천장 LED 램프 드라이버 회로

오늘날 CFL 및 형광등은 거의 원형 또는 사각형 모양의 평면 천장 장착형 LED 램프 형태 인 LED 램프로 거의 완전히 대체됩니다.

이 램프는 가정, 사무실 또는 상점의 평평한 천장 표면과 아름답게 결합되어 절전 및 공간 조명 측면에서 고효율 출력과 함께 조명의 미적 외관을 제공합니다.

이 기사에서는 3 와트에서 10 와트 범위의 천장 LED 램프를 비추기위한 드라이버로 사용할 수있는 간단한 주전원 작동 벅 컨버터에 대해 설명합니다.

회로는 실제로 220V ~ 15V SMPS 회로이지만 비 절연 설계이기 때문에 복잡한 페라이트 변압기와 관련된 중요한 요소를 제거합니다.

비 절연 설계는 전원 AC로부터 회로에 절연을 제공하지 않지만 장치 위의 간단한 단단한 플라스틱 커버는 이러한 단점을 쉽게 해결하여 사용자에게 절대적으로 위협이되지 않도록합니다.

반면에 비 절연 드라이버 회로의 가장 좋은 점은 간단한 인덕터로 대체되는 중요한 SMPS 변압기가 없기 때문에 저렴하고 구축, 설치 및 사용이 쉽다는 것입니다.

ST 마이크로 일렉트로닉스의 단일 IC VIPer22A를 사용하면 입력 AC 전원이 지정된 100V 및 285V 범위 내에있는 경우 설계를 사실상 손상 방지하고 영구적으로 만들 수 있습니다.

IC VIPer22A-E 정보

핀 대 핀 일치로 발생하는 VIPer12A-E 및 VIPer22A-E는 수많은 주 AC-DC 전원 공급 장치 애플리케이션을 위해 설계되었습니다. 이 문서는 VIPer12 / 22A-E를 사용하는 오프라인, 비 절연 SMPS LED 드라이버 전원 공급 장치를 제공합니다.

네 가지 고유 한 드라이버 디자인이 여기에 포함됩니다. 칩 VIPer12A-E는 200mA에서 12V 및 16V 200mA 천장 LED 램프를 구동하는 데 사용할 수 있습니다.

VIPer22A-E는 12V / 350mA 및 16V / 350mA 전원으로 구성된 더 높은 와트의 천장 램프에 적용 할 수 있습니다.

10V ~ 35V의 모든 출력 전압에 대해 동일한 PCB 레이아웃을 사용할 수 있습니다. 이는 애플리케이션을 매우 다양하게 만들고 1 와트에서 12 와트까지 다양한 LED 램프에 전력을 공급하는 데 적합합니다.

회로도에서 16V 미만으로 작동 할 수있는 부하가 적은 경우 다이오드 D6 및 C4가 포함되고 16V 이상이 필요한 부하의 경우 다이오드 D6 및 커패시터 C4가 간단히 제거됩니다.

회로의 작동 원리

4 가지 변형 모두에 대한 회로 기능은 본질적으로 동일합니다. 변형은 시작 회로 단계에 있습니다. 그림 3과 같이 Model을 설명합니다.

컨버터 설계 출력은 AC 220V 입력과 분리되어 있지 않습니다. 이렇게하면 AC 중성선이 DC 선의 출력 접지에 공통이되어 주 중성선에 대한 역 참조 연결을 제공합니다.

이 LED 벅 컨버터는 기존의 페라이트 E- 코어 기반 변압기와 절연 된 옵토 커플러에 의존하지 않기 때문에 비용이 저렴합니다.

주 AC 라인은 다이오드 D1을 통해 적용되며 교류 AC 반주기를 DC 출력으로 정류합니다. C1, L0, C2는 EMI 노이즈를 최소화하기 위해 파이 필터를 구성합니다.

필터 커패시터의 값은 수용 가능한 펄스 밸리를 관리하기 위해 선택됩니다. 커패시터는 각 반주기마다 충전되기 때문입니다. 최대 2kV의 리플 버스트 펄스를 견디기 위해 D1 대신 몇 개의 다이오드를 적용 할 수 있습니다.

R10은 두 가지 목표를 충족하는데, 하나는 돌입 서지를 제한하기위한 것이고 다른 하나는 치명적인 오작동이있는 경우 퓨즈로 작동하는 것입니다. 권선 저항은 돌입 전류를 처리합니다.

내화 저항기와 퓨즈는 시스템 및 보안 사양에 따라 매우 잘 작동합니다.

C7은 Xcap 없이도 라인과 중성 장애를 평준화하여 EMI를 제어합니다. 이 천장 LED 드라이버는 EN55022 레벨 'B'사양을 확실히 준수하고 통과합니다. 부하 요구가 낮 으면이 C7을 회로에서 생략 할 수 있습니다.

C2 내부에서 발생 된 전압은 함께 연결된 핀 5 ~ 8을 통해 IC의 MOSFET 드레인에 적용됩니다.

내부적으로 IC VIPer에는 Vdd 핀 4에 1mA를 제공하는 정전류 소스가 있습니다.이 1mA 전류는 커패시터 C3를 충전하는 데 사용됩니다.

Vdd 핀의 전압이 최소값 인 14.5V로 확장되는 즉시 IC의 내부 전류 소스가 꺼지고 VIPer가 ON / OFF 트리거를 시작합니다.

이 상황에서 전력은 Vdd 캡을 통해 전달됩니다. 이 커패시터 내부에 저장된 전기는 Vdd 캡이 9V 아래로 떨어지기 전에 출력 부하 전류를 출력 커패시터 충전 전력과 함께 제공하는 데 필요한 전력보다 높아야합니다.

이것은 주어진 회로도에서 알 수 있습니다. 따라서 커패시터 값은 초기 스위치 ON 시간을 지원하도록 선택됩니다.

단락이 발생하면 Vdd 캡 내부의 전하가 최소값보다 낮아져 고전압 전류 생성기에 내장 된 IC가 새로운 시작주기를 트리거 할 수 있습니다.

커패시터의 충전 및 방전 단계에 따라 전원 공급 장치가 켜지고 꺼지는 시간이 결정됩니다. 이것은 모든 부품에 대한 RMS 온난화 영향을 감소시킵니다.

이를 조절하는 회로에는 Dz, C4 및 D8이 포함됩니다. D8은 D5가 전도 모드에있는 동안 사이클링 기간 동안 C4를 피크 값으로 충전합니다.

이 기간 동안 IC에 대한 공급 소스 또는 기준 전압은 D8 강하를 보충하는 접지 레벨 아래의 다이오드의 순방향 전압 강하에 의해 감소됩니다.

따라서 주로 제너 전압은 출력 전압과 동일합니다. C4는 Vfb 및 공급 소스 위에 연결되어 레귤레이션 전압을 부드럽게합니다.

Dz는 특정 테스트 전류 정격이 5mA 인 12V, 1⁄2W 제너입니다. 더 작은 전류로 정격 화 된 이러한 제너는 출력 전압의 더 높은 정밀도를 제공합니다.

출력 전압이 16V 미만인 경우 회로는 그림 3과 같이 설정 될 수 있습니다. 여기서 Vdd는 Vfb 핀에서 분리됩니다. IC에 내장 된 전류 소스가 Vdd 커패시터를 충전하자마자 Vdd는 더 나쁜 상황에서 16V에 도달 할 수 있습니다.

최소 허용 오차가 5 % 인 16V 제너는 접지 저항이 1.230k Ω이고 추가적으로 1.23V를 생성하여 전체 16.4V를 제공 할뿐만 아니라 15.2V가 될 수 있습니다.

16V 이상의 출력의 경우 Vdd 핀과 Vfb 핀은 그림 4에 표시된대로 정확히 공통 다이오드 및 커패시터 필터를 촉진 할 수 있습니다.

인덕터 선택

인덕터의 시작 단계에서 불연속 모드의 작동 단계는 인덕터에 대한 효과적인 추정을 제공하는 아래 주어진 공식을 통해 결정될 수 있습니다.

L = 2 [P _밖 / ( 신분증 _피크 )^두x f)]

Idpeak가 가장 낮은 최대 드레인 전류, IC VIPer12A-E의 경우 320mA, VIPer22A-E의 경우 560mA, f는 60kHz에서의 스위칭 주파수를 나타냅니다.

최고 피크 전류는 벅 컨버터 구성 내에서 공급되는 전력을 제어합니다. 결과적으로 위에 주어진 계산은 불연속 모드에서 작동하도록 설계된 인덕터에 적합합니다.

입력 전류가 0으로 떨어지면 출력 피크 전류가 출력의 2 배가됩니다.

이는 IC VIPer22A-E의 출력 전류를 280mA로 제한합니다.

인덕터의 값이 더 큰 경우 연속 모드와 불연속 모드 사이를 전환하면 전류 제한 문제에서 멀리 떨어진 200mA를 쉽게 달성 할 수 있습니다. 낮은 리플 전압을 달성하려면 C6이 최소 ESR 커패시터 여야합니다.

V _리플 = 나 _리플 엑스 씨 _esr

D5는 고속 스위칭 다이오드 여야하지만 D6 및 D8은 일반 정류기 다이오드 일 수 있습니다.

DZ1은 출력 전압을 16V로 고정하는 데 사용됩니다. 벅 컨버터의 특성으로 인해 무부하 상태에서 피크 포인트에서 충전됩니다. 출력 전압보다 3 ~ 4V 더 큰 제너 다이오드를 사용하는 것이 좋습니다.

그림 # 3

위의 그림 3은 천장 LED 램프 프로토 타입 설계의 회로도를 보여줍니다. 350mA의 최적 전류를 갖는 12V LED 램프 용으로 설계되었습니다.

더 적은 양의 전류가 바람직한 경우 VIPer22A-E를 VIPer12A-E로 변환하고 커패시터 C2를 10μf에서 4.7μF로 낮출 수 있습니다. 이것은 200mA까지 제공합니다.

그림 # 4

위의 그림 4는 16V 이상의 출력을 제외하고는 동일한 설계를 보여줍니다. D6 및 C4는 생략 할 수 있습니다. 점퍼는 출력 전압을 Vdd 핀과 연결합니다.

레이아웃 아이디어 및 제안

L 값은 지정된 출력 전류에 대해 연속 모드와 불연속 모드 사이의 임계 값 제한을 제공합니다. 불연속 모드에서 작동하려면 인덕터 값이 다음보다 작아야합니다.

L = 1/2 x R x T x (1-D)

여기서 R은 부하 저항, T는 스위칭 기간, D는 듀티 사이클을 나타냅니다. 고려해야 할 몇 가지 요소를 찾을 수 있습니다.

첫 번째는 불연속성이 클수록 최대 전류가 커진다는 것입니다. 이 레벨은 0.56A 인 VIPer22A-E의 펄스 전류 제어에 의해 최소 펄스 아래로 유지되어야합니다.

다른 하나는 더 큰 크기의 인덕터를 사용하여 지속적으로 작동 할 때 VIPer IC 내에서 MOSFET의 스위칭 결함으로 인해 과잉 열이 발생한다는 것입니다.

인덕터 사양

말할 필요도없이, 인덕터 코어가 포화되지 않도록 인덕터 전류 사양이 출력 전류보다 커야합니다.

인덕터 L0은 470 uH의 인덕턴스 값에 도달 할 때까지 적합한 페라이트 코어 위에 24 SWG ​​슈퍼 에나멜 구리선을 감아 서 만들 수 있습니다.

마찬가지로 인덕터 L1은 1mH의 인덕턴스 값에 도달 할 때까지 적절한 페라이트 코어 위에 21SWG 슈퍼 에나멜 구리선을 감아 서 만들 수 있습니다.

전체 부품 목록

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