Драйвер светодиодной люстры своими руками.
В данной статье пойдет речь о драйвере для светодиодных светильников без гальванической развязки с сетью и выходной мощностью от 10 до 50 Вт.
Идея разработать универсальную плату драйвера появилась, когда от перенапряжения в сети, на даче, во время грозы, сгорели два светодиодных светильника. В обоих случаях вышли из строя два элемента, не считая сгоревших светодиодов, а именно - входной токоограничивающий резистор и сама микросхема. Дешевые модули на Aliexpress довольно сомнительного качества и имеют не только высокие пульсации тока по питанию светодиодов (что плохо отражается на зрении), но и дают приличные помехи в сеть во время работы. Дорогие драйвера лишены всех этих недостатков, но они дорогие).
В связи с этими обстоятельствами была разработана плата универсального драйвера светодиодов мощностью от 10 до 50 Вт с минимальными пульсациями выходного тока и электромагнитными помехами для сети.
За основу была выбрана микросхема серии BP2861XX/BP2866XX (микросхемы идентичны). Она имеет очень распространенную топологию, поэтому всегда найдется чем заменить если производство прекратится.
Схема из datasheet с доработками в области снижения электромагнитных помех и пульсаций выходного тока.
Схема драйвера без номиналов (все картинки кликабельны):
Схема драйвера с номиналами элементов:
Номиналы элементов со звездочкой могут меняться в зависимости от выходной мощности драйвера. В данном случае приведены номиналы элементов для выходной мощности 10Вт.
С увеличением мощности будет, естественно, уменьшаться сопротивление резистора R1 и увеличиваться его мощность. Увеличится и емкость конденсатора С3, для 50Вт она может быть от 15 до 20 мкФ (все зависит от размера корпуса конденсатора). Диодный мост VD1 можно использовать любой с обратным напряжение не менее 600В и током не менее 1А (в схеме использован ABS10). Все резисторы имеют мощность 0,25Вт (типоразмер 1206). Резистор R4 необходим для снижения добротности катушки L1. Катушка L1 имеет провод, сечением не менее 0,07 миллиметров квадратных и намотана на ферритовом столбике, предварительно изолированном термоусадной трубкой. Диод VD2 должен быть быстродействующим и иметь обратное напряжение не менее 600В и средний ток не менее 1А. Дроссель L3 (10 витков) намотан на тороидальном сердечнике подходящего размера с сечение провода не менее 0,19625 квадратных миллиметров, обратите внимание что дроссель дифференциальный. Дроссель L2 можно взять любой, например, из старой энергосберегающей лампы, главное требование к нему – рабочий ток должен быть много меньше тока насыщения сердечника. Резистор R4 от 1 до 5,1кОм. Резисторы R2 и R3 задают ток светодиодов и включены параллельно для снижения рассеиваемой мощности. В схеме на 10Вт их номинал 6,8Ом. Итоговый номинал будет 3,4Ом что соответствует току светодиодов 50мА (курите формулы из datasheet). Рекомендую не подавать максимальный ток на светодиод, делая небольшой запас (порядка 5-10%) от его максимального значения, это, естественно, незначительно снижает его яркость, но существенно продлевает срок службы, так как перегрев кристалла ведет к его деградации. В моих светильниках стоят светодиоды типоразмера 2835 с максимальным током 60мА и падением напряжения 3В. Резистор R6 (ставится по необходимости/можно не ставить) устанавливает порог срабатывания защиты от перенапряжения на выходе драйвера (подробнее в datasheet).
Плата драйвера (3D модель, вид сверху):
Плата драйвера (3D модель, вид снизу):
Как видно из рисунков выше – конденсаторы С3 и С4 имеют дополнительные контактные площадки для установки вертикально. Дроссель L2 также имеет дополнительные площадки для монтажа различных типов магнитопроводов. Под микросхемой присутствует металлизированная площадка, которая служит для драйвера теплоотводом. Конденсатор С1 шунтирует этот мини радиатор на минус питания схемы. На плате специально сделаны отверстия под провода с контактными площадками – такой способ монтажа более надежный, так как предотвращает перекручивание и перетирание жил проводов в процессе подключения и демонтажа платы. Размеры платы составляют 56×39мм (есть на картинках).
Фото готового устройства (плата изготовлена по технологии ЛУТ):
Плата получилась плохого качества (пришлось дублировать некоторые дорожки тонкими проводниками) из-за некачественного тонера картриджа принтера – тонер плохо сводится на плату. Как все уже заметили: на варистор и токоограничивающий резистор по входу схемы была установлена термоусадная трубка, защищающая плату от осколков данных элементов в случае выхода их из строя по понятным причинам, а если причины Вам непонятны, то спрашиваем у поисковиков что такое варистор и принципы его работы). Кстати, на фото выше два конденсатора с одинаковыми параметрами и существенно разными габаритными размерами. Производители, конечно, разные. Емкость конденсатора С4 нет смысла увеличивать более 10мкФ при любой мощности до 50Вт включительно, так как это не улучшит характеристик драйвера и не снизит пульсации на его выходе.
При правильной сборке драйвер запускается сразу. Не рекомендуется включать драйвер без нагрузки, в этом случае на выходе схемы будет амплитудное значение сети, а именно 310 вольт. Резисторы, шунтирующие С3 и С4 обязательны.
В завершении стоит еще раз отметить, что схема данного драйвера является гальванически связанной с сетью 220 вольт. При работе со схемой следует соблюдать осторожность: не прикасаться руками до открытых участков схемы во избежание поражения электрическим током. Первый пуск схемы желательно проводить, подключив лампу накаливания мощностью 40-60Вт в разрыв сетевого провода, подробнее об этом тут. При необходимости использовать осциллограф, схему нужно включать через разделительный трансформатор.
Gerber файлы и файлы сверловки:
Datasheet на микросхему (микросхемы BP2861XX и BP2866XX идентичны):