В продолжение темы источников питания для светодиодных светильников автор предлагает простое устройство на специализированной микросхеме. В упрощённом варианте, без входного фильтра и пассивного корректора коэффициента мощности, источник содержит всего лишь чуть более двух десятков элементов.
В июльском номере журнала за 2016 г. была опубликована конструкция источника питания для офисного светодиодного светильника [1], которую условно можно отнести к старшему сегменту (премиум-классу) подобных устройств благодаря её высоким техническим параметрам и сложности. В сентябрьском номере журнала за 2016 г. опубликован усовершенствованный и упрощённый его вариант [2], который по своим характеристикам и относительной простоте вполне можно отнести уже к среднему, более бюджетному сегменту. Для того чтобы получилась своего рода линейка подобных устройств, логично было бы предположить, что не хватает ещё одного, совсем простого и недорогого бюджетного варианта. Такой источник питания для светодиодных светильников и предлагается в этой статье.
Сегодня совершенно излишне говорить о популярности светодиодного освещения. Хочется лишь отметить, что стремительный рост объёмов производства и разнообразия светодиодов и светильников на их основе, а также источников питания для них вызвал соответствующую реакцию и со стороны производителей специализированных микросхем. Как грибы после дождя стали появляться семейства недорогих специализированных микросхем для построения на их основе простых и дешёвых источников питания. Примером может служить микросхема BP2857D китайского производителя BPS. Она предназначена для построения дешёвого малогабаритного понижающего импульсного преобразователя без гальванической развязки со стабилизацией выходного тока. Микросхема BP2857D требует минимальной "обвязки", содержит встроенный полевой транзистор (MOSFET), плюс к этому она имеет защитные функции от холостого хода и замыкания нагрузки. При этом её цена на момент написания статьи при покупке через интернет-сервис ebay.com - всего лишь 30...40 руб.
Рис. 1. Схема источника питания на основе BP2857D
Схема источника питания на основе BP2857D приведена на рис. 1. При желании можно получить совсем уж простой и недорогой источник, удалив помехоподавляющий фильтр C1-C4L1L2RU1, пассивный корректор коэффициента мощности (микросхема не имеет встроенной функции коррекции коэффициента мощности) VD5-VD7C6C7R1 и увеличив ёмкость конденсатора С5 до 33 мкФ. Источник, собранный по схеме рис. 1, имеет следующие технические характеристики:
Входное переменное напряжение, В................165...265
Выходной ток, мА................350
Нестабильность выходного тока (зависимость от входного напряжения), %, не более.......................3
Интервал выходного напряжения, В .................60...110
КПД, %, не менее.................93
Коэффициент пульсаций светового потока, % ............. 1
Коэффициент потребляемой мощности (PF)...............0,91
В момент подачи сетевого напряжения встроенный в микросхему DA1 полевой транзистор открыт. Ток протекает по цепи: плюс диодного моста (корректора коэффициента мощности), сток полевого транзистора (выводы 5 и 6 микросхемы DA1), исток (вывод 8), токоизмерительный резистор R2-R4, дроссель L3, нагрузка, минус диодного моста. В это время дроссель накапливает энергию, одновременно заряжается конденсатор С10. Когда полевой транзистор закроется, нагрузка начнёт питаться запасённой в конденсаторе С10 энергией, а дроссель L3 станет поддерживать ток через диод VD9, подпитывая конденсатор С10. Микросхема DA1 контролирует напряжение на конденсаторе С10 через делитель R8R9C8. Вывод 8 микросхемы является одновременно и истоком полевого транзистора, и входом токоизмерительной цепи. Падение напряжения на датчике тока R2-R4 служит для контроля микросхемой протекающего через полевой транзистор и нагрузку тока. Моменты открывания и закрывания коммутирующего полевого транзистора зависят от уровней напряжения на выводах 8 и 2 микросхемы. Запуск и питание микросхемы осуществляются через делитель R5-R7. Цепь R10VD8, подключённая к выводу 4 микросхемы, - дополнительное питание в рабочем режиме. Три параллельно включённых резистора R2-R4 позволяют выставить выходной ток с большой точностью. При желании можно обойтись и одним резистором мощностью 0,5 Вт. Более подробно работа микросхемы и её параметры описаны в [3].
Рис. 2. Внешний вид платы собранного устройства
Рис. 3. Внешний вид платы собранного устройства
Печатная плата источника питания разрабатывалась для установки в низкопрофильный потолочный светильник. Высота печатной платы с установленными на ней всеми элементами, определяемая высотой дросселя L3, равна 16 мм. Внешний вид платы собранного устройства показан на рис. 2 и рис. 3. Чертёж платы приведён на рис. 4, а расположение элементов - на рис. 5. Дроссель L3 индуктивностью 0,9 мГн выполнен на стандартном малогабаритном магнитопроводе Е16/8/5 (материал N87 или аналогичный) с немагнитным зазором 0,9 мм. Его обмотка содержит 186 витков провода диаметром 0,3 мм. Дроссель помехоподавляющего фильтра L2 имеет индуктивность 30 мГн. Он намотан на стандартном малогабаритном магнитопроводе Е10/5,5/5, каждая обмотка содержит по 110 витков провода диаметром 0,2 мм. Можно применить подходящий по размерам стандартный дроссель от фильтра импульсного источника питания.
Рис. 4. Чертёж платы
Рис. 5. Расположение элементов на плате
Гантелевидный дроссель L1 - стандартный, подходящего размера, с индуктивностью 3 мГн и допустимым током не менее 150 мА. Вместо диодов SMA4007 (VD1-VD4) можно использовать любые малогабаритные выпрямительные для поверхностного монтажа с допустимым обратным напряжением не менее 400 В. Диоды корректора мощности VD5-VD7, а также VD8 - малогабаритные быстродействующие FR107FH в исполнении для поверхностного монтажа или аналогичные. Диод VD9 - сверхбыстродействующий HS1K или аналогичный. Для выходного тока 350 мА резисторы токоизмерительного шунта R2-R4 должны иметь сопротивление 1,6 Ом каждый.
Правильно собранное устройство начинает работать сразу, однако в целях безопасности первый запуск лучше производить через последовательно включённую лампу накаливания.
Литература
1. Лазарев В. Источник питания на UCC28810 для светодиодного светильника мощностью 18...48 Вт. - Радио, 2016, № 7, с. 18-23.
2. Лазарев В. Усовершенствованный источник питания на UCC28810 для светодиодных светильников. - Радио, 2016, №9, с. 32-34.
3. BP2857D Non-isolated Buck Offline LED Driver. - URL: http://www.bpsemi.com/en/ Data/BP2857D_EN_DS_Rev. 1.0.pdf
Автор: В. Лазарев, г. Вязьма Смоленской обл.