Einführung in LED-Schaltnetzteile
2019-10-24 23:16:22
Einführung in LED-Schaltnetzteile
Als Netzteile werden Geräte bezeichnet, die andere Energieformen in elektrische Energie umwandeln.
Ein Generator kann mechanische Energie, chemische Energie usw. in elektrische Energie umwandeln, und eine Trockenbatterie kann chemische Energie in elektrische Energie umwandeln.
Die Batterie selbst ist nicht aufgeladen. Ihre beiden Pole haben eine positive und eine negative Ladung. Aus der positiven und der negativen Ladung entsteht Spannung (Strom ist die Ladung, die unter der Einwirkung gerichteter Spannung entsteht). Die Ladung besteht aus im Leiter weit verbreiteten leitfähigen Ionen. Um Strom zu erzeugen, muss nur Spannung hinzugefügt werden.
Wenn die beiden Elektroden der Batterie mit dem Leiter verbunden werden, wird die Ladung freigegeben, um einen Strom zu erzeugen. Wenn die Ladung abgeführt ist, wird die Trockenbatterie als Stromversorgung bezeichnet. Das Gerät, das Wechselstrom durch Transformatoren und Gleichrichter in Gleichstrom umwandelt, wird als gleichgerichtete Stromversorgung bezeichnet. Ein elektronisches Gerät, das ein Signal liefert, wird als Signalquelle bezeichnet.
Das LED-Netzteil ist eine Konstantstromquelle, das allgemeine Schaltnetzteil ist ein Konstantspannungsnetzteil.
Funktionsprinzip: LEDs haben zwei Anforderungen an die Stromversorgung: Erstens muss die Ausgangsspannung > der LED-Schaltspannung sein; zweitens muss der Betriebsstrom stabil sein und darf nicht höher als der Nennstrom der LED sein. Wenn der Betriebsstrom der LED den Nennstrom überschreitet, wird die LED schnell beschädigt. Daher muss die von der LED verwendete Stromversorgung über eine Konstantstromfunktion verfügen.
Bestimmen Sie beim Entwurf eines Schaltnetzteils für LEDs zunächst den Strom der LED und dann die Versorgungsspannung entsprechend der Anzahl der verwendeten Serienperlen. Der Strom ist der Hauptarbeitsparameter und die Spannung der Hilfsparameter. Das Blockdiagramm ist wie folgt dargestellt:
Das neue Netzteil verfügt über perfekte Schutzmaßnahmen, darunter: Ausgangs-Überstrombegrenzung, Überhitzungsschutz, Überspannungsschutz, Kurzschlussschutz und Verpolungsschutz der Batterie.
Power-Funktion
Neue Elektrizitätsquellen verfügen typischerweise über kleine statische Ströme im Bereich von einigen zehn bis einigen hundert Mikrometern.
Einzelne Mikroleistungs-Linearregler haben einen statischen Strom von nur 1.1 Mikrometer. Darüber hinaus verfügen viele ICs über die Fähigkeit, die Stromversorgung abzuschalten (gesteuert durch eine Batterie) und verbrauchen bei ausgeschalteter Stromversorgung etwa 1 Mua.
Da dadurch ein Teil des Stromkreises außer Betrieb gesetzt wird, lässt sich erheblich Strom sparen.
Beispielsweise kann bei einem drahtlosen Kommunikationsgerät der Empfangsschaltkreis im Sendezustand geschlossen sein; der Anzeigeschaltkreis kann geschlossen sein, wenn das Signal nicht empfangen wird.
Der Ausgang
Bei Einchip-Mikrocomputern in vielen tragbaren elektronischen Produkten ist der Stromverbrauch aufgrund von Überhitzung oder aufgrund eines Abfalls der Batteriespannung und der Ausgangsspannung um einen bestimmten Prozentsatz niedrig. Das Netzteil sendet ein Stromsignal an den Betriebszustand des Mikrocontrollers, um den MCU zurückzusetzen. Dieses Signal wird verwendet, um den Betriebszustand des Netzteils anzuzeigen (bei niedriger Batteriespannung erfolgt eine LED-Anzeige). [1]
Spannung
Die Genauigkeit der allgemeinen Ausgangsspannung liegt zwischen ±2 und 4 %, und die Genauigkeit vieler neuer Stromquellen beträgt bis zu ±0.5 bis ±1 %.
Und der Temperaturkoeffizient der Ausgangsspannung ist klein, im Allgemeinen ±0.3 bis ±0.5 mV/°C, und kann in einigen Fällen einen Wert von ±0.1 mV/°C erreichen.
Die lineare Anpassungsrate beträgt im Allgemeinen 0.05 % bis 0.1 %/V, teilweise bis zu 0.01 %/V; die Lastanpassungsrate beträgt im Allgemeinen 0.3 bis 0.5 %/mA, teilweise bis zu 0.01 %/mA.
Schaltnetzteil einschalten
Der Wirkungsgrad des Booster-DC/DC-Wandlers ist hoch, aber die Welligkeit und Rauschspannung sind groß und der Spannungsunterschied gering. Der lineare Spannungsregler ist in seinem Wirkungsgrad niedrig, aber das Rauschen ist am geringsten. Beispielsweise verwendet die digitale Schaltung den Booster-DC/DC-Wandler und die rauschempfindliche Schaltung verwendet LDO-Strom, wie max710/711, max1705/1706 usw.
Ein weiteres Beispiel ist die Ladungspumpe + LDO-Komposition. Der Ladepumpen-Leistungs-IC wie MAX868 gibt die Ausgangsspannung stabil aus, kann eine einstellbare stabile Spannung von 0 bis 2 VIN ausgeben und einen Strom von 30 mA liefern. Der stabilisierte Ladepumpen-Leistungs-IC MAX1673 gibt die gleiche Unterspannung aus wie der Ausgang und VIN, der Ausgangsstrom beträgt bis zu 120 mA.
Einstufung
1. Drücken Sie den Spannungspunkt der Stromversorgung: Hochspannung AC80-277, Niederspannung 1.5-36 V
2, je nach Stromversorgung: Konstantspannungsquelle und Konstantstromquelle.
3. Entsprechend der Eingangs- und Ausgangsisolationsbeziehung: isolierte Stromversorgung und nicht isolierte Stromversorgung.
4. Die Beziehung zwischen Eingangsspannung und Ausgangsspannung wird in Aufwärtsspannungstyp, Abwärtsspannungstyp, Aufwärts-Abwärtsspannungstyp usw. unterteilt.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Lichtquellen kann die LED die Stromversorgung nicht direkt nutzen. Damit sie funktioniert, muss sie über eine Antriebsschaltung die Stromversorgung in Gleichstrom umwandeln. Art und Aufbau der LED-Antriebsschaltung hängen von der Art der Stromversorgung ab, die normalerweise in Gleichstromversorgung und Wechselstromversorgung unterteilt wird. [2]
Gleichstromquelle
Bezieht sich auf den Gleichstrom, der von verschiedenen Trockenbatterien, Akkumulatoren und Solarzellen bereitgestellt werden kann. Je nach Versorgungsspannung können die folgenden Formen unterschieden werden.
Niederspannungsantrieb Niederspannungsantrieb bedeutet, die LED mit einer Spannung anzutreiben, die niedriger ist als der Vorwärtsspannungsabfall, wie z. B. eine normale Trockenbatterie oder ein Ni-Cr/Ni-MH-Akku, dessen normale Versorgungsspannung 0.8 bis 1.65 V beträgt. Der Niederspannungsantrieb der LED muss die Spannung ausreichend erhöhen, damit die LED einschaltet. Für LEDs mit geringem Stromverbrauch ist dies ein häufiger Anwendungsfall, wie z. B. LED-Taschenlampen, LED-Notlampen, energiesparende Tischlampen usw. Aufgrund der begrenzten Kapazität einer einzelnen Batterie wird nicht viel Strom benötigt, aber die niedrigsten Kosten und eine relativ hohe Umwandlungseffizienz sind erforderlich. Angesichts der Möglichkeit, mit einer Batterie Nr. 5 und dem minimalen Volumen zu arbeiten, ist außerdem ein Ladepumpenverstärker die beste technische Lösung.
Übergangsspannungsantrieb Übergangsspannungsantrieb bedeutet, dass der Spannungswert der Stromversorgung der LED um den Spannungsabfall der LED-Röhre herum variiert, der etwas höher als der Spannungsabfall der LED-Röhre oder etwas niedriger als der Spannungsabfall der LED-Röhre sein kann. Beispielsweise haben eine Lithiumbatterie oder zwei in Reihe geschaltete Bleibatterien bei voller Ladung eine Spannung von mehr als 4 V und weniger als 3 V, wenn die Batterie leer ist. Typische Anwendungen dieser Art von Stromversorgung sind LED-Bergbaulampen. Die Übergangsspannung treibt die Stromumwandlungsschaltung der LED an, um sowohl das Booster- als auch das Buck-Problem zu lösen. Um mit einer Lithiumbatterie zu funktionieren, muss sie so klein wie möglich und so billig wie möglich sein. Im Allgemeinen ist die Leistung nicht groß, und die kostengünstigste Schaltungsstruktur ist ein Ladungspumpenkonverter mit umgekehrter Polarität.
Hochspannungsantrieb Hochspannungsantrieb bezieht sich auf den Spannungswert der LED-Stromversorgung, der immer höher ist als der Spannungsabfall der LED-Röhre, z. B. 6 V, 12 V, 24 V-Batterien. Typische Anwendungen sind Solar-Rasenleuchten, Solar-Hofleuchten, Kfz-Beleuchtungssysteme. Hochspannungsantriebe für LEDs lösen das Abwärtsproblem, da Hochspannungsantriebe im Allgemeinen von normalen Batterien gespeist werden und relativ viel Strom verbrauchen (z. B. Kfz-Beleuchtung und Signalbeleuchtung), und sollten daher so kostengünstig wie möglich sein. Die optimale Schaltungsstruktur des Konverters ist eine seriell geschaltete Abwärtsschaltung. Die Netzwechselstromversorgung (Treiber), die eine wertvolle Art der Stromversorgung für LED-Beleuchtungsanwendungen und Halbleiterbeleuchtung ist, muss das Problem gut lösen. Um Wechselstromversorgungen (Netzantriebe) für den LED-Treiber zu popularisieren und anzuwenden, wird der Wechselstrom normalerweise nach Dekomprimierung, Gleichrichter, Filter und Spannung (oder Dauerstrom) in Gleichstrom umgewandelt und dann durch die entsprechende Treiberschaltung für die LED bereitgestellt, um einen geeigneten Arbeitsstrom bereitzustellen, der jedoch auch eine hohe Umwandlungseffizienz, ein kleines Volumen und niedrige Kosten aufweist. Auch die Sicherheitsisolierung sollte berücksichtigt werden. Unter Berücksichtigung des Einflusses auf das Stromnetz müssen elektromagnetische Störungen und der Leistungsfaktor gelöst werden. Für LEDs mit kleiner und mittlerer Leistung ist die beste Schaltungsstruktur ein isolierter Single-Ended-Flyback-Wandler. Für Anwendungen mit hoher Leistung sollten Brückenschaltkreise verwendet werden.
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