VIPer22Aチップ上の電源ユニットを備えたネットワークLEDランプ。スキーム、説明

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VIPer22A チップに電源を備えたネットワーク LED ランプ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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最近では、約 1000 時間という非常に限られたリソースを持つ白熱灯と、約 20 時間というリソースを持つガス放電照明ランプが、000 時間というはるかに長く交換なしで動作できる対応する LED に積極的に置き換えられています。それらは、電気エネルギーを光に変換するための人工光源の中で最も高い効率を持ち、ロシアを含む多くの国の政府が照明工学における省エネ技術をより積極的に導入することを余儀なくされています。これは、世界的なメーカーとの競争により、超高輝度 LED のコストが着実に低下していることによっても促進されます。

残念ながら、ほとんどの家庭用LEDランプは、バラストコンデンサを備えた最も単純な主電源を使用しています。そしてこれは、後者のよく知られた欠点（オンになったときの電流サージ、LEDを通る許容電流制限に対応する狭い範囲の主電源電圧、および負荷の中断中の損傷の可能性）という事実にもかかわらずです）フィクスチャの早期故障につながります。これは、そのような回路ソリューションは、原則として、推定リソースが100時間のLED光源の効果的な長期動作を保証できないことを意味します。

VIPer22Aチップに電源を備えたネットワークLEDランプ
図。 1

LEDランプ用のシンプルな小型ネットワークSMPSの提案された設計（図1）には、このような欠点がなく、動作の信頼性が高いにもかかわらず、非常に安価です（LEDなしで約50ルーブル）。このデバイスにコンピューター支援設計ツールを使用すると、無線アマチュアは、接続された LED の範囲と数を独立して柔軟に変更できます。

このようなパルス降圧電圧安定器の動作とその動作の物理的原理は、[1] (図 1、c および図 2,6、17) に記載されています。したがって、説明したデバイスで使用される 1 個の超高輝度 LED に電力を供給するためのネットワークコンバーターを設計するシーケンスをより詳細に検討してみましょう (図 1)。その中で、EL8-EL5 は標準の 503mm LC1TWN15-9G LED で、EL11-EL5060 は ARL-3WYC チップ LED で、各 6 個です。寸法が 5x5 mm の長方形の PLCC40 パッケージで、許容順方向電流は最大 3,2 mA、順方向電圧降下はダイオードあたり約 15 V です。著者のコピーでこのように LED を選択したのは、コンピューターのキーボードを照らす必要があるためです。最初の LED の放射角は小さく (半分の電力で 120°)、XNUMX つ目の LED は大きな放射角 (XNUMX°) です。その結果、光スポット全体に明確な境界がなくなり、中心の照度が周辺よりも大きくなります。このような光源の色合いは、使用される LED のパラメータによる冷白色と暖白色の間です。

設計上の理由から、同じタイプの LED が直列に接続されており、図 1 に示されている LED は次のようになっています。 8 9 つの回路 (それぞれ 2 個と 3 個の LED), 電流制限抵抗 R32 と R40 を介して並列に接続されています. 両方の回路のコンバータの出力電圧は、XNUMX mA の負荷電流で XNUMX V です.

コンバーターを設計するために、プログラムNon-Isolated VIPer Design Software v.2.3（NIVDS）が使用されました。これは、記事[2]で説明されています。主電源電圧間隔は、デフォルトでプログラムによって選択されたままになります88 ... 264V。SHIコントローラーが使用されます-変換周波数22kHzのVIPer60Aチップ、不連続変換モード（DCM-不連続電流モード）、出力電圧- 32mAの電流で40V。プログラムによって計算されたストレージインダクタL1のインダクタンスは2,2mHでした。コンバータの他のパラメータ：効率-74％、DA1マイクロ回路のスイッチングトランジスタの最大電流振幅-169 mA、その最大温度-47°C、消費電流の実効値-17の最大主電源電圧で264 mA V。
インダクタ L1 - 変更された高周波 DM-0,1 500 μH。インダクタンスを 2,2 mH に増やすために、巻き方向を変えずに、直径 2 mm の PEV-100 ワイヤを 2 ターンの 0,12 層を既存の巻き線に追加します。追加された層間の絶縁、およびインダクタの全体的なコーティングは、粘着テープ (粘着テープ) で行われます。プリント回路基板に取り付けるためのインダクタのリード線の曲げは、フェライトケースから 5 mm 以上離して行ってください。そうしないと、工場の巻線リード線が損傷します。変更されたチョーク DM-0,1 の代わりに、インダクタ KIG-0,2-2200 または SDR1006-2200 を使用できます。

VIPer22Aチップに電源を備えたネットワークLEDランプ
図。 2

厚さ1〜1,2mmの片面フォイルグラスファイバー製のコンバータのプリント回路基板の図を図2に示します。 3、およびその外観-図。 1.コンデンサC7は、焼損した省エネランプから使用済みベースに収まるようにボードの中央に傾ける必要があるため、ボードに8〜XNUMXmmのギャップではんだ付けされています。

VIPer22Aチップに電源を備えたネットワークLEDランプ
図。 3

コンバータには、最大動作温度が 105 °C の輸入酸化物コンデンサを使用できます。コンデンサ C2 および C5 - 定格電圧が 50 V 以上のフィルムまたはセラミック。ヒューズジャンパー FU1 - 定格電流 1 A のヒューズから配線します。スロットは、FU1 が焼損したときにボードを保護します。ただし、ジャンパーをセラミックケースのヒューズリンク（VP1-1、VP1-2シリーズから）または安全抵抗P1-25（または同様の輸入抵抗8 ... 10）に置き換える場合、スロットは必要ありません。オーム）。安全抵抗を使用する場合、抵抗R1の抵抗は10 ... 12オームに減少します。

VIPer22Aチップに電源を備えたネットワークLEDランプ
図。 4

R2R3EL1-EL11 LED負荷は、厚さ0,5〜1 mmの両面ホイルグラスファイバー製の別のプリント回路基板に取り付けられています（図4）。ボードの中央にある多角形のフォイルセクションは、EL9-EL11表面実装LEDから熱を取り除くように設計されています。電流制限抵抗R2およびR3-RN1-12、サイズ1206。0,7つのボードは、直径7 mm、長さ約XNUMXmmのXNUMX本の銅線の対応する接触パッドにはんだ付けすることによって接続されます。制限アクスルボックス、ボールベアリングからの中空プラスチックロッドの断片が置かれます。ペン。 XNUMX本のワイヤーはLEDでボードに電力を供給し、XNUMX本目は必要な構造的剛性を提供します。接続すると、両方のボードの要素がない側が隣接します。アスタリスクが付いたコンタクトパッドの穴に短いワイヤを挿入し、両側にはんだ付けします。

まず、LATR を使用して、32 V の出力電圧が電源電圧の変化の全範囲 (88 ... 264 V) にわたって安定していることを確認することが望ましいですが、代わりに総抵抗が 800 オームの抵抗器が接続されています。 LED. R2 は 3 オームの抵抗を持つトリマーを一時的にはんだ付けします. 測定時には、デバイスのすべての要素が主電源に電気的に接続されているため、感電に注意する必要があります. すべての変更は、無効な状態でのみ行われます。トリマー抵抗は誘電体ドライバーで調整します。各 LED 回路を流れる電流はミリアンメータで制御されます. 使用される LED は最大 150 mA の直流電流が可能であり、対応する輝度が増加しますが、LED の宣言された耐久性を達成するために、電流は次のように設定されます.抵抗器を調整して40mA。スイッチをオンにしてから約 20 分後に、LED の熱状態が安定するため、追加の電流調整が必要です。 5ミリアンペアで、各LED回路の電流が順番に調整されます。最後に、調整抵抗は、検出された抵抗の定数に置き換えられます。

VIPer22Aチップに電源を備えたネットワークLEDランプ
図。 5

波形ツールを使用すると、NIVDS プログラムで PWM コントローラーモードをシミュレートできます。図上。図 5 は、220 V の主電源電圧におけるコントローラ内のパルス電流の図を示しています。これは、制御測定の結果と実質的に一致しています。間隔1,5 ... 1 μsは、DA1,5マイクロ回路のスイッチングトランジスタのオープン状態（コンバータの順方向動作）に対応します。青色は、コンバータの逆動作中のストレージチョークの電流のグラフを示します。 13 ... 13 μs の間隔は、前進ストローク中にスロットルによって蓄積されたエネルギーを負荷に伝達する段階に対応します。 16,6...6 µs の間隔は、コンバータの動作におけるいわゆるデッドタイムであり、自由減衰電圧および電流発振が出力回路で発生します。より明確に、これらの変動は、共通の電源線に対するトランジスタのソースの電圧の図で示されています（図32）。ここでは、コンバータの出力電圧に対応する4 Vのレベルに対して減衰電圧変動が発生していることが明確にわかります。 C5C300 出力フィルタは、出力電圧リップルを XNUMX mV に低減します。

図。 6

図からわかるように。図5および6では、マイクロ回路のスイッチングトランジスタのピーク電流（169 mA）は、最大許容値700 mAの数分の300であり、このトランジスタのドレイン電圧（730 V）も最大許容値XNUMX V未満です。 . これにより、大きな電気的安全マージンを備えたコンバーターの動作が保証され、マイクロ回路に組み込まれた熱保護、および負荷の短絡や破損に対する保護とともに、説明されているデバイスの長年の信頼性の高い動作が保証されます.

VIPer22Aチップに電源を備えたネットワークLEDランプ

LEDランプの外観を図7に示します。 XNUMX.故障した懐中電灯の反射板を使用しています。

文学

1. Kosenko S.シングルサイクルコンバーターにおける誘導性要素の動作の特徴。 - ラジオ。 2005. No. 7. p. 30-32。
2. Kosenko S. VIPer チップ上の小型 SMPS のコンピューター支援設計 - ラジオ、2008 年、第 5 号、p。 32. 33.

著者：S.コセンコ、ヴォロネジ。出版物: radioradar.net

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