Программа Сервисный Центр
0

Новая технология светодиодного освещения с использованием H-моста


Subodh Johri и Prateek Johri, Индия

EDN

Н-мост является классической схемой, применяемой для управления двигателями постоянного тока. C помощью четырех дискретных, интегральных или электромеханических ключей мост позволяет изменять направление вращения двигателя или посредством ШИМ регулировать его скорость. Эта технология широко используется в робототехнике и силовой электронике. В статье предлагается новая область применения Н-моста для питания ленты белых светодиодов непосредственно от сети переменного тока в режиме двухполупериодного ограничения тока, что позволяет создать энергоэффективную твердотельную лампу, работающую без мерцания. С помощью двух электронных ключей, поочередно работающих во время положительной и отрицательной полуволн питающего напряжения, схема регулирует и поддерживает на постоянном уровне возбуждающий светодиоды ток. Такой подход облегчает управляемое током выпрямление переменного напряжения для питания последовательной цепочки светодиодов при незначительных пульсациях и существенно улучшенном коэффициенте мощности.

Из транзисторов Q1, Q3, Q5 и диода D4 (Рисунок 1) сформирован один, а из Q2, Q4, Q6 и D3 – второй управляемый напряжением токовый ключ. Ключи образуют верхнее и нижнее плечи H-моста. Два других плеча представлены диодами D1 и D2. Светодиодная цепочка подключается к средним точкам плеч, обозначенным как VLED+ и VLED_GND. Переменное напряжение подводится к схеме через токоограничивающий резистор R5 с положительным температурным коэффициентом сопротивления, последовательно соединенные конденсаторы C4 и C5 (формирующие неполярный конденсатор CEFF) и катушку L1. Кроме того, нейтраль сети соединена с землей схемы через катушку L2.

Новая технология светодиодного освещения с использованием H-моста
 
Рисунок 1.Токоограничивающие транзисторы и диоды поочередно каждый полупериод подводят питание к цепочке светодиодов.

Во время положительного полупериода потенциал ШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ становится положительным относительно ЗЕМЛИ, и на базу транзистора Q1 через резистор R1 подается открывающее смещение. Ток течет через диод D4, транзистор Q1 и резистор R3, как показано стрелкой A1, а затем через цепочку, состоящую из 12 светодиодов средней мощности (LED1 … LED12) на землю через диод D2 в направлении стрелки A2. Аналогичным образом, в течение отрицательного полупериода, когда напряжение ШИНЫ относительно ЗЕМЛИ становится отрицательным, и транзистор Q2 открывается через резистор R2, ток протекает через диод D3, транзистор Q2 и резистор R4 в направлении стрелки A3, а затем через светодиоды к ШИНЕ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ через диод D1, в соответствии со стрелкой A4. Таким образом, в течение полного цикла ток течет через светодиоды в одном и том же направлении и складывается как в двухполупериодном мостовом выпрямителе. Однако амплитуда тока ILED остается постоянной, поскольку регулируется соответствующими ключами, выполняющим функции управляемых напряжением источников тока.

Поскольку переходы база эмиттер Q3 и Q4 связаны через токоизмерительные резисторы R3 и R4, соответственно, они включаются, когда падение напряжения на R3 и R4 начинает превышать пороговые напряжения база эмиттер транзисторов Q3 и Q4. В этот момент базы транзисторов Q1 и Q2 подтянуты к земле, что исключает протекание через них тока в течение соответствующих полупериодов сетевого напряжения. Таким образом, протекающий через транзисторы ток поддерживается постоянным и никогда не может выйти за пределы порогового значения, установленного резисторами R3 и R4. Q5 и Q6 ограничивают базовые токи Q1 и Q2 до безопасного значения (примерно 150 мкА), предотвращая их перегрузку. Значительные доли базовых токов Q1 и Q2 шунтируются R3 и R4 посредством Q5 и Q6, когда их соответствующие напряжения база-эмиттер превышают падение напряжения на R6 и R8, последовательно соединенных с R1 и R2, соответственно.

Амплитуда втекающего в шину переменного тока ограничена реактивным сопротивлением CEFF (1/2πfCEFF) на частоте питающей сети и может быть изменена путем соответствующего выбора емкостей С4 и С5, из которых составлен неполярный конденсатор. Схема также может питаться через резистор, для чего CEFF нужно заменить подходящим сопротивлением от 50 до 200 Ом с достаточной мощностью рассеивания. Это может дать превосходный коэффициент мощности, но ценою очень высоких потерь в токоограничивающем резисторе. R3 и R4 должны выбраться в соответствии с требуемой величиной постоянного тока. D5 защищает светодиодную ленту от высокого обратного напряжения, а R5 ограничивает пусковой ток при включении. Индуктивности L1 и L2 и конденсатор С1, помимо повышения коэффициента мощности способствуют минимизации электромагнитных и радиочастотных помех. Также для защиты схемы от скачков напряжения параллельно с цепью переменного тока может быть установлен металлоксидный варистор.

 
Новая технология светодиодного освещения с использованием H-моста
Рисунок 2.Напряжение VLED+ без конденсатора C2 имеет пульсации (а), с конденсатором C2 пульсации становятся меньше (б).

В представленной схеме 12 светодиодов мощностью по 0.5 Вт работают при постоянном токе 120 мА (среднеквадратичное значение 135 мА), протекающем через токоизмерительные резисторы R3 и R4, сопротивление которых выбрано равным 1 Ом. Однако количество светодиодов можно увеличить до 18, пока напряжение, прикладываемое ко всей гирлянде, не станет больше, чем сумма прямых напряжений отдельных светодиодов (которое для белых светодиодов варьируется от 3.3 до 4 В). Напряжение на цепочке является самоограничивающимся (в нашем случае приблизительно на уровне 42 В) и не требует никакого дополнительного регулирования, поскольку последовательно соединенные светодиоды ведут себя как мощные стабилитроны при работе в режиме прямого смещения. От сети переменного тока 230 В схема потребляет 11.5 Вт при коэффициенте мощности 0.93, при этом какого-либо заметного мерцания светодиодов не наблюдается. Для лучшего подавления пульсаций между VLED+ и VLED_GND можно подключить дополнительный конденсатор C2 емкостью 220 мкФ (Рисунке 2). Цепочку можно заменить шестью параллельно соединенными светодиодными лентами с 12–18 20-миллиамперными светодиодами высокой яркости в каждой. Транзисторы Q1 и Q2 во избежание теплового пробоя следует установить на теплоотводы.

 
 
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
 
Обратная связь

Наши партнеры

 

Опросы

Есть ли справедливость в жизни?
Конечно есть, уверен!
Вроде как должна быть, но...
Затрудняюсь ответить...
Какая справедливость? О чем Вы?
Эх.., нет правды на свете!

 

Облако тегов

Требуется для просмотраFlash Player 9 или выше.

Показать все теги
 

Календарь публикаций

«    Декабрь 2016    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 
 

Архив новостей

Декабрь 2016 (15)
Ноябрь 2016 (42)
Октябрь 2016 (34)
Сентябрь 2016 (38)
Август 2016 (34)
Июль 2016 (36)
 
Наверх Сервисные мануалы Даташиты Ремонт LCD, ЖК телевизоров LG Samsung Скрипт программы "Сервисный центр"