Драйвер + таймер для светодиодной лампы, схема (BP2832A, CD4060)

Иногда они выходят из строя раньше окончания эксплуатационного периода. Ну, не предусмотрел производитель, что напряжение в сети будет прыгать сильнее курса евро на валютной бирже. Никому не придёт в голову ремонтировать сгоревшую лампочку накаливания. Да и ремонт энергосберегающей лампы по стоимости будет часто сопоставим с покупкой нового экземпляра, поскольку большая часть её стоимости именно блок управления.

<center></center> А вот выбрасывать перегоревшую светодиодную лампу однозначно не стоит. Электронные компоненты платы питания стоят значительно дешевле самих светодиодов, которые «ломаются» крайне редко.

Причины выхода из строя светодиодной лампы

При перепаде напряжения чаще всего сгорает микросхема – драйвер питания. Выход из строя диодного моста либо сглаживающего конденсатора скорее казуистика.

В промышленных лампах чаще всего в качестве высоковольтного драйвера питания используют микросхему bp2831. Её задача – обеспечить стабильное напряжение, подаваемое на светодиоды.

Вот классическая схема питания для таких ламп. Понятно, что номинал радиодеталей может незначительно различаться, но общий принцип схемы будет одинаковым.

Назначение управляющих выводов:

VCC – положительный полюс питания;GND – земля;ROVP – ограничение напряжение;CS – ограничение тока;DRAIN – выход диммированного сигнала.

Эта микросхема представляет собой ШИМ-контроллер, управляющий сигнал, которого коммутируется через мощный мосфетовский полевой транзистор.

Вот так она выглядит на плате

Аналоги bp2831a

Существует несколько распространённых микросхем для создания драйверов питания светодиодов, например bp3122, bp2832, bp2833. Следует отметить, что принцип работы у всех вариантов одинаковый, есть лишь небольшие различия в подключениях вывода.

Схема включения bp3122

Схема включения bp2831

Схема включения bp2832a

Схема включения bp2833

Различаются эти микросхемы лишь мощностью выходного каскада.

<center>Параметры микросхем драйверов питания</center>
<center>Микросхема</center>	<center>Тип корпуса</center>	<center>Мощность выходного каскада, мА</center>
36В	72В
bp9912/9913	TO92/SOT23	75-160	90-200
bp2831	SOP8	160	220
bp2832/2833	SOP8	220	300
bp3122	DIP7	240	320

Как подобрать нужную микросхему для драйвера питания?

Часто бывает, что при перегреве микросхемы маркировка на ней выгорает. Тогда потребуется произвести расчёт приблизительной мощности устройства.

Определяем мощность лампы.

Вариант 1. Смотрим маркировку на корпусе лапы в районе цоколя. Если она стёрлась, а в люстре несколько таких лампочек, скорее всего они одинаковой мощности. В том случае, когда ни на одной лампе не удалось обнаружить маркировку, сравните их яркость с обыкновенными лампами накаливания. Мощность светодиодной лампы приблизительно в пять раз меньше мощности аналога с нитью накаливания.

Вариант 2. Считаем количество светодиодов. Если их очень много – это cmd3528 с напряжением питания 3,3В и силой тока 20мА. Около 20 небольших — cmd 5050 на 3,3В и 60мА, крупные светодиоды — cmd5730 на 3,3В и 0,15А.

Соответственно мощность лампы = количество светодиодов * 3,3В * силу тока одного светодиода.

Лампа на 3Вт, 44 диода	Лампа на 4,5Вт, 22 диода	Лампа на 9Вт, 20 диодов
48 х 0,02А х 3,3В = 2,9Вт	22 х 0,06А х 3,3В = 4,3Вт	20 х 0,15А х 3,3В = 9,9 Вт

<center>Пиковая мощность драйверов питания</center>
<center>Микросхема</center>	<center>Пиковая мощность выходного каскада, Вт</center>
<center>36В</center>	<center>72В</center>
bp9912/9913	2.7-5.5	7-14
bp2831	6	16
bp2832/2833	8	21
bp3122	9	24

Светодиоды могут иметь последовательное соединение, либо несколько параллельных цепочек.

Внимательно осмотрите монтажную плату. Если на ней последовательно соединено по 22 элемента, напряжение питания цепочки – 72В, когда по 11 – 36В.

Соответственно, сила тока в цепи – номинальный ток диода * количество параллельных цепочек.

Принципиальная схема простого драйвера для светодиодной лампы, питающейся о 220В, а также небольшое дополнение в виде таймера. Сейчас все моднее и моднее светодиодные лампы. И действительно есть преимущества.

В отличие от ЛДС совстроенным В«балластомВ» они не только меньше жрут, но и, что особо важно, дольше живут. Хотя не все. Я бы разделил имеющиеся в продаже В«светодиодкиВ» на две группы В«настоящиеВ» и В«поддельныеВ». В«НастоящиеВ», на мой непросвещенный взгляд, это те, что со встроенным импульсным стабилизированным источником питания светодиодов, ну такие, как например, на рис.1.

А к В«поддельнымВ», опять же, на мой непросвещенный взгляд, отнесу такие, как на рис.2. То есть, простейшая и весьма уязвимая схема выпрямителя с конденсатором. К сожалению, по моему личному опыту, такие светодиодные лампы долго не живут. Хотя и починить их легче, — это признаю.

И что интересно, В«поддельныеВ» обычно спаяны на плате для В«настоящихВ», но только используя некоторые дорожки, основная же часть платы пустая. В общем, В«китайский колхозВ».

Рис. 1. Схема импульсного драйвера для светодиодной лампы, выполнена на микросхеме BP2832A.

Рис. 2. Простейшая схема выпрямителя с конденсатором для питания светодиодной лампы.

В«НастоящиеВ» лампы интересны тем, что ими относительно легко управлять, потому что есть импульсный источник питания на микросхеме, которую можно блокировать.

В частности, в схеме на рисунке 1, можно выключить лампу, если замкнуть вывод 4 микросхемы ВР2832А на общий минус. При этом перестает работать генератор микросхемы, и схема перестает функционировать, светодиоды гаснут.

Принципиальная схема

На рисунке 3 показана схема с добавленной схемой таймера на 20 минут, сделанного на основе микросхемы CD4060. Этот таймер ограничивает время работы лампы. То есть, через 20 минут после включения лампа гаснет.

Чтобы её снова включить нужно сначала выключить питание лампы (выключить обычным выключателем) на несколько секунд, а потом снова включить. Счетчик D1 питается напряжением 12V.

Это напряжение получается при помощи параметрического стабилизатора, состоящего из резистора R2 и стабилитрона VD1 (на схеме пронумерованы только детали добавленные к схеме светодиодной лампы). Конденсатор С2 дополнительно сглаживает пульсации. В момент включения в электросеть появляется напряжение на С2, которым питается микросхема D1.

Это же напряжение, с помощью цепочки C1-R1 формирует импульс обнуления счетчика микросхемы D1, который поступает на её вывод 12. После этого на всех выходах счетчика D1, включая и выход D14, появляются логические нули. Нулевое напряжение поступает на затвор VT1. Он закрыт. И никак не влияет на работу схемы светодиодной лампы.

Поэтому светодиодная лампа горит.

Рис. 3. Схема сетевого импульсного драйвера для питания светодиодной лампы + таймер.

Так продолжается пока идет отсчет времени. Частота импульсов задающего генератора цепью C3-R3 установлена таким образом, что логическая единица на выводе 3 D1 появляется через 20 минут после обнуления счетчика. Как только единица появляется на выводе 3 D1 происходит две вещи.

Во-первых, единица через диод VD2 поступает на вход первого элемента мультивибратора микросхемы и срывает его генерацию, поэтому счетчик останавливается в этом состоянии и далее не считает. Во-вторых, единица с вывода 3 D1 поступает на затвор полевого транзистора VT1, который открывается и замыкает вывод 4 микросхемы ВР2832А на общий минус питания.

Это приводит к блокировке генератора этой микросхемы и она перестает работать. Питание на светодиоды не поступает и лампа гаснет. Чтобы снова включить лампу, нужно её сначала отключить от электросети (выключить) на некоторое время около 2-3 секунд или более.

При этом происходит разрядка конденсаторов, имеющихся в схеме. Затем, при включении питания появляется напряжение на С2, которым питается микросхема D1. Это же напряжение, с помощью цепочки C1-R1 формирует импульс обнуления счетчика микросхемы D1, который поступает на её вывод 12.

После этого на всех выходах счетчика D1, включая и выход D14, появляются логические нули. Нулевое напряжение поступает на затвор VT1. Он закрыт. И никак не влияет на работу схемы светодиодной лампы. Поэтому светодиодная лампа горит.

Таким образом, схема таймера запускается при включении лампы и ограничивает время горения до 20 минут. Но это время не обязательно должно быть именно 20 минут. Изменив емкость С3 и сопротивление R3 можно в очень широких пределах регулировать время горения лампы, от нескольких секунд до нескольких дней.

Послеслово

Данную схему таймера можно применить и к другой схеме В«настоящейВ» светодиодной лампы, то есть, с импульсным генератором, потому что всегда у микросхемы — генератора есть тот самый вывод, подав логический ноль на который, можно её заблокировать. Нужно только его найти. Но на это есть справочные данные, так называемые, В«дата-шитыВ».

Кромарев Д. РК-08-17.

Для того чтобы светодиодные лампы работали максимально ярко и эффективно, используются специальные модули – драйверы. Собрать самостоятельно схему драйвера для светодиодов сможет каждый, если, конечно, имеются познания в электротехнике. Смысл работы прибора – преобразовать переменное напряжение, протекающее в сети, в постоянное (пониженное). Но прежде чем приступать к сборке, нужно определиться с тем, какие требования к устройству предъявляются – проанализируйте характеристики и виды приборов.

Для чего нужны драйверы?

Основное назначение драйверов – это стабилизация тока, который проходит через светодиод. Причем нужно учесть, что сила тока, который проходит по кристаллу полупроводника, должна быть точно такой же, как и у светодиода по паспорту. Благодаря этому обеспечивается устойчивое освещение. Кристалл в светодиоде намного дольше прослужит. Чтобы узнать напряжение, необходимое для питания светодиодов, нужно воспользоваться вольт-амперной характеристикой. Это график, показывающий зависимость между напряжением питания и током.

Если планируется проводить освещение светодиодными лампами жилого или офисного помещения, то драйвер должен питаться от бытовой сети переменного тока с напряжением 220 В. Если же светодиоды используются в автомобильной или мототехнике, нужно использовать драйверы, питающиеся от постоянного напряжения, значение 9-36 В. В некоторых случаях (если светодиодная лампа небольшой мощности и питается от сети 220 В) допускается убрать схему драйвера светодиода. От сети если запитано устройство, достаточно включить в схему постоянный резистор.

Параметры драйверов

Прежде чем приобрести устройство или самостоятельно его изготовить, нужно ознакомиться с тем, какие у него имеются основные характеристики:

1. Номинальный ток потребления.
2. Мощность.
3. Выходное напряжение.

Напряжение на выходе преобразователя напрямую зависит от того, какой выбран способ подключения источника света, числа светодиодов. Ток имеет прямую зависимость от яркости и мощности элементов.

Преобразователь должен обеспечивать ток, при котором светодиоды будут работать с одинаковой яркостью. На PT4115 схема драйвера светодиодов реализуется довольно просто – это самый распространенный преобразователь напряжения для использования с LED-элементами. Изготовить прибор на его основе можно буквально «на коленке».

Мощность драйвера

Мощность прибора – это самая важная характеристика. Чем мощнее драйвер, тем большее число светодиодов можно подключить к нему (конечно, придется проводить простые расчеты). Обязательное условие – мощность драйвера должна быть больше, чем у всех светодиодов в сумме. Выражается это такой формулой:

Р = Р(св) х N,

где Р, Вт – мощность драйвера;

Р(св), Вт – мощность одного светодиода;

N – количество светодиодов.

Например, при сборке схемы драйвера для светодиода 10W вы можете смело подключать в качестве нагрузки LED-элементы мощностью до 10 Вт. Обязательно нужно иметь небольшой запас по мощности – примерно 25%. Поэтому, если планируется подключение светодиода 10 Вт, драйвер должен обеспечивать мощность не менее 12,5-13 Вт.

Цвета светодиодов

Обязательно нужно учитывать то, какой цвет испускает светодиод. От этого зависит то, какое падение напряжения будет у них при одинаковой силе тока. Например, при токе питания 0,35 А, падение напряжения у красных LED-элементов примерно 1,9-2,4 В. Мощность в среднем 0,75 Вт. Аналогичная модель с зеленым цветом будет уже иметь падение в интервале 3,3-3,9 В, а мощность 1,25 Вт. Поэтому, если вы применяете схему драйвера светодиода 220В с преобразованием в 12 В, к нему можно подключить максимум 9 элементов с зеленым цветом или 16 с красным.

Типы драйверов

Всего можно выделить два типа драйверов для светодиодов:

1. Импульсные. С помощью таких устройств создаются в выходной части устройства высокочастотные импульсы. Функционирование основывается на принципах ШИМ-модуляции. Среднее значение тока зависит от коэффициента заполнения (отношения длительности одного импульса к частоте его повторения). Ток на выходе меняется за счет того, что коэффициент заполнения колеблется в интервале 10-80%, а частота остается постоянной.
2. Линейные – типовая схема и структура выполнены в виде генератора тока на транзисторах с р-каналом. С их помощью можно обеспечить максимально плавную стабилизацию питающего тока в случае, если напряжение на входе неустойчиво. Отличаются дешевизной, но у них малая эффективность. При работе выделяется большое количество тепла, поэтому можно использовать только для маломощных светодиодов.

Импульсные получили большее распространение, так как у них КПД намного выше (может достигать 95%). Устройства компактные, диапазон входного напряжения достаточно широкий. Но есть один большой недостаток – высокое влияние различного рода электромагнитных помех.

На что обратить внимание при покупке?

Покупку драйвера обязательно нужно совершать при выборе светодиодов. На PT4115 схема драйвера светодиодов позволяет обеспечить нормальное функционирование системы освещения. Устройства, использующие ШИМ-модуляторы, построенные по схемам с одной микросхемой, применяются по большей части в автомобильной технике. В частности, для подключения подсветки и ламп головного освещения. Но качество у таких простейших приборов довольно низкое – для использования в бытовых системах они не годятся.

Диммируемый драйвер

Практически все конструкции преобразователей позволяют регулировать яркость свечения LED-элементов. С помощью таких устройств можно выполнять следующие действия:

1. Уменьшать интенсивность освещенности днем.
2. Скрывать или же подчеркивать определенные элементы интерьера.
3. Зонировать помещение.

Благодаря этим качествам можно существенно сэкономить на электроэнергии, увеличить ресурс элементов.

Разновидности диммируемых драйверов

Типы диммируемых драйверов:

1. Подключаются между БП и источником света. Они позволяют управлять энергией, которая поступает на LED-элементы. В основе конструкции находятся ШИМ-модуляторы с микроконтроллерным управлением. Вся энергия идет к светодиодам импульсами. От длины импульсов напрямую зависит энергия, которая поступит на светодиоды. Такие конструкции драйверов применяются в основном для работы модулей со стабилизированным питанием. Например, для лент или бегущих строк.
2. Второй тип устройств позволяет проводить управление блоком питания. Управление производится при помощи ШИМ-модулятора. Также изменяется величина тока, который протекает через светодиоды. Как правило, такие конструкции применяются для питания тех устройств, которым необходим стабилизированный ток.

Нужно обязательно учесть тот факт, что ШИМ-регулирование плохо влияет на зрение. Лучше всего использовать схемы драйверов для питания светодиодов, в которых регулируется величина тока. Но вот один нюанс – в зависимости от величины тока свечение будет различным. При низком значении элементы будут излучать свет с желтым оттенком, при увеличении – с синеватым.

Какую микросхему выбрать?

Если нет желания искать готовое устройство, можно сделать его самостоятельно. Причем произвести расчет под конкретные светодиоды. Микросхем для изготовления драйверов довольно много. Вам потребуется только умение читать электрические схемы и работать с паяльником. Для простейших устройств (мощностью до 3 Вт) можно использовать микросхему PT4115. Она дешевая, и достать очень просто. Характеристики элемента такие:

1. Регулирование яркости.
2. Напряжение питания – 6-30 В.
3. Выходной ток – 1,2 А.
4. Допустимая погрешность при стабилизации тока – не более 5%.
5. Защита от отключения нагрузки.
6. Выводы для диммирования.
7. КПД – 97%.

Обозначение выводов микросхемы:

1. SW – подключение выходного коммутатора.
2. GND – отрицательный вывод источников питания и сигнала.
3. DIM – регулятор яркости.
4. CSN – датчик входного тока.
5. VIN – положительный вывод, соединяемый с источником питания.

Варианты схем драйверов

Варианты исполнения устройств:

1. Если имеется источник питания с постоянным напряжением 6-30 В.
2. Питание от переменного напряжения 12-18 В. В схему вводится диодный мост и электролитический конденсатор. По сути, «классическая» схема мостового выпрямителя с отсечением переменной составляющей.

Нужно отметить тот факт, что электролитический конденсатор не сглаживает пульсации напряжения, а позволяет избавиться от переменной составляющей в нем. В схемах замещения (по теореме Кирхгофа) электролитический конденсатор в цепи переменного тока является проводником. А вот в цепи постоянного тока он заменяется разрывом (нет никакого элемента).

Собрать схему драйвера светодиодов 220 своими руками можно только в том случае, если использовать дополнительный блок питания. В нем обязательно задействован трансформатор, которым понижается напряжение до необходимого значения в 12-18 В. Учтите, что нельзя подключать драйверы к светодиодам без электролитического конденсатора в блоке питания. При необходимости установки индуктивности необходимо произвести ее расчет. Обычно величина составляет 70-220 мкГн.

Процесс сборки

Все элементы, которые используются в схеме, нужно подбирать, опираясь на даташит (техническую документацию). Обычно в нем приводятся даже практические схемы использования устройств. Обязательно использовать в схеме выпрямителя низкоимпедансные конденсаторы (значение ESR должно быть низким). Применение иных аналогов снижает эффективность регулятора. Емкость должна быть не менее 4,7 мкФ (в случае использования схемы с постоянным током) и от 100 мкФ (для работы в цепи переменного тока).

Собрать по схеме драйвер для светодиодов своими руками можно буквально за несколько минут, потребуется только наличие элементов. Но нужно знать и особенности проведения монтажа. Катушку индуктивности желательно располагать возле вывода микросхемы SW. Изготовить ее можно самостоятельно, для этого необходимо всего несколько элементов:

1. Ферритовое кольцо – можно использовать со старых блоков питания компьютеров.
2. Провод типа ПЭЛ-0,35 в лаковой изоляции.

Старайтесь все элементы располагать максимально близко к микросхеме, это позволит исключить появление помех. Никогда не проводите соединения элементов при помощи длинных проводов. Они не только создают множество помех, но и способны принимать их. В результате микросхема, неустойчивая к этим помехам, будет работать неправильно, нарушится регулировка тока.

Вариант компоновки

Разместить все элементы можно в корпусе от старой лампы дневного света. В ней уже все имеется – корпус, патрон, плата (которую можно повторно использовать). Внутри расположить все элементы блока питания и микросхему можно без особого труда. А с внешней стороны установить светодиод, который планируете запитывать от устройства. Схемы драйверов для светодиодов 220 В можно использовать практически любые, главное – понизить напряжение. Сделать это легко простейшим трансформатором.

Монтажную плату желательно использовать новую. А лучше вообще обойтись без нее. Конструкция очень простая, допустимо применить навесной монтаж. Обязательно удостоверьтесь в том, что на выходе выпрямителя напряжение в допустимых пределах, в противном случае микросхема сгорит. После сборки и подключения произведите замер потребляемого тока. Учтите, что в случае снижения тока питания увеличится ресурс светодиодного элемента.

Тщательно выбирайте схему драйвера для питания светодиодов, рассчитывайте каждый компонент конструкции – от этого зависит срок службы и надежность. При правильном подборе драйверов характеристики светодиодов останутся максимально высокими, а ресурс не пострадает. Схемы драйверов для мощных светодиодов отличаются тем, что в них большее число элементов. Зачастую применяется ШИМ-модуляция, но в домашних условиях, что называется, «на коленке», такие устройства уже сложно собрать.

Используемые источники:

• https://svetodiodinfo.ru/texnicheskie-momenty/bp2832a-sxema-vklyucheniya.html
• http://radiostorage.net/4593-drajver-tajmer-dlya-svetodiodnoj-lampy-skhema-bp2832a-cd4060.html
• https://fb.ru/article/346935/shema-drayvera-dlya-svetodiodov