Светодиоды заменяют таким типы источников света, такие как люминесцентные лампы и лампы накаливания. Практически в каждом доме уже есть светодиодные лампы, они потребляют гораздо меньше двух своих предшественников (до 10 раз меньше чем лампы накаливания и от 2 до 5 раз меньше, чем КЛЛ или энергосберегающие люминесцентные лампы). В ситуациях, когда необходим длинный источник света, или нужно организовать подсветку сложной формы в ход идёт .
Led лента идеальна для целого ряда ситуаций, главное её преимущество перед отдельными светодиодами и светодиодными матрицами являются источники питания. Их легче найти в продаже почти в любом магазине электротоваров, в отличие от драйверов для мощных светодиодов, к тому же подбор блока питания осуществляется только по потребляемой мощности, т.к. подавляющее большинство светодиодных лент имеют напряжение питания в 12 Вольт.
В то время как для мощных светодиодов и модулей при выборе источника питания нужно искать именно источник тока с требуемой мощностью и номинальным током, т.е. учитывать 2 параметра, что усложняет подбор.
В этой статье рассмотрены типовые схемы блоков питания и их узлы, а также советы по их ремонту для начинающих радиолюбителей и электриков.
Типы и требования к источникам питания для светодиодных лент и 12 В led ламп
Основное требование к источнику питания как для светодиодов, так и для светодиодных лент - качественная стабилизация напряжения/тока, вне зависимости от скачков сетевого напряжения, а также низкие выходные пульсации.
По типу исполнения блоки питания для LED продукции различают:
Герметичные. Они сложнее в ремонте, корпус не всегда поддаётся аккуратной разборке, а внутри и вовсе может быть залит герметиком или компаундом.
Негерметичные, для применения в помещении. Лучше поддаются ремонту, т.к. плата изымается после откручивания нескольких винтов.
По типу охлаждения:
Пассивное воздушное. Блок питания охлаждается за счёт естественной конвекции воздуха через перфорацию его корпуса. Недостаток - невозможность достигнуть высоких мощностей сохранив массогабаритные показатели;
Активное воздушное. Блок питания охлаждается с помощью кулера (небольшого вентилятора, как устанавливают на системных блоках ПК). Такой тип охлаждения позволяет достичь большей мощности при аналогичных размерах с пассивным блоком питания.
Схемы блоков питания для светодиодных лент
Стоит понимать, что нет в электронике такого понятия как «блок питания для светодиодной ленты», в принципе к любому устройству подойдёт любой блок питания с подходящим напряжением и током большим чем потребляемый прибором. Это значит, что информация описанная ниже применима к практически любым блокам питания.
Однако в обиходе проще говорить о блоке питания по его предназначению для конкретного устройства.
Общая структура импульсного блока питания
Для питания светодиодных лент и другой техники последние десятилетия применяются импульсные блоки питания (ИБП). Они отличаются от трансформаторных тем, что работают не на частоте питающего напряжения (50 Гц), а на высоких частотах (десятки и сотни килогерц).
Поэтому для его работы нужен генератор высокой частоты, в дешевых и рассчитанных на малые токи (единицы ампер) блоках питания часто встречается автогенераторная схема, она применяется в:
электронных трансформаторах;
электронных балластах для люминесцентных ламп;
зарядных устройствах для мобильного телефона;
дешевых ИБП для светодиодных лент (10-20 вт) и других устройствах.
Схему подобного блока питания можно увидеть на рисунке (для увеличения нажмите на картинку):
Его структура следующая:
В состав ОС включена оптопара U1, с её помощью в силовую часть автогенератора поступает сигнал с выхода и поддерживается стабильное выходное напряжение. В выходной части может отсутствовать напряжение из-за обрыва диода VD8, часто это сборка Шоттки, подлежит замене. Также часто вызывает проблемы вздутый электролитический конденсатор C10.
Как вы видите всё работает с гораздо меньшим количеством элементов, надёжность соответствующая…
Более дорогие и блоки питания
Схемы, которые вы увидите ниже часто встречаются в блоках питания для светодиодных лент, DVD-проигрывателей, магнитол и других маломощных устройств (десятки Ватт).
Прежде чем перейти к рассмотрению популярных схем, ознакомьтесь со структурой импульсного блока питания с ШИМ-контроллером.
Верхняя часть схемы отвечает за фильтрацию, выпрямление и сглаживание пульсаций сетевого напряжения 220, по сути аналогична как в предыдущем типе, так и в последующих.
Самое интересное - это блок ШИМ, сердце любого достойного блока питания. ШИМ-контроллер - это устройство управляющие коэффициентом заполнения импульсов выходного сигнала на основании уставки, определенной пользователем или обратной связи по току или напряжению. ШИМ может управлять как мощностью нагрузки с помощью полевого (биполярного, IGBT) ключа, так и полупроводниковым управляемым ключом в составе преобразователя с трансформатором или дросселем.
Изменяя ширину импульсов при заданной частоте - вы изменяете и действующее значение напряжение, сохраняя при этом амплитудное, вы можете проинтегрировать его с помощью C- и LC-цепей для устранения пульсаций. Такой метод называется Широтно-Импульсное Моделирование, то есть моделирование сигнала за счёт ширины импульсов (скважности/коэффициента заполнения) при постоянной их частоте.
На английском языке это звучит, как PWM-controller, или Pulse-Width Modulation controller.
На рисунке изображен биполярный ШИМ. Прямоугольные сигналы - это сигналы управления на транзисторах с контроллера, пунктиром изображена форма напряжения в нагрузке этих ключей - действующее напряжение.
Более качественные блоки питания малой средней мощности часто построены на интегральных ШИМ-котроллерах со встроенным силовым ключом. Преимущества перед автогенераторной схемой:
Рабочая частота преобразователя не зависит ни от нагрузки, ни от напряжения питания;
Более качественная стабилизация выходных параметров;
Возможность более простой и надежной настройки рабочей частоты на этапе проектирования и модернизации блока.
Ниже будут расположены несколько типовых схем блоков питания (для увеличения нажмите на картинку):
Здесь RM6203 - и контроллер и ключ в одном корпусе.
То же самое, но на другой микросхеме.
Обратная связь осуществляется с помощью резистора, иногда оптопары подключенной к входу с названием Sense (датчик) или Feedback (обратная связь). Ремонт таких блоков питания в общем аналогичен. Если все элементы исправны, и напряжение питания поступает на микросхему (ножка Vdd или Vcc), значит дело скорее всего в ней, более точно просмотрев сигналы на выходе (ножка drain, gate).
Практически всегда заменить такой контроллер можно любым аналогом с подобной структурой, для этого нужно сверить datasheet на тот, что установлен на плате и тот, что у вас в наличии и впаять, соблюдая распиновку, как это изображено на следующих фотографиях.
Или вот схематически изображена замена подобных микросхем.
Мощные и дорогие блоки питания
Блоки питания для светодиодных лент, а также некоторые блоки питания для ноутбуков выполняются на ШИМ-контроллере UC3842.
Схема более сложная и надежная. Основным силовым компонентом является транзистор Q2 и трансформатор. При ремонте нужно проверить фильтрующие электролитические конденсаторы, силовой ключ, диоды Шоттки в выходных цепях и выходные LC-фильтры, напряжения питания микросхемы, в остальном методы диагностики аналогичны.
Однако более подробная и точная диагностика возможна лишь с использованием осциллографа, в противном случае - проверьте короткие замыкания платы, пайку элементов и обрывы дороже. Может помочь замена подозрительных узлов на заведомо рабочие.
Более совершенные модели источников питания для светодиодных лент выполнены на практически легендарной микросхеме TL494 (любые буквы с цифрами «494») или её аналоге KA7500. Кстати на этих же контроллерах построено большинство компьютерных блоков питания AT и ATX.
Вот типовая схема блока питания на этом ШИМ-контроллере (нажмите на схему):
Такие блоки питания отличаются высокой надёжностью и стабильностью работы.
Краткий алгоритм проверки:
1. Запитываем микросхему согласно распиновки от внешнего источника питания 12-15 вольт (12 ножка - плюс, а на 7 ножку - минус).
2. На 14 ножки должно появиться напряжение 5 Вольт, которое будет оставаться стабильным при изменении питания, если оно «плавает» - микросхему под замену.
3. На 5 выводе должно быть пилообразное напряжение «увидеть» его можно только с помощью осциллографа. Если его нет или форма искажена - проверяем соответствие номинальным значениям времязадающей RC-цепи, которая подключена к 5 и 6 выводам, если нет - на схеме это R39 и C35, их под замену, если после этого ничего не изменилось - микросхема вышла из строя.
4. На выходах 8 и 11 должны быть прямоугольные импульсы, но их может не быть из-за конкретной схемы реализации обратной связи (выводы 1-2 и 15-16). Если выключить и подключить 220 В, на какое-то время они там появятся и блок снова уйдёт в защиту - это признак исправной микросхемы.
5. Проверить ШИМ можно закоротив 4 и 7 ножку, ширина импульсов увеличится, а закоротив 4 на 14 ножки - импульсы исчезнут. Если у вас получились другие результаты - проблема в МС.
Это наиболее краткая проверка данного ШИМ-контроллера, о ремонте блоков питания на их основе есть целая книга «Импульсные блоки питания для IBM PC».
Хоть и посвящена она компьютерным блоками питания, но там много полезной информации для любого радиолюбителя.
Вывод
Схемотехника блоков питания для светодиодных лент аналогична любым блокам питания с подобными характеристиками, довольно хорошо поддаётся ремонту, модернизации и перестройки на необходимые напряжения, разумеется, в разумных пределах.
делятся на два класса. К первому классу относятся одноцветные светодиодные ленты. Эти ленты могут светить светом одного цвета в любом участке видимого спектра. Ко второму классу принадлежат так называемые полноцветные или RGB светодиодные ленты. Они идеально подходят для создания динамического освещения, так как могут излучать свет разного цвета. Это достигается изменением яркости свечения разных светодиодов. Учитывая то, что светодиодные светильники достаточно новы, у многих возникает вопрос: «Как самостоятельно подключить светодиодные ленты?» Начнем с того, что светодиодные ленты нельзя подключить к сети с напряжением 220В. Эти источники света работают от напряжения 12В или 24В, поэтому для их подключения нужно использовать специальный блок питания, понижающий напряжение с 220В до нужного уровня и обеспечивающий защиту светильника от перепадов напряжения. При выборе блока питания светодиодов нужно обратить особенное внимание на его мощность. Она должна соответствовать суммарной мощности подключенных к ней светильников плюс 20%. Эти 20% обеспечат необходимый запас мощности блока питания.Подключение блока питания к сети напряжением 220 вольт.
Перед подключением сетевого адаптера необходимо подвести электрическую проводку как можно ближе к тому месту, где вы планируете монтировать светодиодные ленты и установить там розетку.
Многие блоки питания имеет в комплекте поставки сетевой шнур с вилкой, для подключения к розетке, на одном конце и штекером для подключения к сетевому адаптеру на другом. В этом случае все просто и перепутать ничего нельзя. Нужно только вставить штекер в специальное гнездо адаптера.
Однако нередко получатся так, что шнур в комплекте отсутствует и подключать блок питания нужно самостоятельно. В этом случае потребуется кабель, на одном конце которого установлена вилка, а на втором - очищенные от изоляции несколько миллиметров провода. В качестве сетевого шнура можно использовать кабель, с сечением жилы от 1,5мм, например, ВВГНГ 2х1,5 или ВВГ 2х2,5.
Зачищенные концы кабеля необходимо вставить в гнезда сетевого адаптера и закрутить винтом до достижения ощутимого сопротивления. Подключение производится к разъемам, обозначенным латинскими буквами L и N по следующему правилу: к разъему L (фаза) подключается коричневый провод, к разъему N (ноль) - синий провод. Схема подключения приведена на рисунке 1.
Подключение к адаптеру одной светодиодной ленты.
Светодиодные ленты работают от постоянного тока, поэтому их нужно подключать с учетом полярности. Иначе говоря, у таких светильников есть плюс и минус, и подключение проводится плюс к плюсу, минус к минусу. Перепутать контакты очень трудно, на каждой светодиодной ленте и на каждом блоке питания все провода и контакты промаркированы соответствующим образом. На ленте это маркировка «+» и «-», а на блоке питания - «+V» и «-V». Впрочем, даже если вы перепутаете контакты, ничего страшного не произойдет. Большинство современных светодиодных светильников имеют довольно надежную защиту и не перегорают при неправильном подключении. Это значит, что ошибку можно всегда исправить. Такое свойство можно использовать и для того, чтобы подобрать контакты методом проб и ошибок в случае, если маркировка клемм отсутствует, например, при подключении ленты через сетевой адаптер.
Однако отсутствие маркировки на светодиодной ленте или блоке питания должно стать причиной для сомнений в качестве данного устройства.
В целом подключение довольно легко осуществляется, достаточно вставить каждый провод ленты в соответствующее гнездо адаптера и закрутить имеющийся там винт отверткой.
Сечение проводов, которыми светодиодная лента подключается к адаптеру (независимо от типа и количества лент) должно быть не меньше 1,5мм. При меньших сечениях может произойти значительное падение напряжения, что снизит яркость светодиодов.
Подключение нескольких светодиодных лент.
При подключении нескольких светодиодных лент к одному адаптеру необходимо неукоснительно соблюдать два простых правила:
- Каждая подключаемая лента должна иметь длину не более 5 метров, так как в противном случае могут перегореть токопроводящие дорожки ленты. Однако при этом каждая лента может состоять из нескольких отрезков, например 3 метра и 2 метра, важно лишь, чтобы их суммарная длина была не более 5 метров..
- Каждая лента (5 метров) должна подключаться к адаптеру параллельно, а не последовательно.(см. рисунок 3),
При подключении нескольких светодиодных лент необходимо соблюдать полярность, так же, как и в случае подключения одной ленты. В целом схема подключения нескольких светодиодных лент показана на рисунке 4.
Если вы хотите использовать светодиодную ленту меньшей длины, то вам нужно разрезать ленту ножницами между имеющимися на ленте специальными площадками для пайки. Они расположены на довольно небольших расстояниях, так что вы можете получить ленту такой длины, какой захотите.
Для того, чтобы соединить несколько светодиодных лент в одну необходимо сложить их одна к другой местами для пайки и спаять их паяльником. Паяльник должен быть прогрет до температуры не более 260°С. Длительность пайки не должна превышать 10 секунд.
Подключение одной или нескольких полноцветных (RGB) светодиодных лент.
Что касается подключения RGB светодиодных лент, то для их нормальной работы нужно дополнительно использовать специальный трехканальный контроллер. Это устройство, предназначенное для управления яркостью свечения соответствующих светодиодов. Именно оно управляет тем, светодиод какого цвета включится, и с какой яркостью он будет светиться. В светодиодные контроллеры также заложены программы (до нескольких десятков), которые управляя питанием светодиодов, позволяют достичь самых разных визуальных эффектов, повышающих эстетическую ценность светодиодных лент.
На светодиодной ленте имеется 4 провода, а на контроллере 4 контакта. Кроме, положительного контакта и провода («+») имеются еще три провода/контакта, обычно маркированные цветом или буквами (R - красный, G - зеленый и B - синий). Контакты RGB служат для передачи сигнала от трехканального контроллера к светодиодам соответствующего цвета. Схема подключения одной или нескольких RGB светодиодных лент показана на рисунке 5.
Подключение нескольких RGB светодиодных лент осуществляется по тем же правилам, что и для подключения нескольких одноцветных светодиодных лент.
При подключении полноцветных светодиодных лент также нередко используется пульт дистанционного управления, позволяющий управлять светодиодной лентой с расстояния нескольких метров.
И наконец, нужно помнить, что контроллер, как любое электронное устройство, также потребляет электроэнергию. Это нужно учесть при выборе блока питания, прибавив к расчетной мощности (с учетом запаса) еще 5Вт.
Led7 - Future Lighting
- не правильный монтаж и подключение с ошибками
Вот основные три правила и ошибки, на которые нужно обращать внимание в первую очередь.
1 правило
Светодиодная лента подключается параллельно, отрезками не более чем по 5 метров каждый.
Она даже продается катушками этого метража. А что если вам нужно подключить 10 или 15м? Казалось бы, подсоединил конец первого куска с началом второго и готово. Однако такое подключение запрещается. Почему так принято?
Потому что пять метров – это расчетная длина, которую могут выдержать токоведущие дорожки ленты. При большей длине, нагрузка будет превышать допустимую и лента обязательно выйдет из строя. Кроме того, будет наблюдаться неравномерность свечения. В начале ленты светодиоды будут светить ярко, а в конце гораздо тусклее.
Вот так будет выглядеть схема параллельного подключения светодиодных лент длиной превышающих допустимую: 
При этом подключать ленту можно как с двух сторон, так и с одной. Подключение с двух сторон позволяет уменьшить нагрузку на токовые дорожки, а также помогает избежать неравномерности свечения в начале и конце ленты.
Особенно это важно на мощной ленте – свыше 9,6Вт/метр. Именно так советуют подключать профессионалы, которые занимаются установкой светодиодной продукцией долгие годы. Единственный жирный минус – приходится тащить дополнительные провода вдоль всего освещения.
2 правило
Светодиодная лента должна обязательно монтироваться на алюминиевый профиль, который выполняет роль теплоотвода.
Во время работы лента нагревается, и эта температура отрицательно влияет на сами светодиоды. Они попросту перегреваются и начинают терять яркость, постепенно деградируя и разрушаясь.
Таким образом лента, которая могла бы спокойно проработать 5-10 лет, без профиля перегорит у вас через год, а может даже и раньше. Поэтому использование алюминиевого профиля в светодиодной подсветке обязательно.
Единственная лента, где можно обойтись без него – это SMD 3528. Она маломощная, всего 4,8Вт на 1м и не столь требовательна к теплоотводу.
Особенно нуждаются в теплоотводе ленты залитые сверху силиконом. В них теплоотдача происходит только через подложку, снизу. А этого бывает иногда недостаточно. Если вы еще наклеите ее на какой-нибудь пластик или дерево, то здесь вообще никакого охлаждения не будет.
3 правило
Правильный выбор блока питания это гарантия долговременной и безопасной работы всей подсветки.
Блок питания должен быть мощнее чем светодиодная лента на 30%.
Только в этом случае он будет работать нормально. Если вы подберете его впритык, ровно по мощности всех светодиодов, то блок будет постоянно трудиться на своем пределе. Естественно такая работа скажется на продолжительности эксплуатации. Поэтому всегда давайте ему запас.
Подключение светодиодной ленты
Для монтажа освещения с помощью светодиодной ленты вам понадобится:
Монтаж питания 220В
Если у вас не выполнены эл.монтажные работы, то предварительно необходимо подвести напряжение 220В к месту подключения ленты. Для этого штробите стену, либо укладываете кабельный канал и протягиваете по нему трехжильный кабель ВВГнг-Ls 3*1,5. Ведете его непосредственно до той распредкоробки, где будет подключаться питание светодиодной ленты.
Можно использовать существующую распаечную коробку, где подключено основное освещение. Главное чтобы место позволяло свободно подключить дополнительные провода и клеммники.
Выключатель на светодиодную ленту желательно устанавливать именно на провода 220 Вольт, а не перед лентой на отходящие 12-24В. В этом случае блок не будет работать постоянно. Тем более, импульсным блокам работать без нагрузки противопоказано. К тому же так будет выше уровень безопасности.
Предварительно проверьте и не перепутайте фазу, ноль и землю. Чаще всего, ноль бывает синего цвета, заземляющая жила – желто-зеленого, а фазная - любых других расцветок.
Но доверять только цветовой маркировке нельзя! Более подробно как без ошибок отличить ноль и фазу можно ознакомиться в статье "Как определить фазу и ноль в электропроводке".
Далее нужно от этой распредкоробки в штробе, гофрорукаве или в кабельном канале проложить кабель к будущему месту установки блока питания. Для его размещения монтируете удобную полочку. Изготовить ее можно из кусков фанеры или гипсокартона. Рядом размещаете и диммер.
Подключение блока питания
Протянув кабель до блока, можно приступать непосредственно к подключению проводов.
- фазный провод подсоединяете к разъему L
- жилу синего цвета - нулевую, к клемме N
- желто-зеленую - к клемме обозначенную как Pe или значком заземления
Подключение диммера
Теперь необходимо подключить диммер. Здесь применяйте гибкий монтажный провод ПуГВ 1,5мм2 разных цветов. Например черный (для минусовых контактов) и красный (для плюсовых).
- отмеряете и отрезаете необходимого размера провода
- зачищаете концы и опрессовываете их наконечниками НШВИ
В первую очередь подключаете концы со стороны блока питания. Минусовой провод (черного цвета) соединяете с клеммой имеющей маркировку –V
. Плюсовой провод (красного цвета) с клеммой промаркированной как +V
.
Оба провода должны подключаться к диммеру со стороны Power IN
(входное питание). Провод красного цвета подключаете на диммере к плюсовой клемме DC+
, а другой провод к клемме минус DC-
Далее опять идут монтажные работы по прокладке провода. Протягиваете его в гофре от диммера, до места подключения к светодиодной ленте. Используйте тот же самый ПуГВ. При превышении общей длины светодиодной ленты и подсветки более 5 метров, ленты подключаются параллельно. Причем к каждой из них подводится отдельное питание.
Приступаете к подключению проводов к клеммам диммера. Они обычно имеют надпись и обозначаются как Output Led. Для надежного контакта зачищенные концы жил лучше обжать наконечниками.
Монтаж и пайка проводов на светодиодной ленте
Можно переходить к монтажу самой ленты. Для этого ее нужно отмерить и разрезать на нужные куски. Сделать это можно не в любом месте, а только там, где нанесен пунктир или нарисованы ножницы.
После резки, провода можно припаять к специальным контактам на ленте. Для этих же целей, а также для соединения отдельных кусков ленты друг с другом можно применить и коннекторы.
Ищите минусовой контакт и подсоединяете туда провода черного цвета. К контакту плюс идет соответственно другой провод – красный. Не разогревайте паяльник до максимума, иначе легко пережжете подложку. Рекомендуемое время пайки - до 10 сек.
Противоположные концы также зачищаются и на них устанавливаются наконечники НШВИ.
Еще раз запомните, что для лучшего охлаждения укладывать светодиодную ленту нужно только на профиль из алюминия. Монтируется он заранее.
После всех этих работ все жилы проводов выводятся в одно место и подключаются к соответствующим питающим проводам, с соблюдением фазировки (плюсовых и минусовых контактов).
Подключение лучше всего выполнять через клеммы Wago.
Для подключения потребителей электрической энергии в России действующими стандартами предусмотрена сеть переменного тока 220/380V 50Гц. Поскольку питание светодиодных лент осуществляется от импульсного стабилизированного источника с напряжением 24 или 12V, необходим прибор, преобразующий высокое переменное напряжение в более низкое.
С этой задачей успешно справляется блок питания для светодиодной ленты (БП) . Стабильность и продолжительность работы подсветки обеспечивается грамотным выбором блока питания.
Любая из имеющихся в продаже моделей допускает эксплуатацию подсветки в широких температурных пределах, хорошо сглаживает импульсные помехи и имеет корпус, защищающий внутренние элементы от механических повреждений.
Схема питания светодиодных лент — схема блока питания
Подключить питание светодиодной ленты своими руками не так уж и сложно. Главное - в точности следовать советам, изложенным ниже.
Перед покупкой той или иной модели выпрямителя (БП) необходимо разобраться с вопросом как подключить светодиодную ленту к блоку питания.
Светодиодные ленты можно подключить к источнику электроэнергии различными способами. При точном соблюдении схемы питания светодиодных лент даже один мощный прибор способен обеспечить работу как одной, так и нескольких подсветок.
Для бесперебойного функционирования схемы с использованием одного БП важно соблюдать условие - мощность блока должна минимум на 30% превышать суммарную нагрузку.
Для параллельного подключения второй светодиодной полоски к одному блоку потребуется дополнительный удлинитель - провод, сечение которого составляет не менее 1,5 мм. Соблюдая полярность, один его конец подключается к выходу БП, второй - к полосе №2. В этом случае ток будет подаваться не по дорожкам первой подсветки, а по подсоединенному проводу.
Когда применение крупногабаритного мощного БП неприемлемо, используются маломощные блоки питания для светодиодных лент 12 вольт. Схема подключения предусматривает наличие отдельного БП для каждой полосы диодов . Здесь также понадобится удлинитель - провод, подключаемый к сети 220 V и к конкретной ленте, но его сечение может быть меньше - достаточно 0,75 мм. Хотя в данном случае монтаж более сложный, подобная схема подключения часто применяется на практике, поскольку предусматривает использование БП небольших габаритов.
Куда спрятать блок питания светодиодной ленты?
Место для размещения БП подбирается с учетом:
- используемой схемы подключения;
- количества приборов-выпрямителей;
- габаритов блоков.
Крупногабаритный мощный блок питания для светодиодной ленты в квартире сложно сделать незаметным - необходимо оборудовать специальную нишу.
Подходящими вариантами для размещения крупного БП могут быть специально проделанное отверстие в мебели или отдельная полка на стене, оборудованная с не просматриваемой стороны стола.
В случае с малогабаритными блоками питания (не более 250х150х100 мм) все намного проще:
- можно спрятать под обшивку потолка;
- вырезать специальное место в гипсокартонной стене;
- установить БП в стеновой нише.
Блок питания для светодиодной ленты - виды и особенности
Негерметичные или открытые блоки мощностью в 100 Вт используются для питания потребителей в закрытых жилых и нежилых помещениях. Приборы этого типа легко определить: как правило, они отличаются самыми большими размерами и весом , имеют соответствующую маркировку IP20.
Стенки корпуса предусматривают перфорацию, обеспечивающую отвод тепла, изготавливаются из пластика или листового металла. Область применения: питание аппаратуры. Место для размещения: специальные шкафы или аппаратные ниши.
Следует помнить, что негерметичные приборы не имеют защиты от попадания влаги, поэтому их не рекомендуется применять в помещениях с повышенной влажностью, например, в ванных комнатах.
Полугерметичные (всепогодные) БП можно отнести к разряду универсальных приспособлений. Приборы используются как в закрытых помещениях, так и на улице. Блок применяется дляпитания для светодиодной ленты 12в,имеет степень защиты IP54 и корпус из листового металла.
Лучшее решение на сегодняшний день - герметичный блок питания для светодиодной ленты с корпусом из пластика . Мощность прибора не превышает 75 Вт, он полностью защищен от попадания влаги, имеет малые габариты и вес. Даже используя для питания двух светодиодных лент два БП этого типа по 50 Вт, их легко скрыть от человеческих глаз в любом уголке помещения. Место применения: подсветка интерьеров.
Как рассчитать мощность блока питания?
Мощность блока питания для светодиодной ленты зависит от подключаемой к нему нагрузки. Если для небольших потребителей достаточно БП на 40 Вт, то для более солидных конструкций может понадобиться прибор, мощность которого достигает 0,5 кВт.
Для грамотного расчета мощности БП необходимо знать:
- число светодиодов, задействованных для подсветки;
- нагрузку (потребляемую мощность), создаваемую 1 метром полосы светодиодов - берется из таблицы;
- общую длину ленты (стандартный размер - от 1 до 5 м);
- коэффициент запаса kз = 1,2.
1. Определяем общую нагрузку . Для этого потребляемую мощность 1 метра умножаем на метраж светодиодной ленты.
2. Для точного расчета мощности БП
общую нагрузку умножаем на коэффициент запаса kз.
Pбп = Pобщ × kз
Поскольку в схеме подключения присутствуеттакой элемент, как RGB контроллер , конечный параметр мощности БП определяется с учетом мощности контролера - ее значение обычно не превышает 5 Вт.
Популярные модели блоков питания для подключения светодиодных полос
Современная промышленность предлагает потребителю широкий выбор блоков питания для подключения светодиодных полос. Блок питания для подключения групп светодиодов подбирается с учетом параметров напряжения, необходимого для работы подсветки (12 или 24 V соответственно), требуемой мощности и места эксплуатации.
Модель PV-15.
Самый маломощный импульсный блок питания для светодиодной ленты 12в мощностью 15 Вт, используется для подключения ленты, рассчитанной на напряжение 12 вольт. Имеет влагозащищенный алюминиевый корпуси встроенный сетевой фильтр, защищающий от перепадов напряжения. Расчетное время эксплуатации превышает 200 тысяч часов. Оптимальный вариант для размещения на улице. Цена изделия составляет 560 руб. за штуку.
Модель PV-40.
По конструкции - аналог PV-15 с увеличенными параметрами мощности - 40 Вт. Предназначен для подключения лент светодиодов, работающих от напряжения24/12 вольт. PV-40 - блок светодиодной ленты по ценев пределах 1000 рублей.
Модель LV-50.
Особенность конструкции - герметичный пластиковый корпус. Импульсный блок питания имеет защиту от перепадов напряжения, короткого замыкания в сети и предназначен для эксплуатации в уличных условиях.
Встроенный сетевой фильтр обеспечивает устойчивую работу блока в условиях российских электрических сетей. Эксплуатируется при температурах от минус 25 до плюс 40 градусов по Цельсию. Время наработки - более 200 тысяч часов. Цена изделия - 1050 рублей.
Модель LPV-100.
Импульсный блок питания средней мощности - 100 Вт. Предназначен для подключения лент с напряжением 24/12 вольт, имеет герметичную конструкцию и корпус из алюминия. Для изделия характерна защита от перенапряжения, перегрузки, КЗ. Идеально подходит для устойчивой работы в условиях российских электрических сетей. Расчетный период эксплуатации - более 200 тысяч часов. LPV-100- качественный блок питания для светодиодной ленты, цена которого не превышает 2250 рублей.
Модель SUN-400.
Блок питания повышенной мощности импульсного типа - отличное решение для обеспечения работы светодиодных лент. Обладает защитой от КЗ, перепадов напряжения. Принцип охлаждения - свободная конвекция воздуха. Обеспечивает работу лент, рассчитанных нанапряжение24/12 вольт в закрытых помещениях, мощность - 400 Вт. Успешно прошел испытания на работоспособность в условиях российских электрических сетей. Цена изделия - 3600 рублей.
Импульсные источники питания (ИИП) обычно являются достаточно сложными устройствами, из-за чего начинающие радиолюбители стремятся их избегать. Тем не менее, благодаря распространению специализированных интегральных ШИМ-контроллеров, есть возможность конструировать достаточно простые для понимания и повторения конструкции, обладающие высокими показателями мощности и КПД. Предлагаемый блок питания имеет пиковую мощность около 100 Вт и построен по топологии flyback (обратноходовой преобразователь), а управляющим элементом является микросхема CR6842S (совместимые по выводам аналоги: SG6842J , LD7552 и OB2269).
Внимание! В некоторых случаях для отладки схемы может понадобится осциллограф!
Технические характеристики
Размеры блока: 107х57х30 мм (размеры готового блока с Алиэкспресс, возможны отклонения) .Выходное напряжение: версии на 24 В (3-4 А) и на 12 В (6-8 А).
Мощность: 100 Вт.
Уровень пульсаций: не более 200 мВ.
На Али легко найти множество вариантов готовых блоков по этой схеме, например, по запросам вида "Artillery power supply 24V 3A" , "Блок питания XK-2412-24" , "Eyewink 24V switching power supply" и тому подобным. На радиолюбительских порталах данную модель уже окрестили "народной", ввиду простоты и надёжности. Схемотехнически варианты 12В и 24В различаются незначительно и имеют идентичную топологию.
Пример готового блока питания с Али:
Обратите внимание!
В данной модели БП у китайцев весьма высок процент брака, поэтому при покупке готового изделия перед включением желательно тщательно проверять целостность и полярность всех элементов. В моём случае, например, диод VD2 имел неверную полряность, из-за чего уже после трёх включений блок сгорел и мне пришлось менять контроллер и ключевой транзистор.
Подробно методология проектирования ИИП вообще, и конкретно этой топологии в частности, тут рассматриваться не будет, ввиду слишком большого объёма информации - см. отдельные статьи.
Импульсный блок питания мощностью 100Вт на контроллере CR6842S.
Назначение элементов входной цепи
Рассматривать схему блока будем слева-направо:| F 1 | Обычный плавкий предохранитель. |
| 5D-9 | Терморезистор, ограничивает бросок тока при включении блока питания в сеть. При комнатной температуре имеет небольшое сопротивление, ограничивающее броски тока, при протекании тока разогревается, что вызывает снижение сопротивления, поэтому в дальнейшем не влияет на работу устройства. |
| C 1 | Входной конденсатор, для подавления несимметричной помехи. Ёмкость допустимо немного увеличить, желательно чтобы он был помехоподавляющим конденсатором типа X2 или имел большой (10-20 раз) запас по рабочему напряжению. Для надёжного подавления помех должен иметь низкие ESR И ESL. |
| L 1 | Синфазный фильтр, для подавления симметричной помехи. Состоит из двух катушек индуктивности с одинаковым числом витков, намотанных на общем сердечнике и включенных синфазно. |
| KBP307 | Выпрямительный диодный мост. |
| R 5 , R 9 | Цепочка, необходимая для запуска CR6842. Через неё осуществляется первичный заряд конденсатора C 4 до 16.5В. Цепь должна обеспечивать ток запуска не менее 30 мкА (максимум, согласно даташиту) во всём диапазоне входных напряжений. Также, в процессе работы посредством этой цепочки осуществляется контроль входного напряжения и компенсация напряжения при котором закрывается ключ - увеличение тока, втекающего в третий пин, вызывает понижение порогового напряжения закрытия ключа. |
| R 10 | Времязадающий резистор для ШИМ. Увеличение номинала данного резистора уменьшит частоту переключения. Номинал должен лежать в пределах 16-36 кОм. |
| C 2 | Сглаживающий конденсатор. |
| R 3 , C 7 , VD 2 | Снабберная цепь, защищающая ключевой транзистор от обратных выбросов с первичной обмотки трансформатора. R 3 желательно использовать мощностью не менее 1Вт. |
| C 3 | Конденсатор, шунтирующий межобмоточную ёмкость. В идеале должен быть Y-типа, либо же должен иметь большой запас (15-20 раз) по рабочему напряжению. Служит для уменьшения помех. Номинал зависит от параметров трансформатора, делать слишком большим нежелательно. |
| R 6 , VD 1 , C 4 | Данная цепь, запитываясь от вспомогательной обмотки трансформатора образует цепь питания контроллера. Также данная цепь влияет на цикл работы ключа. Работает это следующим образом: для корректной работы напряжение на седьмом выводе контроллера должно находиться в пределах 12.5 - 16.5 В. Напряжение 16.5В на этом выводе является порогом, при котором происходит открытие ключевого транзистора и энергия начинает запасаться в сердечнике трансформатора (в это время микросхема питается от C 4). При понижении ниже 12.5В микросхема отключается, таким образом конденсатор C 4 должен обеспечивать питание контроллера пока из вспомогательной обмотки не поступает энергии, поэтому его номинала должно быть достаточно чтобы удерживать напряжение выше 12.5В пока ключ открыт. Нижний предел номинала C 4 следует рассчитывать исходя из потребления контроллера около 5 мА. От времени заряда данного конденсатора до 16.5В зависит время закрытого ключа и определяется оно током, который может отдать вспомогательная обмотка, при этом ток ограничивается резистором R 6 . Кроме всего прочего, посредством данной цепи в контроллере предусмотрена защита от перенапряжения в случае выхода из строя цепей обратной связи - при превышении напряжения выше 25В контроллер отключится и не начнёт работать пока питание с седьмого пина не будет снято. |
| R 13 | Ограничивает ток заряда затвора ключевого транзистора, а также обеспечивает его плавное открытие. |
| VD 3 | Защита затвора транзистора. |
| R 8 | Подтяжка затвора к земле, выполняет несколько функций. Например, в случае отключения контроллера и повреждения внутренней подтяжки данный резистор обеспечит быстрый разряд затвора транзистора. Также, при корректной разводке платы обеспечит более короткий путь тока разряда затвора на землю, что должно положительно сказаться на помехозащищённости. |
| BT 1 | Ключевой транзистор. Устанавливается на радиатор через изолирующую прокладку. |
| R 7 , C 6 | Цепь служит для сглаживания колебаний напряжения на токоизмерительном резисторе. |
| R 1 | Токоизмерительный резистор. Когда напряжение на нём превышает 0.8В контроллер закрывает ключевой транзистор, таким образом регулируется время открытого ключа. Кроме того, как уже говорилось выше, напряжение при котором будет закрыт транзистор также зависит от входного напряжения. |
| C 8 | Фильтрующий конденсатор оптопары обратной связи. Допустимо немного увеличить номинал. |
| PC817 | Опторазвязка цепи обратной связи. Если транзистор оптопары закроется это вызовет повышение напряжения на втором выводе контроллера. Если напряжение на втором выводе будет превышать 5.2В дольше 56 мс, это вызовет закрытие ключевого транзистора. Таким образом реализована защита от перегрузки и короткого замыкания. |
В данной схеме 5-й вывод контроллера не используется. Однако, согласно даташиту на контроллер, на него можно повесить NTC-термистор, который обеспечит отключение контроллера в случае перегрева. Стабилизированный выходной ток данного вывода - 70 мкА. Напряжение срабатывания температурной защиты 1.05В (защита включится при достижении сопротивления 15 кОм). Рекомендуемый номинал термистора 26 кОм (при 27°C).
Параметры импульсного трансформатора
Поскольку импульсный трансформатор это один из самых сложных в проектировании элементов импульсного блока, расчёт трансформатора для каждой конкретной топологии блока требует отдельной статьи, поэтому подробного описания методологии тут не будет, тем не менее для повторения описываемой конструкции следует указать основные параметры используемого трансформатора.Следует помнить, что одно из важнейших правил при проектировании - соответствие габаритной мощности трансформатора и выходной мощности блока питания, поэтому первым делом, в любом случае, выбирайте подходящие вашей задаче сердечники.
Чаще всего данная конструкция поставляется с трансформаторами, выполненными на сердечниках типа EE25 или EE16, либо аналогичных. Собрать достаточно информации по количеству витков в данной модели ИИП не удалось, поскольку в разных модификациях, несмотря на схожие схемы, используются различные сердечники.
Увеличение разницы в количестве витков ведёт к уменьшению потерь на переключение ключевого транзистора, но повышает требования к его нагрузочной способности по максимальному напряжению сток-исток (VDS).
Для примера, будем ориентироваться на стандартные сердечники типа EE25 и значение максимальной индукции Bmax = 300 мТ. В этом случае соотношение витков первой-второй-третьей обмотки будет равно 90:15:12.
Следует помнить, что указанное соотношение витков не является оптимальным и возможно потребуется корректировка соотношений по результатам испытаний.
Первичную обмотку следует наматывать проводником не тоньше 0.3мм в диаметре. Вторичную обмотку желательно выполнять сдвоенным проводом диаметром 1мм. Через вспомогательную третью обмотку течёт малый ток, поэтому провода диаметром 0.2мм будет вполне достаточно.
Описание элементов выходной цепи
Далее кратко рассмотрим выходную цепь источника питания. Она, в общем-то, совершенно стандартна, от сотен других отличается минимально. Интересна может быть лишь цепочка обратной связи на TL431, но её мы тут подробно рассматривать не будем, потому что про цепи обратной связи есть отдельная статья.| VD 4 | Сдвоенный выпрямительный диод. В идеале подбирать с запасом по напряжению\току и с минимальным падением. Устанавливается на радиатор через изолирующую прокладку. |
| R 2 , C 12 | Снабберная цепь для облегчения режима работы диода. R 2 желательно использовать мощностью не менее 1Вт. |
| C 13 , L 2 , C 14 | Выходной фильтр. |
| C 20 | Керамический конденсатор, шунтирующий выходной конденсатор C 14 по ВЧ. |
| R 17 | Нагрузочный резистор, обеспечивающий нагрузку для холостого хода. Также через него разряжаются выходные конденсаторы в случае запуска и последующего отключения без нагрузки. |
| R 16 | Токоограничивающий резистор для светодиода. |
| C 9 , R 20 , R 18 , R 19 , TLE431, PC817 | Цепь обратной связи на прецизионном источнике питания. Резисторы задают режим работы TLE431, а PC817 обеспечивает гальваническую развязку. |
Что можно улучшить
Вышеописанная схема обычно поставляется в готовом виде, но, если собирать схему самому, ничто не мешает немного улучшить конструкцию. Модифицировать можно как входные, так и выходные цепи.Если в ваших розетках земляной провод имеет соединение с качественной землёй (а не просто ни к чему не подключен, как это часто бывает), можно добавить два дополнительных Y-конденсатора, соединённых каждый со своим сетевым проводом и землёй, между L 1 и входным конденсатором C 1 . Это обеспечит симметрирование потенциалов сетевых проводов относительно корпуса и лучшее подавление синфазной составляющей помехи. Вместе с входным конденсатором два дополнительных конденсатора образуют т.н. «защитный треугольник».
После L 1 также стоит добавить ещё один конденсатор X-типа, с той же ёмкостью что у C 1 .
Для защиты от импульсных бросков напряжения большой амплитуды целесообразно параллельно входу подключать варистор (например 14D471K). Также, если у вас есть земля, для защиты в случае аварии на линии электроснабжения, при которой вместо фазы и нуля фаза попадаётся на оба провода, желательно составить защитный треугольник из таких же варисторов.
При повышении напряжения выше рабочего, варистор снижает своё сопротивление и ток течёт через него. Однако, ввиду относительно низкого быстродействия варисторов, они не способны шунтировать скачки напряжения с быстро нарастающим фронтом, поэтому для дополнительной фильтрации быстрых скачков напряжения желательно параллельно входу подключать также двунаправленный TVS-супрессор (например, 1.5KE400CA).
Опять же, при наличии земляного провода, желательно добавить на выход блока ещё два Y-конденсатора небольшой ёмкости, включенных по схеме «защитного треугольника» параллельно с C 14 .
Для быстрой разрядки конденсаторов при отключении устройства параллельно входным цепям целесообразно добавить мегаомный резистор.
Каждый электролитический конденсатор желательно зашунтировать по ВЧ керамикой малой ёмкости, расположенной максимально близко к выводам конденсатора.
Ограничительный TVS-диод будет не лишним поставить также и на выход - для защиты нагрузки от возможных перенапряжений в случае проблем с блоком. Для 24В версии подойдёт, например 1.5KE24A.
