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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Lampe LED réseau avec alimentation sur puce VIPer22A. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / éclairage Récemment, les lampes à incandescence, qui ont une ressource très limitée d'environ 1000 20 heures, et les lampes d'éclairage à décharge avec une ressource d'environ 000 100 heures, sont activement remplacées par des homologues à LED qui peuvent fonctionner sans remplacement pendant beaucoup plus longtemps - 000 XNUMX heures. Ils ont le rendement le plus élevé parmi les sources de lumière artificielle pour convertir l'énergie électrique en lumière, ce qui oblige les gouvernements de nombreux pays, dont la Russie, à introduire plus vigoureusement des technologies d'économie d'énergie dans l'ingénierie de l'éclairage. Cela est également facilité par la baisse constante du coût des LED super lumineuses en raison de la concurrence de leurs fabricants mondiaux. Malheureusement, la plupart des lampes à LED domestiques utilisent les alimentations secteur les plus simples avec un condensateur de ballast. Et ceci malgré le fait que les défauts bien connus de ce dernier (surtension à la mise sous tension, plage étroite de tension secteur correspondant aux limites de courant autorisées à travers les LED, ainsi que la possibilité de dommages lors des coupures de la charge ) entraîner une défaillance prématurée des appareils. Cela signifie qu'une telle solution de circuiterie, en principe, ne peut pas garantir un fonctionnement efficace à long terme des sources lumineuses à LED avec une ressource estimée à 100 000 heures.
La conception proposée d'un réseau SMPS simple et de petite taille pour une lampe à LED (Fig. 1) est exempte de telles lacunes et, malgré la grande fiabilité de fonctionnement, est très bon marché (environ 50 roubles sans LED). L'utilisation d'outils de conception assistée par ordinateur pour cet appareil permet au radioamateur de faire varier de manière flexible et indépendante la portée et le nombre de LED connectées. Le fonctionnement d'un tel stabilisateur de tension abaisseur pulsé et les principes physiques de son fonctionnement sont décrits dans [1] (Fig. 1, c et Fig. 2,6). Par conséquent, examinons plus en détail la séquence de conception d'un convertisseur de réseau pour alimenter 17 LED ultra-lumineuses utilisées dans le dispositif décrit (Fig. 1). Parmi eux, EL1- EL8 sont des LED LC5TWN503-1G standard de 15 mm et EL9-EL11 sont des LED à puce ARL-5060WYC, 3 pièces chacune. dans un boîtier rectangulaire PLCC6 de dimensions 5x5 mm avec un courant direct admissible jusqu'à 40 mA et une chute de tension directe d'environ 3,2 V par diode. Ce choix de LED dans l'exemplaire de l'auteur est dû à la nécessité d'éclairer le clavier de l'ordinateur. Les premières LED ont un petit angle de rayonnement - 15° à mi-puissance, la seconde - un grand - 120°. En conséquence, il n'y aura pas de limites nettes dans la tache lumineuse totale et l'éclairage au centre est plus important qu'à la périphérie. La nuance de couleur d'une telle source lumineuse se situe entre le blanc froid et le blanc chaud, ce qui est dû aux paramètres des LED utilisées. Pour des raisons de conception, les LED du même type sont connectées en série et les LED illustrées à la Fig. 1 deux circuits (de 8 et 9 LED, respectivement), qui sont connectés en parallèle via des résistances de limitation de courant R2 et R3.La tension de sortie du convertisseur pour les deux circuits est de 32 V à un courant de charge de 40 mA. Pour concevoir le convertisseur, le programme Non-Isolated VIPer Design Software v.2.3 (NIVDS) a été utilisé, qui est décrit dans l'article [2]. L'intervalle de tension secteur est laissé sélectionné par le programme par défaut 88 ... 264 V. Un contrôleur SHI est utilisé - une puce VIPer22A avec une fréquence de conversion de 60 kHz, mode de conversion discontinue (DCM - Discontinuous Current Mode), tension de sortie - 32 V à un courant de 40 mA. L'inductance de l'inductance de stockage L1, calculée par le programme, était de 2,2 mH. Autres paramètres du convertisseur: efficacité - 74%, amplitude de courant maximale du transistor de commutation du microcircuit DA1 - 169 mA, sa température maximale - 47 ° C, consommation de courant effective - 17 mA à une tension secteur maximale de 264 V.
Un dessin de la carte de circuit imprimé du convertisseur, en fibre de verre feuilletée unilatérale d'une épaisseur de 1 ... 1,2 mm, est illustré à la fig. 2, et son apparence est illustrée à la Fig. 3. Le condensateur C1 est soudé avec un espace de 7 ... 8 mm à la carte, car il doit être incliné vers le centre de la carte afin qu'il soit placé dans la base utilisée à partir d'une lampe à économie d'énergie grillée.
Des condensateurs à oxyde importés avec une température de fonctionnement maximale de 105 °C peuvent être utilisés dans le convertisseur. Condensateurs C2 et C5 - film ou céramique avec une tension nominale d'au moins 50 V. Cavalier fusible FU1 - fil d'un fusible avec un courant nominal de 1 A. La fente protège la carte lorsque FU1 brûle. Mais la fente n'est pas nécessaire si le cavalier est remplacé par un fusible dans un boîtier en céramique (de la série VP1-1, VP1-2) ou une résistance de sécurité P1-25 (ou une résistance importée similaire 8 ... 10 Ohm). Dans le cas de l'utilisation d'une résistance de sécurité, la résistance de la résistance R1 est réduite à 10 ... 12 ohms.
La charge LED R2R3EL1 - EL11 est montée sur une autre carte de circuit imprimé en fibre de verre double face d'une épaisseur de 0,5 ... 1 mm (Fig. 4). La section de feuille polygonale au centre de la carte est conçue pour évacuer la chaleur des LED à montage en surface EL9-EL11. Résistances de limitation de courant R2 et R3 - RN1-12, taille 1206. Deux cartes sont connectées par soudure dans les plots de contact correspondants de trois morceaux de fil de cuivre d'un diamètre de 0,7 mm et d'une longueur d'environ 7 mm, sur lesquels, comme des boîtes d'essieux restrictives, des morceaux de tiges creuses en plastique provenant de roulements à billes sont posés. Deux fils alimentent la carte avec des LED et le troisième fournit la rigidité structurelle nécessaire. Lorsqu'ils sont connectés, les côtés exempts d'éléments sur les deux panneaux sont adjacents. De courts morceaux de fil sont insérés dans les trous des plots de contact marqués d'astérisques et soudés des deux côtés. Tout d'abord, en utilisant LATR, il est souhaitable de s'assurer que la tension de sortie de 32 V est stable sur toute la plage de changements de tension secteur (88 ... 264 V), tandis qu'au lieu de LED, des résistances d'une résistance totale de 800 Ohms sont connectés. R2 souder temporairement des trimmers de 3 ohms. Lors de la mesure, vous devez faire attention aux chocs électriques, car tous les éléments de l'appareil sont reliés galvaniquement à l'alimentation secteur. Toutes les modifications sont apportées uniquement dans l'état désactivé. Les résistances ajustables sont ajustées avec un tournevis diélectrique. Le courant à travers chaque circuit de LED est contrôlé avec un milliampèremètre Bien que les LED utilisées permettent un courant continu jusqu'à 150 mA avec une augmentation correspondante de la luminosité de la lueur, afin d'atteindre la durabilité déclarée des LED, le courant est réglé sur 40 mA en ajustant les résistances. Environ 20 minutes après la mise sous tension, le régime thermique des LED se stabilise, par conséquent, un réglage de courant supplémentaire est nécessaire. Avec un milliampèremètre, le courant dans chaque circuit LED est régulé tour à tour. Enfin, les résistances d'accord sont remplacées par les constantes de la résistance trouvée.
À l'aide de l'outil Waveforms, le programme NIVDS vous permet de simuler les modes du contrôleur PWM. Sur la fig. La figure 5 montre un diagramme du courant pulsé dans le contrôleur à une tension secteur de 220 V, qui coïncidait pratiquement avec les résultats des mesures de contrôle. L'intervalle O ... 1,5 μs correspond à l'état ouvert du transistor de commutation du microcircuit DA1 (marche avant du convertisseur). La couleur bleue montre le graphique du courant dans la self de stockage pendant la marche arrière du convertisseur. L'intervalle 1,5 ... 13 µs correspond à l'étape de transfert de l'énergie accumulée par la manette des gaz pendant la course avant vers la charge. Un intervalle de 13 à 16,6 µs est ce que l'on appelle une pause morte dans le fonctionnement du convertisseur, lorsque des oscillations de tension et de courant amorties libres se produisent dans le circuit de sortie. Plus clairement, ces fluctuations sont illustrées par le schéma pris de la tension à la source du transistor par rapport au fil d'alimentation commun (Fig. 6), où l'on voit clairement que des fluctuations de tension amorties se produisent par rapport au niveau de 32 V, correspondant à la tension de sortie du convertisseur. Le filtre de sortie C4C5 réduit l'ondulation de la tension de sortie à 300 mV.
Comme on peut le voir sur la fig. 5 et 6, le courant de crête du transistor de commutation du microcircuit (169 mA) est plusieurs fois inférieur à la valeur maximale autorisée de 700 mA, la tension de drain de ce transistor (300 V) est également inférieure au maximum autorisé de 730 V Cela garantit le fonctionnement du convertisseur avec une grande marge de sécurité électrique qui, associée à la protection thermique intégrée au microcircuit, ainsi qu'à la protection contre les courts-circuits et les coupures de charge, garantit de nombreuses années de fonctionnement fiable de l'appareil décrit .
L'apparence de la lampe à LED est illustrée à la fig. 7. Il utilise un réflecteur d'une lampe de poche défectueuse. littérature 1. Kosenko S. Caractéristiques du fonctionnement des éléments inductifs dans les convertisseurs à cycle unique. - Radio. 2005. N° 7. p. 30-32.
Auteur : S. Kosenko, Voronej ; Publication : radioradar.net
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