и питает светодиоды. Постепенно этот ток затухает и цикл начинается снова. Этот метод контроля тока называется "цикл за циклом". Также этот метод имеет защиту от короткого замыкания на выходе.

Весь этот цикл происходит очень быстро – более чем 500 000 раз в секунду. Частота этих циклов изменяется в зависимости от напряжения питания, прямого падения напряжения на светодиоде и тока.

Опорное напряжение создается обычным диодом. Прямое падение напряжения на диоде составляет около 0,7В и после диода напряжение остаётся постоянным.  Затем это напряжение регулируется потенциометром VR1 для контроля выходного тока.  При помощи потенциометра выходной ток можно изменять в диапазоне около 11:01 или от 100% до 9%. Это очень удобно. Иногда после установки светодиодов они оказываются намного ярче, чем ожидалось. Вы можете просто уменьшить ток для получения необходимой вам яркости. Вы можете заменить потенциометр двумя обычными резисторами, если вы хотите установить яркость светодиодов один раз.

Преимущество такого регулятора в том, что он контролирует выходной ток без "сжигания" избыточной энергии. Энергии от источника питания берётся только столько, сколько нужно, чтобы получить необходимый выходной ток. Немного энергии теряется из-за сопротивления и других факторов, но эти потери минимальны. Такой конвертер  имеет эффективность 90% и выше.

Этот драйвер при работе мало греется и не требует теплоотвода.

Настройка выходного тока

Драйвер может быть настроен на выходной ток от 350 мА до 1А. Изменяя значение R2 и подключая сопротивление  R11, вы можете изменить выходной ток.

Выходной ток R2 Использование R11
350mA (1W LED) 10k
700mA (3W LED) 10k +
1А (5W LED) 2.7k +

Потенциометр изменяет выходной ток от 9 до 100% от заданного тока. Если вы настроили драйвер на 1А на выходе, то минимальный возможный выходной ток будет 90мА. Это можно использовать для регулировки яркости светодиода.

ШИМ вход

Для основной работы схемы достаточно одного компаратора. Но в LM393 есть два компаратора. Чтобы второй компаратор не пропадал, я добавил управление ШИМ сигналом. Второй компаратор работает как логический, так что на входе ШИМ не должен быть никуда подключен или на нём должен быть высокий логический уровень.  Обычно этот вывод можно оставить не подключённым и драйвер будет работать без ШИМ. Но если вам нужен дополнительный контроль, вы можете подключить Arduino или микроконтроллер и управлять светодиодами при помощи его. При помощи одного Arduino  можно контролировать до 6 драйверов. 

ШИМ работает в пределах текущего уровня, установленного потенциометром. Т.е. если вы поставите минимальный ток и ШИМ на 10%, то ток будет ещё ниже.

Источник ШИМ сигнала не ограничивается микроконтроллером. Можно использовать все, что производит напряжение от 0 до 5В. Можете использовать фоторезисторы, таймеры, логические микросхемы. Максимальная частота ШИМ составляет около 2 кГц, но я думаю,  что максимальная частота 1 кГц будет оптимальной.

ШИМ вход также может быть использован в качестве входа для пульта дистанционного управления включения / выключения. Но схема будет работать, когда выключатель разомкнут и выключена, когда замкнут.

Детали, плата и сборка

Сборка схемы очень проста. Все использованные детали стандартные.

Список деталей:

1х или 2х 1 Ом 1Вт – R10, R11 (зависит от необходимого тока)

1x 10 Ом – R8.

2x 1 кОм – R3, R9.

3x 4.7 кОм – R1, R4, R7.

3x 10 кОм – R2, R5, R6 (значение R2 для выходного ток 1А).

1x 10 кОм потенциометр – VR1.

1x 22 пФ – C5 (опционально).

2x 0.1 мкФ – C2, C3 (опционально).

1x 2.2 мкФ – C1.

1x 100 мкФ/35В – C4.

1x 47-100 мГн/1.2A – L1.

1x GPN (5551, 2222, 3904 и др.) – Q1.

1x GPP (5401, 2907, 3906 и др.) – Q2.

1x P-канальный MOSFET (NTD2955 или IRFU9024) – Q3.

2x 1N4148 – D1, D2.

1x SB140 – D3.

1x LM393 – IC1.

Аналоги

Индуктивность L1 может быть от 47 до 100 мГн, с током как минимум 1.2А. C1 может быть от 1 до 10 мкФ. С4 может быть до 22 мкФ, на минимум 35В постоянного тока.

Q1 и Q2 можно заменить на практически любые транзисторы общего назначения. Q3 может быть заменен другим P-канальным MOSFET –транзистором с током утечки более 2А, напряжением сток-исток не менее 30 В, и входным порогом ниже 4В.

Сборка

Припаяйте детали начиная с самых маленьких, в данном случае это IC1. Все резисторы и диоды установлены вертикально. Будьте внимательны с полярностью и цоколёвкой диодов и транзисторов. 

Я разработал одностороннюю печатную плату, которую можно изготовить дома. Gerber файлы можно скачать ниже.

Подключение светодиодов

Напряжение питания должно быть не менее 2В, в соответствии с документацией к светодиодам. Напряжение питания белых светодиодов около 3.5В.

При максимальном напряжении питания к этому драйверу можно подключить до 6 светодиодов, соединенных последовательно.  Лучше подключать светодиоды так, чтобы все они получали одинаковый ток. Ниже показано количество светодиодов и требуемое им напряжение питания.

Кол-во светодиодов Минимальное напряжение питания
1
2
3 12В
4 15В
5 20В
6 24В

Вы можете использовать последовательно-параллельное подключение светодиодов для подключения большего количества светодиодов по мере необходимости. Если у вас есть только источник питания 12В, но вы хотите подключить 6 светодиодов, сделать две строки из 3 светодиодов включенных последовательно и подключите их параллельно, как показано на схеме.

Я уверен, что есть множество применений для небольшого драйвера – фары, настольные лампы, фонари т.д.  Питать схему можно напряжением от  5 до 24В, от этого будет зависеть количество подключаемых светодиодов. Для питания лучше использовать батарейки.

Скачать файл печатной платы в формате Gerber

Оригинал статьи на английском языке (перевод: Александр Касьянов для сайта cxem.net)

shemopedia.ru

Методы регулировки яркости для импульсных драйверов светодиодов

Введение

Экспоненциальный рост светодиодного освещения сопровождается расширением выбора микросхем для управления светодиодами. Импульсные драйверы светодиодов давно заменили линейные источники тока, которые потребляют значительно больше энергии. Все приложения — от карманного фонаря до табло стадионов — требуют точного управления стабилизированным током. Во многих случаях необходимо обеспечить изменение выходной интенсивности свечения светодиодов в режиме реального времени. Эту функцию обычно называют регулировкой яркости светодиодов. В данной статье представлены базовые понятия из теории светодиодов, а также некоторые методы регулировки яркости для импульсных драйверов светодиодов.

Яркость и цветовая температура светодиодов

Яркость светодиодов

Понятие яркости видимого света, излучаемого светодиодом, объясняется достаточно просто. Численное значение воспринимаемой яркости светодиода можно легко измерить в единицах плотности светового потока, которые называют канделами (кд). Суммарная выходная мощность светодиода измеряется в люменах (лм).

Важно также понять, что средний прямой ток светодиода определяет яркость светодиода. На рисунке 1 показана зависимость прямого тока светодиода от светового выхода. Из рисунка видно, что эта зависимость является линейной в широком диапазоне применяемых значений прямого тока IF. Заметим, что при увеличении IF нелинейность возрастает. Когда ток начинает выходить за линейную область, происходит уменьшение эффективности (лм/Вт).

Рис. 1. Зависимость светового выхода от тока светодиода

Работа светодиода в режиме, превышающем диапазон линейного изменения светового выхода, приводит к преобразованию выходной мощности светодиода в тепло. Оно, в свою очередь, создает нагрузку на драйвер светодиода и усложняет систему отвода тепла.

Цветовая температура светодиода

Цветовая температура является показателем, который описывает цвет свечения светодиода и указывается в технической документации на светодиод. Цветовая температура светодиода определяется в пределах диапазона значений и меняется в зависимости от прямого тока, температуры перехода и срока службы светодиода. Более низкая цветовая температура соответствует красно-желтым цветам (которые называют теплыми), а более высокая цветовая температура — сине-зеленым цветам (холодным). Во многие цветных светодиодах специфицируется преобладающая длина волны, а не цветовая температура, и, кроме того, допускается сдвиг длины волны.

Методы регулировки яркости светодиодов

Существуют два популярных метода регулировки яркости светодиодов в схемах импульсных драйверов: ШИМ-регулировка и аналоговая регулировка. Оба метода контролируют усредненный во времени ток через светодиод или цепочку светодиодов, но между ними есть и различия, которые становятся ясными при обсуждении преимуществ и недостатков двух типов схем регулировки.

На рисунке 2 показан импульсный драйвер светодиодов, включенный в понижающей топологии. Напряжение VIN всегда должно быть выше напряжения на светодиоде плюс напряжение на RSNS. Ток в катушке индуктивности является током светодиода. Стабилизация тока происходит с помощью контроля напряжения на выводе CS. Когда напряжение на выводе CS начинает падать ниже установленного напряжения, рабочий цикл импульсов тока, протекающего через катушку L1, светодиод и резистор RSNS, растет, тем самым увеличивая средний ток светодиода.

Рис. 2. Топология понижающего стабилизатора

Аналоговая регулировка яркости

Аналоговая регулировка яркости светодиодов заключается в подстройке тока светодиода. Проще говоря, это регулировка уровня постоянного тока светодиода. Аналоговая регулировка может выполняться с помощью подстройки резистора контроля тока RSNS или путем управления аналоговым напряжением на выводе DIM микросхемы. На рисунке 2 показаны эти два способа аналоговой регулировки.

Аналоговая регулировка с помощью подстройки RSNS

Из рисунка 2 видно, что изменение сопротивления RSNS приводит к соответствующему изменению тока светодиода при фиксированном опорном напряжении на выводе CS. Если бы можно было найти потенциометр, способный управлять высоким током светодиода, а также работать в диапазоне до 1 Ом, то это был бы практически осуществимый метод регулировки яркости светодиодов.

Аналоговая регулировка с помощью управления постоянным напряжением на выводе CS

Более сложным методом регулировки является прямое управление током светодиода посредством подачи напряжения на вывод CS. Источник напряжения обычно включают в цепь обратной связи, ток в которой формируется усилителем (см. рис. 2). Ток светодиода можно контролировать с помощью коэффициента усиления усилителя. С помощью цепи обратной связи можно реализовать токовую и тепловую защиту светодиода.

Недостатком аналоговой регулировки является то, что цветовая температура излучаемого света может меняться в зависимости от тока светодиода. В случае, когда цвет свечения светодиода является критически важным параметром или у конкретного светодиода наблюдаются заметные изменения цветовой температуры при изменении тока светодиода, регулировка яркости путем подстройки тока светодиода становится недопустимой.

ШИМ-регулировка

При методе ШИМ-регулировки ток через светодиод пропускается на короткие периоды времени. Частота этих циклов запуска-перезапуска тока должна превышать частоту, детектируемую человеческим глазом, чтобы предотвратить эффект мерцания. Обычно используют частоту около 200 Гц или выше. Яркость светодиода в этом случае пропорциональна рабочему циклу сигнала регулировки в соответствии с формулой:

IDIM-LED = DDIM ILED,

где IDIM-LED — средний ток светодиода, DDIM — рабочий цикл сигнала регулировки, ILED — номинальный ток светодиода, который устанавливается резистором RSNS, как показано на рисунке 3.

Рис. 3. 2-проводная ШИМ-регулировка

Управление драйвером светодиода с помощью ШИМ-сигнала

Многие современные драйверы светодиодов оборудованы специальным выводом ШИМ-регулировки (DIM), на который можно подавать ШИМ-сигнал с широким диапазоном частот и амплитуд, что обеспечивает простое сопряжение с внешней логикой. Сигнал, подаваемый на вывод DIM, отключает лишь выход схемы, оставляя внутренние блоки в работающем состоянии, чтобы предотвратить задержку запуска микросхемы. Можно также использовать вывод разрешения выхода и другие логические функции микросхемы.

2-проводная ШИМ-регулировка

2-проводная ШИМ-регулировка — это популярный метод, используемый в системах внутреннего освещения автомобиля. Поскольку VIN модулируется на уровне ниже 70% от VIN-NOMINAL, вывод VINS (см. рис. 3) детектирует изменение напряжения и преобразует входной ШИМ-сигнал в соответствующий ШИМ-сигнал на выходе. Недостатком такого метода является то, что источник питания преобразователя должен содержать схему, формирующую ШИМ-сигнал на своем DC-выходе.

Быстрое ШИМ-регулирование с помощью шунтирующего устройства

Из-за задержки выключения и запуска выхода преобразователя имеются ограничения на частоту ШИМ-сигнала регулировки и диапазон рабочих циклов. Чтобы уменьшить эту задержку, параллельно светодиоду или цепочке светодиодов можно включить внешний шунтирующий компонент, такой как FET, чтобы обеспечить путь для выходного тока преобразователя, минуя светодиод, как показано на рисунке 4.

Рис. 4. Быстрая ШИМ-регулировка яркости

Ток в катушке индуктивности не исчезает во время отключения светодиода, что исключает длительную задержку его нарастания и спада. Время задержки определяется теперь минимальным временем нарастания и спада сигнала шунтирующего прибора. На рисунке 4 показана микросхема LM3406 с шунтирующим FET, а на рисунке 5 сравнивается задержка включения/выключения светодиода при использовании вывода DIM и шунтирующего FET. Эти измерения были выполнены при выходной емкости 10 нФ с использованием в качестве шунтирующего FET транзистора Si3458.

Рис. 5. Сравнение задержки включения при использовании вывода DIM и шунтирующего FET

При шунтировании тока светодиода в случае использования импульсных преобразователей следует соблюдать меры предосторожности из-за возможных выбросов выходного тока при включении FET. Семейство драйверов светодиодов LM340x представляет собой преобразователи с контролируемым временем включения, в которых не наблюдается выбросов тока. Номинал выходной емкости на светодиоде должен быть малым, чтобы обеспечить максимальную скорость переключения.

Недостатком схемы быстрой регулировки яркости являются потери эффективности. Когда шунтирующий прибор включен, рассеиваемая мощность, равная VSHUNT DEVICE ILED, теряется в виде тепла. Использование FET с низким значением Rds(on) позволяет минимизировать потери эффективности.

LM3409 обеспечивает множество функций регулировки яркости

Микросхема LM3409 от National Semiconductor представляет собой уникальный драйвер светодиодов, который имеет необходимую функциональность для простой аналоговой и ШИМ-регулировки яркости. Этот прибор обеспечивает четыре возможных способа реализации регулировки яркости светодиода.

1. Аналоговая регулировка с помощью прямого управления вывода IADJ от источника напряжения в диапазоне 0...1,24 В.

2. Аналоговая регулировка с помощью потенциометра, включенного между выводом IADJ и землей.

3. ШИМ-регулировка с помощью вывода разрешения.

4. ШИМ-регулировка с помощью внешних шунтирующих FET.

Схема включения микросхемы LM3409 для аналоговой регулировки с использованием потенциометра показана на рисунке 6. Внутренний 5-мкА источник тока создает падение напряжения на RADJ, которое, с свою очередь, позволяет изменять порог внутренней чувствительности по току. С той же целью вывод IADJ может напрямую управляться от источника постоянного напряжения.

Рис. 6. Схема включения LM3409 при аналоговой регулировке яркости

На рисунке 7 показан график зависимости тока светодиода от сопротивления потенциометра, включенного между выводом IADJ и GND. Плоский участок кривой при значении тока в 1 А соответствует максимальному номинальному току светодиода, который устанавливается резистором контроля тока RSNS, показанным на рисунке 4.

Рис. 7. Зависимость тока светодиода от сопротивления потенциометра

На рисунке 8 показан ток светодиода как функция напряжения на выводе IADJ. Заметим, что на этом графике виден тот же максимальный ток светодиода, установленный резистором RSNS.

Рис. 8. Зависимость тока светодиода от напряжения на выводе IADJ

Оба варианта аналоговой регулировки просты в реализации и обеспечивают весьма линейные уровни снижения яркости светодиода вплоть до 10% от максимального значения.

Заключение

Существует множество методов регулировки яркости светодиодов, управляемых от импульсных стабилизаторов. Два основных вида регулировки — аналоговая и ШИМ-регулировка — имеют свои преимущества и недостатки. ШИМ-регулировка существенно снижает отклонение цвета свечения светодиода при изменении яркости за счет применения дополнительной логики для формирования ШИМ-сигнала. Аналоговая регулировка может быть более простой в реализации, но она не подходит для приложений, в которых требуется постоянная цветовая температура светодиодов.

Литература

1. Rich Rosen. Dimming Techniques for Switched Mode LED Drivers//Power Designer, №126.

www.russianelectronics.ru

Светлый угол - светодиоды • Посоветуйте ШИМ-управляемый драйвер тока для Epistar

Обсуждаем построение светодиодных драйверов, особенности питания разных типов светодиодов.

Посоветуйте ШИМ-управляемый драйвер тока для Epistar

Сообщение Tomasina » 05 мар 2015, 16:59

Есть линейка из 5-6 трехваттных звездочек, которым надо 300-400 мА.Нужно менять их яркость. В качестве входного напряжения - ШИМ от контроллера, псевдо 0-5 В.

Посоветуйте готовые изделия, или схему, если не слишком сложная.

Tomasina ФонарикФонарик   Сообщений: 10Зарегистрирован: 03 сен 2014, 22:09 Благодарил (а): 0 раз. Поблагодарили: 0 раз. Аватар пользователяmutolya СветильникСветильник   Сообщений: 64Зарегистрирован: 15 авг 2013, 09:58Откуда: Иркутск Благодарил (а): 0 раз. Поблагодарили: 1 раз. Tomasina ФонарикФонарик   Сообщений: 10Зарегистрирован: 03 сен 2014, 22:09 Благодарил (а): 0 раз. Поблагодарили: 0 раз.

Re: Посоветуйте ШИМ-управляемый драйвер тока для Epistar

Сообщение mutolya » 05 мар 2015, 17:44

Ну 6шт * 3.3В =19.8В. Надо брать Uвх.36В. На такое Uвх.+ШИМ, таких драйверов мало.Если включить диоды:две ветви по 3 шт. То тогда 3шт * 3.3В =9.9В. Но ток потребления будет в два раза больше.Можно взять Uвх.12В. Под это напряжение драйверов больше.

Посмотрите здесь: http://alled.ru/rua0/12-24-36v-led-drivers.html. Но вроде нету ШИМ.

Посмотрите здесь: http://ledirk.ru/index.php?route=produc ... path=59_65 Есть ШИМ. И аналоговое управление. Только надо макс. ток уменьшить.

Аватар пользователяmutolya СветильникСветильник   Сообщений: 64Зарегистрирован: 15 авг 2013, 09:58Откуда: Иркутск Благодарил (а): 0 раз. Поблагодарили: 1 раз.

Re: Посоветуйте ШИМ-управляемый драйвер тока для Epistar

Сообщение Tomasina » 05 мар 2015, 18:11

Я правильно понимаю, что для 7 LED мне надо источник питания 24 В (7х3,3=23 В) и драйвер на ток 350-400 мА?Либо при 12 В - две цепочки по 4 LED и два драйвера на ток 350-400 мА? Или один драйвер на 700-800 мА?

Tomasina ФонарикФонарик   Сообщений: 10Зарегистрирован: 03 сен 2014, 22:09 Благодарил (а): 0 раз. Поблагодарили: 0 раз. Аватар пользователяmutolya СветильникСветильник   Сообщений: 64Зарегистрирован: 15 авг 2013, 09:58Откуда: Иркутск Благодарил (а): 0 раз. Поблагодарили: 1 раз. Аватар пользователяsav13 ФонарикФонарик   Сообщений: 29Зарегистрирован: 13 янв 2014, 17:12Откуда: г. Пермь Благодарил (а): 0 раз. Поблагодарили: 3 раз.

Re: Посоветуйте ШИМ-управляемый драйвер тока для Epistar

Сообщение alex187 » 11 мар 2015, 13:09

Tomasina писал(а):Есть линейка из 5-6 трехваттных звездочек, которым надо 300-400 мА.Нужно менять их яркость. В качестве входного напряжения - ШИМ от контроллера, псевдо 0-5 В.

Посоветуйте готовые изделия, или схему, если не слишком сложная.

Что-то ничего не понял. Почему 3-х ваттки на ток 300-400 мА? Если это СОВ - то напряжение его 9 Вольт, а не 3.

Если "обычный 3-х Ваттник", то ток 700 мА при 3,3 Вольтах.

Питание токовых светодиодных сборок осуществляется источником тока. То и регулировка должна быть со стабильным током на выходе.

Посоветуем оборудование - только дайте точные вводные по светодиодам.

Весь спектр "Arlight" по взаимовыгодным ценам.

alex187 Scio me nihil scireScio me nihil scire   Сообщений: 1166Зарегистрирован: 12 апр 2012, 01:43Откуда: Королев Благодарил (а): 10 раз. Поблагодарили: 48 раз.

Re: Посоветуйте ШИМ-управляемый драйвер тока для Epistar

Сообщение Tomasina » 11 мар 2015, 13:19

Изображение

[*]Рабочее напряжение: 3.0 - 3.6 В [*]Рабочий ток: 350-700 мА[*]Потребляемая мощность: 3 Вт [*]Длинна волны: 620 - 622 нм

От 700 мА они сильно греются (даже с радиатором), а светоотдача изменяется слабо, поэтому питаю их от 350 мА. Tomasina ФонарикФонарик   Сообщений: 10Зарегистрирован: 03 сен 2014, 22:09 Благодарил (а): 0 раз. Поблагодарили: 0 раз.

Re: Посоветуйте ШИМ-управляемый драйвер тока для Epistar

Сообщение alex187 » 11 мар 2015, 14:00

Tomasina писал(а):Изображение

[*]Рабочее напряжение: 3.0 - 3.6 В [*]Рабочий ток: 350-700 мА[*]Потребляемая мощность: 3 Вт [*]Длинна волны: 620 - 622 нм

От 700 мА они сильно греются (даже с радиатором), а светоотдача изменяется слабо, поэтому питаю их от 350 мА.

Т.е. Вы использете его на 1 W мощности - ну хозяин - барин.

Так и будем считать, что необходимо запитать и регулировать яркость (еще уменьшать?).

Есть такой блок http://www.transistor.ru/catalog/reference/014610/

Питание у него от 12 до 36 Вольт.

Поищите в инете, у кого-то должен быть.

И на выходе можно подключить до 30 светодиодов.

Регулирется он любым ШИМ драйвером для одноцветной ленты.

Весь спектр "Arlight" по взаимовыгодным ценам.

alex187 Scio me nihil scireScio me nihil scire   Сообщений: 1166Зарегистрирован: 12 апр 2012, 01:43Откуда: Королев Благодарил (а): 10 раз. Поблагодарили: 48 раз.

Re: Посоветуйте ШИМ-управляемый драйвер тока для Epistar

Сообщение balahonow » 02 фев 2016, 04:50

Подниму тему Есть линия питания 24 вольта ( 22-28)Есть диод 50 ватт 36 вольт 1500 ма Нужно запитать с возможностью регулировкиНу и в добавок нужны управляемые драйвера на цепочки 1-3 х ватных диодов Освещение дома и участка Сейчас использую pt4115 мне вполне хватает но на 50 нужно 36 напряга а 4115 вход до 30

balahonow СветлячокСветлячок   Сообщений: 7Зарегистрирован: 02 апр 2015, 17:01Откуда: Донецк Благодарил (а): 0 раз. Поблагодарили: 2 раз.

Re: Посоветуйте ШИМ-управляемый драйвер тока для Epistar

Сообщение Invisible_Light » 02 фев 2016, 21:25

Step-up драйвер или повышающий преобразователь. А обязательно ставить матрицу 36V ? Можно поставить несколько низковольтных матриц в один корпус. Оптика - линза поверх матрицы.

Invisible_Light Scio me nihil scireScio me nihil scire   Сообщений: 5604Зарегистрирован: 17 июн 2012, 01:53Откуда: Киров Благодарил (а): 13 раз. Поблагодарили: 901 раз.

Re: Посоветуйте ШИМ-управляемый драйвер тока для Epistar

Сообщение voxy » 02 фев 2016, 21:56

balahonow писал(а):Подниму тему Есть линия питания 24 вольта ( 22-28)Есть диод 50 ватт 36 вольт 1500 ма Нужно запитать с возможностью регулировкиНу и в добавок нужны управляемые драйвера на цепочки 1-3 х ватных диодов Освещение дома и участка Сейчас использую pt4115 мне вполне хватает но на 50 нужно 36 напряга а 4115 вход до 30

Если есть возможность, добавь БП на 12В последовательно к сети 24В.Ещё лучше сделать всю сеть 3-х проводной: +24В, нулевой, -12В.

Аватар пользователяvoxy Scio me nihil scireScio me nihil scire   Сообщений: 1103Зарегистрирован: 11 фев 2012, 19:56Откуда: Пенза Благодарил (а): 421 раз. Поблагодарили: 67 раз.

Вернуться в Питание и подключение светодиодов

Кто сейчас на форуме

Зарегистрированные пользователи: _RUS73_, Aleksandr_A, alex_qwerty, Alexa [Bot], Artem1970, Baikal, Bing [Bot], BVlad, comrad, Светочъ, danic8560, divian, ekssist, Gench, Google [Bot], Google Feedfetcher, greega, ilkose, ivanko, Josephglori, led-air, led19, Ledzuk88, legamax, mailru, Majestic-12 [Bot], olegbr, Pavel Mirleda, projector499, ramsprint, Sa300d, Shinebringer, Svetoslav, tdism, VA, Vladimir-city, voxy, Yahoo [Bot], Zadnitca, zeC, zQ, Кэти, Пашка177, Прочнист, молодой дед, Яндексбот



ledway.ru


Смотрите также