Circuito di alimentatori per strisce LED e non solo

I LED sostituiscono questi tipi di sorgenti luminose, come lampade fluorescenti e lampade a incandescenza. Quasi tutte le case hanno già lampade a LED, consumano molto meno di due dei loro predecessori (fino a 10 volte in meno rispetto alle lampade a incandescenza e da 2 a 5 volte in meno rispetto alle lampade fluorescenti compatte o alle lampade fluorescenti a risparmio energetico). In situazioni in cui è necessaria una lunga sorgente luminosa o è necessario organizzare l'illuminazione di una forma complessa in corso striscia led.

Il nastro LED è ideale per una serie di situazioni, il suo principale vantaggio rispetto ai singoli LED e gli array di LED sono fonti di alimentazione. Sono più facili da trovare in vendita in quasi tutti i negozi di articoli elettrici, a differenza dei driver per LED ad alta potenza, inoltre, la selezione di un alimentatore viene effettuata solo dal consumo di energia, perché la stragrande maggioranza delle strisce LED ha una tensione di alimentazione di 12 volt.

Mentre per i LED e i moduli ad alta potenza, quando si sceglie una fonte di alimentazione, è necessario cercare una fonte di corrente con la potenza richiesta e la corrente nominale, ad es. considerare 2 parametri, il che complica la selezione.

In questo articolo vengono illustrati schemi tipici di alimentatori e relativi componenti, nonché suggerimenti per la riparazione di prosciutti ed elettricisti principianti.

Tipi e requisiti per alimentatori per strisce LED e lampade a LED 12V

Il requisito principale per una fonte di alimentazione sia per i LED che per le strisce LED è la stabilizzazione di tensione / corrente di alta qualità, indipendentemente dai picchi di tensione di rete, nonché da basse increspature di uscita.

In base al tipo di esecuzione, si distinguono gli alimentatori per prodotti a LED:

• Sealed. Sono più difficili da riparare, la custodia non è sempre suscettibile di smontaggio accurato e al suo interno può anche essere riempita con sigillante o composto.

• A tenuta stagna per uso interno. Meglio riparare, perché la scheda viene rimossa dopo aver svitato diverse viti.

Per tipo di raffreddamento:

• Antenna passiva. L'alimentazione è raffreddata dalla convezione naturale dell'aria attraverso la perforazione del suo alloggiamento. Lo svantaggio è l'incapacità di raggiungere un'elevata potenza mantenendo le dimensioni generali;

• Aria attiva. L'alimentazione viene raffreddata mediante un dispositivo di raffreddamento (una piccola ventola, installata sulle unità di sistema del PC). Questo tipo di raffreddamento consente di ottenere più potenza alle stesse dimensioni con un alimentatore passivo.

Schemi di alimentazione per strisce LED

Dovrebbe essere chiaro che nell'elettronica non esiste un "alimentatore per una striscia LED", in linea di principio, qualsiasi alimentatore con una tensione e una corrente adeguate superiori a quelle consumate dal dispositivo si adatterà a qualsiasi dispositivo. Ciò significa che le informazioni descritte di seguito sono applicabili a quasi tutti gli alimentatori.

Tuttavia, nella vita di tutti i giorni è più facile parlare dell'alimentazione per l'uso previsto per un determinato dispositivo.

Struttura generale di un alimentatore a commutazione

Negli ultimi decenni, gli alimentatori a impulsi (UPS) sono stati utilizzati per alimentare strisce LED e altre apparecchiature. Differiscono da quelli del trasformatore in quanto funzionano non alla frequenza della tensione di alimentazione (50 Hz), ma alle alte frequenze (decine e centinaia di kilohertz).

Pertanto, per il suo funzionamento, è necessario un generatore ad alta frequenza, in alimentatori economici e progettati per piccole correnti (unità di ampere), si trova spesso un circuito autogenerante, utilizzato in:

• trasformatori elettronici;

• reattori elettronici per lampade fluorescenti;

• caricabatterie per telefoni cellulari;

• UPS economico per strisce LED (10-20 W) e altri dispositivi.

Un diagramma di tale alimentatore può essere visto nella figura (fare clic sull'immagine per ingrandirla):

La sua struttura è la seguente:

1. Evidenziato in blu ponte a diodiin piedi all'ingresso dell'alimentatore, rettifica la tensione alternata in ingresso, per fornire ai seguenti nodi una tensione costante di 220 * 1.41 = 310 V. In caso di guasto, controllare la presenza e l'entità della tensione PRIMA del ponte e DOPO, se è assente, sarà necessario sostituire i diodi o il ponte se è assemblato in un edificio dell'hotel.

Non è indicato nel diagramma, ma sulla linea da 220 V potrebbe essere presente un fusibile o un resistore a bassa resistenza, verificarne l'integrità prima di iniziare le riparazioni.

2. Un filtro ondulazione è cerchiato in marrone, il suo elemento principale è C4 - condensatore elettrolitico. La sua capacità dipende da quanto ha risparmiato il produttore, di solito fino a 220 microfarad per 400 volt. L1 - ondulazione del filtro e interferenza elettromagnetica che si verificano durante il funzionamento di un alimentatore a commutazione. Nella maggior parte degli alimentatori economici, manca.

Un problema di filtro comune: essiccazione, esplosione o gonfiore di un condensatore elettrolitico, porta a un funzionamento di scarsa qualità dell'intera alimentazione di commutazione nel suo complesso o alla sua totale inoperabilità. Puoi sostituirlo con la stessa e più grande capacità, ma adatto per dimensioni.

3. Il transistor di potenza VT1 della parte di potenza è evidenziato in verde, in questo caso un transistor ad effetto di campo, ma può anche essere bipolare. T1 - trasformatore di impulsi con tre avvolgimenti: primario, secondario e base.

Il terzo avvolgimento è necessario per la generazione di oscillazioni ad alta frequenza - se il principio dell'alimentatore autogenerante è interessante, è meglio leggere i libri di Moin, Zinoviev e altri libri di testo sugli alimentatori a impulsi.

I trasformatori di impulsi hanno dimensioni molto inferiori rispetto ai trasformatori di rete, sempre a causa del lavoro ad alte frequenze e non sono fatti di ferro, ma di ferrite. Molto spesso, l'interruttore di alimentazione non funziona.

Suonare il transistor multimetro in modalità test diodie scoprirai immediatamente la sua rottura o rottura. Gli elementi rimanenti sono la reggia di questo nodo, singolarmente raramente si rompe, principalmente dopo il transistor di potenza. Tuttavia, è necessario assicurarsi sempre che i valori nominali dei resistori e dei condensatori siano coerenti.

I diodi nella reggia del trasformatore VD7 e VD5 fungono da snubber proteggendo i circuiti da esplosioni di contro-EMF, nei momenti di commutazione del transistor. Sono anche un nodo piuttosto impegnato e responsabile.

4. Il circuito di retroazione della tensione è evidenziato in rosso basato sul diodo zener regolabile TL431 e i loro analoghi (tutte le lettere nella designazione con i numeri "431").Ulteriori informazioni su TL431:Chip analogici leggendari

Il sistema operativo include un fotoaccoppiatore U1, con il suo aiuto, un segnale di uscita viene fornito alla parte di potenza dell'oscillatore e viene mantenuta una tensione di uscita stabile.Potrebbe non esserci tensione nella parte di uscita a causa della rottura del diodo VD8, spesso questo è un gruppo Schottky, da sostituire. Anche il condensatore elettrolitico gonfio C10 causa spesso problemi.

Come puoi vedere, tutto funziona con un numero di elementi molto più piccolo, l'affidabilità è appropriata ...

Più costosi e alimentatori

I circuiti che vedrai di seguito si trovano spesso negli alimentatori per strisce LED, lettori DVD, registratori radio e altri dispositivi a bassa potenza (decine di watt).

Prima di procedere alla discussione sui circuiti popolari, acquisire familiarità con la struttura di un alimentatore a commutazione con un controller PWM.

La parte superiore del circuito è responsabile del filtraggio, della rettifica e del livellamento delle increspature della tensione di rete 220, sostanzialmente identiche a quelle del tipo precedente e di quelle successive.

La cosa più interessante è il blocco PWM, il cuore di qualsiasi alimentatore decente. Un controller PWM è un dispositivo che controlla il ciclo di lavoro degli impulsi del segnale di uscita in base a un'impostazione definita dall'utente o al feedback sulla corrente o sulla tensione.PWM può controllare sia la potenza di carico usando una chiave di campo (bipolare, IGBT), sia una chiave controllata da semiconduttore come parte di un convertitore con un trasformatore o un induttore.

Modificando l'ampiezza degli impulsi a una data frequenza - si modifica il valore effettivo della tensione, mantenendo l'ampiezza, è possibile integrarlo con i circuiti C e LC per eliminare l'ondulazione. Questo metodo è chiamato Pulse Width Simulation, ovvero modellazione del segnale dovuta all'ampiezza degli impulsi (duty cycle / duty cycle) a frequenza costante.

In inglese, suona come un controller PWM o controller di modulazione di larghezza di impulso.

La figura mostra un PWM bipolare. I segnali rettangolari sono i segnali di controllo sui transistor dal controller, la linea tratteggiata mostra la forma di tensione nel carico di questi tasti - la tensione effettiva.

I migliori alimentatori di bassa potenza media sono spesso basati su controller PWM integrati con un interruttore di alimentazione integrato. Vantaggi rispetto allo schema di generazione automatica:

• La frequenza operativa del convertitore non dipende dal carico o dalla tensione di alimentazione;

• Migliore stabilizzazione dei parametri di output;

• Possibilità di sintonizzazione più semplice e affidabile della frequenza operativa in fase di progettazione e modernizzazione.

Di seguito sono riportati alcuni circuiti di alimentazione tipici (fare clic sull'immagine per ingrandirla):

Qui, l'RM6203 è sia un controller che una chiave in un caso.

Questo circuito utilizza chiave mosfet esterna.

La stessa cosa, ma su un chip diverso.

Il feedback viene eseguito utilizzando un resistore, talvolta accoppiatori ottici collegati a un ingresso chiamato Sense (sensore) o Feedback (feedback). La riparazione di tali alimentatori è generalmente simile. Se tutti gli elementi sono riparabili e la tensione di alimentazione è fornita al microcircuito (gamba Vdd o Vcc), allora la questione è molto probabilmente al suo interno, più precisamente può essere determinato usando un oscilloscopio guardando i segnali di uscita (drain, gate gate).

Quasi sempre puoi sostituire un tale controller con qualsiasi analogo con una struttura simile, per questo devi confrontare il foglio dati con quello che è installato sulla scheda e quello che hai e saldalo, osservando il pinout, come mostrato nelle seguenti foto.

O qui è una rappresentazione schematica della sostituzione di tali microcircuiti.

Alimentatori potenti e costosi

Gli alimentatori per strisce LED e alcuni alimentatori per laptop vengono eseguiti sul controller PWM UC3842.

Lo schema è più complesso e affidabile. Il principale componente di potenza è il transistor Q2 e il trasformatore. Durante la riparazione, è necessario controllare i condensatori elettrolitici filtranti, l'interruttore di alimentazione, i diodi Schottky nei circuiti di uscita e i filtri LC di uscita, la tensione di alimentazione del microcircuito, altrimenti i metodi diagnostici sono simili.

Tuttavia, una diagnosi più dettagliata e accurata è possibile solo con l'uso di un oscilloscopio, altrimenti - controllare i cortocircuiti della scheda, la saldatura di elementi e rotture sono più costose. La sostituzione di nodi sospetti con quelli ovviamente funzionanti può aiutare.

Modelli più avanzati di alimentatori per strisce LED sono realizzati sul quasi leggendario chip TL494 (qualsiasi lettera con i numeri "494") o sul suo analogo KA7500. A proposito, la maggior parte degli alimentatori per computer AT e ATX sono basati su questi controller.

Ecco un tipico circuito di alimentazione su questo controller PWM (fare clic sul circuito):

Tali alimentatori sono altamente affidabili e stabili.

Breve algoritmo di verifica:

1. Alimentiamo il microcircuito secondo la piedinatura da una fonte di alimentazione esterna di 12-15 volt (12 gambe sono più e meno 7 per 7 gambe).

2. Una tensione di 5 volt dovrebbe apparire su 14 gambe, che rimarranno stabili quando la potenza cambia, se "galleggia" - un chip sostitutivo.

3. Alla quinta uscita dovrebbe esserci una tensione a dente di sega, puoi "vederla" solo con l'aiuto di un oscilloscopio.Se non è presente o la forma è distorta, controlliamo che i valori nominali del circuito di temporizzazione RC siano collegati ai pin 5 e 6, in caso contrario, il diagramma mostra R39 e C35, verranno sostituiti, se dopo ciò non è cambiato nulla, il microcircuito è fuori servizio.

4. Alle uscite 8 e 11 dovrebbero esserci impulsi rettangolari, ma potrebbero non essere dovuti allo schema di implementazione del feedback specifico (conclusioni 1-2 e 15-16). Se si spegne e si collega 220 V, per qualche tempo appariranno lì e l'unità andrà di nuovo in difesa - questo è un segno di un microcircuito funzionante.

5. È possibile controllare il PWM cortocircuitando le gambe 4 e 7, la larghezza dell'impulso aumenterà e cortocircuitando 4 le gambe 14 - gli impulsi scompariranno. Se ottieni altri risultati, il problema è nella SM.

Questo è il test più conciso di questo controller PWM. C'è un intero libro su "Riparazione di alimentatori basati su di essi," Cambio di alimentatori per PC IBM ".

Sebbene sia dedicato agli alimentatori per computer, ci sono molte informazioni utili per qualsiasi operatore radioamatore.

conclusione

Il circuito di alimentatori per strisce LED è simile a qualsiasi alimentatore con caratteristiche simili, può essere facilmente riparato, modernizzato e regolato sulla tensione necessaria, ovviamente, entro limiti ragionevoli.

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Diagrammi schematici di alimentatori per dispositivi elettronici portatili

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Registrazione video del processo di riparazione di vari elettrodomestici