Новые DC/DC-драйверы светодиодов от компании PEAK electronics Андрей Конопельченко, инженер по применению, ЗАО «Компэл» Активное внедрение светодиодов в системы освещения и подсветки обусловлено их высокой надежностью, низким энергопотреблением, большим сроком эксплуатации, удобством применения и широтой спектра задач, решаемых с помощью светодиодных светильников. Для питания светодиодов необходим стабилизированный ток, поэтому в качестве его источника применяется специализированный драйвер. Следуя тенденциям рынка, компания Peak Electronics дополнила модельный ряд драйверов для светодиодов двумя новыми сериями – PLED-UW1 и PLED-P. Выбор драйвера светодиодов Итак, яркость свечения светодиода зависит от протекающего через него тока. Для питания светодиода требуется обеспечить постоянство значения этого тока, причем необходимой величины, которая определяется оптимальной яркостью и цветом свечения светодиода. Перед выбором драйвера светодиодов следует: – выяснить, что требуется: постоянное напряжение (если нагрузкой является светодиодная линейка) или постоянный ток (если нагрузка — сверхъяркие светодиоды); – определить выходное напряжение драйвера и/или выходной ток, а также полную мощность; – определить диапазон входного напряжения; – уточнить диапазон рабочих температур и требования по защите от воздействия окружающей среды (ingress protection, IP); – оценить требования к КПД, электробезопасности и электромагнитной совместимости, проверить эти параметры по фирменному описанию (Data Sheet) драйвера. Все многообразие решений можно свести к следующим случаям. 1.Проектирование и изготовление собственного оригинального драйвера на основе интегральных схем AC/ DC- или DC/DC-драйверов светодиодов. 2.Выбор готового модульного драйвера (AC/DC или DC/ DC). В первом случае учитываются особенности проектируемого светильника, его применения, места установки и т.д. Во втором случае обеспечивается гарантированное качество решения технической задачи и высокая скорость выхода нового светодиодного решения на рынок. В современных условиях именно скорость выхода на рынок новых востребованных изделий становится важнейшим фактором выживания и развития компании. Предлагаемый вниманию читателей материал знакомит с новыми модульными DC/DC-драйверами компании Peak Electronics для монтажа на печатную плату, которые предназначены для питания сверхъярких светодиодов. 2”×1” с выходным током 150, 250, 300, 350, 500, 600, 700 или 1000 мА. По сравнению с предыдущими сериями эти модульные DC/DC-драйверы выполнены по топологии Boost (в пер. с англ. «повышение»). Ее применение позволяет поддерживать высокое значение выходного напряжения даже на низком уровне основной сети питания. Внешний вид и чертеж модуля питания серии PLED-UW1600 приведен на рисунке 1. Варианты моделей и параметры драйверов серии PLED-UW1 приведены в таблице 1. Число в наименовании указывает на значение выходного тока в миллиамперах, а суффикс KA означает наличие встроенных монтажных проводов у модуля. Основные параметры модулей PLED-UW1: – диапазон входного напряжения: 9…36 В; – стабилизированный выходной ток; – возможность управления выходным током; – дистанционное включение/выключение; – диапазон рабочих температур: –40…85°С. Выходная мощность варьирует в диапазоне 7,2…34 Вт в зависимости от модели. Это значительная мощность для преобразователя, реализованного в компактном корпусе типа 2”×1”, но драйверы серии PLED-UW1 имеют высокий КПД до 95% и не требуют специальных мер для отвода тепла. Типовая схема включения драйвера PLED-UW1 приведена на рисунке 2. Его можно применить «как есть», подавая на вход постоянное напряжение в диапазоне 9…36 В и получая на выходе стабилизированный ток для питания светодиодов. Включение входного LC-фильтра и дросселя синфазных помех не является обязательным и применяется только в том случае, если перед разработчиком стоит задача удовлетворить требования стандарта CISPR22 по электромагнитному излучению класса B. Производитель драйвера рекомендует номинальное значение индуктивностей L1 и L2 не менее 13,3 мкГн при указанных на рисунке 2 номи- Модульные DC/DC-драйверы серий PLED-UW1-xxxLF, PLED-UW1-xxxKA DC/DC-драйверы светодиодов PLED-UW1-xxxLF и PLED-UW1-xxxKA выпускаются в пластмассовом корпусе а) Таблица 1. Варианты моделей драйверов светодиодов серии PLED-UW1 Наименование PLED-UW1-150xx PLED-UW1-250xx PLED-UW1-300xx PLED-UW1-350xx PLED-UW1-500xx PLED-UW1-600xx PLED-UW1-700xx Iвых, мА 150 250 300 350 500 600 700 Uвх, В 9…36 9…36 9…36 9…36 9…36 9…36 9…36 Pвых, Вт 7,2 12 14,4 16,8 24 28,8 33,6 Uвых, В 14…48 14…48 14…48 14…48 14…48 14…48 14…48 UDIM, В 1,7…5,0 1,7…5,0 1,7…5,0 1,7…5,0 1,7…5,0 1,7…5,0 1,7…5,0 б) № вывода Назначение 1 2 3 4 5 6 +Vin PWM/Analog Dim Remote ON/OFF -Vin LED+ LED- Рис. 1. Драйвер серии PLED-UW1-600: а) внешний вид; б) расположение выводов и размеры корпуса электронные компоненты №3 2011 1 Если функции дистанционного включения/выключения или управления яркостью свечения светодиодов не востребованы в конкретной задаче, соответствующие выводы драйвера можно не подключать. Модульные DC/DC-драйверы с ультрашироким диапазоном входного напряжения Рис. 2. Схема включения драйвера серии PLED-UW1 Рис. 3. Схема управления током светодиодов аналоговым напряжением с помощью переменного резистора 2 налах конденсаторов C1 и C2. Значение индуктивности дросселя синфазных помех должно составлять 3 мГн при номинале конденсатора C3 330 мкФ. Выбрать конкретное наименование дросселей и конденсаторов можно с помощью параметрического поиска на сайте www.catalog. compel.ru в разделе «Пассивные компоненты». Вывод Remote ON/OFF драйвера PLED-UW1 служит для дистанционного включения/выключения модуля, а, значит, и светодиодов, что востребовано в устройствах, реализующих концепцию энергосбережения. Дистанционное включение/выключение можно осуществить сигналом с выхода микроконтроллера или с помощью тумблера. Для включения модуля значение напряжения на входе Remote ON/OFF должно быть в диапазоне 0…0,6 В, для выключения — в диапазоне 0,7…5 В. Потребление по цепи управления не превышает 1 мА. Вывод PWM/Analog Dim предназначен для управления выходным током, т.е. яркостью свечения светодиодов. На этот вывод можно подавать аналоговое управляющее напряжение или сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). В первом случае применяется постоянное напряжение в диапазоне 0,4…1,7 В. В зависимости от скважности подаваемых на управляющий вход PWM/Analog Dim ШИМ-импульсов меняется значение выходного тока драйвера и частота вспышек светодиодов. Скважность импульсов меняется в диапазоне 10—90%, а максимальная частота управляющих ШИМимпульсов не должна превышать 100 кГц. Таблица 2. Варианты моделей драйверов светодиодов серий PLED-P-xxxLF и PLED-P-xxxKA Наименование PLED-P-150xx PLED-P-250xx PLED-P-300xx PLED-P-350xx PLED-P-500xx PLED-P-600xx PLED-P-700xx PLED-P-1000xx Iвых, мА 150 250 300 350 500 600 700 1000 Uвх, В 7…60 7…60 7…60 7…60 7…60 7…60 7…60 7…60 www.elcomdesign.ru Pвых, Вт 9 15 18 21 30 36 42 60 Uвых, В 2…57 2…57 2…57 2…57 2…57 2…57 2…57 2…57 Драйверы серий PLED-P-xxxLF и PLED-P-xxxKA отличаются от PLED-UW1 компактным корпусом DIP24 размерами 31,75×20,32×12,45 мм. Драйверы PLED-P-xxxLF и PLED-PxxxKA построены на основе топологии Buck (в пер. с англ. «понижение») преобразователя. Модули питания светодиодов PLED-P-xxxLF и PLED-PxxxKA имеют широкий диапазон входных напряжений 7…60 В. Выходной ток драйверов может принимать значения 150…1000 мА в зависимости от модели (см. табл. 2), а КПД преобразователей достигает 97%. Диапазон рабочих температур составляет: – –40…55°С для PLED-P-1000LF; – –40…71°С для PLED-P-500LF, PLED-P-600LF, PLED-P700LF; – –40…85°С для PLED-P-150LF, PLED-P-250LF, PLED-P300LF, PLED-P-350LF. Вместо xx можно подставить суффиксы LF и KA. Суффикс LF означает, что модуль питания выполнен в корпусе с металлическими контактами, а KA означает, что выводами служат гибкие провода. Модули PLED-P-xxxLF и PLED-P-xxxKA имеют функции дистанционного включения/выключения и управления выходным током, отличие от PLED-UW1 состоит в том, что обе функции совмещены на одном управляющем выводе PWM. Схема управления яркостью свечения светодиодов с помощью управляющего напряжения представлена на рисунке 3. Управление яркостью свечения светодиодов LED_1—LED_N осуществляется изменением управляющего напряжения на выводе DIM путем вращения ручки переменного резистора R3. Основным элементом схемы управления драйвером является регулируемый источник опорного напряжения TL431, с которого снимается стабилизированное напряжение 2,5 В. Резистором R1 задается ток через стабилизатор TL431. Рекомендуемое значение резистора R1 составляет 4,7 кОм, при этом напряжение U1 может быть любым в диапазоне 5…30 В. Цепь, состоящая из последовательно соединенных резисторов R2 и R3, представляет собой делитель, который формирует напряжение в диапазоне 0…1,25 В на управляющем выводе. Рекомендуемые значения постоянного R2 и переменного R3 резисторов — по 10 кОм. Преимуществами этой схемы является отсутствие зависимости параметров драйвера от значения напряжения U1 и возможность использования входного напряжения питания драйвера для формирования управляющего напряжения (значения U+ и U1 могут совпадать). Преимущества модульных драйверов светодиодов Главным достоинством модульных драйверов светодиодов является простота применения — они не требуют подключения внешних компонентов и используются по принципу «Включил, и работает». Эта простота позволяет разработчику светодиодного светильника или системы подсветки быстро состыковать драйвер со своей схемой управления яркостью свечения светодиодов. Все эти преимущества ускоряют процесс разработки нового изделия и увеличивают скорость его выхода на рынок, что является главнейшим условием динамичного развития и устойчивого положения компании.