Jaka jest różnica między zasilaczem a sterownikiem diod LED: teoria i praktyka, wszystko, co musisz wiedzieć

Notka autora: „Sieć ma dość dużą ilość informacji na temat mocy produktów LED, ale kiedy przygotowywałem materiał do tego artykułu, znalazłem wiele absurdalnych informacji na stronach z najlepszych wyników wyszukiwania. W takim przypadku istnieje albo całkowity brak, albo niewłaściwe postrzeganie podstawowych informacji i pojęć teoretycznych. ”

Diody LED są najbardziej wydajnymi ze wszystkich dotychczasowych źródeł światła. Problemy związane są również z wydajnością, na przykład wysokie wymagania dotyczące stabilności prądu, który je zasila, niska tolerancja złożonych termicznych warunków pracy (w podwyższonych temperaturach). Stąd zadanie rozwiązania tych problemów. Zobaczmy, jak różnią się koncepcje zasilacza i sterownika. Na początek zagłębimy się w teorię.

Źródło prądu i źródło napięcia

Zasilacz to ogólna nazwa części urządzenia elektronicznego lub innego sprzętu elektrycznego, który dostarcza i reguluje energię elektryczną do zasilania tego urządzenia. Może być umieszczony zarówno wewnątrz urządzenia, jak i na zewnątrz, w osobnej obudowie.

Kierowca - ogólna nazwa specjalistycznego źródła, przełącznika lub regulatora mocy dla określonego sprzętu elektrycznego.

Istnieją dwa główne rodzaje źródeł zasilania:

• Źródło napięcia.

• Aktualne źródło.

Spójrzmy na ich różnice.

Źródło napięcia - jest to takie źródło zasilania, którego napięcie na wyjściu nie zmienia się, gdy zmienia się prąd wyjściowy.

Dla idealnego źródła napięcia rezystancja wewnętrzna wynosi zero, a prąd wyjściowy może być nieskończenie duży. W rzeczywistości sytuacja jest inna.

Każde źródło napięcia ma wewnętrzny opór. Pod tym względem napięcie może nieco odbiegać od napięcia nominalnego, gdy podłączone jest silne obciążenie (mocne - niska rezystancja, wysoki prąd konsumpcyjny), a prąd wyjściowy jest określany przez jego urządzenie wewnętrzne.

W przypadku prawdziwego źródła napięcia trybem awaryjnym jest tryb zwarcia. W tym trybie prąd gwałtownie rośnie, ogranicza go jedynie wewnętrzny opór źródła zasilania. Jeśli zasilacz nie ma zabezpieczenia przeciwzwarciowego, ulegnie awarii

Aktualne źródło - jest to źródło zasilania, którego prąd pozostaje ustawiony niezależnie od rezystancji podłączonego obciążenia.

Ponieważ celem obecnego źródła jest utrzymanie danego poziomu prądu. Tryb awaryjny to tryb bezczynności.

Jeśli wyjaśnisz przyczynę prostymi słowami, sytuacja wygląda następująco: powiedzmy, że do źródła prądu podłączono 1-omowy opornik o rezystancji 1 Ohm, a następnie napięcie na jego wyjściu zostanie ustawione na 1 wolt. Moc 1 W będzie się wyróżniać.

Jeśli zwiększysz rezystancję obciążenia, powiedzmy, do 10 omów, wówczas prąd wyniesie 1A, a napięcie będzie już ustawione na 10 V. Przydzielone zostanie więc 10 W mocy. I odwrotnie, jeśli zmniejszysz rezystancję do 0,1 Ohm, prąd będzie nadal wynosił 1A, a napięcie wyniesie 0,1 V.

Praca na biegu jałowym to stan, w którym nic nie jest podłączone do zacisków źródła zasilania. Możemy zatem powiedzieć, że na biegu jałowym rezystancja obciążenia jest bardzo duża (nieskończona). Napięcie będzie rosło, dopóki nie przepłynie prąd 1A. W praktyce, na przykład takiej sytuacji, możesz przynieść cewkę zapłonową samochodu.

Napięcie na elektrodach świecy zapłonowej, gdy obwód zasilania uzwojenia pierwotnego cewki otwiera się, rośnie, aż jej wartość osiągnie napięcie przebicia iskiernika,po czym prąd przepływa przez iskrę, a energia zgromadzona w cewce jest rozpraszana.

Zwarcie w źródle prądu nie jest operacją awaryjną. W przypadku zwarcia rezystancja obciążenia zasilacza dąży do zera, tj. jest nieskończenie mały. Wtedy napięcie na wyjściu źródła prądu będzie odpowiednie dla przepływu danego prądu, a przydzielona moc będzie znikoma.

Przejdźmy do ćwiczeń

Jeśli mówimy o nowoczesnej nomenklaturze lub nazwach, które są nadawane źródłom energii w większym stopniu przez sprzedawców niż inżynierów, to zasilacz powszechnie nazywane źródłem napięcia.

Należą do nich:

• Ładowarka do telefonu komórkowego (w nich konwersja wartości do wymaganego prądu ładowania i napięcia odbywa się za pomocą konwerterów zainstalowanych na płycie urządzenia ładującego).

• Zasilacz do laptopa.

• Zasilacz do paska LED.

Sterownik jest bieżącym źródłem. Jego głównym zastosowaniem w życiu codziennym jest odżywianie jednostki Diody LED i tablice LED oba mają zwykłą wysoką moc od 0,5 wata.

Moc LED

Na początku artykułu wspomniano, że dioda LED ma bardzo wysokie wymagania energetyczne. Faktem jest, że dioda LED jest zasilana prądem. Wynika to z charakterystyka prądowo-napięciowa wszystkich diod półprzewodnikowych. Spójrz na nią.

Na zdjęciu charakterystyka I-V diod o różnych kolorach:

Ten kształt odgałęzienia (w pobliżu paraboli) wynika z właściwości półprzewodników i zanieczyszczeń, które są do nich wprowadzane, a także z właściwości złącza pn. Prąd, gdy napięcie przyłożone do diody jest prawie niższe niż próg, nie rośnie, a raczej jego wzrost jest znikomy. Kiedy napięcie na zaciskach diody osiąga poziom progowy, prąd zaczyna gwałtownie rosnąć przez diodę.

Jeśli prąd przez rezystor rośnie liniowo i zależy od jego rezystancji i przyłożonego napięcia, wówczas wzrost prądu przez diodę nie jest zgodny z tym prawem. A wraz ze wzrostem napięcia o 1% prąd może wzrosnąć o 100% lub więcej.

Ponadto w metalach oporność rośnie wraz ze wzrostem temperatury, a w półprzewodnikach wręcz przeciwnie, rezystancja maleje, a prąd zaczyna rosnąć.

Aby znaleźć przyczyny tego, musisz zagłębić się w kurs „Podstawy fizyki elektroniki” i dowiedzieć się o rodzajach nośników ładunku, odstępie między pasmami i innych interesujących rzeczach, ale nie zrobimy tego, krótko przeanalizowaliśmy te kwestie w artykule na temat tranzystorów bipolarnych.

W specyfikacjach technicznych napięcie progowe jest wskazywane jako spadek napięcia w polaryzacji przedniej, dla białych diod LED, zwykle około 3 woltów.

Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że wystarczy na etapie projektowania i produkcji lampy rezystory ograniczające prąd i ustawić stabilne napięcie na wyjściu zasilacza i wszystko będzie dobrze. Robią to na taśmach LED, ale są zasilane ze stabilizowanych źródeł zasilania, a moc diod LED wykorzystywanych w taśmach jest często * mała, dziesiąta lub setna część wata.

* (jeśli nie mówimy o taśmach i taśmach z diodami LED 5730, więcej informacji na temat rodzajów diod SMD znajduje się w artykule - Rodzaje, cechy i oznakowanie diod LED SMD)

Mocne diody LED, które są zalecane do zasilania przez sterowniki, są dość mocno nagrzane. Na przykład dioda LED o mocy 1 W jest podgrzewana do temperatury powyżej 50 stopni w ciągu kilku 5-15 sekund pracy bez grzejnika.

Jeśli taka dioda LED jest zasilana przez sterownik o stabilnym prądzie wyjściowym, wówczas gdy dioda LED zostanie podgrzana, prąd przez nią nie wzrośnie, ale pozostanie niezmieniony, a napięcie na jego zaciskach nieznacznie spadnie w tym celu.

A jeśli z zasilacza (źródła napięcia) po podgrzaniu wzrośnie prąd, z którego ogrzewanie będzie jeszcze silniejsze.

Jest jeszcze jeden czynnik - charakterystyka wszystkich diod LED (a także innych elementów) jest zawsze inna.

Wybór sterownika: charakterystyka, połączenie

Aby prawidłowo wybrać sterownik, musisz zapoznać się z jego właściwościami technicznymi, najważniejsze z nich to:

• Znamionowy prąd wyjściowy;

• Maksymalna moc;

• Minimalna moc Nie zawsze wskazane. Faktem jest, że niektóre sterowniki nie uruchomią się, jeśli zostanie do nich podłączone obciążenie mniejsze niż pewna moc.

Często w sklepach zamiast mocy wskazują:

• Znamionowy prąd wyjściowy;

• Zakres napięć wyjściowych w postaci (min.) V ... (maks.) V, na przykład 3-15 V.

• Liczba podłączonych diod LED, w zależności od zakresu napięcia, zapisywana jest jako (min) ... (maks.), Na przykład 1-3 diody LED.

Ponieważ prąd płynący przez wszystkie elementy jest taki sam po połączeniu szeregowym, dlatego diody LED są połączone szeregowo ze sterownikiem.

Równolegle nie jest pożądane (raczej niemożliwe) podłączenie diod LED do sterownika, ponieważ spadki napięcia na diodach LED mogą się nieznacznie różnić, a jedna zostanie przeciążona, a druga, przeciwnie, będzie działać w trybie o niższej wartości nominalnej.

Nie zaleca się podłączania większej liczby diod LED niż wynika to z projektu sterownika. Faktem jest, że każde źródło zasilania ma pewną maksymalną dopuszczalną moc, której nie można przekroczyć. A gdy każda dioda LED zostanie podłączona do stabilizowanego źródła prądu, napięcie na jej wyjściach wzrośnie o około 3 V (jeśli dioda LED jest biała), a moc będzie równa, jak zwykle, prądowi do napięcia.

Na tej podstawie wyciągamy wnioski, aby kupić odpowiedni sterownik do diod LED, musisz określić prąd pobierany przez diody LED i napięcie na nich spadające, a następnie wybrać sterownik zgodnie z parametrami.

Na przykład ten sterownik obsługuje podłączenie do 12 diod LED dużej mocy na 1 W, przy prądzie zużycia 0,4 A.

Ten wytwarza prąd 1,5 A i napięcie od 20 do 39 V, co oznacza, że ​​można do niego podłączyć, na przykład diodę LED 1,5 A, 32-36 V o mocy 50 W.

Wniosek

Sterownik jest jednym z rodzajów zasilaczy zaprojektowanych do dostarczania diod LED o danym prądzie. Zasadniczo nie ma znaczenia, jak nazywa się to źródło zasilania. Zasilacze nazywane są zasilaczami do taśm LED o napięciu 12 lub 24 woltów, mogą wytwarzać każdy prąd poniżej maksimum. Znając prawidłowe nazwy, prawdopodobnie nie pomylisz się przy zakupie towarów w sklepach i nie będziesz musiał tego zmieniać.

Comments

[#1 Faza]

Pamiętaj))

[#2 Oleg]

Przydatny artykuł.

[#3 Oleg]

Dziękujemy za klarowną prezentację tematu pomyloną przez menedżerów.

[#4 Anatolij]

Jest to zrozumiałe)) inaczej zrobiłem podświetlenie stołu arduino przez moduł PWM, do którego podłączyłem zasilacz (!) Z krótkofalówki))), ale okazało się to niemożliwe)) lub niepożądane.

[#5 Alex Gall]

Nie wiem, co „nieznani mi” menedżerowie mówili autorowi artykułu))), ale ten artykuł ma logiczną i techniczną niespójność. Dlaczego autor zaciągnął tutaj również świece samochodowe - zupełnie nie rozumiem. Poczucie, że autor też tego nie rozumie. Przy dobrym odsetku 70 tego artykułu odrzuć i pozostaw tylko „część praktyczną” z pewnymi poprawkami, prawdopodobnie będzie to naprawdę zrozumiałe. „Teoretyczne” informacje o źródłach prądu i źródłach napięcia powinny zostać wyrzucone bezbłędnie, ponieważ głupota jest kompletna, gdy rozważa się ją w odniesieniu do głównego zagadnienia artykułu, do którego ta „teoria” nie ma absolutnie nic wspólnego.
Żywym tego przykładem jest wzmianka o cewce zapłonowej. A oto aktualne źródło? Nie ma z tym nic wspólnego i nie ma nic wspólnego z obecnym źródłem, zupełnie inna zasada.
W rzeczywistości wszystko jest prostsze.Nie ma źródeł prądu ani źródeł napięcia o właściwościach opisanych przez autorów w praktyce. Istnieją konwencjonalne zasilacze o mocy końcowej (możemy mówić o mocy znamionowej), które wytwarzają napięcie przewidziane przez projektantów. Prąd będzie zależeć od rezystancji obciążenia i mocy, którą to źródło zasilania jest w stanie dostarczyć.
Proste prawdziwe źródło prądu (lub napięcie, które w naszym przypadku jest w zasadzie takie samo) ma niestabilne napięcie wyjściowe, które zmienia się w zależności od prądu obciążenia. Za pomocą dość prostego obwodu elektronicznego możemy ustabilizować napięcie wyjściowe źródła zasilania lub ustabilizować prąd wyjściowy.
Zasadniczo sterownik współpracuje również z takim stabilizatorem. Jest potrzebny, gdy napięcie źródła jest niestabilne i stale się zmienia, na przykład w samochodzie, w którym napięcie generatora może się zmienić i jest zwykle wyższe niż obliczone 12 V.
Tam, gdzie potrzebny jest stabilizator prądu, a szczególnym problemem jest napięcie, zwykle używają stabilizacji napięcia, jest to łatwiejsze. Bardziej logiczne jest oświetlenie, gdy lampy LED mają już określone napięcie.

Można również użyć modułu PWM i jest on aktywnie wykorzystywany do regulacji jasności, na przykład w podświetleniu monitorów i telewizorów. Fakt, że jest to „niepożądany” producent monitorów, nic nie wie))) lub nie chce wiedzieć, ponieważ jest to najłatwiejszy i najtańszy sposób.

To może nie być tak szczegółowe jak w artykule)) i nieco niechlujne, ale gdzieś zbyt uproszczone, ale (wydaje mi się) bardziej dokładnie.

[#6 Dmitry]

Całkowicie zgadzam się z poprzednim komentarzem, artykuł nie tylko nie wyjaśnia istoty problemu, ale także wprowadza w błąd!

[#7 Marat]

Artykuł jest naprawdę napisany przez osobę, która rozumie, o czym pisze (obecnie tak się rzadko zdarza). Osobiście otrzymałem wyczerpującą odpowiedź na moje pytanie. Dziękuję

[#8 Pavel]

Dzięki za ten komentarz! Ilu nie czytało opisów tego, czym jest obecne źródło, a wszystkie opisy nie zgadzały się z moimi logicznymi wnioskami, a dzięki twojemu komentarzowi wszystko się ułożyło, opisałeś obecne źródło dokładnie tak, jak je rozumiałem. Wyrażam wdzięczność autorowi piątego komentarza, Alexowi Gallowi.

[#9 Eugene]

Aleksiej, powiedz mi, jeśli potrzebuję taśmy z diodami WS2815 12 V, czy potrzebuję sterownika z ograniczeniem prądu lub zasilacza z ograniczeniem napięcia? Czy taśma wydaje się nie mieć rezystora ograniczającego prąd?