јнал—÷з та розробка LED-драйвера

дипломна€ работа: »нформатика, программирование

ƒокументы: [1]   Word-212589.doc —траницы: Ќазад 1 ¬перед

«м—÷ст


¬ступ

1 «агальна частина

1.1 «ростанн€ рол—÷ св—÷тлод—÷одного осв—÷тленн€

1.2 ќгл€д драйвер—÷в живленн€ св—÷тлод—÷одних св—÷тильник—÷в

2 —пец—÷альна частина

2.1 ’арактеристика елементно—„ бази

2.1.1 ќпис роботи м—÷кроконтролера на м—÷кросхем—÷ VIPer17 по схем—÷ функц—÷ональн—÷й

2.1.2 ћ—÷кросхема STCS05

2.2 –озрахунок параметр—÷в елемент—÷в схеми драйвера

2.3 —хема принципова драйвера б—÷лих св—÷тлод—÷од—÷в

¬исновки

—писок л—÷тератури

ƒодаток ј - ‘ункц—÷ональна схема контролера VIPer17. ѕлакат

ƒодаток Ѕ - ƒрайвер б—÷лих св—÷тлод—÷од—÷в. —хема електрична принципова. ѕлакат


¬ступ


« моменту сво—‘—„ по€ви, св—÷тлод—÷оди проробили довгий шл€х технолог—÷чного розвитку. ¬ останн—÷ роки були розроблен—÷ €скрав—÷ св—÷тлод—÷оди в широкому д—÷апазон—÷ кольор—÷в, €кий тепер включа—‘ й б—÷лий. ÷е у свою чергу, в—÷дкрило масу нових застосувань дл€ св—÷тлод—÷од—÷в у €кост—÷ джерела св—÷тла з—÷ сво—‘ю "асною н—÷шею ринку, в—÷домою €к "св—÷тлод—÷оди високо—„ €скравост—÷ї (HB LEDs). ƒл€ визначенн€ таких св—÷тлод—÷од—÷в також використовують терм—÷ни "супер€скрав—÷ св—÷тлод—÷одиї, "ультра€скрав—÷ св—÷тлод—÷одиї тј‘ це синон—÷ми.

–∆сну—‘ два типи св—÷тлод—÷од—÷в високо—„ €скравост—÷ з використанн€м певних нап—÷впров—÷дникових матер—÷ал—÷в. Ќа основ—÷ AlInGaP створюють червон—÷, жовтогар€ч—÷, жовт—÷ й зелен—÷ св—÷тлод—÷оди високо—„ €скравост—÷. –∆нший матер—÷ал тј‘ InGaN, дозвол€—‘ створити син—÷й, синьо-зелений, чистий зелений —÷, разом з жовтим люм—÷нофором, б—÷лий кол—÷р.

ќбласть застосувань над€скравих св—÷тлод—÷од—÷в може бути умовно розд—÷лена на дв—÷ широк—÷ категор—÷—„, а саме, з використанн€м пр€мого св—÷тла й осв—÷тленн€. ѕр€ме св—÷тлод—÷одна св—÷тло використову—‘тьс€ дл€ передач—÷ —÷нформац—÷—„, наприклад в алфав—÷тно-цифрових табло й повнокл—÷рних в—÷део диспле€х, де св—÷тлод—÷оди формують п—÷ксел—÷ диспле€. ” сигнальних пристро€х також використову—‘тьс€ пр€ме св—÷тло. як приклад, дорожн—÷ сигнали - св—÷тлофори й знаки, стоп-сигнали й —÷ндикатори повороту транспортних засоб—÷в. ” осв—÷тленн—÷ св—÷тлод—÷од використову—‘тьс€, щоб осв—÷тити поверхню, прост—÷р або об'—‘кт, зам—÷сть того, щоб бути видимим безпосередньо.

ƒл€ живленн€ св—÷тлод—÷од—÷в потр—÷бн—÷ спец—÷альн—÷ джерела, €к—÷ не т—÷льки стаб—÷л—÷зують —„х струм, але й усувають залежн—÷сть де€ких параметр—÷в св—÷тлод—÷од—÷в в—÷д температури. ƒжерело живленн€ —‘ одн—„—‘ю з основних складових св—÷тлод—÷одного приладу й забезпечу—‘ €к—÷сн—÷ характеристики св—÷тильника прот€гом усього терм—÷ну служби. ќсновними завданн€ми розроблювача —‘ правильний виб—÷р контролера й побудова схеми живленн€ з урахуванн€м багатьох вимог, що часто суперечать одна одн—÷й.

1 «агальна частина


1.1 «ростанн€ рол—÷ св—÷тлод—÷одного осв—÷тленн€


ƒ—÷оди, що випром—÷нюють св—÷тло, (Light-Emitting Diodes тј‘ Leds) тј‘ технолог—÷€, що швидко еволюц—÷ону—‘, €ка ста—‘ конкурентною в р—÷зних системах осв—÷тленн€. —в—÷тлод—÷одне осв—÷тленн€, €ке часто називають твердот—÷льним, використовують €к усередин—÷ будинк—÷в (комерц—÷йних, промислових —÷ житлових), так —÷ зовн—÷ (осв—÷тленн€ вулиць —÷ м—÷iь паркувань), а також дл€ арх—÷тектурного й декоративного п—÷дсв—÷чуванн€, де св—÷тлод—÷оди почали застосовувати ран—÷ше всього через —„хню здатн—÷сть випром—÷нювати у всьому кол—÷рному спектр—÷.

ѕрот€гом де€кого часу св—÷тлод—÷оди були ефективним р—÷шенн€м дл€ арх—÷тектурного п—÷дсв—÷чуванн€. —ьогодн—÷ св—÷тлод—÷оди стають основою дл€ б—÷льшост—÷ пристро—„в осв—÷тленн€ завд€ки р€ду переваг у пор—÷вн€нн—÷ з —÷ншими джерелами св—÷тла:

- ¬они мають б—÷льший терм—÷н служби, н—÷ж —÷нш—÷ джерела св—÷тла. —в—÷тлод—÷оди можуть в—÷дпрацювати 50000 годин, тод—÷ €к ресурс ламп розжарюванн€ становить в—÷д 1000 до 2000 годин, а компактних люм—÷неiентних ламп (CFL тј‘ Compact Fluorescent Lamp) тј‘ в—÷д 5000 до 10000 годин. “акий пом—÷тно б—÷льший ресурс робить св—÷тлод—÷оди —÷деальним вибором дл€ багатьох комерц—÷йних —÷ промислових осв—÷тлювальних систем, де висок—÷ працезатрати на зам—÷ну ламп.

- –«х енергоефективн—÷сть сутт—‘во вище, н—÷ж у ламп розжарюванн€ й галогенних ламп, —÷ часто переб—÷льшу—‘ енергоефективн—÷сть люм—÷неiентних ламп. ƒо того ж   ƒ св—÷тлод—÷од—÷в безупинно пол—÷пшу—‘тьс€. «а прогнозами   ƒ б—÷лих св—÷тлод—÷од—÷в буде покращена приблизно на 50% у найближч—÷ три-чотири роки.

- ¬они мають маленький форм-фактор. ћожна зробити св—÷тлод—÷одн—÷ лампи в таких форм-факторах, €к MR16 —÷ GU10, тод—÷ €к дл€ компактних люм—÷неiентних ламп це неможливо.

- яскрав—÷сть —„х св—÷т—÷нн€ можна регулювати за допомогою спец—÷ального драйвера.

«астосуванн€ люм—÷неiентних ламп у застосуванн€х, що вимагають регулюванн€ €скравост—÷, техн—÷чно обмежене. ’оча традиц—÷йн—÷ конструкц—÷—„ осв—÷тлювальних прилад—÷в на баз—÷ св—÷тлод—÷од—÷в теж зустр—÷чаютьс€ з под—÷бними обмеженн€ми, —÷нновац—÷йн—÷ драйвери св—÷тлод—÷од—÷в пров—÷дних компан—÷й сум—÷сн—÷ —÷з симисторами й —÷мпульсними пристро€ми регулюванн€ €скравост—÷.

- ¬они випром—÷нюють высокоспр€моване св—÷тло. Ќа в—÷дм—÷ну в—÷д випром—÷нювач—÷в, створених по —÷нших технолог—÷€х, св—÷тлод—÷оди б—÷льш п—÷дход€ть дл€ застосувань, под—÷бних прожекторним лампам, €к—÷ формують вузький пот—÷к св—÷тла.

- –«х   ƒ зроста—‘те зниженн€м температури.   ƒ люм—÷неiентних ламп пада—‘ при низьких температурах. —в—÷тлод—÷оди, навпаки, —÷деальн—÷ дл€ застосувань, що працюють в умовах низьких температур, наприклад у €кост—÷ осв—÷тлювально—„ лампи в холодильнику.

- ƒуже легко зм—÷нити кол—÷р випром—÷нюваного св—÷тла. ÷е робить RGB-св—÷тлод—÷оди —÷деальними дл€ застосуванн€ в арх—÷тектурному п—÷дсв—÷чуванн—÷ й системах осв—÷тленн€ типу Mood Lighting (осв—÷тленн€ дл€ настрою), у €ких кол—÷р св—÷тла повинен м—÷н€тис€ в режим—÷ реального часу.

” п—÷дсумку можна сказати, що св—÷тлод—÷одн—÷ лампи мають —÷стотн—÷ переваги перед лампами розжарюванн€ й люм—÷неiентними лампами. ѕоступово розроблювач—÷ знаход€ть нов—÷ сфери застосуванн€ дл€ свтлод—÷одних осв—÷тлювальних пристро—„в. “аким чином, у сьогоденн€ актуальними —‘ дв—÷ област—÷ застосуванн€ св—÷тлод—÷од—÷в: св—÷тлод—÷одн—÷ екв—÷валенти розповсюджених осв—÷тлювальних ламп —÷ св—÷тлод—÷одне осв—÷тленн€ з дистанц—÷йним керуванн€м.

—в—÷тлод—÷одн—÷ екв—÷валенти ламп призначен—÷ дл€ зам—÷ни ламп розжарюванн€, галогенних або люм—÷неiентних ламп —÷ випускаютьс€ з такими ж патронами. ÷—÷ св—÷тлод—÷одн—÷ лампи повинн—÷ в—÷дпов—÷дати —÷снуючим форм-факторам —÷ бути сум—÷сними з —÷снуючою —÷нфраструктурою.

—в—÷тлод—÷оди дл€ дистанц—÷йно керованого осв—÷тленн€ мають б—÷льшу гнучк—÷сть, коли потр—÷бно м—÷н€ти €скрав—÷сть св—÷т—÷нн€ й кол—÷р. Ѕ—÷льше того, використанн€ бездротових систем дистанц—÷йного керуванн€ або керуванн€ з передачею даних по мереж—÷ зм—÷нного струму спри€—‘ по€в—÷ велико—„ к—÷лькост—÷ нових областей застосуванн€ св—÷тлод—÷од—÷в.

ћало хто буде заперечувати той факт, що ринок св—÷тлод—÷одних екв—÷валент—÷в традиц—÷йних ламп сьогодн—÷ тј‘ сама швидкозростаюча область застосуванн€ св—÷тлод—÷одних осв—÷тлювальних пристро—„в. ѕричина наст—÷льки швидкого росту досить прозора: дл€ цих св—÷тлод—÷одних аналог—÷в не потр—÷бна нова електрична —÷нфраструктура ( тобто, проводка, трансформатори, регул€тори €скравост—÷ й патрони), що да—‘ значн—÷ переваги нов—÷й технолог—÷—„.

¬будовуванн€ св—÷тлод—÷одних ламп в —÷снуючу —÷нфраструктуру вимага—‘ в—÷д розроблювач—÷в р—÷шенн€ двох принципових проблем:

- ‘орм-‘актор. —в—÷тлод—÷одн—÷ лампи повинн—÷ в—÷дпов—÷дати форм-факторов—÷ колишнього джерела св—÷тла.

- ≈лектрична сум—÷сн—÷сть. —в—÷тлод—÷одн—÷ лампи повинн—÷ працювати коректно й без мерехт—÷нь в —÷снуюч—÷й електричн—÷й —÷нфраструктур—÷.

–∆снуючий форм-фактор наклада—‘ на конструкц—÷ю св—÷тлод—÷одно—„ лампи €к ф—÷зичн—÷ ( тобто, плата драйвера повинна бути досить малою), так —÷ теплов—÷ обмеженн€. ÷—÷ обмеженн€ сам—÷ по соб—÷ представл€ють проблему при створенн—÷ конструкц—÷—„ лампи-зам—÷ни (наприклад, форм-фактори PAR, R —÷ ј). –∆ цю проблему, зокрема, важко розв'€зати у випадку малих форм-фактор—÷в, таких €к MR16 —÷ GU10.

–озм—÷ри важлив—÷ при конструюванн—÷ лампи-зам—÷ни, але найчаст—÷ше б—÷льш критичними —‘ теплов—÷ обмеженн€. —в—÷тлод—÷оди випром—÷нюють т—÷льки видиме св—÷тло, вони не випром—÷нюють енерг—÷ю у вигл€д—÷ —÷нфрачервоного випром—÷нюванн€, €к —÷нш—÷ джерела св—÷тла. “аким чином, хоча енергетична ефективн—÷сть св—÷тлод—÷од—÷в вище, чим у ламп розжарюванн€ або галогенних ламп, вони розс—÷юють набагато б—÷льше тепла за допомогою теплопров—÷дност—÷.

–озс—÷юванн€ тепла тј‘ це також основний фактор, що обмежу—‘ св—÷тловий пот—÷к, €кий може створити лампа. —учасн—÷ св—÷тлод—÷одн—÷ технолог—÷—„ навр€д чи в стан—÷ дос€гтис€ р—÷вн€ €скравост—÷, прийн€тного дл€ основного ринку. ƒл€ розробки комерц—÷йно усп—÷шних вироб—÷в необх—÷дно подолати обмеженн€ по €скравост—÷ й, отже, по в—÷дводу тепла.

–∆з проблемою розс—÷юванн€ тепла, що вид—÷л€—‘тьс€, лог—÷чно зв'€зане питанн€ часу служби драйверно—„ плати. ўоб випром—÷нювати б—÷льше св—÷тла, лампа повинна працювати при досить високих температурах (+80...+100¬∞—). ѕри таких температурах ресурс драйверно—„ плати може стати обмеженн€м дл€ вс—÷—‘—„ лампи. Ќайб—÷льшою проблемою, зокрема, —‘ електрол—÷тичн—÷ конденсатори. ќск—÷льки при таких температурах вони швидко висихають, то терм—÷н служби цих конденсатор—÷в не перевищить дек—÷лькох тис€ч годин, —÷ вони стануть обмежуючим фактором дл€ вс—÷—‘—„ лампи. ќск—÷льки головною маркетинговою перевагою св—÷тлод—÷одних ламп —‘ —„хн€ довгов—÷чн—÷сть, то проблема в—÷дносно невеликого терм—÷ну служби електрол—÷тичних конденсатор—÷в ста—‘ одн—÷—‘ю з основних проблем дл€ розроблювач—÷в ламп. ¬—÷дсутн—÷сть електрол—÷тичних конденсатор—÷в зб—÷льшу—‘ час служби ламп у середньому в—÷д 10000 до 90000 годин. ¬—÷дсутн—÷сть електрол—÷тичних конденсатор—÷в також веде до зменшенн€ габарит—÷в схеми, тому плата драйвера може бути встановлена у св—÷тлод—÷одн—÷ лампи, призначен—÷ дл€ зам—÷ни традиц—÷йних ламп —÷з малими формами-факторами.

ƒл€ узгодженн€ з електричною —÷нфраструктурою св—÷тлод—÷одн—÷ лампи повинн—÷ коректно працювати в —÷снуючих системах осв—÷тленн€, у €ких використовуютьс€ пристро—„ регулюванн€ €скравост—÷ з фазовим керуванн€м (симисторн—÷ або —÷мпульсн—÷ регул€тори) —÷ електронн—÷ трансформатори. ћ—÷ж лампою й мережею зм—÷нно—„ напруги 120/230 ¬ може сто€ти регул€тор €скравост—÷, виконаний на симистор—÷. “ак—÷ регул€тори спроектован—÷ дл€ роботи з лампами розжарюванн€ або галогенними лампами, €к—÷ €вл€ють собою повн—÷стю резистивне навантаженн€. ƒрайвер в екв—÷валентн—÷й св—÷тлод—÷одн—÷й ламп—÷, загалом кажучи, не —‘ чисто резистивним навантаженн€м, до того ж в—÷н в—÷др—÷зн€—‘тьс€ досить нел—÷н—÷йною характеристикою. „ерез мостовий випр€мл€ч на його вход—÷ проход€ть коротк—÷, потужн—÷ кидки струму в моменти, коли хвил€ вх—÷дно—„ зм—÷нно—„ напруги дос€га—‘ позитивного або негативного максимуму. “ака повед—÷нка драйвера св—÷тлод—÷одно—„ лампи не да—‘ регул€тору на симистор—÷ правильно працювати, оск—÷льки не забезпечу—‘тьс€ необх—÷дний стартовий струм та струм утриманн€. ” результат—÷ регул€тор або некоректно включа—‘тьс€, або в—÷дключа—‘тьс€ в процес—÷ роботи, а св—÷тлод—÷одна лампа мерехтить неприйн€тним способом.

ƒл€ ламп, розрахованих на зм—÷нну напругу 12 ¬, ситуац—÷€ ще б—÷льш складна, тому що лампа може п—÷дключатис€ до мереж—÷ через електронний трансформатор —÷ —÷мпульсний регул€тор €скравост—÷. –∆ знову ж, св—÷тлод—÷одна 12-вольтова лампа, у драйвер—÷ €ко—„ використову—‘тьс€ традиц—÷йний мостовий випр€мл€ч —÷ DC/ DC-перетворювач, мерехтить через несум—÷сн—÷сть —÷з трансформатором —÷ регул€тором €скравост—÷.

як говорилос€ вище, св—÷тлод—÷одн—÷ лампи надають розроблювачам б—÷льше творчого простору, оск—÷льки дозвол€ють регулювати €скрав—÷сть —÷ м—÷н€ти кол—÷р св—÷т—÷нн€. “ак—÷ можливост—÷ робл€ть —„х —÷деальними дл€ застосуванн€ в арх—÷тектурн—÷м п—÷дсв—÷чуванн—÷, у системах внутр—÷шнього осв—÷тленн€, а також у регульованих енергозбер—÷гаючих системах вуличного осв—÷тленн€. ƒл€ вс—÷х цих застосувань потр—÷бна технолог—÷€ дистанц—÷йного керуванн€ €скрав—÷стю св—÷тлод—÷одних ламп. ўоб застосуванн€ мало усп—÷х на ринку, витрати на модерн—÷зац—÷ю —÷нфраструктури дл€ переведенн€ систем осв—÷тленн€ на нов—÷ св—÷тлод—÷одно—„ технолог—÷—„ повинн—÷ бути м—÷н—÷м—÷зован—÷. Ќе дивно, що р—÷шенн€, €к—÷ дозвол€ть використовувати —÷снуючу —÷нфраструктуру без —„—„ переробки, —÷мов—÷рно, стануть першими кандидатами дл€ проникненн€ на ринок.

ѕо оц—÷нках, при переход—÷ на св—÷тлод—÷одне осв—÷тленн€ з дистанц—÷йним керуванн€м найб—÷льш витратною справою буде прокладка дрот—÷в керуванн€ св—÷тлод—÷одними лампами. Ќа щаст€, —‘ дв—÷ технолог—÷—„, €к—÷ дозвол€ють в—÷дмовитис€ в—÷д наст—÷льки дорого—„ модерн—÷зац—÷—„: св—÷тлод—÷одними лампами можна управл€ти за допомогою бездротового зв'€зку або через —÷снуючу мережу зм—÷нно—„ напруги, використовуючи технолог—÷ю PLC (Power Line Communication тј‘ зв'€зок по проводах електрично—„ мереж—÷). “ехнолог—÷€ PLC дозвол€—‘ передавати сигнали керуванн€ на велик—÷ в—÷дстан—÷, але це може ви€витис€ проблематичним, €кщо на шл€ху проходженн€ потоку даних по мереж—÷ зм—÷нного струму зустр—÷чаютьс€ переривники або трансформатори. ” той же час дл€ бездротового зв'€зку тако—„ проблеми не —÷сну—‘, але в—÷дстань, на €ку можуть бути передан—÷ керуюч—÷ сигнали, може ви€витис€ обмеженою, €кщо дл€ цих ц—÷лей використовуютьс€ в—÷льн—÷ частотн—÷ д—÷апазони. –∆нод—÷ найкращим р—÷шенн€м —‘ сполученн€ цих двох технолог—÷й: зв'€зок по проводах електромереж—÷ дл€ пристро—„в, €к—÷ не розд—÷лен—÷ м—÷ж собою трансформаторами, —÷ бездротовий зв'€зок €к спос—÷б об—÷йти трансформатори.


1.2 ќгл€д драйвер—÷в живленн€ св—÷тлод—÷одних св—÷тильник—÷в


–озробка св—÷тильник—÷в на основ—÷ потужних св—÷тлод—÷од—÷в з по€вою нових над—÷йних елемент—÷в ста—‘ усе б—÷льш актуальною. Ѕагато ф—÷рм - виробник—÷в рад—÷окомпонент—÷в пропонують р—÷шенн€ дл€ створенн€ джерел струму й р—÷зн—÷ м—÷кросхеми драйвер—÷в дл€ живленн€ св—÷тлод—÷од—÷в. ‘—÷рма STMicroelectronics пропону—‘ дек—÷лько вдалих схемотехн—÷чних р—÷шень дл€ реал—÷зац—÷—„ живленн€ св—÷тлод—÷од—÷в.

ѕо сут—÷ сво—‘—„ драйвери св—÷тлод—÷од—÷в представл€ють собою DC-DC перетворювач—÷, що стаб—÷л—÷зують не т—÷льки напругу, а струм через св—÷тлод—÷оди. —труктура драйвера залежить в—÷д д—÷апазону вх—÷дно—„ напруги й в—÷д к—÷лькост—÷ св—÷тлод—÷од—÷в, що можуть живитс€ в—÷д драйвера. ¬нутр—÷шн€ структура драйвера може бути р—÷зна, але, €к правило, в—÷н склада—‘тьс€ з наступних функц—÷ональних блок—÷в:

  • DC-DC-перетворювач;
  • –егульован—÷ або нав—÷ть програмувальн—÷ л—÷н—÷йн—÷ джерела струму (один або к—÷лька канал—÷в);
  • Ў–∆ћ-контролери дл€ —÷ндив—÷дуального або загального керуванн€ струмом через св—÷тлод—÷оди;
  • –∆нтерфейс керуванн€;
  • Ѕлок д—÷агностики дл€ ви€вленн€ обрив—÷в у кол—÷ п—÷дключенн€ св—÷тлод—÷од—÷в, коротких замикань —÷ —÷н.

÷—÷кавим р—÷шенн€м —‘ драйвери LED7706, LED7707 в—÷д компан—÷—„ STMicroelectronics. ћ—÷кросхеми призначено дл€ живленн€ шести л—÷н—÷йок посл—÷довно включених св—÷тлод—÷од—÷в (до 10 св—÷тлод—÷од—÷в у кожному ланцюжку) струмом 30 або 85 мј, в—÷дпов—÷дно.

—труктура цих м—÷кросхем однакова: до —„хнього складу входить високоефективний п—÷двищувальний перетворювач, €кий працю—‘ на частот—÷ 660 к√ц. ¬—÷н ма—‘ можлив—÷сть зм—÷ни робочо—„ частоти в межах в—÷д 200 к√ц до 1 ћ√ц за допомогою зовн—÷шнього резистора й ш—÷сть генератор—÷в струму.

¬их—÷дна напруга п—÷двищувального перетворювача зм—÷ню—‘тьс€ адаптивно таким чином, щоб найменше спаданн€ напруги на одному —÷з внутр—÷шн—÷х джерел струму було р—÷вне —„хн—÷й опорн—÷й напруз—÷(400 м¬). ¬их—÷дна напруга може зм—÷нюватис€ в д—÷апазон—÷ в—÷д 4,5 ¬ до 36 ¬.

¬их—÷дний струм у кожному канал—÷ може бути заданий одним зовн—÷шн—÷м резистором. яскрав—÷сть св—÷т—÷нн€ св—÷тлод—÷од—÷в може зм—÷нюватис€, дл€ цього м—÷кросхема ма—‘ спец—÷альний вх—÷д дл€ регулюванн€. ќсновн—÷ параметри м—÷кросхем наведен—÷ у таблиц—÷ 1.


“аблиц€ 1 - ќсновн—÷ параметри м—÷кросхем

Ќайменуванн€

¬х—÷дна напруга, ( ¬ )

¬их—÷дна напруга, ( ¬ )

¬их—÷дний струм, (мј)

„исло канал—÷в

  ƒ, ( %)

ƒ—÷мм—÷нг

–обоча частота, (ћ√ц )

LED7706

4,5 - 36

до 36

до 30

6

93

PWM

0,2...1

LED7707

4,5 - 36

до 36

до 85

6

93

PWM

0,2...1


—хема включенн€ цих м—÷кросхем показана на рисунку 1.

–исунок 1 - —хема включенн€ м—÷кросхеми LED7706


¬х—÷дна —„—„ частина утворена л—÷н—÷€ми живленн€ VIN+, VIN-, а також —÷нтерфейсом керуванн€ й д—÷агностики, що включають л—÷н—÷—„:

  • EN - вх—÷д керуванн€ включенн€м/в—÷дключенн€м;
  • FAULT - вих—÷д з в—÷дкритим стоком, що сигнал—÷зу—‘ про ви€вленн€ внутр—÷шньою схемою м—÷кросхеми авар—÷йного стану. Ћог—÷ка роботи даного виводу, а також повед—÷нка м—÷кросхеми в авар—÷йних режимах залежить в—÷д стану виводу MODE, €ке зада—‘тьс€ перемикачем SW3;
  • DIM - вх—÷д Ў–∆ћ-керуванн€ €скрав—÷стю (частота до 20 к√ц, д—÷апазон регулюванн€ 1...100%).

—тани функц—÷ональних вузл—÷в м—÷кросхем LED7706 —÷ LED7707 при виникненн—÷ р—÷зних авар—÷йних стан—÷в наведено у таблиц—÷ 2.


“аблиц€ 2 - јвар—÷йн—÷ стани м—÷кросхеми LED7706

јвар—÷йний стан

MODE з'—‘днаний з GND

MODE з'—‘днаний з VCC

—трумове перевантаженн€ внутр—÷шнього ћƒЌ-“ранзистора

¬ив—÷д FAULT у високому стан—÷ ѕотужний ћоп-“ранзистор в—÷дключений.

ѕеренапруга на виход—÷

¬ив—÷д FAULT у низькому стан—÷. ƒрайвер у в—÷дключеному стан—÷.

ѕерегр—÷в

¬ив—÷д FAULT у низькому стан—÷. ƒрайвер у в—÷дключеному стан—÷јвтоматичний перезапуск при зниженн—÷ температури менш 30¬∞—

 оротке замиканн€ св—÷тлод—÷од—÷в

¬ив—÷д FAULT у низькому стан—÷. ƒрайвер у в—÷дключеному стан—÷. (гранична напруга 3.4¬)

¬ив—÷д FAULT у низькому стан—÷. Ѕлоку—‘тьс€ робота несправного каналу. (гранична напруга 6¬)

ќбрив у колах п—÷дключенн€ св—÷тлод—÷од—÷в

¬ив—÷д FAULT у низькому стан—÷. ƒрайвер у в—÷дключеному стан—÷.

¬ив—÷д FAULT у високому стан—÷ Ѕлоку—‘тьс€ робота несправного каналу.


‘ункц—÷онуванн€ м—÷кросхем LED7706, LED7707 в—÷дбува—‘тьс€ наступним чином. ѕ—÷двищувальний перетворювач перетворю—‘ вх—÷дну напругу до необх—÷дного р—÷вн€ на л—÷н—÷—„ VBOST. –—÷вень напруги на ц—÷й л—÷н—÷—„ контролюютьс€ перетворювачем через вх—÷д OVSEL. ¬еличина напруги на виход—÷ залежить в—÷д величини д—÷льника виконаного на резисторах R1, R2.

¬—÷д величини конденсатора Css залежить тривал—÷сть "плавного" старту перетворювача.  онденсатор зар€джа—‘тьс€ в—÷д —÷нтегрованого в м—÷кросхему джерела струму 5 мкј. ѕри дос€гненн—÷ на —‘мност—÷ Css напруги 2.4¬, перетворювач почина—‘ працювати в штатному режим—÷.

–обоча частота зада—‘тьс€ зовн—÷шн—÷м резистором Rfsw, що п—÷дключаютьс€ до входу FSW. „астота може бути задана в д—÷апазон—÷ 250...1000 к√ц. якщо вив—÷д FSW з'—‘днати з виводом Avcc перетворювач буде працювати на частот—÷ 660 к√ц. ¬ив—÷д FSW також може виступати в €кост—÷ входу зовн—÷шньо—„ синхрон—÷зац—÷—„. ” такому випадку, одна м—÷кросхема LED770x —‘ головною, а —÷нш—÷ - п—÷длеглими (сигнал синхрон—÷зац—÷—„ надходить на вх—÷д FSW з виходу SYNC попередньо—„ м—÷кросхеми).

ќсобливост€мим—÷кросхем —‘ висока продуктивн—÷сть, високий   ƒ, - Ў–∆ћ-д—÷мм—÷руванн€ на частот—÷ 20к√ц, м—÷н—÷мальний розм—÷р пристрою. ¬они застосовуютьс€ дл€ п—÷дсв—÷чуванн€ рекламних стенд—÷в та побудови св—÷тильник—÷в на ч—÷п-св—÷тлод—÷одах.

ƒл€ живленн€ св—÷тлод—÷од—÷в п—÷дход€ть м—÷кросхеми звичайних DC-DC перетворювач—÷в, необх—÷дно т—÷льки переробити схемотехн—÷чне р—÷шенн€ таким чином, щоб на виход—÷ перетворювача стаб—÷л—÷зувавс€ струм, а не напруга.  омпан—÷€ STMicroelectronics рекоменду—‘ використовувати дл€ ц—÷—‘—„ мети с—÷мейство —÷мпульсних понижувальних стаб—÷л—÷затор—÷в L597x.

÷е сер—÷€ перетворювач—÷в може працювати з вих—÷дною напругою до 36 ¬ и забезпечувати струм виходу 1, 1,5 або 2 јмпера. «в—÷дси виплива—‘, що можна п—÷дключити на вих—÷д стаб—÷л—÷затора до 10 посл—÷довно включених св—÷тлод—÷од—÷в —÷ стаб—÷л—÷зувати струм дл€ св—÷тлод—÷од—÷в з робочими струмами 350 мј, 700 мј й 1400 мј, найчаст—÷ше б—÷льшого й не потр—÷бно.

” стаб—÷л—÷заторах с—÷мейства перетворювач—÷в L597x застосову—‘тьс€ потужний P- анальний польовий транзистор, виконаний за технолог—÷—‘ю D-MOSFET. “ранзистор ма—‘ високу швидкод—÷ю, що дозвол€—‘ будувати на ньому перетворювач—÷ з робочою частотою 250 —÷ 500к√ц —÷ вище.  р—÷м цього транзистор ма—‘ вкрай низький оп—÷р каналу, пор€дку 250 мќм. ўо дозвол€—‘ будувати схеми з м—÷н—÷мальною р—÷зницею вх—÷дно—„ й вих—÷дно—„ напруги. ѕеретворювач—÷ оснащен—÷ захистом в—÷д перевищенн€ струму, короткого замиканн€ на виход—÷ й перегр—÷ву. ќсновн—÷ параметри м—÷кросхем сер—÷—„ L5970X наведен—÷ у таблиц—÷ 3.


“аблиц€ 3 - ќсновн—÷ параметри м—÷кросхем сер—÷—„ L5970X

Ќайменуванн€

ћаксимальний вих—÷дний струм, (ј)

ƒ—÷апазон вх—÷дно—„ напруги, (¬)

ћаксимальна вих—÷дна напруги, (¬)

ћаксимальна к—÷льк—÷сть св—÷тлод—÷од—÷в

–обоча частота, (ћ√ц)

L5970D

1

4,4 - 36

до 36

9

250

L5970AD

1

4,4 - 36

до 36

9

500

L5972D

1,5

4,4 - 36

до 36

9

250

L5973AD

1,5

4,4 - 36

до 36

9

500

L5973D

2

4,4 - 36

до 36

9

250


¬ар—÷ант п—÷дключенн€ м—÷кросхеми L5973D показаний на рисунку 2.

–исунок 2 - ¬ар—÷ант п—÷дключенн€ м—÷кросхеми L5973D


—игнал з датчика струму Rs пода—‘тьс€ на вх—÷д зворотного зв'€зку м—÷кросхеми. ќск—÷льки опорна напруга внутр—÷шнього джерела дор—÷вню—‘ 1,235 ¬, тому й сигнал з датчика струму в режим—÷ стаб—÷л—÷зац—÷—„ повинен бути не менше. якщо струм через св—÷тлод—÷оди вибира—‘тьс€ досить великий, на струмовому сенсор—÷ вид—÷л€—‘тьс€ велика потужн—÷сть. Ќаприклад, дл€ струму 1,4 ј потужн—÷сть, що вид—÷л€—‘тьс€ на резистор—÷ Rs буде близько 2 ¬т. ÷е, звичайно, негативно вплива—‘ на   ƒ джерела в ц—÷лому. ÷ього недол—÷ку позбавлена схема показана нижче (–исунок 3).


–исунок 3 - —хема п—÷дключенн€ м—÷кросхеми L5973D з—÷ зменшеними втратами


÷ей вар—÷ант п—÷дключенн€ L5973D в—÷др—÷зн€—‘тьс€ в—÷д схеми показано—„ вище т—÷льки тим, що сигнал з датчика струму Rs на вх—÷д керуванн€ пода—‘тьс€ через додатковий операц—÷йний п—÷дсилювач. “аким чином, можна зменшити втрати потужност—÷ на датчику струму. Ќеобх—÷дна напруга на датчику струму залежить в—÷д коеф—÷ц—÷—‘нта п—÷дсиленн€ операц—÷йного п—÷дсилювача, що зада—‘тьс€ резисторами R1 —÷ R2 —÷ визнача—‘тьс€ по формул—÷: Urs=R1/R2*1.235¬.

Ќа рисунку 4 показаний вар—÷ант включенн€ L5973D у €кост—÷ перетворювача, що —÷нверту—‘ вих—÷дну напругу по в—÷дношенню до вх—÷дно—„.


–исунок 4 - ¬ар—÷ант включенн€ L5973D у €кост—÷ перетворювача, що —÷нверту—‘ вих—÷дну напругу


ќсоблив—÷стю тако—„ схеми —‘ те, що св—÷тлод—÷оди в н—÷й п—÷дключен—÷ анодом до загального проводу.

–∆, на останок, можна навести схему п—÷двищувального-понижувального перетворювача на м—÷кросхем—÷ L5973D (–исунок 5).


–исунок 5 - ¬ар—÷ант п—÷двищувального-понижувального перетворювача

ќсоблив—÷стю цього схемотехн—÷чного р—÷шенн€ —‘ можлив—÷сть схеми працювати в—÷д вх—÷дно—„ напруги €к вище, так —÷ нижче то—„, що потр—÷бна дл€ живленн€ ланцюжка св—÷тлод—÷од—÷в.

“аким чином, зазначена сер—÷€ м—÷кросхем забезпечу—‘ мал—÷ габарити к—÷нцевого пристрою, високий   ƒ, високу частоту перетворенн€ напруги, ун—÷версальн—÷сть застосуванн€ дл€ живленн€ св—÷тлод—÷одних св—÷тильник—÷в.

ќсобливо—„ уваги при розробц—÷ потребують драйвери живленн€ св—÷тлод—÷одних св—÷тильник—÷в, що живл€тьс€ в—÷д мереж—÷ зм—÷нного струму.

“ут треба враховувати потужн—÷сть цих пристро—„в. ѕри побудов—÷ джерела живленн€ дл€ св—÷тлод—÷одного св—÷тильника потужн—÷стю 25 ¬т и б—÷льше необх—÷дно враховувати вимогу - на€вн—÷сть у блоц—÷ живленн€ коректора коеф—÷ц—÷—‘нта потужност—÷. «астосуванн€ коректора коеф—÷й—÷—‘тта потужност—÷ призводить до подв—÷йного претворенн€ напруги. ѕодв—÷йне перетворенн€ негативне познача—‘тьс€ на ц—÷н—÷ й   ƒ готового джерела.  р—÷м того, робота двох перетворювач—÷в при високих напругах вимага—‘ в—÷д розроблювача високо—„ квал—÷ф—÷кац—÷—„ на етап—÷ проектуванн€. ј отже, готовий вир—÷б може ви€витис€ неналежного р—÷вн€ над—÷йност—÷. ј це одне з головних вимог дл€ св—÷тлод—÷одних джерел живленн€.

ƒл€ малопотужних джерел живленн€ св—÷тлод—÷од—÷в в—÷д мереж—÷ коректор не потр—÷бний, але й в цьму випадку може застосовуватис€ подв—÷йне перетворенн€ напруги за принципом: понижувальний стаб—÷л—÷затор напруги - понижувальний стаб—÷л—÷затор струму. “ак—÷ р—÷шенн€ використовуютьс€ у випадках необх—÷дност—÷ отриманн€ в—÷д джерела живленн€ св—÷тлод—÷од—÷в спец—÷альних функц—÷й, наприклад, можливост—÷ регулюванн€ €скравост—÷ св—÷т—÷нн€.

ƒл€ простого розв'€зку завданн€ побудови джерела живленн€ св—÷тлод—÷одного св—÷тильника компан—÷€ Stmicroelectronics виробл€—‘ м—÷кросхему L6562ј, за допомогою €ко—„ можна побудувати однокаскадний AC-DC перетворювач, що по—‘дну—‘ коректор потужност—÷ й понижувальний Fly-back перетворювач. ÷е дозвол€—‘ заощадити на найдорожчих компонентах - моткових виробах —÷ силових нап—÷впров—÷дникових елементах. ¬—÷дпов—÷дно зб—÷льшу—‘тьс€   ƒ джерела, зменшуютьс€ тепловид—÷ленн€, габарити й вага.

ќдин —÷з приклад—÷в застосуванн€ м—÷кросхеми L6562 показаний на рисунку 6.


–исунок 6 - ѕриклад застосуванн€ м—÷кросхеми L6562 дл€ живленн€ св—÷тлод—÷од—÷в


як видно, на схем—÷ високовольтний перетворювач виконаний за схемою зворотноходового перетворювача, кр—÷м цього м—÷кросхема L6562ј викону—‘ функц—÷ю коректора потужност—÷. „ерез вх—÷д MULT з резистивного д—÷льника м—÷кросхема одержу—‘ сигнал одного п—÷впер—÷оду вх—÷дно—„ напруги, отриманого п—÷сл€ вх—÷дного випр€мл€ча. ‘орма вх—÷дно—„ напруги дл€ Ў–∆ћ перетворювача —‘ опорним сигналом, —÷ струм через силовий ключ зада—‘тьс€ в—÷дпов—÷дно до отримано—„ форми вх—÷дно—„ напруги, тому споживаний перетворювачем струм ма—‘ синусо—„дальну форму й зб—÷га—‘тьс€ по фаз—÷ з живл€чою напругою. Ќа виход—÷ перетворювача одержу—‘мо стаб—÷л—÷зовану напругу за допомогою п—÷дсилювача неузгодженост—÷ на м—÷кросхем—÷ TL431. –ƒ можлив—÷сть орган—÷зувати опторазвтјў€зку, а можна об—÷йтис€ й без не—„. ƒал—÷ пропону—‘тьс€ використовувати к—÷лька окремих стаб—÷л—÷затор—÷в струму дл€ кожно—„ л—÷н—÷йки св—÷тлод—÷од—÷в.

ќсобливост€ми застосуванн€ м—÷кросхеми L6265 —‘ сполученн€ в одному кристал—÷ функц—÷—„ AC-D— перетворювача й коректора потужност—÷, низький коеф—÷ц—÷—‘нт гармон—÷к у мереж—÷ живленн€, простота побудови схем —÷ використанн€, високий   ƒ, низька варт—÷сть дизайну. ѕристро—„ з використанн€м м—÷кросхеми L6265 доц—÷льно використовувати у драйверах св—÷тлод—÷одних св—÷тильник—÷в дл€ вуличного та арх—÷тектурного осв—÷тленн€.

ѕри проектуванн—÷ джерела живленн€ св—÷тлод—÷одного св—÷тильника завжди поста—‘ питанн€ €ке джерело живленн€ використовувати дл€ живленн€ - гальванично розв'€зане або гальванично пов'€зане з первинною мережею. ѕр€мо—„ заборони на використанн€ того або —÷ншого нема—‘. Ѕезпечн—÷сть св—÷тильник—÷в регулю—‘ нормативний документ ƒ— – ћЁ  60598-1-2003 "—в—÷тильники. «агальн—÷ вимоги й методи випробуванн€ї, в—÷дпов—÷дно до €кого вс—÷ св—÷тильники д—÷л€тьс€ на три класи по захисту в—÷д ураженн€ електричним струмом.

 лас I- захист в—÷д ураженн€ електричним струмом забезпечу—‘тьс€ основною —÷зол€ц—÷—‘ю й при—‘днанн€м доступних дл€ дотику пров—÷дних деталей до захисного (заземленого) проводу стац—÷онарно—„ проводки таким чином, щоб доступн—÷ пров—÷дн—÷ детал—÷ не могли стати струмоведучими у випадку ушкодженн€ основно—„ —÷зол€ц—÷—„;

 лас II- св—÷тильник, у €кому захист в—÷д ураженн€ електричним струмом забезпечу—‘тьс€ основною —÷зол€ц—÷—‘ю, застосуванн€м подв—÷йно—„ або посилено—„ —÷зол€ц—÷—„, —÷, €кий не ма—‘ пристрою дл€ захисного заземленн€ або спец—÷альних засоб—÷в захисту в електричн—÷й установц—÷;

 лас III- св—÷тильник, у €кому захист в—÷д ураженн€ електричним струмом забезпечу—‘тьс€ застосуванн€м безпечно—„ наднизько—„ напруги живленн€ (по даному документу до 50¬ включно).

ƒл€ кожного —÷з цих клас—÷в установлен—÷ вимоги до електрично—„ м—÷цност—÷ —÷зол€ц—÷—„:  лас I - 2U+1000 ¬;  лас II - 4U+2750 ¬;  лас III - 500 ¬, де U - напруга живленн€ св—÷тильника, ¬.

ѕри розробц—÷ самого св—÷тильника й джерела живленн€ до нього з використанн€м AC/D—-перетворювача важливо забезпечити необх—÷дну електричну м—÷цн—÷сть виробу вибором матер—÷ал—÷в —÷ конструктивних р—÷шень. Ќаприклад, вир—÷б по класу I може мати гальван—÷чний зв'€зок з мережею, але при цьому необх—÷дно, щоб доступн—÷ дл€ дотику струмопров—÷дн—÷ детал—÷ мали захисне заземленн€ й комплектуюч—÷ й матер—÷али змогли забезпечити напругу пробою б—÷льш 1440 ¬ м—÷ж вх—÷дною клемою й корпусом виробу. як вар—÷ант, можна застосувати у вироб—÷ джерело живленн€, гальван—÷чно не пов'€зане з мережею, а необх—÷дне значенн€ напруги пробою (1,44; 3,63 к¬) забезпечити м—÷жшаровою —÷зол€ц—÷—‘ю в трансформатор—÷.

2 —пец—÷альна частина


2.1 ’арактеристика елементно—„ бази


2.1.1 ћ—÷кросхема VIPer17

Ќа ринку виробник—÷в —÷мпульсних джерел живленн€ (–∆ƒ∆) широку попул€рн—÷сть набули м—÷кросхеми, вироблен—÷ ф—÷рмою Stmicroelectronics. —еред —÷нших аналог—÷в —„х в—÷др—÷зн€—‘ схемотехн—÷чно бездоганна структура, €ка дозвол€—‘ конструкторам –∆ƒ∆ легко й швидко створювати прилади, що вимагають м—÷н—÷мального числа зовн—÷шн—÷х елемент—÷в "обв'€зкиї –∆— —÷ в той же час повн—÷стю в—÷дпов—÷дати твердим вимогам енергозбер—÷гаючо—„ технолог—÷—„ проектуванн€ (Blue Angel Eco).

–∆нтегральний контролер –∆ƒ∆ Vlperl7H(L) ув—÷брав у себе р€д —÷нновац—÷йних техн—÷чних р—÷шень. –озроблювач—÷ розм—÷стили 26 композитних лог—÷чних блок—÷в на одному кристал—÷, що дозволило розширити функц—÷ональн—÷ можливост—÷ –∆—.

–∆нтегральний контролер –∆ƒ∆ Vlperl7H(L) м—÷стить силовий комутатор на основ—÷ ћƒЌ транзистора й керуючий Ў–∆ћ. ƒана м—÷кросхема виробл€—‘тьс€ у двох вар—÷антах конструктивного виконанн€: у корпусах DIP7 (Viperl7LN/Viperl7HN) —÷ SO16-narrow (Viper17LD/Viper17HD). –∆ндекси H (High) —÷ L(Low) у найменуванн—÷ м—÷кросхеми вказують на частоту вбудованого генератора - високу 115 к√ц —÷ низьку 60 к√ц в—÷дпов—÷дно. ѕризначенн€ вивод—÷в м—÷кросхем презентовано в таблиц—÷ 4.

св—÷тлод—÷одний осв—÷тленн€ живленн€ м—÷кросхема

“аблиц€ 4 - ѕризначенн€ вивод—÷в м—÷кросхем Viper17

DIP7

SO16

Ќайменуванн€

‘ункц—÷ональне призначенн€

1

1-4

GND

«агальний вив—÷д –∆ћ— —÷ джерела живленн€

2

5

VDD

Ќапруга живленн€ контролера, а також вих—÷д зар€дного струму дл€ зовн—÷шнього конденсатора при пуску –∆ƒ∆

3

6

CONT

 еруючий вх—÷д, що забезпечу—‘ роботу контролера у двох режимах:
тјв установка граничного значенн€ струму польового транзистора в комутуючому —÷мпульс—÷;
тјв контроль вих—÷дно—„ напруги

4

7

FB

 еруючий вх—÷д дл€ установки коеф—÷ц—÷—‘нта заповненн€ комутуючих —÷мпульс—÷в

5

10

BR

«ахист в—÷д зниженн€ с—÷тково—„ напруги

7,8

13-16

DRAIN

¬ив—÷д стоку польового транзистора


ƒжерела живленн€, виконан—÷ на м—÷кросхем—÷ Viperl7N(D), —÷з зовн—÷шн—÷м теплов—÷дводом здатн—÷ забезпечити вих—÷дну потужн—÷сть –∆ƒ∆ до 12 ¬т в —÷нтервал—÷ с—÷тково—„ напруги 176...264 ¬ и до 7 ¬т в —÷нтервал—÷ 85...265 ¬. якщо роль додаткового теплов—÷дводу на друкован—÷й плат—÷ викону—‘ фольг—÷рований майданчик площею приблизно 20 мм2, що перебува—‘ в тепловому й електричному контакт—÷ з виводами 7,8 (DIP7) —÷ 13 -16 (SO16) –∆—, тод—÷ потужн—÷сть джерела живленн—÷ в стандартному й розширеному —÷нтервал—÷ с—÷тково—„ напруги становить 9 —÷ 5 ¬т в—÷дпов—÷дно.


–исунок 7 - —хема зворотноходового –∆ƒ∆ на основ—÷ –∆— Viperl7


Ќа рисунку 7 представлена типова електрична схема зворотноходового (Flyback) –∆ƒ∆ на основ—÷ –∆— Viperl7.  онтролер Ў–∆ћ, комутуючий транзистор, трансформатор, вих—÷дний випр€мл€ч, регульований стаб—÷л—÷трон U2 —÷ оптоелектронний перетворювач, з'—‘днаний з виводом FB м—÷кросхеми, утворюють замкнений контур регулюванн€ вих—÷дно—„ напруги. ѕри зб—÷льшенн—÷ вих—÷дно—„ напруги до необх—÷дного значенн€ в—÷дкрива—‘тьс€ стаб—÷л—÷трон U2, д—÷од, що випром—÷ню—‘ в оптоелектронному перетворювач—÷ OPTO, вплива—‘ на перех—÷д ем—÷тер-колектор фототранзистора, зм—÷нюючи його екв—÷валентний оп—÷р.

 онтролер Ў–∆ћ регулю—‘ тривал—÷сть комутуючих —÷мпульс—÷в таким чином, щоб значенн€ екв—÷валентного опору в—÷дкритого фототранзистора в—÷дпов—÷дало необх—÷дн—÷й напруз—÷ на навантаженн—÷.

ўоб по€снити функц—÷ональн—÷ особливост—÷ контролера, розгл€немо внутр—÷шню арх—÷тектуру –∆—, показану у додатку ј, —÷ "астивост—÷ окремих —„—„ блок—÷в.

—иловий комутатор в –∆— виконаний на основ—÷ ћƒЌ-транзистора, що в—÷др—÷зн€—‘тьс€ особою електричною м—÷цн—÷стю: пробивна напруга каналу ст—÷к-джерело становить не менш 800 ¬. ÷е гаранту—‘ безпечне функц—÷онуванн€ приладу у всьому —÷нтервал—÷ вих—÷дно—„ потужност—÷ й швидкост—÷ зм—÷ни напруги на стоц—÷ du/dt. ќп—÷р каналу транзистора при температур—÷ 25¬∞— у включеному стан—÷ не перевищу—‘ 25 ќм. Ќа кристал—÷ транзистора сформований спец—÷альний резистивний елемент Rsens, що дозвол€—‘ ефективно в—÷дсл—÷дковувати максимальне значенн€ струму в кожному —÷мпульс—÷ комутац—÷—„. ѕри зниженн—÷ живл€чо—„ напруги менше 8 ¬ блок SUPPLAY&UVLO виключа—‘ транзистор, захищаючи його в—÷д випадкового включенн€.

¬исоковольтний генератор пускового струму Istart-up у €кост—÷ джерела використову—‘ напругу на вивод—÷ стоку (DRAIN). «апуск можливий т—÷льки п—÷сл€ того, €к напруга на стоц—÷ перевищить граничне значенн€ 80 ¬, тод—÷ замкне вимикач HV_ON, —÷ на п—÷дключений до виводу VDD конденсатор —3 почне надходити зар€дний струм 3 мј. ѕ—÷сл€ зростанн€ напруги VDD понад 14 ¬ вимикач HV_ON розмика—‘тьс€. ∆ивленн€ м—÷кросхеми зд—÷йснюватиметьс€ в—÷д допом—÷жно—„ обмотки трансформатора —÷мпульсами, що випр€мл€ютьс€ д—÷одом D2 —÷ згладжуютьс€ конденсатором —3.

Ѕлок живленн€ й контролю напруги SIPPLAY&UVLO при зб—÷льшенн—÷ напруги живленн€ понад 14 ¬ пода—‘ живленн€ на вс—÷ блоки –∆—, а також форму—‘ р€д опорних напруг, необх—÷дних дл€ роботи вузл—÷в м—÷кросхеми. јвтогенератор OSCILLATOR через лог—÷чний блок TURN-ON LOGIC, керуючий режимом формуванн€ комутуючих —÷мпульс—÷в, вплива—‘ на вх—÷д S RS-“ригера, встановлюючи на виход—÷ Q р—÷вень лог—÷чно—„ 1.

ƒл€ зниженн€ спектрально—„ щ—÷льност—÷ перешкод, створюваних комутуючими —÷мпульсами струму стоку в транзистор—÷ й трансформатор—÷, центральна частота автогенератора примусово перебудову—‘тьс€ з пер—÷одичн—÷стю 250 √ц у смуз—÷ 115 ¬± 8 (або 60 ¬± 4) к√ц. ѕри цьому загальна енерг—÷€ центрально—„ спектрально—„ складово—„ комутуючо—„ частоти розпод—÷л€—‘тьс€ серед гармон—÷к з меншою ампл—÷тудою, що спри€—‘ зниженню р—÷вн€ електромагн—÷тних завад.

—игнал з виходу RS-“ригера п—÷дсилю—‘тьс€ п—÷дсилювачем AMP, а пот—÷м надходить на затвор транзистора, в—÷дкриваючи його канал ст—÷к-джерело. ” первинн—÷й обмотц—÷ —÷мпульсного трансформатора й канал—÷ транзистора виника—‘ пилкопод—÷бний струм. Ќа датчику Rsense струм стоку у кожному комутуючому —÷мпульс—÷ транзистора перетворю—‘тьс€ у пилкопод—÷бну напругу, що приклада—‘тьс€ до входу Ў–∆ћ, що не—÷нверту—‘. ¬будований у м—÷кросхему генератор струму Ifb, з'—‘днаний з виводом FB, створю—‘ на ньому де€ку пост—÷йну напругу за рахунок резистивного д—÷льника. ѕост—÷йна напруга з виходу д—÷льника вплива—‘ на вх—÷д компаратора, що —÷нверту—‘,. ѕри дос€гненн—÷ пилкопод—÷бною напругою р—÷вн€ пост—÷йно—„ напруги, задано—„ д—÷льником, компаратор через лог—÷чний елемент OR1 —÷ блок гас—÷нн€ LE¬ вплива—‘ на вх—÷д R1 RS-“ригера, установлюючи на виход—÷ Q лог—÷чний. 0.  анал польового транзистора закрива—‘тьс€, —÷ на цьому формуванн€ комутуючого —÷мпульсу завершу—‘тьс€. ѕараметри д—÷льника так—÷, що п—÷кове значенн€ струму стоку транзистора не перевищу—‘ 0,4 ј.

 онструктор може зменшити р—÷вень обмеженн€ струму в —÷нтервал—÷ значень 0,4...0,1 ј п—÷дключенн€м зовн—÷шнього резистора Rlim = 5,1 - 100 кќм м—÷ж загальним проводом —÷ виводом CONT м—÷кросхеми. ” цьому випадку момент вимиканн€ транзистора буде визначати лог—÷чний блок захисту в—÷д струмового перевантаженн€ Over Current Protection (OCP) BLOCK —÷ ќ—– 1-компаратор.

ƒл€ виключенн€ насиченн€ магн—÷топроводу —÷мпульсного трансформатора, а також зниженн€ ризику ушкодженн€ випр€много д—÷ода D3, запуск джерела живленн€ €к при включенн—÷, так —÷ при повторному включенн—÷ п—÷сл€ виникненн€ несправност—÷ зд—÷йсню—‘тьс€ блоком SOFT START за допомогою функц—÷—„ "м'€когої старту. ѕрот€гом 8,5 мс обмеженн€ струму стоку транзистора нароста—‘ в—÷д м—÷н—÷мального до максимально припустимого значенн€.

—пец—÷альний блок гас—÷нн€ LEB (Leading Edge Blanking) прот€гом 0,3 мкс не реагу—‘ на викиди напруги на початку пилкопод—÷бного сигналу, що обумовлен—÷ перех—÷дними процесами в –∆ƒ∆. ÷—÷ викиди можуть викликати передчасне обмеженн€ тривалост—÷ комутуючого —÷мпульсу й порушити нормальну роботу Ў–∆ћ- омпаратора.

ѕо входу R2 RS тригера формуванн€ комутуючого —÷мпульсу може бути перерване також у випадку спрацьовуванн€ блок—÷в теплового захисту ќ“– (Over Temperature Protection) або захисту в—÷д перевищенн€ вих—÷дно—„ напруги OVP (Over Voltage Protection).

Ѕлок теплового захисту THERMAL SHUTDOWN у м—÷кросхем—÷ виробл€—‘ сигнал ќ“– при нагр—÷ванн—÷ кристала до температури понад 160¬∞—. јвтоматичне включенн€ джерела живленн€ в—÷дбудетьс€ п—÷сл€ остиганн€ кристала –∆— до 130¬∞—.

Ѕлок захисту в—÷д перевищенн€ вих—÷дно—„ напруги OVP LOGIC використову—‘ трансформаторний зв'€зок м—÷ж вторинною й допом—÷жною обмотками, оск—÷льки формован—÷ ними напруги пропорц—÷йн—÷ числу витк—÷в. “ому дл€ контролю вих—÷дно—„ напруги досить по входу CONT м—÷кросхеми встановити резистивний д—÷льник Rovp/Rlim —÷ в—÷дсл—÷дковувати напругу на даному вивод—÷.  онтроль напруги зд—÷йсню—‘тьс€ строб—÷руванн€м на —÷нтервал—÷ 0,5 мкс у кожному комутуючому —÷мпульс—÷ через 2 мкс п—÷сл€ його фронту. якщо ц€ напруга прот€гом чотирьох —÷мпульс—÷в п—÷др€д перевищить значенн€ 3 ¬, лог—÷чний блок захисту OVP LOGIC сформу—‘ сигнал OVP, що перерива—‘ формуванн€ комутуючого —÷мпульсу по входу R2 RS-“ригера. —троб—÷руванн€ напруги, —„—„ цифрова ф—÷льтрац—÷€, а також на€вн—÷сть у блоц—÷ OVP LOGIC л—÷чильника числа перевищень р—÷зко знижують —÷мов—÷рн—÷сть помилкового спрацьовуванн€ захисту OVP в—÷д випадкових викид—÷в напруги.

ѕри вимиканн—÷ мережного живленн€ –∆ƒ∆ напруга на вивод—÷ VDD зменшу—‘тьс€ до граничного значенн€ 8 ¬, при цьому блок SUPPLAY&UVLO в—÷дключа—‘ шину внутр—÷шнього живленн€ –∆—, зар€д —« в—÷д допом—÷жно—„ обмотки припин€—‘тьс€ й напруга на ньому знижу—‘тьс€, оск—÷льки комутуючий транзистор б—÷льше не включа—‘тьс€. Ќапруга на конденсатор—÷ —1 пада—‘ нижче 80 ¬, що унеможливлю—‘ повторне включенн€ –∆ƒ∆. ƒана функц—÷—„ необх—÷дна дл€ запоб—÷ганн€ можливого перезапуску пристрою п—÷сл€ вимиканн€.

” м—÷кросхему вбудований також блок авар—÷йного захисту по струму другого р—÷вн€ 2nd ќ—– (Over Current Protection) LOGIC. ѕри короткому замиканн—÷ витк—÷в в обмотках трансформатора, пробо—„ випр€много д—÷ода D3, конденсатора —5 або замиканн—÷ в навантаженн—÷ струм через комутуючий транзистор дос€га—‘ небезпечного значенн€ 0,6 ј, що ви€вл€—‘тьс€ спец—÷альним компаратором ќ—–2.

якщо кидок струму в—÷дбувс€ випадково, лог—÷чний блок 2nd ќ—– LOGIK. н—÷€к на нього не реагу—‘. јле €кщо сигнал струмового перевантаженн€ ви€влений прот€гом двох комутуючих —÷мпульс—÷в п—÷др€д, транзистор буде виключений по входу R2 тригера. ѕ—÷д час в—÷дсутност—÷ комутуючих —÷мпульс—÷в напруга VDD знизитьс€ до граничного значенн€ 4,5 ¬, але с—÷ткова напруга не в—÷дключена, —÷ тому на вивод—÷ DRAIN присутн€ напруга 300 ¬. ” результат—÷ замкнетьс€ вимикач HV_ON —÷ вв—÷мкнетьс€ високовольтний генератор пускового струму Istart-up. що виробл€—‘ в такому випадку струм 0.6 мј зам—÷сть звичайних 3 мј. ¬раховуючи, що зар€д —« до напруги 14 ¬ зд—÷йсню—‘тьс€ в—÷д низького р—÷вн€ 4,5 ¬, при ушкодженн—÷ одного з елемент—÷в пристрою короткочасн—÷ спроби перезапуску будуть в—÷дбуватис€ через тривал—÷ часов—÷ —÷нтервали; при цьому –∆ƒ∆ входить у режим перезапуску Hiccup Mode (¬лциканн€ї), п—÷д час €кого силов—÷ кола зазнають ударного навантаженн€, безпечного дл€ –∆—.

як згадувалос€ вище, стаб—÷л—÷зац—÷€ вих—÷дно—„ напруги джерела живленн€ зд—÷йсню—‘тьс€ регулюванн€м тривалост—÷ комутуючих —÷мпульс—÷в. ѕри цьому зм—÷ню—‘тьс€ напруга на вивод—÷ FB м—÷кросхеми, €ка створю—‘тьс€ генератором струму Ifb. –∆нтервал напруги 0,5..3,3 ¬ в—÷дпов—÷да—‘ нормальному режиму роботи, дл€ €кого верхн€ границ€ —÷нтервалу в—÷дпов—÷да—‘ граничному значенню струму 0.4 ј.

ѕри спрацьовуванн—÷ авар—÷йного захисту струму другого р—÷вн€, про що говорилос€ вище, вих—÷дна напруга значна нижче нормально—„, а напруга на вивод—÷ FB короткочасно зм—÷ню—‘тьс€ в —÷нтервал—÷ 3,3...4,8 ¬, що в—÷дпов—÷да—‘ режиму захисту в—÷д перевантаженн€ - OLP (Over Load Protection).

јле €кщо навантаженн€ справного джерела живленн€ ви€витьс€ наст—÷льки великим, що конденсатор —5 не встигне зар€дитис€ до нормально—„ напруги нав—÷ть п—÷сл€ "м'€когої старту, що трива—‘ 8,5 мс, то напруга на вивод—÷ FB також може зрости до граничного значенн€ 4,8 ¬. ўоб запоб—÷гти передчасному вимиканню –∆ƒ∆, у контур—÷ регулюванн€ використову—‘тьс€ —÷нтегруючий конденсатор —4, що затриму—‘ спрацьовуванн€ захисту при перевантаженн—÷, що й забезпечу—‘ необх—÷дну динам—÷чну ст—÷йк—÷сть контуру регулюванн€ при досить швидк—÷й реакц—÷—„ на дестаб—÷л—÷зуюч—÷ фактори.

 оли навантаженн€ джерела живленн€ значно зменшу—‘тьс€ або в—÷дключа—‘тьс€, у контур—÷ регулюванн€ напруга на вивод—÷ FB знижу—‘тьс€. як т—÷льки напруга поменша—‘ на 50 м¬ нижче граничного значенн€ 0,5 ¬, блок BURST-MODE LOGIC виключа—‘ транзистор. ѕ—÷сл€ вимиканн€ транзистора контур регулюванн€ зменшить вих—÷дну напругу –∆ƒ∆, напруга на вивод—÷ зворотного зв'€зку почне зб—÷льшуватис€ й перевищить пор—÷г включенн€, в—÷дновл€ючи роботу комутуючого транзистора на короткий час, що в—÷дпов—÷да—‘ режиму формуванн—÷ пачок комутуючих —÷мпульс—÷в Burst-mode.

Ќе менш важливою функц—÷ональною "астив—÷стю м—÷кросхем нового покол—÷нн—÷ —‘ так званий "захист Brown-outї - функц—÷€ неф—÷ксованого в—÷дключенн€ джерела живленн€ при ви€вленн—÷ надм—÷рного зниженн€ с—÷тково—„ напруги. ” реальних умовах с—÷ткова напруга може дов—÷льно зм—÷нюватис€ в припустимих межах. ¬икористовуючи функц—÷ю Brown-out, конструктор може вибрати де€ке значенн€ низько—„ вх—÷дно—„ напруги Vin-off, при €к—÷м в—÷дбува—‘тьс€ вимиканн€ –∆ƒ∆, —÷ напругу повторного включенн€ Vin-on. ƒл€ правильного функц—÷онуванн€ джерела живленн€ напруга Vin-on повинна бути менше, н—÷ж ампл—÷тудне значенн€ м—÷н—÷мально—„ с—÷тково—„ напруги, а напруга Vin-off менше, н—÷ж м—÷н—÷мальна напруга на вх—÷дному конденсатор—÷ —1, що згладжу—‘, при м—÷н—÷мально можлив—÷й с—÷тков—÷й напруз—÷ й максимальному навантаженню.

ƒл€ реал—÷зац—÷—„ функц—÷—„ Brown-out випр€млена с—÷ткова напруга пода—‘тьс€ на резистивний д—÷льник Rh/Rl. ўоб правильно розрахувати ном—÷нальн—÷ значенн€ резистор—÷в з урахуванн€м обраних значень напруг

Vin-on —÷ Vin-off, необх—÷дно скориставс€ сп—÷вв—÷дношенн€ми, €к—÷ привод€тьс€ в дов—÷дкових даних на м—÷кросхему.

« виходу д—÷льника напруга пода—‘тьс€ на вив—÷д BR м—÷кросхеми, а пот—÷м на вх—÷д Br- омпаратора, що —÷нверту—‘, у €кому вона пор—÷вню—‘тьс€ з опорною напругою 0.45 ¬. ƒо входу компаратора, що —÷нверту—‘, також п—÷дключений генератор струму Ibr, що забезпечу—‘ г—÷стерезис 50 м¬ щодо опорно—„ напруги 0.45 ¬, що необх—÷дно дл€ виключенн€ безладного спрацьовуванн€ компаратора.

ѕоки напруга на вход—÷ Br- омпаратора менше гранично—„, на його виход—÷ сигнал Vin_OK = 0 заборон€—‘ роботу Ў–∆ћ- омпаратора й комутуючого транзистора. ÷ей же сигнал через —÷нвертор п—÷дтриму—‘ генератор струму Ibr у включеному стан—÷. як т—÷льки напруга на вивод—÷ BR перевищить опорну напругу на 50 м¬. сигнал Vinok = 1 в—÷дключить генератор струму, одночасно включаючи Ў–∆ћ- омпаратор —÷ комутуючий транзистор. ѕри зниженн—÷ напруги на вивод—÷ BR нижче опорно—„ джерело живленн€ виключитьс€, залишаючись у готовност—÷ до повторного включенн€.

якщо при проектуванн—÷ –∆ƒ∆ використанн€ функц—÷—„ Brown-out не передбача—‘тьс€, вив—÷д BR з'—‘днують —÷з загальним проводом.

2.1.2 ћ—÷кросхема STCS05

 омпан—÷€ STMicroelectronics випуска—‘ просту та дешеву м—÷кросхему стаб—÷л—÷затора струму св—÷тлод—÷од—÷в STCS05. ¬она призначена дл€ живленн€ св—÷тлод—÷од—÷в в—÷д низьковольтних джеререл з напругою 5, 12, 24 ¬. ћаксимальна напруга може бути 40 ¬. ћ—÷кросхема забезпечу—‘ вих—÷дний струм до 0,5 ј. ѕри цьому пад—÷нн€ напруги на регулюючому транзистор—÷ м—÷кросхеми не превищу—‘ 0,5 ¬.

ƒо додаткових функц—÷й м—÷кросхеми в—÷дноситьс€:

  • ћожлив—÷сть регулювати €скрав—÷ть св—÷тлод—÷од—÷в широтно-—÷мпульсною модул€ц—÷—‘ю вих—÷дного струму;
  • ћожлив—÷сть в—÷дключати роботу м—÷кросхеми сигналом управл—÷нн€;
  • ћожлив—÷сть сигнал—÷зац—÷—„ обриву в ланцюжку св—÷тлод—÷од—÷в.

—труктурна схема м—÷кросхеми STCS05 показана на рисунку 8.


–исунок 8 - —труктурна схема м—÷кросхеми STCS05


ћ—÷кросхема випуска—‘тьс€ в корпус—÷ SO-8. ѕризначенн€ вивод—÷в показано в таблиц—÷ 5.

“аблиц€ 5 - ѕризначенн€ вивод—÷в м—÷кросхеми STCS05

Ќомер

виводу

ѕозна-

ченн€

ѕризначенн€

1

Vcc

¬ив—÷д п—÷дключенн€ вх—÷дно—„ напруги

2

PWM

¬х—÷д регулюванн€ €скравост—÷ св—÷тт—÷нн€ методом Ў–∆ћ

3

EN

¬х—÷д дозволу роботи м—÷кросхеми

4

DRAIN

¬ив—÷д, до €кого подключений сток внутр—÷шнього N-канального ћƒЌ транзистора, призначений дл€ п—÷дключенн€ навантаженн€

5

FB

¬ив—÷д, до €кого п—÷дключа—‘тьс€ зовн—÷шний резистор програмуванн€ вих—÷дного струму

6

GND

¬ив—÷д загальний

7

N.C.

¬ив—÷д не використову—‘тьс€

8

DISC

¬ив—÷д сигнал—÷зац—÷—„ обриву в кол—÷ навантаженн€


–обота м—÷кросхеми в—÷дбува—‘тьс€ таким чином.  оли на м—÷кросхему подана напруга живленн€ та на вх—÷д EN пода—‘тьс€ лог—÷чний 0, блок лог—÷ки EN&Ў–∆ћ в—÷дключа—‘ (Shutdown) вс—÷ внутр—÷шн—÷ вузли м—÷кросхеми, —„—„ споживанн€ в такому випадку не перевищу—‘ 2 мкј. ѕри лог—÷чн—÷й 1 на вход—÷ EN робота м—÷кросхеми дозволена. ƒл€ регулюванн€ середнього струму св—÷тлод—÷од—÷в сигнал PWM через блок лог—÷ки EN&Ў–∆ћ управл€—‘ блоком лог—÷ки драйвера силового ћƒЌ транзистора, закриваючи його низьким р—÷внем та в—÷дкриваючи високим. „астота сигналу PWM може обиратис€ в межах 5 - 50000 √ц.

Ќапруга, що поступа—‘ з зовн—÷шного резистора програмуванн€ струму через вх—÷д FB, пор—÷вню—‘тьс€ з опорною у 100 м¬ компаратором, €кий в свою чергу зд—÷йсню—‘ управл—÷нн€ силовим транзистором дл€ п—÷дтримки встановленного струму.

¬еличина опору резистора встановленн€ струму св—÷тлод—÷од—÷в визнача—‘тьс€ сп—÷вв—÷дношенн€м Rf = 100 м¬/Iled. ƒл€ прикладу, при струм—÷ св—÷тлод—÷од—÷в 350 мј оп—÷р резистора буде Rf = 100 м¬/350 мј = 0,284 ќм.

 оли м—÷кросхема знаходитьс€ в робочому стан—÷ (EN=1), вона може в—÷дсл—÷дковувати авар—÷йний стан в ланцюжку св—÷тлод—÷од—÷в шл€хом мон—÷тор—÷нгу напруги на вивод—÷ DRAIN. якщо ц€ напруга стане менше 75 м¬, DISC-компаратор встановить низький р—÷вень напруги на вивод—÷ DISC.

ћ—÷кросхема ма—‘ в сво—‘му склад—÷ кр—÷м внутр—÷шних джерел напруг живленн€ та джерел опорних напруг ще й блок захисту в—÷д перегр—÷ву.

“ипова схема вмиканн€ м—÷кросхеми STCS05 показана на рисунку 9.


–исунок 9 - “ипова схема вмиканн€ м—÷кросхеми STCS05


¬ ц—÷й схем—÷ елементи Rin, Cbyp утворюють ф—÷льтр в кол—÷ живленн€ м—÷кросхеми. ƒ—÷од, що вмика—‘тьс€ посл—÷довно з Rin потр—÷бний дл€ захисту м—÷кросхеми та св—÷тлод—÷од—÷в в—÷д подачи нев—÷рно—„ пол€рност—÷ напруги живленн€.  онденсатор Cdrain шунту—‘ силовий ћƒЌ транзистор та запоб—÷га—‘ по€в—÷ викид—÷в струму через св—÷тлод—÷оди при його Ў–∆ћ регулюванн—÷.


2.2 –озрахунок параметр—÷в елемент—÷в схеми драйвера


ƒрайвер б—÷лих св—÷тлод—÷од—÷в призначений дл€ живленн€ трьох св—÷тлод—÷од—÷в потужн—÷стю 1 ¬т в—÷д мереж—÷ зм—÷нного струму напругою 220 ¬. —в—÷тильник, що ма—‘ в сво—‘му склад—÷ цей драйвер, призначений дл€ створенн€ —÷нтертјў—‘рного п—÷дсв—÷чуванн€ в прим—÷щенн—÷ домашнього к—÷нотеатра —÷ управл€—‘тьс€ автоматизованою системою. —в—÷тильник може використовуватис€ дл€ створенн€ св—÷тлового фону дл€ комфортного сприйн€тт€ екрану або дл€ п—÷дсв—÷чуванн€ у затемненому прим—÷щенн—÷ нер—÷вностей п—÷длоги. ќсоблив—÷стю драйвера —‘ можлив—÷сть автоматичного регулюванн€ €ркост—÷ в залежност—÷ в—÷д режиму роботи к—÷нотеатра.

ƒрайвер буду—‘тьс€ за допомогою двоступеневого перетворенн€ напруги мереж—÷. ѕри першому перетворенн—÷ зм—÷нна напруга мереж—÷ перетворю—‘тьс€ у стаб—÷л—÷зовану пост—÷йну напругу 12 ¬. ѕри другому перетворенн—÷ стаб—÷л—÷зована напруга поступа—‘ на стаб—÷л—÷затор струму св—÷тлод—÷од—÷в, €кий обладну—‘тьс€ системою регулюванн€ €скравост—÷ методом широтно-—÷мпульсно—„ модул€ц—÷—„.

—в—÷тлод—÷оди, €кими управл€—‘ драйвер, мають так—÷ параметри:

  •  ол—÷р б—÷лий, зелений або голубий;
  • ѕр€ме пад—÷нн€ напруги - 3,6 ¬;
  • ƒинам—÷чний оп—÷р - 1 ќм;
  • ѕр€мий струм - 350 мј.

јнал—÷з параметр—÷в св—÷тлод—÷од—÷в форму—‘ вимоги до джерела живленн€ першого перетворенн€ напруги. ќчевидно, що вих—÷дна напруга цього джерела повинна бути 12 ¬ при струм—÷ 400 мј, припустимим р—÷внем пульсац—÷й вих—÷дно—„ напруги можна вважати 5% в—÷д ном—÷нально—„.

јнал—÷з елементно—„ бази показу—‘, що дл€ побудови цього джерела доц—÷льно використовувати м—÷кросхему Viperl7. –озрахунок параметр—÷в схеми можна виконати за допомогою спец—÷ал—÷зовано—„ програми SMPS@eDisign Studio, €ка призначена дл€ розробки джерел живленн€ на м—÷кросхемах ф—÷рми STMicroelectronics. —л—÷д особливо зазначити, що використанн€ спец—÷ал—÷зованих програм виправдано тим, що значно скорочу—‘тьс€ час розробки готових вироб—÷в, а розроблювач застрахований в—÷д помилок при ручних розрахунках.

√оловне в—÷кно програми показано на рисунку 10.

–исунок 10 - √оловне в—÷кно програми SMPS@eDisign Studio


√оловне в—÷кно склада—‘тьс€ з дек—÷лькох областей. ¬ л—÷в—÷й област—÷ треба ввести дан—÷, що характеризують майбутн—‘ джерело живленн€. ” нашому випадку це вх—÷дна пост—÷йна напруга в—÷д 266 до 380 ¬, що в—÷двов—÷да—‘ припустимому робочому д—÷апазону напруги мереж—÷ зм—÷нного струму 185 - 265 ¬ п—÷сл€ випр€мл€нн€. ¬их—÷дна напруга майбутнього джерела буде 12 ¬ при струм—÷ 0,4 ј.

¬ прав—÷й област—÷ програма запропону—‘ перел—÷к м—÷кросхем, придатних дл€ реал—÷зац—÷—„ такого проекту. ѕ—÷сл€ вибору певно—„ м—÷кросхеми (наприклад, VIPer17HN) програма запропону—‘ тополог—÷ю схеми та надасть —„—„ коротку характеристику.

якщо виб—÷р м—÷кросхеми зроблено, можна натисканн€м кнопки Start Design переходити безпосередньо до розробки проекту.

¬—÷дпов—÷дно до обраного дизайну програма видасть схему електричну принципову перетворювача з параметрами елемент—÷в (–исунок 11).

–исунок 11 - —хема електрична принципова першого перетворювача


Ќатисканн€м на позначку викрутки на схем—÷ можна внести де€к—÷ зм—÷ни у схему(наприклад, зам—÷сть RC кола, що демпф—÷ру—‘ викиди напруги на вивод—÷ DRAIN м—÷кросхеми використати коло з обмежувачем напруги - TVS д—÷одом).

 р—÷м схеми програма в граф—÷чн—÷й форм—÷ представл€—‘ форму струму та напругу на вивод—÷ DRAIN м—÷кросхеми (–исунок 12).


–исунок 12 - ‘орма напруги та струму на вивод—÷ DRAIN

Ќа верхн—÷й д—÷аграм—÷ показан—÷ д—÷аграми при м—÷н—÷мальн—÷й вх—÷дн—÷й напруз—÷ а на нижн—÷й - при максимальн—÷й. як видно, при м—÷н—÷мальн—÷й вх—÷дн—÷й напруз—÷ час в—÷дкритого стану силового ключа м—÷кросхеми зб—÷льшу—‘тьс€ при одночасному зб—÷льшенн—÷ величини струму. Ќа д—÷аграмах також показаний р—÷вень у обмеженн€ струму силового ключа у 0,2 ј.

–озрахован—÷ за допомогою програми втрати потужност—÷ на елементах схеми показан—÷ на рисунку 13.


–исунок 13 - –озпод—÷л втрат в компонентах схеми перетворювача


як показу—‘ д—÷аграма потужн—÷сть, що спожива—‘тьс€ навантаженн€м склада—‘ 4,8 ¬т, при чому драйвер спожива—‘ в—÷д мереж—÷ 6,01 ¬т. “аким чином   ƒ перетворювача склада—‘ 79,86%. Ќайб—÷льш—÷ втрати потужност—÷ забезпечують:

  • —иловий транзистор м—÷кросхеми при перемиканн—÷ - 357 м¬т;
  • –∆мпульсний трансформатор - 266 м¬т;
  • ¬их—÷дний д—÷од та вих—÷дний конденсатор - 222 м¬т;
  •  оло демпф—÷руванн€ - 272 м¬т.

—л—÷д зазначити, що   ƒ схеми перетворювача залежить в—÷д р—÷вн€ вх—÷дно—„ напруги та потужност—÷, що спожива—‘тьс€ навантаженн€м. «алежн—÷сть показана на рисунку 14.

–исунок 4 - «алежн—÷сть   ƒ перетворювача в—÷д потужност—÷ споживанн€


«агальн—÷ втрати драйвера св—÷тлод—÷од—÷в складаютьс€ з втрат в схем—÷ перетворювача та втрат в кол—÷ стаб—÷л—÷затора струму на м—÷кросхем—÷ STCS05. ќстанн—÷ розраховуютьс€ за формулою:


, (1)


де Vdrain = (12 - 3*3,6) = 1,2 ¬ - пад—÷нн€ напруги на силовому транзистор—÷, Vfb = 100 м¬ - напруга на резистор—÷ датчика струму, Iled = 350 мј - робочий струм св—÷тлод—÷од—÷в, Vcc = 12 ¬ - напруга живленн€ м—÷кросхеми, Icc = 500 мкј - струм споживанн€ м—÷кросхеми.

“аким чином Pd = (1,2 - 0,1)*0,35 + 12*0,0005 = 391 м¬т, тобто загальн—÷ втрати у схем—÷ драйвера будуть близько 1,5 ¬т, а   ƒ б—÷л€ 70%, що —‘ ц—÷лком прийн€тною величиною.


2.3 —хема принципова драйвера б—÷лих св—÷тлод—÷од—÷в


ѕринципова схема драйвера б—÷лих св—÷тлод—÷од—÷в показана у додатку Ѕ.

Ќапруга мереж—÷ 220 ¬ поступа—‘ на схему через розн—÷манн€ ’1, випр€мл€—‘тьс€ д—÷одним м—÷стком VD1 та ф—÷льтру—‘тьс€ конденсатором —1. ƒал—÷ випр€млена напруга пода—‘тьс€ на зворотноходовий перетворювач.  онтролером перетворювача —‘ м—÷кросхема DA1 VIPer17, до стоку внутр—÷шного силового транзисторного ключа €ко—„ п—÷дключена первинна обмотка —÷мпульсного трансформатора “1. ѕервинна обмотка зашунтована демпф—÷руючим колом на д—÷одах VD3, VD4. « допом—÷жно—„ обмотки трансформатора випр€млена д—÷одом VD2 напруга використову—‘тьс€ дл€ живленн€ м—÷кросхеми DA1 в сталому режим—÷ роботи. « ц—÷—‘—„ ж обмотки випр€млена д—÷одом VD3 напруга використову—‘тьс€ дл€ заданн€ р—÷вн€ обмеженн€ максимального струму силового ключа. ¬она да—‘тьс€ на вх—÷д CONT DA1 з д—÷льника R2, R3.

« вих—÷дно—„ обмотки трансформатора напруга випр€мл€—‘тьс€ д—÷одом VD6 та ф—÷льтру—‘тьс€ конденсатором C5. ÷€ напруга жив—÷ть джерело стаб—÷л—÷зованого струму, €ке побудоване на м—÷кросхем—÷ DA3 STCS05. —трум св—÷тлод—÷од—÷в VD8-VD10 зада—‘тьс€ резистором R9.

¬ипр€млена напруга з вторинно—„ обмотки також використову—‘тьс€ у кол—÷ зворотного звтјў€зку дл€ стаб—÷л—÷зац—÷—„ напруги зворотноходового перетворювача.  оло зворотного звтјў€зку побудоване на елементах DA2, DA3. «м—÷на напруги на конденсатор—÷ C5 внасл—÷док дестаб—÷л—÷зуючих фактор—÷в за допомогою м—÷кросхеми DA3 перетворю—‘тьс€ у зм—÷ну струму св—÷тлод—÷ода оптопари DA2, €кий, в свою чергу, переда—‘ ц—÷ зм—÷ни через управл—÷нн€ фототранзистором оптопари на вх—÷д FB м—÷кросхеми DA1.

”правл—÷нн€ €скрав—÷стю св—÷тлод—÷од—÷в зд—÷йсню—‘тьс€ шл€хом подачи широтно-модульованого сигнала р—÷вн€ TTL на контакти розн—÷манн€ ’2.

¬исновки


¬ загальн—÷й частин—÷ дипломно—„ роботи накреслен—÷ перспективи використанн€ св—÷тлод—÷од—÷в в осв—÷тленн—÷. ¬—÷дзначено, що використанн€ св—÷тлод—÷од—÷в найближчим часом буде йти випереджальними темпами. ќдн—÷—‘ю з причин широкого застосуванн€ св—÷тлод—÷од—÷в в осв—÷тленн—÷ —‘ —„х значна перевага з точки зору енергозбереженн€. ƒл€ живленн€ св—÷тлод—÷од—÷в потр—÷бн—÷ спец—÷альн—÷ контролери, огл€д попул€рних контролер—÷в живленн€ св—÷тлод—÷од—÷в наведено в загальн—÷й частин—÷.

¬ спец—÷альн—÷й частин—÷ роботи наведено анал—÷з м—÷кросхем драйвер—÷в св—÷тлод—÷од—÷в ф—÷рми STMicroelectronics, розгл€нут—÷ —„х основн—÷ режими роботи.

«а допомогою програми SMPS@eDisign Studio виконан—÷ розрахунки параметр—÷в елемент—÷в схеми драйвера б—÷лих св—÷тлод—÷од—÷в —÷з живленн€м в—÷д мереж—÷ 220 ¬. «а допомогою програми та розрахунк—÷в визначений   ƒ драйвера. –озроблена схема драйвера, надано опис —„—„ роботи.

ƒодаток ј - ‘ункц—÷ональна схема контролера VIPer17. ѕлакат


ƒодаток Ѕ - ƒрайвер б—÷лих св—÷тлод—÷од—÷в. —хема електрична принципова. ѕлакат


–азмещено на Allbest.ru

—траницы: Ќазад 1 ¬перед