Авторы предлагают блок питания мощностью 8 Вт, собранный на микросхеме HV9961, для питания светодиодного светильника.
В наше время в литературе и Интернете приведено немало описаний различных по сложности и функциональности блоков питания для светодиодных источников света, часто называемых LED-драйверами. Это источники питания, как правило, импульсные, со стабилизацией выходного тока или напряжения. Блок питания, предлагаемый в этой статье, - вариант одного из недорогих, серийно выпускаемых отечественным производителем источников света. Он отличается простотой, что делает его доступным для повторения даже начинающими радиолюбителями и при этом имеет неплохие параметры.
Основные технические характеристики
Входное переменное напряжение, В................120...250
Выходной ток, мА.................65
Стабильность выходного тока во всём интервале напряжения питающей сети, не более, % ......2
Максимальное выходное напряжение, В ................110
Коэффициент пульсаций светового потока, не более, % .....1,5
Источник питания представляет собой понижающий преобразователь (buck-convertor) под управлением широкораспространённой специализированной микросхемы-регулятора тока HV9961. Схема устройства представлена на рис. 1. Малое число внешних элементов и довольно высокая точность регулирования тока нагрузки сделали эту микросхему распространённым решением для различных LED-драйверов.
Рис. 1. Схема устройства
Ток нагрузки регулируется изменением среднего значения тока коммутирующего транзистора VT1. Измеряя падение напряжения на резисторе R2, микросхема DA1 корректирует время (длительность) открытого состояния транзистора VT1 и так поддерживает выходной ток на заданном уровне. При этом время закрытого состояния, заданное резистором R1, всегда постоянно.
Резистор R2, по сути, - датчик тока через светодиоды. Его сопротивление рассчитывают по формуле
R2 = 0,275 / ILED
где ILED - требуемый ток светодиодов.
Время выключенного toff (мкс) состояния транзистора вычисляют по формуле
toff = R1/25 + 0,3
где сопротивление резистора R1 - в килоомах.
Сопротивление резистора желательно выбрать в интервале от 100 кОм до 1 МОм, хотя в [1] допускается более широкий интервал - от 30 кОм. Слишком малое время закрытого состояния может привести к перегреву транзистора VT1.
Индуктивность дросселя L2 довольно точно можно оценить из соотношения
где индуктивность получается в генри, если напряжение подставлять в формулу в вольтах, ток - в амперах, время - в секундах.
При расчёте блока питания на другие выходной ток и мощность индуктивность дросселя, возможно, придётся подкорректировать подбором вручную, добиваясь стабильной работы устройства при разных входных напряжениях. И нельзя забывать, что для дросселя L2 необходим немагнитный зазор. Рассчитать зазор можно, например, по методике [2] или [3].
Для этой конструкции дроссель L2 был намотан на стандартном каркасе для магнитопровода Е 16/8/5 фирмы Epcos из материала N87, немагнитный зазор - 0,5 мм (суммарный зазор магнитопровода). Обмотка содержит 700 витков провода диаметром 0,15 мм.
Рис. 2. Чертёж печатной платы устройства
Рис. 3. Расположение деталей блока питания
Источник питания собран на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Её чертёж показан на рис. 2, а расположение деталей - на рис. 3. Со стороны печатных проводников размещены микросхема DA1, транзистор VT1, диодный мостVD1, диод VD2, конденсатор С5 и резисторы R1, R2. В устройстве применены импортные конденсаторы, С1 и С4 - на переменное напряжение 250 В. Их допустимо заменить конденсаторами К73-17 на номинальное напряжение 630 В (С1) и 400 В (С4). Номинальное напряжение конденсатора С2 должно быть не менее 1,5 кВ. Этому условию удовлетворяют, например, конденсаторы К15-5. Диод VD2 - HS1M либо аналогичный быстродействующий в корпусе SMA (DO-241AC) с обратным напряжением не менее 400 В и током 1 А. Транзистор STD5N52K3 в корпусе D-PAK можно заменить любым n-канальным MOSFET c напряжением сток-исток 500 В, сопротивлением канала 1...2Ом и допустимым током канала не менее 1 А. Дроссель L1 - RLB1314-302KL, разъёмы ХТ1, ХТ2 - винтовые клеммники, соответственно трёх- и двухконтактные для монтажа на плату. Фотография смонтированной печатной платы со стороны печатных проводников показана на рис. 4. Плата светодиодов выполнена на алюминиевой основе для лучшего теплоотвода. На ней установлены 36 последовательно соединённых и равномерно расположенных светодиодов NESL157ВТ sw30 фирмы Nichia (рис. 5).
Рис. 4. Смонтированная печатная плата
Рис. 5. Смонтированное устройство
Литература
1. LED Driver with Average-Mode Constant Current Control. - URL: http://pdf1 .alldatasheet. com/datasheet-pdf/ view/637222/SUTEX/ HV9961.html (21.02.15).
2. Ку знецов А. Трансформаторы и дроссели для ИИП. Rev 2. - URL: http:// www. servotechnica. spb.ru/library/BOOKS/ $D2$F0$E0$ED$F1 $F4$EE$F0$E C$E0$F2$EE$F0$FB (21.02.15).
3. Браун М. Источники питания. Расчёт и конструирование. Пер. канд. техн. наук С. Л. Попов. - Киев, МК-Пресс, 2007.
Авторы: В. Лазарев, г. Вязьма Смоленской обл., Д. Голубин, г. Клин Московской обл