Драйвер и импульсный блок питания. Отличия, принцип работы. Что лучше выбрать?
Многие довольно часто путают блоки питания и драйвера, подключая светодиоды и светодиодные ленты не от тех источников что нужно.
В итоге через небольшой промежуток времени они выходят из строя, а вы и не подозреваете в чем была причина и начинаете ошибочно грешить на «некачественного» производителя.
Рассмотрим подробнее в чем их отличия и когда нужно применять тот или иной источник питания. Но для начала кратко разберемся в типах блоков питания.
Трансформаторный блок
Сегодня уже довольно редко можно встретить применение трансформаторного БП. Схема их сборки и работы довольно проста и понятна.
Самый главный элемент здесь, безусловно трансформатор. В домашних условиях он преобразует напряжение 220В в напряжение 12 или 24В. То есть, идет прямое преобразование одного напряжения в другое.
Частота сети при этом, привычные нам всем 50 Герц.
Далее за ним стоит выпрямитель. Он выпрямляет синусоиду переменного напряжения и на выходе выдает «постоянку». То есть 12В, подаваемые к потребителю, это уже постоянное напряжение 12V, а не переменное.
У такой схемы 3 главных достоинства:
- незамысловатость конструкции
- относительная надежность
Однако есть здесь и недостатки, которые заставили разработчиков задуматься и придумать что-то более современное.
- во-первых это большой вес и приличные габариты
- как следствие первого недостатка — большой расход металла на сборку всей конструкции
- ну и ухудшает все дело низкий косинус фи и низкий КПД
Именно поэтому и были изобретены импульсные источники питания. Здесь уже несколько иной принцип работы.
Импульсные блоки питания
Во-первых, выпрямление напряжения происходит сразу же. То есть, подается на вход переменно 220В и тут же на входе преобразуется в постоянное 220V.
Далее стоит генератор импульсов. Главная его задача — создать искусственно переменное напряжение с очень большой частотой. В несколько десятков или даже сотен килогерц (от 30 до 150кГц). Сравните это с привычными нам 50 Гц в домашних розетках.
Кстати за счет такой огромной частоты, мы практически не слышим гул импульсных трансформаторов. Объясняется это тем, что человеческое ухо способно различать звук до 20кГц, не более.
Третий элемент в схеме — импульсный трансформатор. Он по форме и конструкции напоминает обычный. Однако главное его отличие — это маленькие габаритные размеры.
Это как раз таки и достигается за счет высокой частоты.
Из этих трех элементов самым главным является генератор импульсов. Без него, не было бы такого относительно маленького блока питания.
Преимущества импульсных блоков:
- маленькая цена, если конечно сравнивать по мощности его, и такой же блок собранный на обычном трансформаторе
- напряжение питания можно подавать в большом разбросе
- при качественном производителе блока питания, у импульсных ИБП более высокий косинус фи
Есть и недостатки:
- усложненность сборочной схемы
- сложная конструкция
- если вам попался не качественный импульсный блок, то он будет выдавать в сеть кучу высокочастотных помех, которые будут влиять на работу остального оборудования
![](/800/600/https/i1.wp.com/img.mysku-st.ru/uploads/images/00/60/51/2015/06/02/22af9e.jpg)
В чем отличия драйвера от блока питания
Почему же для светодиодов нельзя применять простой БП, и для чего нужен именно драйвер?
Драйвер — это устройство похожее на блок питания.
Однако, как только в него подключаешь нагрузку, он заставляет стабилизироваться на одном уровне не напряжение, а ток!
Светодиоды «питаются» электрическим током. Также у них есть такая характеристика, как падение напряжения.
Если вы видите на светодиоде надпись 10мА и 2,7В, то это означает, что максимально допустимый ток для него 10мА, не более.
При протекании тока такой величины, на светодиоде потеряется 2,7 Вольт. Именно потеряется, а не требуется для работы. Добьетесь стабилизации тока и светодиод будет работать долго и ярко.
Более того, светодиод — это полупроводник. И сопротивление этого полупроводника зависит от напряжения, которое на него подано. Изменяется сопротивление по графику — вольтамперной характеристике.
Если на нее посмотреть, то становится видно, даже если вы не намного увеличите или уменьшите напряжение, это резко, в разы изменит величину тока.
Причем зависимость не прямо пропорциональная.
Казалось бы, один раз выставь точное напряжение и можно получить номинальный ток, который необходим для светодиода. При этом, он не будет превышать предельные величины. Вроде бы и обычный блок с этим должен справиться.
Однако у всех светодиодов уникальные параметры и характеристики. При одном и том же напряжении они могут «кушать» разный ток.
Мало того, эти параметры еще способны меняться при изменении окружающей температуры.
А температурный диапазон работы светодиодных светильников очень большой.
Например, зимой на улице может быть -30 градусов, а летом уже все +40. И это в одном и том же месте.
![](http://srub-vsem.ru/wp-content/plugins/a3-lazy-load/assets/images/lazy_placeholder.gif)
Работать они конечно будут, но в каком режиме светоотдачи и насколько долго неизвестно. Заканчивается такая работа всегда одинаково — выгоранием светодиода.
Кстати, при превышении температуры световой поток у светодиодных светильников всегда падает, даже у тех, которые подключены через драйвер. У некачественных экземпляров световой поток падает очень сильно, стоит им поработать около часа и нагреться.
У качественных изделий световой поток с нагревом уменьшается слабо, но все же уменьшается.
Поэтому каждому светильнику после запуска, нужно дать время, чтобы он вышел на свой рабочий режим и световой поток стабилизировался. Его изменение должно быть не более 10% от начального.
Многие недобросовестные производители хитрят и измеряют эти параметры сразу после включения, когда поток еще максимальный.
![](/800/600/https/forum.cxem.net/uploads/monthly_2018_04/111.jpg.423aff2b7304ecf4d803ea14620dcdc4.jpg)
А уже эту последовательную цепочку подключают к драйверу. Данные цепочки можно комбинировать различными способами. Создавать последовательно-параллельные или гибридные схемы.
Недостатки драйверов
Безусловно и у драйверов есть свои неоспоримые недостатки:
- во-первых они рассчитаны только на определенный ток и мощность
А это значит, что для каждого драйвера каждый раз придется подбирать определенное количество светодиодов. Если один из них случайно выйдет из строя в процессе работы, то драйвер весь ток запустит на оставшиеся.
Что приведет к их перегреву и последующему выгоранию. То есть потеря одного светодиода влечет за собой поломку всей цепочки.
Бывают и универсальные модели драйверов, для них не важно количество светодиодов, главное чтобы их общая мощность не превышала допустимую. Но они гораздо дороже.
- узкоспециализированность на светодиодах
Простые блоки питания можно использовать для разных нужд, везде где необходимы 12В и более, например для систем видеонаблюдения.
Основное же предназначение драйверов — это светодиоды.
А есть бездрайверные заводские светильники? Есть. Не так давно на рынке появилось немало таких Led светильников и прожекторов.
Однако энергоэффективность у них не очень высокая, на уровне обычных люминесцентных ламп. И как он поведет себя при возможных перепадах параметров в наших сетях, большой вопрос.
Светодиодные ленты — подключение от блока питания или драйвера?
Отдельный вопрос это светодиодные ленты. Для них вовсе не нужны драйвера, и как известно они подключаются от привычных нам блоков питания 12-36 Вольт.
Казалось бы в чем подвох? Там же тоже стоят светодиоды.
А дело в том, что драйвер уже автоматически присутствует в самой ленте.
Все вы видели на светодиодных лентах впаянные сопротивления (резисторы).
Они как раз таки и отвечают за ограничение тока до номинальной величины. Одно сопротивление устанавливается на три последовательно подключенных светодиода.
Такие участки ленты, рассчитанные на напряжение 12 Вольт называют кластерами. Эти отдельные кластеры на всем протяжении ленты подключены между собой в параллель.
И именно благодаря такому параллельному соединению, на все светодиоды подается одинаковое напряжение 12В. Благодаря кластеризации при монтаже низковольтной ленты, ее спокойно можно отрезать на мелкие кусочки, состоящие минимум из 3-х светодиодов.
Казалось бы, решение найдено и где здесь недостаток? А главный недостаток такого устройства — эти резисторы не проделывают никакой полезной работы.
Они лишь дополнительно нагревают окружающее пространство и сам светодиод возле него. Именно поэтому светодиодные ленты не светят так ярко, как нам хотелось бы. Вследствие чего, их используют лишь как дополнительный свет интерьера.
Сравните 60-70 люмен/ватт у светодиодных лент, против 120-140 лм/вт у светильников и решений на основе драйверов.
Возникает вопрос, а можно ли найти ленту без сопротивлений и подключить к ней драйвер отдельно? Да, такие устройства например применяют в светодиодных панелях.
Их часто монтируют в подвесном потолке и не только. Применяются они без сопротивлений. Еще их называют токовыми светодиодными линейками.
Именно токовыми. Здесь все отдельные участки линеек подключаются последовательно на один драйвер. И все прекрасно работает.
Блок питания или драйвер? Что выбрать?
Если речь идет о светодиодах, то существует два источника их питания:
— классические блоки питания, которые стабилизируют напряжение,
— специальные блоки питания, которые стали называть драйверами. Они стабилизируют силу тока.
Каждый из этих приборов обладает своими задачами, своим назначением,
преимуществами и недостатками для разных ситуаций. Давайте попробуем понять, какой из видов оборудования необходим
именно Вам.
Особенности питания светодиодов
Светодиоды разных производителей имеют различное сопротивление, зависящее от напряжения питания, поступающего на них. Если поднять напряжение выше нормы, то сопротивление может начать резко падать. Как следствие, вырастет потребление тока, что приведет к гарантированному перегреву кристалла светодиода и, скорее всего, к выходу из строя.
Именно поэтому напряжение должно быть на 5-7% меньше от заявленного максимального порога.
Блоки питания
Если речь идет о светодиодной ленты, Вам стоит знать о том, что на ней через каждые
2-3 кристалла установлены резисторы, которые и выполняют роль ограничителя для
силы тока. Это продлевает жизненный цикл светодиодов и всей ленты. Именно
поэтому ленту необходимо резать только в специально обозначенных местах, а не
где угодно. Так как блок питания призван выдавать стабильное напряжение
независимо от силы тока, использование его со светодиодной лентой
приветствуется. Вы получите стабильное напряжение, а резисторы ограничат силу
тока, не давая кристаллам перегреться и сгореть.
Чисто теоретически использование драйвера с лентой также возможно. Но так как драйвер выдает стабильный ток, а напряжение может колебаться, то практические применение тандема «лента + драйвер»практически нереально. Вам бы пришлось рассчитать драйвер четко под ток, который потребляет четкая длина вашей ленты.
Драйверы питания светодиодов
Преимуществом драйвера перед блоками питания является то,что он выдает кристаллам полную мощность, не теряя ее на резисторах и сопротивлении. Соответственно светодиод светится гораздо ярче, чем при использовании блока питания с такой же мощностью. Также драйвер значительно увеличивает жизненный цикл светодиодов, так как никогда не превышает силу тока, оптимальную для него.
Есть у драйвера и что-то вроде минусов. Как мы уже сказали, драйвер весьма
проблематично использовать с произвольным количеством светодиодов. В зависимости от
параметров драйвера к нему может быть подключено строгое количество
светодиодов, что может выглядеть как недостаток. Также к минусам можно отнести
и то, что покупая драйвер для определенных светодиодов с определенными
характеристиками, вы не сможете использовать его больше нигде. А блоки питания
могут быть использованы и для других целей.
Итог…
Драйвер всегда будет лучшим решением если:
— Вы собираете осветительную систему на светодиодах без использования резисторов (например, модули или линейки),
— планируется стабильная работа всех подключенных светодиодов без необходимости отключения части из них.
Блоки питания более предпочтительны когда:
— Вы используете светодиоды с резисторами (например, ленты),
— Вы хотите периодически отключать часть осветительной системы, меняя тем
самым необходимые напряжение и силу тока.
Отличие блока питания от драйвера и трансформатора
В связи с переходом большинства потребителей на современное осветительное оборудование все более актуально получение измененного напряжения для их питания. Для этого могут использоваться различные преобразователи. Однако выходные параметры таких устройств, как и принцип их работы имеют некоторые различия. Для понимания принципов разделения в данной статье мы рассмотрим отличие блока питания от драйвера и трансформатора.
Блок питания
Под блоком питания подразумевается довольно обширный спектр электронных приборов, предназначенных для передачи пониженного выпрямленного напряжения от внешней сети к слаботочным потребителям. Как правило, блок питания состоит из понижающего трансформатора, который снижает привычные 220 В до нужного номинала. Затем передается на выпрямительный блок, преобразующий переменное напряжение в постоянное.
Пример работы блока питания приведен на рисунке ниже:
Рис.![](/800/600/https/ds05.infourok.ru/uploads/ex/0bf3/0004da6a-2e86440a/img19.jpg)
Современные модели содержат дополнительные блоки, повышающие эффективность агрегата, их применяют для питания:
- всех составляющих компьютерных блоков от сетевого фильтра;
- подзарядки устройств от сети блоком питания;
- организации безопасного электроснабжения через блок питания в помещениях, где недопустимо использование 220В по соображениям безопасности;
- подключения ленты со светодиодами от блока;
- для питания бытовых и промышленных приборов.
Теоретически блок питания это универсальное устройство, которое может подходить сразу для нескольких целей. Однако на практике существует и узкая специализация, к примеру, компьютерные БП оснащаются системой принудительного охлаждения, поэтому блоки питания без куллера не подойдут для этих целей.
В каждом конкретном случае блок питания подбирается не только по назначению, но и должен учитывать номинал питающего напряжения и мощность запитываемой нагрузки. Напряжение блока питания должно точно соответствовать номиналу питаемого устройства, а мощность должна быть не меньше, желательно даже иметь определенный запас.
Классический блок питания обладает целым рядом преимуществ:
- простота конструкции;
- высокая надежность агрегата;
- низкая себестоимость.
Однако вместе с тем блоки питания имеют большие габариты и вес, что усложняет их эксплуатацию в определенных местах, и относительно низкий КПД, так как значительная часть электрической энергии тратится на потери в стали.
Электронный трансформатор
Принцип действия электронного трансформатора схож с классическим – при подаче переменного напряжения на первичную обмотку, с его вторички снимается тоже переменное напряжение, но уже другого значения. Отличие заключается в том, что пониженное напряжение имеет совсем другую частоту и форму кривой, так как его искусственно создает генератор импульсов.
Пример схемы электронного трансформатора и принцип действия приведен на рисунке ниже:
Рис.![](/800/600/https/ds04.infourok.ru/uploads/ex/0fe0/000280df-3e379cf4/img5.jpg)
Как видите, в нем напряжение питания от сети 220 В не подается на обмотки трансформатора, а использует диодный мост в качестве основного преобразователя с переменной электрической величины в постоянную. Затем сигнал подается на выходные транзисторы, выступающие в роли электронного ключа, которые производят генерацию импульсов определенного количества и частоты. Следует отметить, что частота от генератора импульсов может достигать нескольких десятков кГц, но затем подается на импульсный преобразователь, который представлен силовым трансформатором.
Импульсные трансформаторы или, как их еще называют, импульсные БП нашли широкое применение в питании люминесцентных ламп. Однако его расположение по отношению к питаемым приборам освещения должно выполняться в непосредственной близи, чтобы сократить потери, нагрузку в сетевых проводах и нагрев. В сравнении с трансформаторным БП, импульсный имеет ряд весомых преимуществ:
- Меньшие габариты для такой же мощности, что снижает и стоимость устройства;
- Обладает лучшими параметрами в регулировке подаваемого напряжения;
- Отличается более высоким КПД.
Но наряду с преимуществами импульсный блок имеет и некоторые недостатки. У электронного трансформатора куда более сложная схема, что влечет за собой снижение надежности. Если продешевить с моделью трансформатора, то выходной ток выдаст в сеть много импульсных помех, способных повлиять на работу смежного оборудования.
Драйвер
Применение драйвера вместо трансформаторного блока обусловлено особенностями работы светодиода, как неотъемлемого элемента современного осветительного оборудования. Все дело в том, что любой светодиод является нелинейной нагрузкой, электрические параметры которого меняются в зависимости от условий работы.
Рис. 3. Вольт-амперная характеристика светодиодаКак видите, даже при незначительных колебаниях напряжения произойдет существенное изменение силы тока. Особенно явно такие перепады ощущают мощные светодиоды. Также в работе присутствует температурная зависимость, поэтому от нагревания элемента снижается падение напряжения, а ток при этом возрастает. Такой режим работы крайне негативно сказывается на работе светодиода, из-за чего он быстрее выходит со строя. Подключать его напрямую от сетевого выпрямителя нельзя, для чего и применяются драйверы.
Особенность светодиодного драйвера заключается в том, что он выдает одинаковый ток с выходного фильтра, несмотря на размер, подаваемого на вход напряжения. Конструктивно современные драйверы для подключения светодиодов могут выполняться как на транзисторах, так и на базе микросхемы. Второй вариант приобретает все большую популярность за счет лучших характеристик драйвера, более простого управления параметрами работы.
Ниже приведен пример схемы работы драйвера:
Рис. 4. Пример схемы драйвераЗдесь на вход выпрямителя сетевого напряжения VDS1 поступает переменная величина, далее выпрямленное напряжение в драйвере передается через сглаживающий конденсатор C1 и полуплечо R1 — R2 на микросхему BP9022. Последняя генерирует серию импульсов ШИМ и передает ее через трансформатор на выходной выпрямитель D2 и выходной фильтр R3 — C3, применяемый для стабилизации выходных параметров. Благодаря введению дополнительных резисторов в схему питания микросхемы, такой драйвер может регулировать значение мощности на выходе и управлять интенсивностью светового потока.
В чем их различие и что лучше выбрать: подведем итог
И так, если говорить в общем, то и блок питания, и электронный трансформатор, и драйвер относятся к категории электрических преобразователей. Но, каждый из них имеет свое назначение в прикладной электронике. Исходя из теоретических рассуждений, они взаимозаменяемы, но большинство оборудования, для которых они предназначены, не будет работать с аналогичными устройствами или будет работать некорректно.
Для чего же можно использовать каждое из них:
- Драйвер – используется, чтобы подключить светодиод, для остальных приборов использовать драйвер нецелесообразно. Драйвер уже установлен в светодиодных лампочках, как обязательный компонент. Однако следует отметить, что конкретный драйвер, используется исключительно для подходящего под его параметры полупроводника или группы полупроводников.
Если один из светодиодов перегорит, то драйвер перестанет соответствовать новому току.
- Блок питания – подходит для включения низковольтного оборудования с постоянным напряжением питания на 12 В, 24 В и т.д. Часто применяется для подключения светодиодных лент, так как ленты уже имеют переменные резисторы и не нуждаются в ограничении тока. Но им нужно применять выпрямитель, который и предоставляет блок питания, так как светодиод чувствителен к любым колебаниям питающих величин.
- Электронный трансформатор – часто используется для галогенных ламп, что обуславливается наличием минимальной нагрузки, без которой он попросту не запустится. Светодиодных приборов для электронного трансформатора может быть недостаточно, а вот галогенных более чем хватает. Но сами галогенки можно включать как от трансформатора, так и от блока питания, так как они работают от действующего напряжения.
В чём отличия драйвера и трансформатора?
И трансформатор, и драйвер являются блоками питания какой-либо электроники. Даже иногда внешне они очень похожи.
Но отличия между ними есть и очень серьёзные. Чтобы их понять, нужно определиться, что обычно подразумевается под этими терминами.
Что такое трансформатор?
Классический трансформатор — это электромагнитная катушка как минимум с двумя обмотками с разным количеством витков в каждой.
Подавая переменное напряжение на одну из обмоток, с другой можно снимать переменное напряжение, как меньшего, так и большего значения, в зависимости от соотношения количеств витков в обмотках.
Все прочие электронные приборы, питающие какую-либо технику, технически не являются трансформаторами, либо являются ими только в какой-то своей части.
Светодиодный трансформатор на 50 ваттНо, тем не менее, трансформатор — общепринятое название источника питания, под которым обычно понимается источник постоянного по значению напряжения, тип тока которого может быть как переменным, так и постоянным.
Именно в таком понимании мы используем термин трансформатор.
В нашем каталоге
Что такое драйвер?
Термин драйвер применяется к блокам питания, которые обеспечивают постоянный по значению ток в некотором диапазоне выходных напряжений.
Драйвер поддерживает в цепи постоянный по значению ток при изменении сопротивления подключённой нагрузки. Достигается это изменением выходного напряжения.
Для чего это нужно? Светодиоды нужно питать постоянным по типу и постоянным по значению током. Превышение номинального тока светодиода очень пагубно сказывается на его сроке эксплуатации — он быстро тускнеет, теряет яркость, перегревается и может перегореть.
Казалось бы, в чём проблема подсоединить светодиод к трансформатору постоянного тока? Подсоединяем же мы лампу накаливания — получаем и постоянный ток, и постоянное напряжение.
Можно, но не нужно! Дело в том, что сопротивление лампы накаливания практически не меняется, поэтому через неё и течёт постоянный по значению ток. Совсем другое дело светодиод — его сопротивление сильно «плавает» в зависимости от температуры. Поэтому, подключив его к трансформатору, мы получим на нём постоянное напряжение, но значение тока будет меняться и может превысить номинальный максимум. А от этого сильно страдает срок службы светодиодов.
Для решения этой проблемы и предназначены драйверы. Они меняют напряжение, поддерживая одно и то же значение тока, а светодиоды в этой ситуации чувствуют себя очень комфортно.
Светодиодный драйвер на 50 ваттПрименительно к светодиодным прожекторам термин драйвер идентичен термину блок питания — под ними всегда подразумевается одно и тоже.
Везде ли, где есть светодиоды, стоят драйверы?
Нет, не везде. Например, светодиодные ленты и почти все светодиодные лампы G4 лишены драйверов. При этом и те и другие подключаются к трансформаторам (ленты 220 вольт — к выпрямителям, но в данном контексте это одно и тоже). Также, например, различные светодиоды подсветки во всей технике подключаются явно не к драйверам.
Не имеют драйверов
Светодиодная лента 220 вольтСветодиодная лента 12 вольтСветодиодные лампы с цоколем G4Но во всех перечисленных случаях светодиоды специально запитываются пониженным током, чтобы избежать перегрева. Т.е. в этих случаях светодиоды светят не в полную яркость, меньше греются и, дополнительно, не получают превышения предельных значений тока при подключении к трансформатору.
Но если мы хотим получить максимальную отдачу, максимальную яркость, как, например, в прожекторе, то неизбежно нужен драйвер для стабилизации тока и хороший теплоотвод в виде радиатора.
Можно ли использовать трансформатор вместо драйвера?
Например, наши светодиодные матрицы для прожекторов в штатном режиме работают примерно на 33 вольтах. Можно ли их подключить к трансформатору постоянного тока напряжением 33 вольта?
Можно, они будут работать. Но их процесс выгорания (потери яркости) будет сильно ускорен. Поэтому
мы категорически не рекомендуем этого делать
В последнее время на рынке появилось очень много дешевых светодиодных прожекторов, у которых в качестве одного из достоинств указано, что они «бездрайверные». Якобы это повышает надежность, т.к. электроники существенно меньше. Но об обратной стороне, указанной выше, продавцы подобных изделий всегда умалчивают.
У Вас есть вопрос? Спросите консультанта.
Позвоните нам.Или кликните здесь и задайте свой вопрос — подробный ответ Вы получите очень быстро.
Мы всегда стараемся помочь.Каталог продукции
Какая разница между блоком питания для светодиодных ламп и электронным трансформатором для галогенных ламп
Какая разница между блоком питания для светодиодных ламп и электронным трансформатором для галогенных ламп
В этой статье мы разбирёмся какая разница между светодиодными лампами со специальным блоком питания и галогенными лампани. А также нужно ли менять источник питания для галогенных лапм.
Что такое электронный трансформатор?
Электронным трансформатором называют схему импульсного источника питания на основе трансформатора и высокочастотного генератора на полупроводниковых ключах. Они питаются от сети 220В переменного тока, а на их выходе переменное напряжение с действующим значением порядка 12В.
Структурная схема устройства изображена на рисунке ниже.
Здесь мы видим, что питание 220В сначала поступает на выпрямитель, после чего выпрямленное пульсирующее с частотой 100Гц напряжение поступает на узел силовых ключей и генератора, рассмотрим пример типовой принципиальной электрической схемы электронного трансформатора.
Здесь изображена типичная автогенераторная двухтактная схема. Её особенностью является то, что для работы ключей в режиме коммутации (переключений) на высокой частоте им не требуется ШИМ-контроллеров или других специализированных ИМС. Говоря простыми словами работа автогенератора заключается в переключении транзистора в результате напряжений, наводимых на обмотках импульсного трансформатора и положительной обратной связи.
Что мы видим на схеме? Первое что бросается в глаза – отсутствие диодного моста на выходе, а значит, что выходное напряжение переменное, а также отсутствие цепей, предназначенных для стабилизации выходного напряжения. Вы можете подробнее ознакомится с принципом их работы посмотрев видео:
Подобная схема лежит и в основе большинства зарядных устройств для мобильных телефонов, ЭПРА для питания люминесцентных ламп, в том числе в энергосберегающих или компактных люминесцентных лампах в некоторых вариациях и некоторыми доработками.
Рассмотрим выходные осциллограммы.
Здесь видно, что переменное напряжение амплитуда которого пульсирует от нуля до + и – 17Вольт. Такие изменения амплитуды с течением времени – повторяют пульсации выпрямленного сетевого(100Гц). Получается интересная ситуация – есть высокочастотное выходное напряжение, изменяющееся с частотой в десятки тысяч герц, при этом его амплитуда изменяется от 0 до 17 вольт с частотой в 100 Гц или выпрямленные 50 Гц. Если растянуть ось времени и рассмотреть форму на уровне периодов, то картинка примет следующий вид.
Здесь видно, что сигнал по форме далёк от синусоиды, а скорее прямоугольник с небольшим уклоном в сторону заднего фронта.
Блоки питания для светодиодных ламп 12В
Их часто называют блоками питания для светодиодных лент, фактически для подключения и лент и ламп нужен любой источник постоянного стабилизированного напряжения 12В с минимальными пульсациями. На практике в современном мире используются импульсные источники питания, рассмотрим типовую схему.
Или другой вариант:
Что общего у этих двух, казалось бы, разных схем? Они построены на интегральном ШИМ-контроллера который управляет силовыми ключами – транзисторами, они могут быть и полевыми, и биполярными. Кроме того, в выходном каскаде схемы вы видите выпрямитель и конденсаторы для сглаживания пульсаций (фильтр). Всё это значит, что на выходе мы получаем стабилизированный DC источник питания. Величина его пульсаций будет зависеть от нагрузки и ёмкости фильтрующих конденсаторов.
Её также можно реализовать на автогенераторной схеме, подобной электронному трансформатору, добавив цепи обратной связи для стабилизации выходного напряжения. В результате получится схема наподобие такой.
Аналогичная конструкция используется в упомянутых выше зарядных для мобильны телефонов здесь за стабилизацию отвечает цепочка обратной связи на 11 вольтовом стабилитроне VD9 и транзисторной оптопаре U1.
Принцип работы подобных ИИП мы рассматривали в статье ранее — Схемотехника блоков питания светодиодных лент.
5 особенностей и отличий БП для LED-лент и ламп от электронных трансформаторов для галогенных ламп
Итак, подведем итоги и ответим на вопрос: «почему нельзя питать светодиодные лампы от электронного трансформатора?». Для этого мы перечислим основные особенности этих источников питания и требования для работы светодиодных изделий.
1. Для включения светодиодных лент и ламп на 12В нужно постоянное напряжение. Так как у светодиодов нелинейная вольтамперная характеристика – они очень чувствительны к отклонениям напряжения питания от номинального, и при его превышении быстро выйдут из строя.
2. Электронные трансформаторы выдают пульсирующее переменное высокочастотное напряжение. Величина всплесков и пиков может достигать и 40 вольт в некоторых случаях. Это может привести к выходу из строя светодиодов или драйверов, встроенных в LED-лампу, а также к их нестабильной работе.
3. У электронных трансформаторов есть такая характеристика как минимальная нагрузка (смотрите рисунок ниже). Это значит, что, если подключить нагрузку меньше указанной на блоке питания он может либо не запуститься, либо выдавать большие пульсации, а также отключаться или другим образом отклоняться от нормального режима работы. Это критично, поскольку галогенные лампы потребляют в разы большую мощность, чем светодиодные, поэтому электронный трансформатор может проявлять себя подобным образом.
Мощность указана от 20 до 105 Вт, что говорит об ограничении по минимальной подключаемой мощности.
4. У блоков питания для ламп на 12В выходное напряжение и постоянное, и стабилизированное при этом.
5. Для питания галогеновых ламп не разницы в роде тока (постоянный или переменный), которым её будут питать. Важно действующее значение напряжения на ней. Поэтому они подойдут под оба варианта источников питания.
Заключение
Нельзя использовать электронный трансформатор для питания светодиодных изделий. Подбирайте блок питания с постоянным стабилизированным выходным напряжением. В противном случае ваши светильники и лампы могут выйти из строя. Также будьте внимательны – сейчас популярны светильники, предназначенные для питания источником постоянного тока – драйвером, это отдельный вид устройств! Об этом читайте здесь — В чем отличие блока питания от драйвера для светодиодов.
Ранее ЭлектроВести писали, почему перегорают светодиодные лампы.
По материалам electrik.info.
Что лучше выбрать для светодиодов — трансформатор или драйвер
Сегодня светодиоды семимильными шагами входят в обыденную жизнь человека. С их помощью производится либо полное освещение помещения, либо декоративная подсветка каких-либо элементов интерьера. Уже никого не удивишь подсветкой рабочей зоны на кухне, подсветкой потолков комнат по периметру, подсветкой картин и т.д. Данная тема стала очень популярной, так как начала пользоваться спросом. Поэтому во многих магазинах электротоваров можно найти большое количество компонентов, касающихся светодиодного освещения.
Большим преимуществом использования светодиодов в быту над обычными лампами стало следующее:
- Большой срок службы до 50 000 часов.
- Низкое потребление, что составляет некую экономию при оплате счетов за электроэнергию.
- Высокая светоотдача. Практически вся энергия преобразуется в свет, а не в тепло как у ламп накаливания.
- Можно реализовываться любые дизайнерские решения.
- Имеется возможность менять цвет освещения с помощью RGB светодиодов.
- Отсутствуют вредные вещества (ртуть, фосфор и т.д.)
Напрямую в электросеть включать светодиоды нельзя. Для этого существуют разные устройства: блоки питания на основе трансформаторов и драйверы. Все они преобразуют переменное напряжение в постоянное, ограничивают выходное напряжение или ток. Дальше попробуем разобраться в чем различия и что лучше выбрать для светодиодов — трансформатор или драйвер. Более доступными и дешевыми являются трансформаторы.
Это блоки питания, которые преобразуют переменное напряжение 220 В в постоянное, например, 12 В. Они имеют достаточно простую, но громоздкую конструкцию. Например, блок мощностью 100 Вт будет занимать место ориентировочно 70×140×40 мм. Поэтому необходимо сразу продумывать, где их можно размещать. Например, для подсветки рабочей зоны кухни для трансформатора придется выделить место в шкафчике.
При использовании трансформатора обязательно нужно считать мощность подключаемых светодиодов или светодиодных лент. Иначе можно его просто перегрузить, что приведет к перегреву блока и выходу из строя. Трансформатор не имеет встроенного ограничения по потребляемому току. При электропитании от него светодиоды будут брать такой ток, который им необходим. Также нагружать на 100% такие блоки питания нельзя. Рекомендуется подбирать трансформаторы, таким образом, чтобы их мощность превышала мощность подключаемой нагрузки ориентировочно на 30 процентов.
К плюсам использования трансформаторов можно отнести: наличие гальванической развязки с сетью, что обеспечивает электробезопасность для человека, более низкую стоимость, доступность во многих магазинах. К минусам можно отнести большие габаритные размеры, возможность появления гула во время работы и отсутствие контроля потребляемого тока светодиодами. Драйвер немного отличается от трансформатора, хотя эти оба устройства предназначены для электропитания светодиодов.
Можно сказать, что драйвер является источником тока для светодиодов. Внутри него находится некая схема, которая выдает стабилизированный ток. У него выходное напряжение варьируется в зависимости от количества подключенных светодиодов и от их мощности. Например, если к драйверу с током 300 мА подключить один светодиод на 300 мА мощностью 1 Вт, то падение напряжения на диоде будет 3,3 В и он будет потреблять ток 300 мА. При последовательном подключении двух аналогичных светодиодов ток останется на прежнем уровне 300 мА, а суммарное напряжение будет составлять 6,6 В. Поэтому при выборе драйвера нужно смотреть не только на его ток, но и на пороги выходного напряжения. Даже при покупке мощных светодиодов с ними идет информация только о потребляемом токе и их мощности.
При планировании подключения драйверов у себя дома необходимо учитывать еще такой параметр, как пусковой ток. Блок мощностью 150 Вт может кратковременно иметь пусковой ток до 65 А. Это указывается в его паспорте. Поэтому на это обращайте особое внимание при выборе модели драйвера и при выборе номинала и время-токовой характеристики , который будет защищать цепь освещения.
К минусам использования драйверов можно отнести большую их стоимость и соответственно они реже встречаются в продаже. Выше мы рассмотрели два разных блока питания для подключения светодиодов и светодиодных лент. Узнали, что они из себя представляют, в чем их различия, плюсы и минусы. Что лучше выбрать трансформатор или драйвер однозначно сложно сказать. Тут нужно исходить из конкретной ситуации и какие функции от светодиодного освещения необходимо реализовать. Поэтому перед выбором необходимо взвесить все преимущества и недостатки использования обоих устройств в данной ситуации и только потом принимать решение.
Источник: Компания «Уралэнерго».
Подбор блоков питания для светодиодной ленты.
Подбор блоков питания для светодиодной ленты.
Общие вопросы выбора блока питания
Для правильного подбора блока питания (БП) для системы светодиодной подсветки необходимо знать параметры подключаемой светодиодной ленты и параметры предлагаемых блоков питания.
Первый параметр ленты, влияющий на выбор БП – напряжение питания ленты. Чаще всего это 12 или 24 вольта. На какое напряжение рассчитана лента, на такое же напряжение выбирается и блок питания.
Второй параметр ленты, требующийся нам для расчета блока питания – потребляемая мощность на 1 метр ленты. Этот параметр обязательно приводится добросовестным производителем в характеристиках ленты и обычно обозначается на упаковке ленты. Мощность светодиодных лент, имеющихся в нашем ассортименте, варьируется в диапазоне от 4.2 до 31 Вт/м. Обычно, чем выше потребляемая мощность ленты, тем она ярче светит. Правда, тут вносит неоднозначность такой показатель как КПД, но на приводимый расчет блока питания он не влияет, поэтому принимать во внимание сейчас мы его не будем.
Следующий показатель – длина подключаемой к БП ленты. Тут все просто. Длина – есть длина. Измеряется в метрах.
С лентой разобрались, теперь разбираемся с блоками питания. Основные характеристики БП – выходное напряжение, максимально допустимый ток, который может длительное время отдавать блок питания в нагрузку, и выходная мощность блока питания.
С выходным напряжением все просто. Лента 12-ти вольтовая, и блок питания нужен на 12 вольт, лента на 24 вольта – блок питания берем на 24 вольта.
Следующий параметр — максимальный ток, отдаваемый блоком питания – параметр очень важный, но в стандартных расчетах для систем со светодиодной лентой используется редко. Хотя, зная его всегда можно определить выходную мощность блока питания. Нужно просто перемножить выходное напряжение в вольтах на максимальный ток в амперах и получим мощность в ваттах. Например, блок питания с выходным напряжением 12 вольт и максимальным током 5 ампер имеет выходную мощность 60 ватт.
А выходная мощность блока питания – это как раз тот параметр, который нужен для наших расчетов.
Для наглядности, давайте рассмотрим расчет требуемого БП на примере.
1. Имеем комнату со сторонами 5х4 м. Хотим расположить ленту за карнизом по периметру комнаты. Длина периметра в таком случае составит 18 м. Соответственно, такой же длины у нас будет и лента.
2. Выбираем ленту не самую слабую, но и не самую яркую, например, ленту с артикулом 010346, модель RT 2-5000 24V Warm 2x (3528, 600 LED, LUX).
3. Из обозначения видно, что это лента длиной 5 метров, с питанием 24 вольта, теплого белого цвета, двойной плотности (но не двухрядная), светодиоды 3528 (размер SMD корпуса светодиода 3.5х2.8мм), 600 светодиодов на 5 метров (или 120 светодиодов на метр).
4. Из характеристик, имеющихся на сайте или указанных на упаковке, узнаем, что потребляемая мощность этой ленты – 48 ватт на 5 метров (9.6 Вт/м)
5. Умножаем длину ленты на потребляемую мощность 18*9.6 = 172.8 Вт.
6. Добавляем минимум 10-ти процентный запас по мощности, получаем 182.8 Вт.
7. Выбираем ближайший по мощности блок питания с округлением в большую сторону. Это блок питания мощностью 200 Ватт с выходным напряжением 24 вольта (как мы помним лента у нас с питанием 24 вольта).
8. Смотрим на сайте габариты блока питания. Артикул 013138, модель ARPV-24200 (24V, 8.3A, 200W) — 238x130x60 мм.
9. Далее возможны варианты:
a) нормально, габариты устраивают – оставляем как есть;
b) ого! куда же я его такой здоровый дену? – делим ленту на два участка, выбираем два блока питания меньшего размера и, соответственно, меньшей мощности — по 100 ватт каждый — и подключаем к каждому блоку питания по 9 метров ленты;
c) опять не помещается — делим ленту на четыре фрагмента, ставим четыре блока питания по 50 ватт.
Удобнее всего монтировать оборудование, когда один блок питания устанавливается на каждые 5 или 10 метров ленты.
В рассмотренном примере мы использовали герметичный блок питания. Вы можете спросить, зачем в обычной комнате ставить герметичный блок. Ведь есть же блоки в защитном кожухе, они дешевле. Да, есть. Да, дешевле. Но они незащищены не только от влаги, но и от пыли, от попадания в них мелких предметов, домашних «животных», наконец. Все это неблагоприятно сказывается на надежности системы в целом. Кроме того, на сегодняшний момент все блоки питания для светодиодной ленты это импульсные преобразователи напряжения. Поэтому от открытых блоков питания, как бы качественно они не были сделаны, в полной тишине может быть слышен слабый «комариный» писк. Правда блоки питания в защитном кожухе бывают большей мощности, чем герметичные блоки, но и здесь есть свои подводные камни. Негерметичные блоки с мощностью более 200 ватт требуют принудительного охлаждения и снабжаются встроенными вентиляторами. Как гудит куллер системного блока компьютера у Вас под столом, слышали? Хочется Вам по ночам, при включении подсветки слышать аналогичное жужжание? В общем, делайте свой выбор.
И еще одна важная рекомендация. Монтаж блоков питания необходимо осуществлять таким образом, чтобы обеспечить циркуляцию воздуха для охлаждения блоков, а также предусмотреть возможность доступа к БП для их обслуживания или замены. Надежность применяемых блоков питания достаточно высока, но в нашей реальной жизни не исключены случаи, при которых в сети может появиться опасное для БП напряжение или пульсации, приводящие к выходу их из строя.
Особенности выбора блока питания для системы с регулировкой яркости или системы с многоцветной лентой.
Если в результате описанного выше расчета получилось, что мы вполне обходимся одним блоком питания и размер его нас устраивает, то никаких особенность в подборе блока для системы подсветки с управлением лентой нет. Дальше эту статью можно не читать.
Во всех остальных случаях, нужно решить еще одну задачу. Задача заключается в следующем. Если мы хотим управлять лентой – будь то изменение яркости или изменение цвета – мы должны установить между блоком питания и лентой соответствующее устройство управления – диммер или RGB контроллер. Следовательно, если мы делим мощность на два блока питания, то должны поставить два устройства управления. Делим на четыре блока, должны поставить четыре устройства. И т.д. И все это должно срабатывать одновременно, от одного регулятора или от одного пульта. Но вопросы синхронизации – это отдельная тема и сейчас она нас не интересует. Сейчас мы занимаемся электропитанием. Можно, конечно, оставить все как есть, и поставить на каждый блок питания по отдельной управляющей коробочке, но наша цель (точнее, Ваша цель) уменьшить количество коробочек и дополнительных проводков в системе (а соответственно, уменьшить стоимость оборудования и монтажных работ).
Если мы используем 24-х вольтовую ленту, то можно прибегнуть к одной хитрости. Мы можем взять два одинаковых блока питания на напряжение 12 вольт, соединить их последовательно и получить на выходе такой системы напряжение 24 вольта и удвоенную мощность. Схема подобного соединения приведена на рисунке.
При таком включении необходимо учесть особенности конструкции блоков питания. Некоторые БП выполнены таким образом, что их металлический корпус соединен с минусовым выходом. При использовании подобных блоков в рассматриваемой схеме требуется изолировать корпуса БП друг от друга и от любых металлических поверхностей.
Некоторые «умельцы» предлагают для увеличения мощности соединять выходы блоков питания параллельно. Подавляющее большинство БП не допускают такого соединения. Это связанно с тем, что двух идеальных блоков питания с абсолютно одинаковыми выходными напряжениями не бывает. Как бы ни старался производитель, но хоть на сотые доли вольта оно будет отличаться. Напряжение на выходе блока стабилизируется специальной электронной схемой, которая постоянно следит за выходным напряжением и в случае его отклонения от нормы, старается вернуть его в заданный диапазон. В случае соединения в параллель двух блоков с разными напряжениями, каждый из них начнет «перетягивать одеяло» на себя. Рано или поздно это закончится выходом БП из строя. Кроме того, в момент включения такой системы один блок может мешать запуститься другому. В результате, могут появиться периодические моргания ленты при включении подсветки. Ради справедливости, следует заметить, что существуют блоки питания, допускающие параллельное соединение, но это отдельный, довольно редко встречающийся класс. Возможность такого соединения обязательно указывается в документации на блок питания.
ТОВАРЫ СВЯЗАННЫЕ СО СТАТЬЕЙ
Простое определение: в чем разница между адаптером питания и светодиодным драйвером
Автор Hestia, 22.07.2016
Традиционные преобразователи постоянного и переменного тока чаще всего используются для преобразования входного напряжения в «постоянное напряжение». Напротив, светодиоды работают лучше и безопаснее при использовании с драйвером «постоянного тока». Чтобы удовлетворить ежедневно увеличивающееся использование светодиодов, существует множество конструкций устройств, отвечающих требованиям.
Источники питаниядля светодиодов, которые были разработаны для регулирования выходного тока, называются драйверами светодиодов, в то время как обычные источники питания переменного и постоянного тока, которые использовались для обеспечения «постоянного напряжения», в основном называются источниками питания светодиодов.Это может показаться немного запутанным, но в настоящее время термины «светодиодный дайвер» и «светодиодный источник питания» могут использоваться соответственно.
При покупке такого устройства наиболее важно отметить, дает ли выходное напряжение «постоянное напряжение» или «постоянный ток», который необходим светодиодному изделию, которое будет получать питание.
Когда мне нужен драйвер светодиода для регулирования напряжения? Одна из самых важных частей в светодиодном устройстве — это световые модули. Световые модули состоят из ряда светодиодов, соединенных вместе, чтобы образовать серию или параллель, которые затем образуют конфигурацию массива или цепочки.Если световые модули светодиодного устройства включают в себя драйвер «постоянного тока», потребуется дополнительный внешний драйвер «постоянного напряжения» или источник питания.
Источник питания для средней скважины https://www.amazon.com/MEAN-WELL-Switching-Current-Voltage/dp/B00YF3FIFU?ie=UTF8&*Version*=1&*entries*=0
Более дешевые схемы светодиодов ограничивают ток, проходящий через светодиод, с помощью простого резистора. В этом случае необходим источник питания «постоянного напряжения». К другим примерам применения источников постоянного напряжения относятся световые рекламные вывески, дорожные указатели, светодиодные HD-экраны и т. Д.
Драйверы«постоянного напряжения» бывают разных форм. Некоторые из них выглядят как обычные блоки питания, а некоторые могут использоваться в закрытых светильниках для использования во влажной и влажной среде.
Когда мне нужен драйвер «постоянного тока»? Для светодиода, не имеющего внутреннего «постоянного» драйвера в своих световых модулях, потребуется дополнительный внешний светодиодный драйвер или источник питания для регулирования тока. Драйверы светодиодов «постоянного тока» доступны в различных корпусах и формах, от закрытых влагозащищенных корпусов до интегральных схем для решения любых задач и требований к выходной мощности.
Когда светодиоды соединены последовательно, прямое падение напряжения для каждого светодиода в группе складывается. Например, когда 15 светодиодов были соединены последовательно, и каждый из светодиодов имеет падение напряжения 3 В, вам понадобится источник напряжения 45 В (15 x 3 В = 45 В), чтобы обеспечить напряжение, необходимое для светодиодного устройства. работают нормально. Таким образом, драйверы «постоянного тока» всегда включают диапазон выходного напряжения, на который он способен преодолевать падения напряжения, в их спецификации.
Драйверы светодиодов: постоянный ток против постоянного напряжения
«Какой тип драйвера для светодиодов мне нужен?» Поиск драйверов для светодиодов может быть сложнее, чем вы думаете, из-за множества имеющихся вариантов. Существует множество факторов, на которые следует обратить внимание при выборе того, который лучше всего подходит для вас, мы подробно рассмотрим это в нашем руководстве по светодиодным драйверам здесь. Одним из важных вариантов является выбор драйвера светодиодов постоянного тока по сравнению с драйвером светодиодов постоянного напряжения.Теперь известно, что драйверы светодиодов считаются устройствами постоянного тока, так почему же производители предлагают драйверы постоянного напряжения и для светодиодов? Как мы можем отличить эти два?
Драйверы светодиодов постоянного тока и драйверы светодиодов постоянного напряжения
Драйверы постоянного тока и постоянного напряжения являются жизнеспособными вариантами источника питания для светодиодных источников света, но отличается только способ подачи питания. Драйверы светодиодов являются движущей силой, которая обеспечивает и регулирует необходимую мощность, чтобы светодиоды работали безопасно и стабильно.Понимание разницы между двумя типами может:
- Помощь в правильном включении светодиодов
- Избегайте серьезных повреждений ваших инвестиций в светодиоды
Что такое светодиодный драйвер постоянного тока?
Драйверы светодиодов постоянного тока предназначены для заданного диапазона выходных напряжений и фиксированного выходного тока (мА). Светодиоды, рассчитанные на работу с драйвером постоянного тока, требуют определенного источника тока, обычно указываемого в миллиамперах (мА) или амперах (А).Эти драйверы изменяют напряжение в электронной схеме, что позволяет току оставаться постоянным во всей светодиодной системе. Драйвер постоянного тока Mean Well AP — хороший пример, показанный ниже:
Чем выше номинальный ток, тем ярче светодиод, но если его не регулировать, светодиод будет потреблять больше тока, чем рассчитано. Термический разгон относится к превышению максимального тока возбуждения светодиодов, что приводит к резкому сокращению срока службы светодиодов и преждевременному выгоранию из-за повышения температуры.Драйвер постоянного тока — лучший способ управлять светодиодами высокой мощности, поскольку он поддерживает постоянную яркость всех светодиодов в серии.
Что такое светодиодный драйвер постоянного напряжения?
Драйверы постоянного напряжения предназначены для одного выходного напряжения постоянного тока (DC). Наиболее распространенные драйверы постоянного напряжения (или блоки питания) — 12 В или 24 В постоянного тока. Светодиодный индикатор, рассчитанный на постоянное напряжение, обычно указывает количество входного напряжения, необходимое для правильной работы.
Источник постоянного напряжения получает стандартное линейное напряжение (120–277 В переменного тока).Это тип питания, который обычно выводится из настенных розеток по всему дому. Драйверы постоянного напряжения переключают это напряжение переменного тока (VAC) на низкое напряжение постоянного тока (VDC). Драйвер всегда будет поддерживать постоянное напряжение независимо от того, какая на него токовая нагрузка. Пример блока питания постоянного напряжения ниже в Mean Well LPV-60-12.
LPV-60-12 будет поддерживать постоянное напряжение 12 В постоянного тока, если ток остается ниже 5-амперного максимума, указанного в таблице.Чаще всего драйверы постоянного напряжения используются в светильниках под шкафом и других гибких светодиодных лентах, но это не ограничивается этими категориями.
Итак, как мне узнать, какой тип драйвера светодиода мне нужен?
Корпус для постоянного тока драйверов :Если вы посмотрите на светодиоды высокой мощности, одной уникальной характеристикой является экспоненциальная зависимость между приложенным прямым напряжением к светодиоду и током, протекающим через него. Вы можете ясно видеть это из электрических характеристик Cree XP-G2 ниже на Рисунке 1.Когда светодиод включен, даже малейшее изменение напряжения на 5% (от 2,74 В до 2,87 В) может привести к 100% увеличению тока, подаваемого на XP-G2, как вы можете видеть по красным меткам, ток увеличился с 350 мА до 700 мА. .
Рисунок 1
Теперь более высокий ток действительно делает светодиоды ярче, но в конечном итоге приводит к перегрузке светодиода. См. Рисунок 2, на котором представлены характеристики Cree по максимальному прямому току и кривые снижения номинальных значений для различных температурных условий окружающей среды. В приведенном выше примере мы все равно могли бы управлять светодиодом XP-G2 с током 700 мА, однако, если бы у вас не было устройства ограничения тока, светодиод потреблял бы больше тока, поскольку его электрические характеристики изменялись из-за повышения температуры.Это в конечном итоге приведет к тому, что текущий способ превысит предел… особенно в более жарких условиях. Избыточный прямой ток приведет к дополнительному нагреву внутри системы, сократит срок службы светодиодов и, в конечном итоге, приведет к выходу светодиода из строя. Мы называем это тепловым разгоном, который более подробно объясняется здесь. По этой причине предпочтительным методом питания мощных светодиодов является драйвер светодиодов постоянного тока. При использовании источника постоянного тока, даже если напряжение изменяется с температурой, драйвер поддерживает постоянный ток, не перегружая светодиод и предотвращая тепловой пробой.
Рисунок 2
Когда мне использовать драйвер светодиода постоянного напряжения ?В приведенном выше примере используются светодиоды высокой мощности и в меньшем масштабе, поскольку мы говорили об использовании только одного светодиода. С освещением в реальном мире неудобно или экономично собирать все вручную из одного диода, светодиоды обычно используются вместе в последовательных и / или параллельных цепях для достижения желаемого результата. К счастью для дизайнеров освещения, производители представили на рынке множество светодиодных продуктов, в которых несколько светодиодов уже собраны вместе, например светодиодный трос, светодиодные ленты, светодиодные полосы и т. Д.
Наиболее распространенные светодиодные ленты состоят из группы светодиодов, последовательно соединенных с токоограничивающим резистором. Производители следят за тем, чтобы резисторы были правильного номинала и в правильном положении, чтобы светодиоды на полосах были менее подвержены колебаниям источника напряжения, как мы говорили с XP-G2. Поскольку их ток уже регулируется, все, что им нужно, — это постоянное напряжение для питания светодиодов.
Когда светодиоды или массив светодиодов сконструированы таким образом, они обычно указывают напряжение, при котором должно работать.Так что, если вы видите, что ваша полоса потребляет 12 В постоянного тока, не беспокойтесь о драйвере постоянного тока, все, что вам понадобится, это источник постоянного напряжения 12 В постоянного тока, так как ток уже регулируется бортовой схемой, встроенной производителем.
Преимущество использования светодиодного драйвера постоянного тока
Поэтому, когда вы создаете свой собственный светильник или работаете с нашими мощными светодиодами, в ваших интересах использовать драйверы постоянного тока, потому что:
- Они избегают нарушения максимального тока, указанного для светодиодов, тем самым предотвращая перегорание / тепловой пробой.
- Они упрощают дизайнерам управление приложениями и помогают создавать источники света с более постоянной яркостью.
Преимущество использования драйвера светодиода постоянного напряжения
Драйвер светодиода с постоянным напряжением используется только при использовании светодиода или матрицы, рассчитанной на определенное напряжение. Это полезно как:
- Постоянное напряжение — это гораздо более привычная технология для инженеров-проектировщиков и монтажников.
- Стоимость этих систем может быть ниже, особенно в более крупных приложениях.
Не стесняйтесь ознакомиться с нашим руководством по светодиодным лентам, в котором есть множество устройств, которые могут работать от постоянного напряжения. Кроме того, если вам нужна помощь в выборе драйвера светодиода с постоянным током, ознакомьтесь с нашим полезным постом о том, как выбрать подходящий.
Общие вопросы и ответы о драйверах / источниках питания светодиодов
Драйверы светодиодовили источники питания светодиодов обеспечивают светодиодные лампы электричеством, необходимым для максимальной производительности, подобно магнитному балласту люминесцентной лампы или низковольтному трансформатору лампы.Постоянный поток технологических инноваций и часто сбивающая с толку терминология может сделать выбор драйвера светодиодов непосильным даже для опытных профессионалов. Цель этой статьи — ответить на некоторые из наиболее распространенных вопросов и помочь дизайнеру / специалисту по свету ориентироваться в запутанном лабиринте выбора светодиодных драйверов.
- Что такое светодиодный драйвер и зачем он вам нужен?
Светодиоды не могут работать без трех основных компонентов: чипсета, излучающего свет; драйвер, регулирующий мощность источника света; и радиатор, охлаждающий устройство.Драйвер светодиодов является жизненно важным компонентом технологии, поскольку светодиоды используют мощность, преобразованную драйвером, для генерации света. Эти драйверы очень эффективны при преобразовании электроэнергии, поэтому светодиодная лампа мощностью 100 Вт может заменить металлогалогенную лампу мощностью 400 Вт. - В чем разница между драйверами постоянного напряжения и постоянного тока?
Одним из наиболее важных факторов, которые следует учитывать, является то, требуется ли приложению источник питания постоянного напряжения (CV) или постоянного тока (CC) .Драйвер CV обеспечивает фиксированное напряжение и подходит для освещения, где количество светодиодных цепочек и потребляемый ток неизвестны. В этих приложениях управление током осуществляется дополнительными компонентами на самом светодиодах. Драйверы CC обеспечивают постоянный ток и подходят для приложений, требующих постоянного тока, напрямую подключенного к светодиоду. Этот тип драйвера работает в ограниченном диапазоне напряжений, поэтому важно выбрать драйвер с подходящим номинальным напряжением.GRE Alpha, ведущий разработчик твердотельных светодиодных источников питания, предлагает различные двухрежимные драйверы светодиодов для повышения гибкости проектирования освещения. - Что такое драйвер светодиода переменного тока?
Функция драйвера светодиода переменного тока заключается в понижении входного напряжения до более низкого выходного напряжения для удовлетворения небольших потребностей светодиода, обычно 12 или 24 вольт. Важно учитывать ваши требования к питанию, поскольку драйверы светодиодов переменного тока могут работать только с лампами, которые уже имеют внутренний преобразователь переменного тока в постоянный. - Что такое PF и PFC и почему они важны?
Коэффициент мощности (PF) — это соотношение между реальной и полной мощностью и представляет собой соотношение между фактической нагрузкой (кВт) и полной нагрузкой (кВА). Коррекция коэффициента мощности (PFC) имеет решающее значение для выбора драйвера светодиода, поскольку светодиоды с низким коэффициентом мощности потребляют более высокие токовые нагрузки, чем нагрузки с более высоким коэффициентом мощности. Низкий коэффициент мощности приводит к более значительным потерям мощности в линиях электроснабжения, поэтому драйверы светодиодов должны соответствовать стандартам PFC. - Поддерживает ли драйвер затемнение и без мерцания?
Если приложение требует каких-либо уникальных функций, таких как регулировка яркости, обязательно выберите качественный светодиодный драйвер с функцией регулировки яркости без мерцания.Современные беспроводные драйверы светодиодов разработаны для совместимости с надежными беспроводными протоколами, такими как Bluetooth LE, Zigbee, EnOcean, Thread, Z-Wave и KNX, что обеспечивает практически мгновенную обратную связь без помех. Разработчики должны понимать различные доступные протоколы и сравнивать сильные стороны и ограничения. - Могу ли я использовать драйвер для работы на открытом воздухе?
Драйверы светодиодов с классом защиты IP67 могут использоваться на открытом воздухе. Продукция с таким рейтингом полностью защищена от пыли и выдерживает погружение в воду на глубину до 1 м на срок до 30 минут. - Совместим ли драйвер с системами беспроводного управления?
Многие современные системы управления освещением должны иметь возможность подключения к Интернету вещей (IoT) — так называется сеть связанных беспроводных физических устройств. Если конструкция вашей системы требует беспроводного подключения, вы должны убедиться, что драйверы светодиодов являются беспроводными и могут «говорить» на том же языке, что и другие устройства в вашей системе. Подключенные устройства могут помочь разработчикам спланировать системы, которые будут более энергоэффективными и интуитивно понятными.Если ваш светодиодный драйвер не должен «говорить» по одному из протоколов подключения loT, на рынке доступен широкий спектр надстроек для модулей затемнения светодиодов. Эти продукты позволяют дизайнерам добавлять варианты дизайна проекта. «Это одна из наших основных уникальных инноваций, связанных с нашим модульным системным подходом», — сказал Ричард Фонг, директор GRE Alpha. - Что такое заливка (инкапсуляция) и почему это важно?
Герметизация увеличивает степень защиты IP (степень защиты от проникновения) драйвера / источника питания за счет обеспечения водонепроницаемого барьера для защиты компонентов от жидкостей.Это особенно важно для наружного применения. Герметизирующий компаунд также отводит тепло от жизненно важных силовых компонентов к поверхности корпуса и, таким образом, снижает тепловую нагрузку и увеличивает срок службы компонентов. - Каковы преимущества использования драйверов с высоким КПД?
Энергоэффективность — это основная причина, по которой клиенты испытывают потребность в твердотельных светодиодных системах управления освещением. Использование высокоэффективных драйверов увеличивает достижимую экономию энергии.Источники питания с более высоким КПД рассеивают меньше тепла и продлевают срок службы продукта.
- Каков ожидаемый срок службы драйвера светодиода?
Помимо экономии энергии, светодиодные системы освещения также должны выдерживать испытание временем. Известно, что светодиоды служат значительно дольше традиционных систем освещения. Таким образом, срок службы источника питания светодиода должен соответствовать ожидаемому сроку службы светодиода. Среднее время наработки на отказ (MTBF) — хороший индикатор качества светодиодного драйвера.Ведущие производители светодиодных драйверов, такие как GRE Alpha, указывают информацию о времени наработки на отказ в технических характеристиках своих продуктов. Разработчики систем освещения могут рассчитывать на целостность этих компонентов для своих систем управления.
Другими факторами, которые следует учитывать, являются надежность, функциональность и удобство использования. Не все водители одинаковы. Рассмотрим преимущества модульного пути. Основное преимущество заключается в том, что это дает пользователю возможность смешивать и подбирать то, что ему нужно, по разумной цене, без чрезмерной инженерии.В этом отношении наш подход модульных систем уникален. Чтобы узнать больше о драйверах светодиодов и источниках питания, посетите GREAlpha.com или приведенные ниже статьи.
Список литературы
Корри, А. (1 января 2013 г.). Светодиодное освещение зависит от драйверов . Electronic Design, Нью-Йорк,
61, 5, 74.
Ван, Ю., Алонсо, Дж. М., и Руан, X. (1 июля 2017 г.). Обзор светодиодных драйверов и связанных технологий .Ieee Transactions on Industrial Electronics, 64, 7, 5754-5765.
Подано в: Промышленность
Выбор блока питания — аспект LED
Таблица совместимости блоков питания
Когда мне нужен блок питания?
Вам понадобится источник питания, если напряжение вашего прибора не соответствует напряжению источника питания. Например, большинство настенных розеток в жилых домах питают 110 В переменного тока. Для того, чтобы использовать полосовую лампу 24 В, вам понадобится источник питания, который снизит напряжение с 110 В переменного тока до 24 В постоянного тока.
Что делать, если у меня уже есть источник низкого напряжения?
Для морских установок и жилых домов на колесах, которые уже имеют хорошее, чистое, регулируемое питание 12 В или 24 В постоянного тока, вам не потребуется источник питания. Вы должны убедиться, что источник питания соответствует входному напряжению конкретного светильника, который вы устанавливаете, поскольку некоторые из наших продуктов не предназначены для применения с низким напряжением. Также важно убедиться, что прибор и источник питания, на которые вы смотрите, являются постоянным (постоянным), а не переменным (переменным) током.Мы не предлагаем блоки питания переменного тока низкого напряжения.
У меня уже есть блок питания. Могу я использовать это вместо того, чтобы покупать ваш?
Наши блоки питания разработаны и протестированы для работы с нашими продуктами, поэтому мы настоятельно рекомендуем их использовать. Однако другие источники питания также могут работать. Убедитесь, что вы определили, какой тип источника питания используете, и сопоставили его с таблицей выше, чтобы вы могли определить способность к регулировке яркости. Мы не несем ответственности по гарантийным претензиям, возникшим в результате использования неправильных блоков питания.Примечание: любые драйверы, поставляемые с фарами, НЕ могут быть заменены другим драйвером. Они специально разработаны для наших продуктов — использование другого драйвера не сработает и повредит ваше устройство.
В чем разница между затемнением ELV, MLV и контроллером?
ДиммерELV использует электронный настенный диммер низкого напряжения. Это наш предпочтительный метод затемнения для светодиодов, который используется для большинства наших встраиваемых светильников. Рекомендуемые диммеры включают Eaton TAL06P, Lutron Skylark SELV-300P или Lutron Diva DVELV-300P.Вероятно, ваш местный хозяйственный магазин продает эти и другие товары.
MLV (низковольтный магнитный) диммер использует диммер MLV для уменьшения напряжения источника питания. Диммеры MLV должны быть соединены с источником питания MLV и могут использоваться только с полосовыми лампами. Использование компонентов в стиле MLV с продуктами, отличными от MLV, приведет к повреждению и снижению производительности. Для диммеров MLV мы рекомендуем Lutron Diva DVLV-600P.
Регулировка яркости контроллера/ ШИМ отличается от двух вышеупомянутых, потому что она работает на стороне низкого напряжения.Вот почему он используется с нашими источниками питания без диммирования (сам блок питания не диммируется). В наши РЧ-диммеры и контроллеры RGB / RGBW встроена эта возможность, что означает, что таким образом можно «затемнять» все источники света RGB / RGBW. Скорее всего, вы не сможете найти эти контроллеры в местном хозяйственном магазине, поэтому мы предлагаем полную линейку продуктов, включая настенные диммеры с ШИМ мощностью 60 и 100 Вт, радиочастотные диммеры (для одноцветных приложений) и контроллеры RGB, RGBW и WiFi. .
У меня есть светильник RGB, но я хочу использовать настенный диммер.Могу я использовать оба?
Вы не можете уменьшить яркость дважды в одной и той же цепи, потому что контроллерам для работы требуется постоянное напряжение. Это означает, что если вам нужна возможность изменения цвета, единственный вариант — использовать контроллер. Если вы пытаетесь добиться уникального, определенного цвета, мы можем создать для вас одноцветный вариант с регулируемой яркостью ELV или MLV. Действует минимальное количество заказа.
Включены ли ваши блоки питания в список UL?
Наши блоки питания с регулируемой яркостью, без регулируемой яркости и импульсные источники питания внесены в список UL, что означает, что при правильной установке они пройдут проверки для жилых, коммерческих и промышленных применений во всех 50 штатах.Убедитесь, что конкретное устройство, которое вы смотрите, внесено в список UL, проверив его в разделе «Сертификаты» в его характеристиках.
Некоторые из ваших блоков питания подключаются к розеткам. Как подключить это к диммеру или переключателю света?
Вы можете просто отрезать вилку, зачистить провода и жестко подключить ее к любому переключателю или диммеру, который вы используете. Многие из наших клиентов поступают так, и это не отменяет внесение в список UL.
Сколько светильников я могу использовать от одного источника питания?
Здесь нужно учитывать две вещи: мощность и падение напряжения.
Ваттность — это просто: просто возьмите мощность каждого низковольтного прибора, который вы собираетесь подключить к источнику питания, сложите их все и добавьте 20% -ный буфер безопасности. Это означает, что для 10 приборов по 6 Вт каждый у вас будет 60 Вт и буфер 12 Вт, что в сумме составит 72 Вт. Вы бы выбрали блок питания, равный или превышающий расчетную сумму.
Падение напряжения немного сложнее, но оно вызывает беспокойство только при последовательном (не параллельном) подключении или когда у вас будет длинный провод между вашим прибором и источником питания.Большинство наших светильников подключаются параллельно, за исключением полосовых светильников. Из-за падения напряжения ленточные светильники могут работать не более 32 футов за один проход независимо от мощности. Если вам нужно более 32 футов, у вас есть три варианта:
- Поместите блок питания посередине и бегите на расстояние до 32 футов в каждом направлении (некоторые из наших более крупных блоков питания имеют два набора выходных выводов).
- Проложите провод низкого напряжения от источника питания к месту начала второго прохода
- Используйте несколько источников питания и при необходимости подключите их к одному источнику 110 В переменного тока
В чем разница между драйвером, блоком питания и усилителем?
Драйверывходят в комплект поставки всех продуктов аспектаLED, которым они необходимы, и могут быть внутренними или внешними.Они разработаны и адаптированы для этого конкретного продукта и не могут быть взаимозаменяемы с драйверами для других продуктов, независимо от того, сделаны они с помощью aspectLED или нет. Вы не можете запустить более одного прибора с одним драйвером аспектного LED, и вы не можете удалить драйвер.
Источники питанияимеют гораздо большую мощность и не так уж специфичны для продукта, за исключением возможности регулирования яркости, как описано выше. Они преобразуются до 24 В или 12 В постоянного тока и предназначены для работы с несколькими светильниками или полосами от одного источника питания 110 В переменного тока.Для многих устройств с низким напряжением наши клиенты используют источники питания вместе с драйвером устройства.
Усилителиобычно используются для полосовых ламп RGB / RGBW, чтобы поддерживать заданный цвет RGB при падении напряжения и необходимости использования нескольких источников питания. Усилители нельзя использовать без дополнительного источника питания.
Должен ли источник питания быть установлен непосредственно рядом с приспособлением (ами)?
Абсолютно нет! Блок питания можно установить вне поля зрения и спрятать, и мы рекомендуем сделать это, хотя ваш инспектор, вероятно, требует, чтобы он был доступен.Единственная другая проблема — падение напряжения на больших расстояниях, которое вам нужно будет рассчитать перед установкой. Мы рекомендуем использовать многожильный низковольтный провод для удаленной установки, а для наших встраиваемых светильников мы продаем удлинители именно для этой цели.
Зачем использовать драйверы светодиодов, а не электронные трансформаторы?
Светодиодные лампы— отличное дополнение к дому или бизнесу, но ключ к достижению идеального баланса света в вашей обстановке заключается в использовании надлежащего источника питания.Существует два основных типа источников питания для светодиодных фонарей, драйверов светодиодов и электронных трансформаторов. Однако эти источники питания не обязательно могут быть взаимозаменяемыми, и вам нужно понимать, почему использование драйверов светодиодов может быть лучшим выбором, чем электронные трансформаторы.
Чем драйверы светодиодов отличаются от электронных трансформаторов?светодиодных драйверов. Обеспечивая постоянное напряжение на светодиодной световой полосе, и ток, подаваемый на светодиодную подсветку, изменяется, чтобы обеспечить затемнение или регулировку индекса цветопередачи (CPI), который изменяет воспринимаемый вид света.Электронные трансформаторы работают аналогично драйверам светодиодов, но имеют тенденцию обеспечивать большую выходную мощность. Другими словами, для светодиодных лент большой длины может потребоваться источник питания мощностью более 200 Вт, а поскольку выходная мощность драйверов светодиодов может быть ограничена до 100 или 200 Вт, может потребоваться электронный трансформатор.
Когда следует использовать драйверы светодиодов? Драйверы светодиодовчасто рассматриваются как превосходные источники питания для светодиодных фонарей из-за их повышенной безопасности и способности поддерживать целостность светодиодных фонарей, сообщает журнал LEDs Magazine.Драйвер светодиода обеспечивает постоянную выходную мощность, а изменение частоты импульсов в драйвере делает светодиод регулируемым. Драйверы светодиодов следует использовать для небольших установок светодиодного освещения. Однако можно установить несколько драйверов светодиодов для использования в качестве источников питания для нескольких конфигураций светодиодов.
Может ли электронный трансформатор справиться с малым светодиодным освещением?Электронный трансформатор обычно может работать со светодиодными осветительными приборами того же размера, что и драйверы светодиодов. Кроме того, некоторые производители могут производить электронные трансформаторы, которые трудно скрыть.Однако MX LightForce предлагает полную линейку низковольтных трансформаторов освещения, которые нельзя использовать в жилых, коммерческих или промышленных светодиодных осветительных установках. Кроме того, электронный трансформатор может использоваться, когда существует комбинация светодиодного освещения и галогенного освещения.
Как насчет уменьшения яркости и срока службы светодиодов с помощью драйверов светодиодов или электронных трансформаторов?В зависимости от технических характеристик вашей светодиодной ленты или осветительной установки можно использовать драйвер светодиода или электронный трансформатор.Но драйверы светодиодов являются предпочтительным выбором для обеспечения оптимальной регулировки яркости и увеличения срока службы светодиодов. Более того, новые электронные трансформаторы также позволяют регулировать яркость TRIAC.
Выберите подходящий источник питания для светодиодного освещенияРынок светодиодов меняется, и дни выбора конкретного драйвера светодиода или электронного трансформатора заканчиваются. Чтобы обеспечить удовлетворение ваших потребностей в светодиодном освещении и поддержание безопасности и целостности, убедитесь, что в вашей установке светодиодного освещения используется либо соответствующий светодиодный драйвер, либо электронный трансформатор.В противном случае выберите свой источник питания из соответствующих светодиодных драйверов и электронных трансформаторов, посетив MX LightForce.com, или позвольте эксперту помочь вам, заполнив онлайн-форму для связи, чтобы представитель связался с вами сегодня.
Изолированный или неизолированный?
Новинка декабря 2019 г.
С ростом осведомленности об энергосбережении и значительном снижении стоимости светодиодных светильников, светодиодные светильники становятся все более и более распространенными. Основным компонентом светодиодных светильников является драйвер светодиода, который обеспечивает безопасность и жизненный цикл светодиодных ламп.Согласно последнему обновлению правил безопасности светодиодных драйверов, порт диммирования и выход SELV должны сохранять базовую изоляцию, это нацелено на предотвращение подключения диммера к цепи, отличной от SELV, что может значительно снизить риск поражения электрическим током для пользователей. и установщики. Судя по тенденции обновления нормативных требований, все больше внимания уделяется вопросам безопасности. В этой статье анализируются изолированные и неизолированные драйверы светодиодов с точки зрения безопасности и жизненного цикла.
1. Безопасность:
Как показано на рисунке ниже, первичная и вторичная стороны изолированного драйвера светодиода изолированы трансформатором и оптопарой, а изоляционное расстояние соответствует требованиям правил безопасности.Когда на первичной стороне возникает ненормальная ситуация, высокое напряжение не поступает напрямую на вторичную сторону, что не причинит вреда пользователям. Это безопасный механизм как для пользователей, так и для производителей ламп.
В: Безопасно ли использовать неизолированный драйвер светодиода?
A: Сам по себе неизолированный светодиодный драйвер, безусловно, небезопасен, но это не влияет на соответствие требованиям безопасности, поскольку изоляционное расстояние и оценка безопасности оставлены на усмотрение производителей осветительных приборов. В результате некоторые известные производители светильников просто используют неизолированный драйвер светодиода и оценивают основу безопасности всей системы освещения, аналогично лампочке.В соответствии с вышеупомянутой идеей производители светильников должны особенно усилить изоляцию светильника при выборе неизолированного источника питания, иначе установщик и пользователь сталкиваются с риском поражения электрическим током из-за утечки тока. Однако неизолированные драйверы светодиодов с соблюдением правил техники безопасности не гарантируют абсолютной безопасности. При разработке ламп крайне важно учитывать условия обслуживания пользователей и совместимость драйверов светодиодов, чтобы снизить риск поражения электрическим током.
2. Жизненный цикл:
Честно говоря, трудно точно проанализировать разницу в жизненном цикле между изолированными и неизолированными драйверами светодиодов. Жизненный цикл пропорционален стоимости спецификации, и обе топологии могут обеспечить высокую производительность жизненного цикла. Однако большинство неизолированных продуктов используются в более конкурентной отрасли, и их средний срок службы ниже, чем у изолированных продуктов, из-за их короткого жизненного цикла и слабой устойчивости к перенапряжениям. Неизолированный драйвер светодиодов не имеет трансформаторной изоляции, как изолированный драйвер светодиодов, что предотвращает перенапряжение от перенапряжения на вторичную обмотку и повреждение светодиода.Если проблема перенапряжения неизолированного драйвера светодиода не решена должным образом, светодиод столкнется с выбросом напрямую, что приведет к сокращению срока службы по сравнению с изолированным драйвером светодиодов.
Напоследок, давайте обсудим наиболее часто задаваемые вопросы на LED Exhibition!
Q: Будет ли MEAN WELL рассматривать возможность производства неизолированных светодиодных драйверов?
A: Несмотря на то, что неизолированные драйверы светодиодов обладают преимуществами низкой стоимости и высокой эффективности и широко применяются на рынках с низким энергопотреблением и высокой ценовой конкуренцией, MEAN WELL не сможет легко сократить производство неизолированных драйверов светодиодов раньше. проблемы безопасности и жизненного цикла могут быть полностью решены.Как пионер в индустрии стандартных источников питания, MEAN WELL предпочла бы оптимизировать затраты и пожертвовать прибылью, чтобы предоставить клиентам высокопроизводительные и изолированные драйверы светодиодов, такие как новейшие продукты серии XLG / XBG / SLD. В заключение, MEAN WELL продолжит инвестировать больше ресурсов в инновационные продукты и отрасли вместо того, чтобы участвовать в ценовой войне.
Эта статья написана компанией Mean Well с сайта www.meanwell.com
Общие сведения об источниках питания переменного / постоянного тока | Статья
.СТАТЬЯ ОБРАЗОВАНИЯ
Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылается раз в месяц
Мы ценим вашу конфиденциальность
Что такое блок питания?
Источник питания — это электрическое устройство, которое преобразует электрический ток, поступающий от источника питания, такого как сеть, в значения напряжения и тока, необходимые для питания нагрузки, такой как двигатель или электронное устройство.
Назначение источника питания — обеспечить нагрузку надлежащим напряжением и током. Ток должен подаваться контролируемым образом — и с точным напряжением — на широкий диапазон нагрузок, иногда одновременно, и все это не позволяет изменениям входного напряжения или других подключенных устройств влиять на выход.
Источник питания может быть внешним, что часто встречается в таких устройствах, как ноутбуки и зарядные устройства для телефонов, или внутренним, например, в более крупных устройствах, таких как настольные компьютеры.
Источник питания может быть регулируемым или нерегулируемым. В регулируемом источнике питания изменения входного напряжения не влияют на выход. С другой стороны, в нерегулируемом источнике питания выходная мощность зависит от любых изменений на входе.
Все блоки питания объединяет то, что они берут электроэнергию от источника на входе, каким-то образом преобразуют ее и доставляют в нагрузку на выходе.
Питание на входе и выходе может быть переменным (AC) или постоянным (DC) током:
- Постоянный ток (DC) возникает, когда ток течет в одном постоянном направлении.Обычно он поступает от батарей, солнечных элементов или преобразователей переменного тока в постоянный. Постоянный ток — предпочтительный тип питания для электронных устройств.
- Переменный ток (AC) возникает, когда электрический ток периодически меняет свое направление. Переменный ток — это метод, используемый для подачи электроэнергии по линиям электропередачи в дома и на предприятия
Следовательно, если переменный ток — это тип питания, подаваемого в ваш дом, а постоянный ток — это тип питания, который вам нужен для зарядки телефона, вам понадобится источник питания переменного / постоянного тока для преобразования переменного напряжения, поступающего из электросети к напряжению постоянного тока, необходимому для зарядки аккумулятора вашего мобильного телефона.
Общие сведения о переменном токе (AC)
Первым шагом в разработке любого источника питания является определение входного тока. И в большинстве случаев источником входного напряжения электросети является переменный ток.
Типичная форма волны переменного тока — синусоидальная (см. Рисунок 1) .`
Рисунок 1: Форма сигнала переменного тока и основные параметры
Есть несколько показателей, которые необходимо учитывать при работе с блоком питания переменного тока:
- Пиковое напряжение / ток: максимальное значение амплитуды волны
- Частота: количество циклов, которые волна завершает в секунду.Время, необходимое для завершения одного цикла, называется периодом.
- Среднее напряжение / ток: Среднее значение всех точек напряжения в течение одного цикла. В чисто переменном токе без наложенного постоянного напряжения это значение будет равно нулю, потому что положительная и отрицательная половины компенсируют друг друга.
- Среднеквадратичное напряжение / ток: определяется как квадратный корень из среднего значения за один цикл квадрата мгновенного напряжения. В чистой синусоидальной волне переменного тока его значение можно рассчитать с помощью уравнения (1) : $$ V_ {PEAK} \ over \ sqrt 2 $$
- Также может быть определена как эквивалентная мощность постоянного тока, необходимая для достижения такого же нагревающего эффекта.Несмотря на сложное определение, он широко используется в электротехнике, поскольку позволяет найти эффективное значение переменного напряжения или тока. Из-за этого его иногда обозначают как V AC .
- Фаза: угловая разница между двумя волнами. Полный цикл синусоидальной волны делится на 360 °, начиная с 0 °, с пиками при 90 ° (положительный пик) и 270 ° (отрицательный пик) и дважды пересекая начальную точку, при 180 ° и 360 °. Если две волны изображены вместе, и одна волна достигает своего положительного пика в то же самое время, когда другая достигает своего отрицательного пика, тогда первая волна будет под углом 90 °, а вторая волна будет под углом 270 °; это означает, что разность фаз составляет 180 °.Считается, что эти волны находятся в противофазе, так как их значения всегда будут иметь противоположные знаки. Если разность фаз равна 0 °, мы говорим, что две волны находятся в фазе.
Переменный ток (AC) — это способ передачи электроэнергии от генерирующих объектов конечным пользователям. Он используется для транспортировки электроэнергии, потому что в процессе транспортировки электроэнергию необходимо преобразовывать несколько раз.
Электрические генераторы вырабатывают напряжение около 40 000 В или 40 кВ.Затем это напряжение повышается до любого значения от 150 кВ до 800 кВ, чтобы снизить потери мощности при транспортировке электрического тока на большие расстояния. Когда он достигает места назначения, напряжение снижается до 4–35 кВ. Наконец, прежде чем ток достигнет отдельных пользователей, он снижается до 120 В или 240 В, в зависимости от местоположения.
Все эти изменения напряжения будут либо сложными, либо очень неэффективными по сравнению с постоянным током (DC), потому что линейные трансформаторы зависят от колебаний напряжения для передачи и преобразования электрической энергии, поэтому они могут работать только с переменным током (AC).
Линейный и импульсный источник питания переменного / постоянного тока
Линейный источник питания переменного / постоянного токаЛинейный источник питания переменного / постоянного тока имеет простую конструкцию.
При использовании трансформатора входное напряжение переменного тока (AC) снижается до значения, более подходящего для предполагаемого применения. Затем пониженное переменное напряжение выпрямляется и превращается в напряжение постоянного тока (DC), которое фильтруется для дальнейшего улучшения качества формы волны (Рисунок 2) .
Рисунок 2: Блок-схема линейного источника переменного / постоянного тока
Традиционная конструкция линейного источника питания переменного / постоянного тока развивалась с годами, улучшаясь с точки зрения эффективности, диапазона мощности и размера, но эта конструкция имеет некоторые существенные недостатки, которые ограничивают ее интеграцию.
Огромным ограничением линейного источника питания переменного / постоянного тока является размер трансформатора. Поскольку входное напряжение преобразуется на входе, необходимый трансформатор должен быть очень большим и, следовательно, очень тяжелым.
На низких частотах (например, 50 Гц) необходимы большие значения индуктивности для передачи большого количества энергии от первичной обмотки ко вторичной. Это требует больших сердечников трансформатора, что делает практически невозможной миниатюризацию этих источников питания.
Еще одним ограничением линейных источников питания переменного / постоянного тока является регулировка напряжения большой мощности.
Линейный источник питания переменного / постоянного тока использует линейные регуляторы для поддержания постоянного напряжения на выходе. Эти линейные регуляторы рассеивают лишнюю энергию в виде тепла.Для малой мощности особых проблем не представляет. Однако для высокой мощности тепло, которое должен рассеивать регулятор для поддержания постоянного выходного напряжения, очень велико и потребует добавления очень больших радиаторов.
Импульсный источник питания переменного / постоянного токаНовая методология проектирования была разработана для решения многих проблем, связанных с проектированием линейных или традиционных источников питания переменного / постоянного тока, включая размер трансформатора и регулировку напряжения.
Импульсные источники питания теперь возможны благодаря развитию полупроводниковой технологии, особенно благодаря созданию мощных полевых МОП-транзисторов, которые могут очень быстро и эффективно включаться и выключаться даже при больших напряжениях и токах.
Импульсный источник питания переменного / постоянного тока позволяет создавать более эффективные преобразователи мощности, которые больше не рассеивают избыточную мощность.
Блоки питанияAC / DC, в которых используются импульсные преобразователи мощности, называются импульсными блоками питания. Импульсные источники питания переменного / постоянного тока имеют несколько более сложный метод преобразования переменного тока в постоянный.
В импульсных источниках питания переменного тока входное напряжение больше не снижается; скорее, он выпрямляется и фильтруется на входе.Затем постоянное напряжение проходит через прерыватель, который преобразует напряжение в серию высокочастотных импульсов. Наконец, волна проходит через другой выпрямитель и фильтр, который преобразует ее обратно в постоянный ток (DC) и устраняет любую оставшуюся составляющую переменного тока (AC), которая может присутствовать до достижения выхода (см. Рисунок 3) .
При работе на высоких частотах катушка индуктивности трансформатора может передавать больше мощности, не достигая насыщения, что означает, что сердечник может становиться все меньше и меньше.Следовательно, трансформатор, используемый для переключения источников питания переменного / постоянного тока для уменьшения амплитуды напряжения до заданного значения, может составлять часть размера трансформатора, необходимого для линейного источника питания переменного / постоянного тока.
Рисунок 3: Блок-схема импульсного источника питания переменного / постоянного тока
Как и следовало ожидать, этот новый метод проектирования имеет некоторые недостатки.
Импульсные преобразователи переменного тока в постоянный ток могут генерировать в системе значительный шум, который необходимо устранить, чтобы исключить его на выходе.Это создает потребность в более сложных схемах управления, что, в свою очередь, усложняет конструкцию. Тем не менее, эти фильтры состоят из компонентов, которые можно легко интегрировать, поэтому они не оказывают существенного влияния на размер блока питания.
Меньшие трансформаторы и повышенная эффективность регуляторов напряжения в импульсных источниках питания переменного / постоянного тока — вот причина, по которой теперь мы можем преобразовывать напряжение переменного тока 220 В ¬RMS в напряжение 5 В постоянного тока с помощью преобразователя питания, который поместится у вас на ладони.
Таблица 1 суммирует различия между линейными и импульсными источниками питания переменного / постоянного тока.
Линейный источник питания переменного / постоянного тока | Импульсный источник питания переменного / постоянного тока | |
Размер и вес | Необходимы большие трансформаторы, что значительно увеличивает размер и вес | Более высокие частоты позволяют при необходимости использовать трансформаторы гораздо меньшего размера. |
КПД | Если не регулировать, потери в трансформаторе являются единственной существенной причиной потери эффективности.В случае регулирования приложения с большой мощностью будут иметь решающее влияние на эффективность. | Транзисторыобладают небольшими коммутационными потерями, поскольку они ведут себя как малые сопротивления. Это обеспечивает эффективных мощных приложений . |
Шум | Нерегулируемые источники питаниямогут иметь значительный шум, вызванный пульсациями напряжения, но регулируемые линейные источники питания постоянного тока переменного тока могут иметь чрезвычайно низкий уровень шума. Вот почему они используются в медицинских приложениях. | Когда транзисторы переключаются очень быстро, они создают шум в цепи. Однако это можно либо отфильтровать, либо частоту переключения можно сделать чрезвычайно высокой, выше предела человеческого слуха, для аудиоприложений |
Сложность | Линейный источник питания переменного / постоянного тока, как правило, имеет меньше компонентов и более простые схемы, чем импульсный источник питания переменного / постоянного тока. | Дополнительный шум, создаваемый трансформаторами, вынуждает добавлять большие сложные фильтры, а также схемы управления и регулирования для преобразователей. |
Таблица 1: Линейные и импульсные источники питания
Сравнение однофазных и трехфазных источников питания
Источник питания переменного тока может быть однофазным или трехфазным:
- Трехфазный источник питания состоит из трех проводников, называемых линиями, каждая из которых несет переменный ток (AC) той же частоты и амплитуды напряжения, но с относительной разностью фаз 120 °, или одной трети цикл (см. рисунок 4) .Эти системы являются наиболее эффективными при передаче большого количества энергии и поэтому используются для доставки электроэнергии от генерирующих объектов в дома и на предприятия по всему миру.
- Однофазный источник питания является предпочтительным методом подачи тока в отдельные дома или офисы, чтобы равномерно распределять нагрузку между линиями. В этом случае ток течет от линии питания через нагрузку, а затем обратно через нейтральный провод. Это тип источника питания, который можно найти в большинстве установок, за исключением крупных промышленных или коммерческих зданий.Однофазные системы не могут передавать столько энергии на нагрузку и более подвержены сбоям питания, но однофазное питание также позволяет использовать гораздо более простые сети и устройства.
Рисунок 4: Форма кривой переменного тока трехфазного источника питания
Существует две конфигурации для передачи энергии через трехфазный источник питания: конфигурация треугольником $ (\ Delta) $ и конфигурация звезды (Y), также называемые конфигурациями треугольника и звезды, соответственно.
Основное различие между этими двумя конфигурациями заключается в возможности добавления нейтрального провода (см. Рисунок 5) .
Соединениятреугольником обеспечивают большую надежность, но соединения типа Y могут подавать два разных напряжения: фазное напряжение, которое является однофазным напряжением, подаваемым в дома, и линейное напряжение для питания больших нагрузок. Соотношение между фазным напряжением (или фазным током) и линейным напряжением (или линейным током) в конфигурации Y заключается в том, что амплитуда линейного напряжения (или тока) в √3 раз больше, чем амплитуда фазы.
Поскольку стандартная система распределения электроэнергии должна обеспечивать питанием как трехфазные, так и однофазные системы, большинство сетей распределения электроэнергии имеют три линии и нейтраль.Таким образом, и дома, и промышленное оборудование могут быть снабжены одной и той же линией электропередачи. Поэтому конфигурация Y наиболее часто используется для распределения мощности, тогда как конфигурация треугольника обычно используется для питания трехфазных нагрузок, таких как большие электродвигатели.
Рисунок 5: Трехфазные конфигурации Y и треугольника
Напряжение, при котором электросеть поставляет однофазную электроэнергию своим пользователям, имеет различные значения в зависимости от географического положения.Вот почему очень важно проверить диапазон входного напряжения источника питания перед его покупкой или использованием, чтобы убедиться, что он предназначен для работы в электросети вашей страны. В противном случае вы можете повредить блок питания или подключенное к нему устройство.
В таблице 2 сравниваются напряжения в сетях в разных регионах мира.
Действующее значение (переменный ток) Напряжение | Пиковое напряжение | Частота | Регион |
230 В | 310 В | 50 Гц | Европа, Африка, Азия, Австралия, Новая Зеландия и Южная Америка |
120 В | 170V | 60 Гц | Северная Америка |
100 В | 141V | 50 Гц / 60 Гц | Япония * |
* Япония имеет две частоты в своей национальной сети из-за истоков ее электрификации в конце 19 века.В западном городе Осака поставщики электроэнергии купили генераторы 60 Гц в Соединенных Штатах, а в Токио, который находится на востоке Японии, они купили немецкие генераторы 50 Гц. Обе стороны отказались изменить свою частоту, и по сей день в Японии все еще есть две частоты: 50 Гц на востоке и 60 Гц на западе.
Как упоминалось ранее, трехфазное питание используется не только для транспортировки, но также для питания больших нагрузок, таких как электродвигатели или зарядки больших аккумуляторов. Это связано с тем, что параллельное приложение мощности в трехфазных системах может передавать намного больше энергии нагрузке и может делать это более равномерно из-за перекрытия трех фаз (см. Рисунок 6) .
Рисунок 6: Передача энергии в однофазных (слева) и трехфазных (справа) системах
Например, при зарядке электромобиля (EV) количество энергии, которое вы можете передать аккумулятору, определяет, насколько быстро он заряжается.
Однофазные зарядные устройства подключаются к сети переменного тока (AC) и преобразуются в постоянный ток (DC) внутренним силовым преобразователем переменного / постоянного тока автомобиля (также называемым бортовым зарядным устройством). Мощность этих зарядных устройств ограничена сетью и розеткой переменного тока.
Ограничение варьируется от страны к стране, но обычно составляет менее 7 кВт для розетки на 32 А (в ЕС 220 x 32 А = 7 кВт). С другой стороны, трехфазные источники питания преобразуют мощность из переменного в постоянный извне и могут передавать более 120 кВт на батарею, обеспечивая сверхбыструю зарядку.
Сводка
Источники питания переменного / постоянного тока есть повсюду. Основная задача источника питания переменного / постоянного тока — преобразовать переменный ток (AC) в стабильное постоянное напряжение (DC), которое затем можно использовать для питания различных электрических устройств.
Переменный ток используется для транспортировки электроэнергии по всей электрической сети от генераторов до конечных потребителей. Цепь переменного тока (AC) может быть сконфигурирована как однофазная или трехфазная система. Однофазные системы проще и могут обеспечивать мощность, достаточную для питания всего дома, но трехфазные системы могут обеспечивать гораздо больше мощности более стабильным образом, поэтому они часто используются для питания промышленных приложений.
Разработка эффективных источников питания переменного / постоянного тока — непростая задача, поскольку современные рынки требуют мощных, чрезвычайно эффективных и миниатюрных источников питания, способных поддерживать эффективность в широком диапазоне нагрузок.
Способы проектирования источников питания переменного / постоянного тока со временем изменились. Линейные источники питания переменного / постоянного тока ограничены по размеру и эффективности, поскольку они работают на низких частотах и регулируют выходную температуру, рассеивая избыточную энергию в виде тепла. Напротив, импульсные источники питания стали чрезвычайно популярными, потому что в них используются импульсные регуляторы для преобразования переменного тока в постоянный. Импульсные блоки питания работают на более высоких частотах и преобразуют электроэнергию намного эффективнее, чем предыдущие разработки, что позволило создавать мощные блоки питания переменного / постоянного тока размером с ладонь.