في الوقت الحاضر ، يتم استبدال مصابيح CFL ومصابيح الفلورسنت بالكامل تقريبًا بمصابيح LED ، والتي تكون في الغالب على شكل مصابيح LED دائرية أو مربعة الشكل مثبتة في السقف.

تندمج هذه المصابيح بشكل جميل مع سطح السقف المسطح لمنازلنا أو مكاتبنا أو متاجرنا مما يوفر مظهرًا جماليًا للأضواء ، جنبًا إلى جنب مع ناتج عالي الكفاءة ، من حيث توفير الطاقة وإضاءة المساحة.

في هذه المقالة نناقش محول باك بسيط يعمل بالتيار الكهربائي والذي يمكن استخدامه كمحرك لإضاءة مصابيح السقف LED بين نطاق 3 وات و 10 وات.

الدائرة في الواقع عبارة عن دائرة SMPS 220 فولت إلى 15 فولت ولكن نظرًا لأنها تصميم غير معزول ، فإنها تتخلص من محول الفريت المعقد والعوامل الحرجة المعنية.

على الرغم من أن التصميم غير المعزول لا يوفر عزلًا للدائرة عن التيار المتردد الرئيسي ، إلا أن الغطاء البلاستيكي الصلب البسيط فوق الوحدة يقاوم بسهولة هذا العيب ، مما يضمن عدم وجود أي تهديد على الإطلاق للمستخدم.

من ناحية أخرى ، فإن أفضل الأشياء حول دائرة السائق غير المعزولة هي أنها رخيصة وسهلة البناء والتركيب والاستخدام ، بسبب عدم وجود محول SMPS مهم ، والذي يتم استبداله بمحث بسيط.

إن استخدام IC VIPer22A واحد من قبل الإلكترونيات الدقيقة ST يجعل التصميم مقاومًا للتلف تقريبًا ودائمًا ، بشرط أن يكون مصدر التيار المتردد ضمن النطاق المحدد 100 V و 285 V.

حول IC VIPer22A-E

تم تصميم كل من VIPer12A-E و VIPer22A-E اللذان يتطابقان مع طرفين برأسين ، وهما مصممان للعديد من تطبيقات مصدر التيار المتردد إلى التيار المستمر. يقدم هذا المستند مصدر طاقة SMPS LED غير متصل وغير معزول باستخدام VIPer12 / 22A-E.

يتم تضمين أربعة تصاميم فريدة للسائق هنا. يمكن استخدام شريحة VIPer12A-E لقيادة 12 فولت عند 200 مللي أمبير و 16 فولت 200 مللي أمبير في السقف مصابيح LED.

يمكن تطبيق VIPer22A-E لمصابيح السقف ذات القوة الكهربائية العالية المصممة بإمدادات 12 فولت / 350 مللي أمبير و 16 فولت / 350 مللي أمبير.

يمكن استخدام نفس تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور لأي جهد خرج من 10 فولت إلى 35 فولت. وهذا يجعل التطبيق متنوعًا بشكل كبير ، ومناسب لتشغيل مجموعة كبيرة من مصابيح LED ، من 1 وات إلى 12 وات.

في المخطط ، بالنسبة للأحمال الأقل التي يمكن أن تعمل بأقل من 16 فولت ، يتم تضمين الصمام الثنائي D6 و C4 ، بالنسبة للأحمال التي تتطلب أكثر من 16 فولت ، تتم إزالة الصمام الثنائي D6 والمكثف C4 ببساطة.

كيف تعمل الدائرة

وظائف الدائرة لجميع المتغيرات الأربعة متطابقة بشكل أساسي. الاختلاف في مرحلة دائرة بدء التشغيل. سنشرح النموذج كما هو موضح في الشكل 3.

لا يتم عزل ناتج تصميم المحول عن دخل التيار المتردد 220 فولت. يؤدي هذا إلى أن يكون الخط المحايد للتيار المتردد مشتركًا مع أرض الإخراج لخط التيار المستمر ، وبالتالي توفير اتصال مرجعي خلفي للتيار الكهربائي المحايد.

يكلف محول باك LED هذا أقل لأنه لا يعتمد على المحول التقليدي القائم على الفريت E-core والمقرن البصري المعزول.

يتم تطبيق خط التيار المتردد الرئيسي عبر الصمام الثنائي D1 الذي يصحح نصف دورات التيار المتردد البديلة إلى خرج التيار المستمر. C1، L0، C2 تشكل مرشح دائري {للمساعدة} في تقليل ضوضاء EMI.

يتم تحديد قيمة مكثف المرشح لإدارة وادي نبض مقبول ، حيث يتم شحن المكثفات كل نصف دورة بديلة. يمكن تطبيق زوجين من الثنائيات بدلاً من D1 لتحمل نبضات تموج تصل إلى 2 كيلو فولت.

يلبي R10 هدفين ، أحدهما لتقييد اندفاع الاندفاع والآخر هو العمل كفتيل في حالة وجود عطل كارثي. يتعامل المقاوم الجرح السلكي مع تيار الاندفاع.

يعمل المقاوم للحريق والصمام بشكل جيد للغاية وفقًا لمواصفات النظام والأمن.

يتحكم C7 في EMI عن طريق خط التسوية والاضطراب المحايد دون الحاجة إلى Xcap. سوف يتوافق مشغل LED للسقف بالتأكيد مع مواصفات EN55022 المستوى 'B' ويمررها. إذا كان الطلب على الحمل أقل ، فيمكن حذف C7 من الدائرة.

يتم تطبيق الجهد المتطور داخل C2 على استنزاف MOSFET الخاص بـ IC من خلال دبابيس من 5 إلى 8 متصلة معًا.

داخليًا ، يحتوي IC VIPer على مصدر تيار ثابت يوفر 1 مللي أمبير لدبوس Vdd 4. يستخدم هذا التيار 1 مللي أمبير لشحن المكثف C3.

بمجرد أن يمتد الجهد على دبوس Vdd إلى الحد الأدنى لقيمة 14.5 فولت ، يتم إيقاف تشغيل مصدر التيار الداخلي IC ويبدأ VIPer في تشغيل / إيقاف التشغيل.

بينما في هذه الحالة ، يتم تسليم الطاقة من خلال غطاء Vdd. يجب أن تكون الكهرباء المخزنة داخل هذا المكثف أعلى من الطاقة اللازمة لتوفير تيار الحمل الناتج مع الطاقة لشحن مكثف الخرج ، قبل أن ينخفض غطاء Vdd إلى أقل من 9 فولت.

يمكن ملاحظة ذلك في مخططات دائرة معينة. وبالتالي يتم تحديد قيمة المكثف لدعم وقت التبديل الأولي.

عندما تحدث دائرة كهربائية قصيرة ، تنخفض الشحنة داخل غطاء Vdd أقل من الحد الأدنى للقيمة مما يسمح للدوائر المتكاملة المدمجة في مولد التيار العالي الجهد بتشغيل دورة بدء تشغيل جديدة.

تحدد مراحل شحن وتفريغ المكثف الفترة الزمنية التي سيتم فيها تشغيل وإيقاف تشغيل مصدر الطاقة. هذا يقلل من تأثير الاحترار RMS على جميع الأجزاء.

تتضمن الدائرة التي تنظم ذلك Dz و C4 و D8. تقوم D8 بشحن C4 إلى قيمة الذروة طوال فترة التدوير بينما تكون D5 في وضع التوصيل.

خلال هذه الفترة ، يتم تقليل مصدر الإمداد أو الجهد المرجعي إلى IC عن طريق انخفاض الجهد الأمامي للديود تحت مستوى الأرض ، مما يعوض انخفاض D8.

لذلك فإن جهد زينر في المقام الأول يعادل جهد الخرج. يتم توصيل C4 فوق Vfb ومصدر الإمداد لتنعيم جهد التنظيم.

Dz هو 12 فولت ، 1⁄2 واط زينر له تصنيف اختبار حالي معين يبلغ 5 مللي أمبير. توفر هذه الزينات المصنفة بتيار أصغر دقة أعلى لجهد الخرج.

في حالة انخفاض جهد الخرج عن 16 فولت ، يمكن إعداد الدائرة كما هو موضح في الشكل 3 ، حيث يتم عزل Vdd عن دبوس Vfb. بمجرد أن يقوم IC المدمج في المصدر الحالي بشحن مكثف Vdd ، يمكن أن يصل Vdd إلى 16V في أسوأ الظروف.

يمكن أن يكون تسامح 16 فولت الذي يحتوي على حد أدنى من التسامح بنسبة 5٪ هو 15.2 فولت بالإضافة إلى المقاومة المضمنة للأرض التي تبلغ 1.230 كيلو أوم والتي تولد 1.23 فولت إضافي لإعطاء إجمالي 16.4 فولت.

“أنواع القواطع الكهربائية ”

بالنسبة لإخراج 16 فولت وأكبر ، يمكن السماح لمنفذ Vdd ودبوس Vfb بتعزيز مرشح الصمام الثنائي والمكثف المشترك تمامًا كما هو موضح في الشكل 4.

اختيار محث

في مرحلة تشغيل الحث في الوضع غير المستمر يمكن تحديدها من خلال الصيغة الواردة أدناه والتي توفر تقديرًا فعالًا للمحث.

L = 2 [ص _خارج / ( بطاقة تعريف _قمة)^اثنينx و)]

حيث يكون Idpeak هو الحد الأقصى لتيار التصريف ، 320 مللي أمبير لـ IC VIPer12A-E و 560 مللي أمبير لـ VIPer22A-E ، يشير f إلى تردد التبديل عند 60 كيلو هرتز.

يتحكم تيار الذروة الأعلى في الطاقة المتوفرة ضمن تكوين محول باك. نتيجة لذلك ، يبدو الحساب الوارد أعلاه مناسبًا لمحث مصمم للعمل في الوضع غير المستمر.

عندما ينزلق تيار الإدخال إلى الصفر ، فإن تيار الذروة يحصل على ضعف الناتج.

هذا يقيد تيار الإخراج إلى 280 مللي أمبير لـ IC VIPer22A-E.

في حالة وجود قيمة أكبر للمحث ، التبديل بين الوضع المستمر وغير المستمر ، فنحن قادرون على تحقيق 200 مللي أمبير بسهولة بعيدًا عن مشكلة التقييد الحالية. يجب أن يكون C6 مكثفًا بحد أدنى من ESR لتحقيق جهد تموج منخفض.

الخامس _تموج = أنا_تموجx ج _esr

يتطلب D5 أن يكون ديود تحويل عالي السرعة ، ولكن يمكن أن يكون D6 و D8 ثنائيات مقوم عادية.

يتم استخدام DZ1 لتثبيت جهد الخرج عند 16 فولت. وتتسبب خصائص محول باك في شحنه عند نقطة الذروة مع حالة عدم وجود حمل. يُنصح باستخدام الصمام الثنائي Zener الذي يزيد بمقدار 3 إلى 4 فولت عن جهد الخرج.

الشكل رقم 3

يوضح الشكل 3 أعلاه مخطط الدائرة لتصميم النموذج الأولي لمصباح LED للسقف. إنه مصمم لمصابيح LED 12 فولت بتيار مثالي 350 مللي أمبير.

في حالة الرغبة في وجود كمية أقل من التيار ، يمكن تحويل VIPer22A-E إلى VIPer12A-E ويمكن خفض المكثف C2 من 10 μf إلى 4.7 μF. هذا يعطي ما يصل إلى 200 مللي أمبير.

الشكل رقم 4

يوضح الشكل 4 أعلاه التصميم المماثل باستثناء إخراج 16 فولت أو أكثر ، ويمكن حذف D6 و C4. يربط العبور جهد الخرج مع دبوس Vdd.

أفكار التخطيط والاقتراحات

توفر قيمة L حدود العتبة بين الوضع المستمر وغير المستمر لتيار الإخراج المحدد. لتكون قادرًا على العمل في الوضع غير المستمر ، يجب أن تكون قيمة المحرِّض أصغر من:

L = 1/2 × R × T × (1 - D)

حيث تشير R إلى مقاومة الحمل ، تشير T إلى فترة التبديل ، وتعطي D دورة العمل. سوف تجد عاملين لأخذها بعين الاعتبار.

الأول هو ، كلما زاد المتقطع كلما زاد الحد الأقصى الحالي. يجب أن يكون هذا المستوى أقل من الحد الأدنى للنبض من خلال التحكم في تيار النبض لـ VIPer22A-E وهو 0.56 أ.

والآخر هو عندما نعمل مع محث أكبر حجمًا ليعمل باستمرار ، فإننا نواجه حرارة زائدة بسبب تبديل عجز MOSFET داخل VIPer IC.