Saat ini CFL dan lampu fluorescent sudah hampir seluruhnya diganti dengan lampu LED, yang sebagian besar berupa lampu LED yang dipasang di plafon datar berbentuk lingkaran atau persegi.

Lampu-lampu ini menyatu dengan indah dengan permukaan langit-langit datar rumah, kantor, atau toko kita, memberikan tampilan yang estetika untuk lampu, bersama dengan output efisiensi tinggi, dalam hal penghematan daya dan penerangan ruang.

Pada artikel ini kita membahas konverter buck sederhana yang dioperasikan dengan listrik yang dapat digunakan sebagai driver untuk menerangi lampu LED plafon antara 3 watt dan 10 watt.

Rangkaian ini sebenarnya adalah rangkaian SMPS 220 V hingga 15 V tetapi karena ini adalah desain non-terisolasi, ia menghilangkan transformator ferit kompleks dan faktor kritis yang terlibat.

Meskipun desain non-terisolasi tidak memberikan isolasi ke sirkuit dari AC utama, penutup plastik sederhana yang kokoh di atas unit dengan mudah mengatasi kelemahan ini, menjamin sama sekali tidak ada ancaman bagi pengguna.

Di sisi lain, hal terbaik tentang rangkaian driver non-terisolasi adalah, murah, mudah dibuat, dipasang, dan digunakan, karena tidak adanya transformator SMPS kritis, yang diganti dengan induktor sederhana.

Penggunaan satu IC VIPer22A oleh mikroelektronika ST membuat desain hampir tahan kerusakan, dan permanen, asalkan suplai input AC berada dalam kisaran 100 V dan 285 V yang ditentukan.

Tentang IC VIPer22A-E

VIPer12A-E dan VIPer22A-E yang merupakan pasangan pin-ke-pin, dan dirancang untuk berbagai aplikasi catu daya AC ke DC. Dokumen ini menyajikan catu daya driver LED SMPS non-isolasi non-isolasi menggunakan VIPer12 / 22A-E.

Empat desain pengemudi yang unik disertakan di sini. Chip VIPer12A-E dapat digunakan untuk menggerakkan lampu LED 12 V pada 200 mA dan 16 V 200 mA.

VIPer22A-E dapat diaplikasikan untuk lampu langit-langit dengan watt lebih tinggi yang dilengkapi dengan suplai 12 V / 350 mA dan 16 V / 350 mA.

Tata letak PCB yang sama dapat digunakan untuk tegangan keluaran apa pun dari 10 V hingga 35 V. Hal ini membuat aplikasi sangat beragam, dan cocok untuk menyalakan berbagai lampu LED, dari 1 watt hingga 12 watt.

Dalam skema, untuk beban kurang yang dapat bekerja dengan kurang dari 16 V, dioda D6 dan C4 disertakan, untuk beban yang membutuhkan lebih dari 16 V, dioda D6 dan kapasitor C4 dilepas begitu saja.

Bagaimana Sirkuit Bekerja

Fungsi sirkuit untuk semua 4 varian pada dasarnya identik. Variasinya ada di tahap sirkuit startup. Kami akan menjelaskan Model seperti yang diilustrasikan pada Gambar 3.

Keluaran desain konverter tidak dipisahkan dari masukan listrik AC 220V. Hal ini menyebabkan saluran netral AC menjadi umum ke ground keluaran dari saluran DC, sehingga menyediakan koneksi referensi balik ke netral utama.

Konverter buck LED ini lebih murah karena tidak bergantung pada trafo berbasis ferit E-core tradisional dan opto coupler yang terisolasi.

Saluran AC utama diterapkan melalui dioda D1 yang memperbaiki setengah siklus AC alternatif ke output DC. C1, L0, C2 merupakan filter-pie {untuk membantu} meminimalkan noise EMI.

Nilai kapasitor filter dipilih untuk mengelola lembah pulsa yang dapat diterima, karena kapasitor diisi setiap setengah siklus alternatif. Beberapa dioda dapat diterapkan sebagai pengganti D1 untuk menanggung pulsa ledakan riak hingga 2 kV.

R10 memenuhi beberapa tujuan, satu untuk membatasi lonjakan arus masuk dan yang lainnya untuk bekerja sebagai sekring jika terjadi malfungsi yang parah. Resistor gulungan kawat menangani arus masuk arus.

Resistor tahan api dan sekring bekerja dengan sangat baik sesuai dengan spesifikasi sistem dan keamanan.

C7 mengontrol EMI dengan garis leveling dan gangguan netral tanpa memerlukan Xcap. Pengemudi LED langit-langit ini pasti akan mematuhi dan lulus spesifikasi EN55022 level 'B'. Jika kebutuhan beban lebih rendah, maka C7 ini dapat dihilangkan dari rangkaian.

Tegangan yang dikembangkan di dalam C2 diterapkan ke saluran MOSFET IC melalui pin 5 hingga 8 yang dihubungkan bersama.

Secara internal, IC VIPer memiliki sumber arus konstan yang memberikan 1mA ke pin Vdd 4. Arus 1 mA ini digunakan untuk mengisi kapasitor C3.

Segera setelah tegangan pada pin Vdd meluas ke nilai minimal 14,5 V, sumber arus internal IC mati dan VIPer mulai memicu ON / OFF.

Sementara dalam situasi ini, daya disalurkan melalui tutup Vdd. Listrik yang disimpan di dalam kapasitor ini harus lebih tinggi dari daya yang diperlukan untuk menyediakan arus beban keluaran bersama dengan daya untuk mengisi daya kapasitor keluaran, sebelum tutup Vdd turun di bawah 9 V.

Ini bisa diperhatikan dalam skema rangkaian yang diberikan. Nilai kapasitor dengan demikian dipilih untuk mendukung waktu saklar ON awal.

Ketika korsleting terjadi, muatan di dalam tutup Vdd turun lebih rendah dari nilai minimum yang memungkinkan IC yang dibangun di generator arus tegangan tinggi untuk memicu siklus startup baru.

Fase pengisian dan pengosongan kapasitor menentukan periode waktu catu daya dihidupkan dan dimatikan. Ini mengurangi dampak pemanasan RMS di semua bagian.

Sirkuit yang mengatur ini antara lain Dz, C4 dan D8. D8 mengisi C4 ke nilai puncaknya selama periode siklus sementara D5 dalam mode konduksi.

Selama periode ini, sumber suplai atau tegangan referensi ke IC dikurangi dengan penurunan tegangan maju dari dioda di bawah permukaan tanah, yang menggantikan penurunan D8.

Oleh karena itu terutama tegangan Zener setara dengan tegangan keluaran. C4 dipasang di atas Vfb dan sumber suplai untuk memperlancar tegangan regulasi.

Dz adalah Zener 12 V, 1⁄2 W yang memiliki nilai arus uji tertentu 5 mA. Zener ini yang diberi nilai pada arus yang lebih kecil memberikan presisi tegangan output yang lebih tinggi.

Jika tegangan keluaran di bawah 16 V, rangkaian dapat diatur seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3, di mana Vdd diisolasi dari pin Vfb. Segera setelah IC yang dibangun pada sumber arus mengisi kapasitor Vdd, Vdd dapat mencapai 16V pada keadaan yang lebih buruk.

Sebuah Zener 16 V yang memiliki toleransi minimal 5% bisa menjadi 15,2 V selain resistansi bawaan terhadap tanah adalah 1,230k Ω yang menghasilkan 1,23 V ekstra untuk memberikan keseluruhan 16,4 V.

“pemetaan pin arduino mega 2560 ”

Untuk output 16 V dan lebih besar, pin Vdd dan pin Vfb dapat diizinkan untuk mempromosikan filter dioda dan kapasitor umum persis seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.

Pemilihan induktor

Pada tahap operasi awal induktor dalam mode terputus-putus dapat ditentukan melalui rumus yang diberikan di bawah ini yang memberikan perkiraan efektif untuk induktor.

L = 2 [P _{di luar} / ( Indo _puncak)^duax f)]

Di mana Idpeak adalah arus drain maksimum terendah, 320 mA untuk IC VIPer12A-E dan 560 mA untuk VIPer22A-E, f menunjukkan frekuensi switching pada 60 kHz.

Arus puncak tertinggi mengontrol daya yang disuplai dalam konfigurasi konverter buck. Hasilnya, kalkulasi yang diberikan di atas terlihat cocok untuk induktor yang dirancang untuk bekerja dalam mode terputus-putus.

Ketika arus masukan turun ke nol, maka arus puncak keluaran mendapat keluaran dua kali lipat.

Ini membatasi arus keluaran hingga 280 mA untuk IC VIPer22A-E.

Jika induktor memiliki nilai yang lebih besar, beralih antara mode kontinu dan diskontinyu, kami dapat mencapai 200 mA dengan mudah jauh dari masalah pembatasan saat ini. C6 harus berupa kapasitor ESR minimal untuk mencapai tegangan riak rendah.

V. _riak = Saya_riakx C _esr

D5 membutuhkan dioda switching berkecepatan tinggi, tetapi D6 dan D8 dapat menjadi dioda penyearah biasa.

DZ1 digunakan untuk memperbaiki tegangan output ke 16 V. Karakteristik konverter buck menyebabkannya mengisi daya pada titik puncak dengan kondisi tanpa beban. Disarankan untuk menggunakan dioda Zener yang 3 hingga 4 V lebih besar dari tegangan keluaran.

GAMBAR # 3

Gambar 3 di atas menunjukkan diagram rangkaian untuk desain prototipe lampu LED plafon. Ini dirancang untuk lampu LED 12 V yang memiliki arus optimal 350 mA.

Jika jumlah arus yang diinginkan lebih kecil, maka VIPer22A-E dapat diubah menjadi VIPer12A-E dan kapasitor C2 dapat diturunkan dari 10 μf menjadi 4,7 μF. Ini memberikan sebanyak 200 mA.

GAMBAR # 4

Gambar 4 di atas menunjukkan desain yang sama kecuali untuk keluaran 16 V atau lebih, D6 dan C4 dapat dihilangkan. Jumper menghubungkan tegangan output dengan pin Vdd.

Ide dan Saran Tata Letak

Nilai L memberikan batas ambang antara mode kontinu dan terputus untuk arus keluaran yang ditentukan. Untuk dapat berfungsi dalam mode terputus-putus, nilai induktor harus lebih kecil dari:

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

Dimana R menunjukkan resistansi beban, T menunjukkan periode switching, dan D menunjukkan siklus kerja. Anda akan menemukan beberapa faktor untuk dipertimbangkan.

Yang pertama, semakin besar diskontinyu semakin besar arus maksimumnya. Tingkat ini harus dipertahankan di bawah denyut nadi minimal dengan kontrol arus denyut dari VIPer22A-E yaitu 0,56 A.

Yang lainnya adalah ketika kami bekerja dengan induktor berukuran lebih besar untuk beroperasi secara konstan, kami menemukan panas berlebih karena defisit switching MOSFET dalam IC VIPer.

Spesifikasi Induktor

Tak perlu dikatakan, spesifikasi arus induktor harus lebih dari arus keluaran untuk menghindari kemungkinan jenuh inti induktor.

Induktor L0 dapat dibangun dengan menggulung kawat tembaga berenamel super 24 SWG di atas inti ferit yang sesuai, sampai nilai induktansi 470 uH tercapai.

Demikian juga, induktor L1 dapat dibangun dengan menggulung kawat tembaga berenamel super 21 SWG di atas inti ferit yang sesuai, sampai nilai induktansi 1 mH tercapai.

Daftar Bagian Lengkap