在 VIPer22A 芯片上带有电源单元的网络 LED 灯。方案、说明

网络 LED 灯，配有 VIPer22A 芯片上的电源单元。无线电电子电气工程百科全书

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最近，资源非常有限的约 1000 小时的白炽灯和资源约 20 小时的气体放电照明灯正被 LED 同类产品大力取代，这些同类产品无需更换即可运行更长时间 - 000 小时。它们在将电能转化为光的人造光源中效率最高，这迫使包括俄罗斯在内的许多国家的政府更加大力地在照明技术中引入节能技术。由于来自全球制造商的竞争，超亮 LED 的成本稳步下降也促进了这一点。

不幸的是，大多数家用 LED 灯都使用带有镇流电容器的最简单的电源。尽管后者存在众所周知的缺点（开启时的电流浪涌，与通过 LED 的允许电流限制相对应的窄电源电压范围，以及在负载中断期间损坏的可能性） ) 导致夹具过早失效。这意味着，这样的电路解决方案，原则上无法确保估计资源为 100 小时的 LED 光源的有效长期运行。

VIPer22A芯片供电的网络LED灯
图。 1

为 LED 灯（图 1）设计的一个简单的小型网络 SMPS 没有这些缺点，尽管运行可靠性很高，但非常便宜（不含 LED 大约 50 卢布）。使用该设备的计算机辅助设计工具，业余无线电爱好者可以独立灵活地改变连接 LED 的范围和数量。

这种脉冲降压稳压器的操作及其操作的物理原理在 [1] 中进行了描述（图 1、c 和图 2,6、17）。因此，让我们更详细地考虑设计用于为所述设备中使用的 1 个超亮 LED 供电的网络转换器的顺序（图 1）。其中，EL8-EL5为标准503mm LC1TWN15-9G LED，EL11-EL5060为ARL-3WYC芯片LED，各6颗。采用矩形 PLCC5 封装，尺寸为 5x40 mm，允许的正向电流高达 3,2 mA，每个二极管的正向压降约为 15 V。作者文案中之所以选择LED，是因为需要照亮电脑键盘。第一个 LED 具有较小的辐射角 - 半功率时为 120°，第二个 LED 具有较大的辐射角 - XNUMX°。这样一来，整个光斑不会有明显的边界，中心的照度大于外围的照度。这种光源的色调介于冷白和暖白之间，这是由于所用 LED 的参数所致。

出于设计原因，将相同类型的 LED 串联起来，如图 1 所示。 8 两个电路（分别为 9 个和 2 个 LED），通过限流电阻 R3 和 R32 并联。两个电路的转换器输出电压为 40 V，负载电流为 XNUMX mA。

为了设计转换器，使用了非隔离 VIPer 设计软件 v.2.3 (NIVDS) 程序，该程序在文章 [2] 中进行了描述。电源电压间隔由程序默认选择 88 ... 264 V。使用 SHI 控制器 - 转换频率为 22 kHz 的 VIPer60A 芯片，不连续转换模式（DCM - Discontinuous Current Mode），输出电压 - 32 V，电流 40 mA。存储电感 L1 的电感，由程序计算得出，为 2,2 mH。转换器的其他参数：效率 - 74%，DA1 微电路的开关晶体管的最大电流幅度 - 169 mA，其最高温度 - 47 °C，消耗电流的有效值 - 最大电源电压为 17 时的 264 mA五。
电感器 L1 - 改进的高频 DM-0,1 500 μH。为了将其电感增加到 2,2 mH，在现有绕组上增加了 2 层 100 匝直径为 2 mm 的 PEV-0,12 线，而不改变绕组方向。附加层之间的绝缘，以及电感器的整体涂层，都是用胶带（adhesive tape）进行的。安装在印刷电路板上的电感器引线的弯曲距离铁氧体外壳不小于 5 mm，否则会损坏工厂绕组引线。可以使用电感器 KIG-0,1-0,2 或 SDR2200-1006 代替改进的扼流圈 DM-2200。

VIPer22A芯片供电的网络LED灯
图。 2

转换器的印刷电路板的图纸，由单面箔玻璃纤维制成，厚度为 1 ... 1,2 mm，如图 2 所示。 3，其外观如图所示。 1. 电容C7以8 ... XNUMX mm的间隙焊接到电路板上，因为它必须倾斜到电路板的中心，以便从烧坏的节能灯中安装到使用过的底座中。

VIPer22A芯片供电的网络LED灯
图。 3

转换器可使用最高工作温度为105°C的进口氧化物电容。电容器 C2 和 C5 - 额定电压至少为 50 V 的薄膜或陶瓷。可熔跳线 FU1 - 连接额定电流为 1 A 的保险丝。当 FU1 烧坏时，该插槽可保护电路板。但如果用陶瓷外壳（VP1-1、VP1-2 系列）中的熔断器或安全电阻 P1-25（或类似的进口电阻 8 ... 10欧姆）。在使用安全电阻器的情况下，电阻器 R1 的电阻降低到 10 ... 12 欧姆。

VIPer22A芯片供电的网络LED灯
图。 4

R2R3EL1 - EL11 LED 负载安装在另一块由双面箔玻璃纤维制成的印刷电路板上，厚度为 0,5 ... 1 mm（图 4）。电路板中心的多边形箔部分设计用于去除 EL9-EL11 表面贴装 LED 的热量。限流电阻 R2 和 R3 - RN1-12，尺寸 1206。两块板通过焊接在相应的接触焊盘中连接三根直径为 0,7 毫米，长度约为 7 毫米的铜线，在其上，如限制性轴箱，滚珠轴承的空心塑料杆件放在钢笔上。两根线为带有 LED 的电路板供电，第三根线提供必要的结构刚度。连接时，两块板上没有元素的边是相邻的。将短线插入标有星号的接触焊盘的孔中，并在两侧焊接。

首先，使用 LATR，最好确保 32 V 的输出电压在整个电源电压变化范围内（88 ... 264 V）保持稳定，同时连接总电阻为 800 欧姆的电阻器，而不是LEDs. R2 临时焊接电阻为 3 欧姆的微调器。测量时，您应该小心电击，因为设备的所有元件都与电源相连。所有更改仅在禁用状态下进行。微调电阻用电介质螺丝刀调整。通过每个 LED 电路的电流由毫安表控制。虽然使用的 LED 能够提供高达 150 mA 的直流电流并相应增加亮度，但为了达到 LED 宣称的耐用性，电流设置为 40 mA通过调整电阻。开启后大约 20 分钟，LED 的热状态稳定，因此需要额外的电流调整。用一毫安表，依次调节每个 LED 电路中的电流。最后，调谐电阻由找到的电阻常数代替。

VIPer22A芯片供电的网络LED灯
图。 5

使用波形工具，NIVDS 程序允许您模拟 PWM 控制器模式。上图。图 5 显示了电源电压为 220 V 时控制器中的脉冲电流图，该图实际上与控制测量结果一致。时间间隔 O ... 1,5 μs 对应于 DA1 微电路的开关晶体管的打开状态（转换器的正向操作）。蓝色显示转换器反向运行期间存储扼流圈中的电流图。间隔 1,5 ... 13 µs 对应于将前进冲程期间节气门积累的能量传递给负载的阶段。当输出电路中出现自由阻尼电压和电流振荡时，13...16,6 µs 的时间间隔是转换器操作中的所谓死区时间。更清楚地，这些波动通过晶体管源极相对于公共电源线的电压图来说明（图 6），其中可以清楚地看到相对于 32 V 电平发生阻尼电压波动，对应于转换器的输出电压。 C4C5 输出滤波器将输出电压纹波降低至 300 mV。

图。 6

从图中可以看出。如图5和6所示，微电路的开关晶体管的峰值电流（169 mA）比最大允许值700 mA小几倍，这个晶体管的漏极电压（300 V）也小于最大允许值730 V . 这确保了转换器以较大的电气安全裕度运行，再加上微电路内置的热保护以及负载短路和断路保护，确保所述设备多年可靠运行.

VIPer22A芯片供电的网络LED灯

LED灯的外观如图所示。 7. 它使用了故障手电筒的反射器。

文学

1. Kosenko S. 单周期转换器中电感元件的操作特点。 - 收音机。 2005 年第 7 期。 30-32。
2. Kosenko S. VIPer 芯片上小型 SMPS 的计算机辅助设计 - Radio，2008 年，第 5 期，p。 32. 33.

作者：S. Kosenko，沃罗涅日；出版：radioradar.net

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