Vad är skillnaden mellan en strömförsörjning och en drivrutin för lysdioder: teori och praktik, allt du behöver veta

Författarens anmärkning: ”Nätverket har en ganska stor mängd information om kraften hos LED-produkter, men när jag förberedde materialet för den här artikeln hittade jag mycket absurd information på webbplatser från toppen av sökmotorresultaten. I det här fallet finns antingen en fullständig frånvaro eller en felaktig uppfattning av grundläggande teoretisk information och begrepp. ”

Lysdioder är hittills de mest effektiva av alla vanliga ljuskällor. Problem ligger också bakom effektiviteten, till exempel det höga kravet på stabilitet hos strömmen som matar dem, och den dåliga toleransen för komplexa termiska driftsförhållanden (vid förhöjda temperaturer). Därför uppgiften att lösa dessa problem. Låt oss se hur begreppen strömförsörjning och förare skiljer sig åt. Till att börja med, låt oss gräva in teorin.

Strömkälla och spänningskälla

Strömförsörjning är det generiska namnet på en del av en elektronisk enhet eller annan elektrisk utrustning som levererar och reglerar el för att driva denna utrustning. Den kan placeras både inuti enheten och utanför, i ett separat fodral.

chaufför - det generiska namnet på en specialiserad källa, switch eller effektregulator för specifik elektrisk utrustning.

Det finns två huvudtyper av kraftkällor:

• Spänningskälla.

• Aktuell källa.

Låt oss titta på deras skillnader.

Spänningskälla - detta är en sådan kraftkälla och spänningen vid utgången ändras inte när utgångsströmmen ändras.

För en idealisk spänningskälla är det interna motståndet noll och utgångsströmmen kan vara oändligt stor. I verkligheten är situationen annorlunda.

Varje spänningskälla har ett inre motstånd. I detta avseende kan spänningen avvika något från den nominella när en kraftfull belastning är ansluten (kraftfull - låg motstånd, hög förbrukningsström) och utgångsströmmen bestäms av dess interna enhet.

För en verklig spänningskälla är läget för nödläge kortslutningsläge. I detta läge ökar strömmen kraftigt, den begränsas endast av strömkällans inre motstånd. Om strömförsörjningen inte har kortslutningsskydd kommer den att misslyckas

Aktuell källa - detta är en strömkälla vars ström förblir inställd oavsett motstånd för den anslutna lasten.

Eftersom syftet med den aktuella källan är att upprätthålla en given aktuell nivå. Nöddriftsläget för det är viloläget.

Om du förklarar orsaken med enkla ord är situationen följande: låt oss säga att du anslöt en 1-ohm belastning med ett motstånd på 1 Ohm till den aktuella källan, då kommer spänningen vid dess utgång att ställas in på 1 Volt. En effekt på 1 W kommer att sticka ut.

Om du ökar belastningsmotståndet, säg upp till 10 Ohm, är strömmen 1A och spänningen ställs redan in på 10V. Så 10W kraft kommer att tilldelas. Omvänt, om du minskar motståndet till 0,1 Ohm, kommer strömmen fortfarande att vara 1A, och spänningen blir 0,1V.

Tomgång är villkoret när inget är anslutet till terminalerna på strömkällan. Då kan vi säga att lastmotståndet vid tomgång är mycket stort (oändligt). Spänningen kommer att öka tills en ström på 1A flyter. I praktiken, till exempel på en sådan situation, kan du ta med bilens tändspole.

Spänningen vid tändstiftets elektroder, när kraftförsörjningskretsen för spolens primära lindning öppnas, stiger tills dess värde når tändgapets nedbrytningsspänning,varefter en ström flyter genom gnistan och den energi som ackumuleras i spolen sprids.

Ett kortslutningsförhållande för en aktuell källa är inte en nödsituation. I händelse av en kortslutning tenderar belastningsmotståndet för strömförsörjningen till noll, dvs. den är oändligt liten. Sedan kommer spänningen vid strömkällans utgång att vara lämplig för flödet av en given ström, och den tilldelade effekten är försumbar.

Låt oss gå vidare till träning

Om vi ​​talar om modern nomenklatur eller namn som ges till kraftkällor av marknadsförare snarare än ingenjörer, då strömförsörjning vanligtvis kallad en spänningskälla.

Dessa inkluderar:

• Laddare för en mobiltelefon (i dem utförs omvandlingen av värden till den erforderliga laddningsströmmen och spänningen av omvandlare installerade på laddningsenhetens kort).

• Strömförsörjningsenheten för den bärbara datorn.

• Strömförsörjning för LED-remsa.

En drivrutin är en aktuell källa. Dess huvudsakliga användning i vardagen är näringsliv för individer Lysdioder och LED-matriser båda är vanliga högeffekt från 0,5 watt.

LED-ström

I början av artikeln nämndes att lysdioden har mycket höga effektbehov. Faktum är att lysdioden drivs av ström. Detta beror på strömspänningskaraktäristik för alla halvledardioder. Titta på henne.

På bilden I-V-egenskaper hos dioder i olika färger:

Denna form av grenen (nära en parabola) beror på egenskaperna hos halvledarna och föroreningar som införs i dem, liksom egenskaperna hos pn-korsningen. Strömmen, när spänningen som appliceras på dioden är nästan mindre än tröskeln, ökar inte, eller snarare är dess tillväxt försumbar. När spänningen vid terminalerna på dioden når en tröskelnivå börjar strömmen stiga kraftigt genom dioden.

Om strömmen genom motståndet växer linjärt och beror på dess motstånd och den pålagda spänningen, följs inte ökningen av ström genom dioden denna lag. Och med en spänningsökning med 1% kan strömmen öka med 100% eller mer.

Dessutom, i metaller, ökar motståndet med ökande temperatur, och i halvledare, tvärtom, minskar motståndet och strömmen börjar växa.

För att ta reda på orsakerna till detta måste du gå djupare in i kursen "Fysiska grundläggande elektronik" och ta reda på vilka typer av laddningsbärare, bandgapet och andra intressanta saker, men vi kommer inte att göra det, vi undersökte kort dessa frågor i en artikel om bipolära transistorer.

I de tekniska specifikationerna betecknas tröskelspänningen som spänningsfallet i framförspänning, för vita lysdioder, vanligtvis cirka 3 volt.

Vid första anblicken kan det tyckas att tillräckligt i lampans design- och produktionsstadium är tillräckligt strömbegränsande motstånd och ställ in en stabil spänning vid utgången från strömförsörjningen så kommer allt att gå bra. De gör detta på LED-remsor, men de matas från stabiliserade kraftkällor, och kraften hos lysdioderna som används i remsorna är ofta * små, tiondelar eller hundratals watt.

* (om vi inte talar om band och remsor med 5730 lysdioder, se artikeln för mer information om typer av SMD-lysdioder - Typer, egenskaper och märkning av SMD-lysdioder)

Kraftfulla lysdioder, som rekommenderas att drivas av drivrutiner, värms ganska kraftigt. Till exempel värms en 1W LED upp till en temperatur över 50 grader på några 5-15 sekunders drift utan kylare.

Om en sådan lysdiod drivs av en drivrutin med en stabil utgångsström, kommer inte lysdioden genom den att värmas upp, utan kommer att förbli oförändrad, och spänningen vid dess terminaler kommer att minska något för detta.

Och om strömförsörjningen (spänningskälla), efter uppvärmning, kommer strömmen att öka, från vilken uppvärmningen blir ännu starkare.

Det finns en annan faktor - egenskaperna hos alla lysdioder (liksom andra element) är alltid olika.

Val av förare: egenskaper, anslutning

För rätt förarval måste du bekanta dig med dess tekniska egenskaper, de viktigaste är:

• Nominell utgångsström;

• Maximal effekt;

• Minsta effekt. Visas inte alltid. Faktum är att vissa förare inte kommer att starta om en belastning mindre än en viss ström är ansluten till dem.

Ofta i butiker, istället för ström, indikerar de:

• Nominell utgångsström;

• Området för utgångsspänningar i form av (min.) V ... (max.) V, till exempel 3-15V.

• Antalet anslutna lysdioder beror på spänningsområdet som (min) ... (max), till exempel 1-3 lysdioder.

Eftersom strömmen genom alla element är densamma när den är ansluten i serie är lysdioderna därför anslutna i serie till föraren.

Parallellt är det oönskat (ganska omöjligt) att ansluta lysdioderna till drivrutinen, eftersom spänningsfallet på lysdioderna kan variera något och en kommer att överbelastas, och den andra tvärtom kommer att fungera i ett lägre nominellt läge.

Det rekommenderas inte att ansluta fler lysdioder än bestämt av förarens design. Faktum är att alla kraftkällor har en viss maximal tillåten effekt, som inte kan överskridas. Och med varje lysdiod ansluten till en stabiliserad strömkälla kommer spänningen vid dess utgångar att öka med cirka 3V (om lysdioden är vit), och kraften kommer, som vanligt, att motsvara strömmen till spänningen.

Baserat på detta drar vi slutsatser för att köpa rätt drivrutin för lysdioder, du måste bestämma strömmen som lysdioderna förbrukar och spänningen som faller på dem och välja drivrutinen enligt parametrarna.

Till exempel stöder denna drivrutin anslutning av upp till 12 högeffekta lysdioder per 1W, med en förbrukningsström på 0,4A.

Den här ger en ström på 1,5A och en spänning på 20 till 39V, vilket innebär att du kan ansluta till den, till exempel, en lysdiod på 1,5A, 32-36V och en effekt på 50W.

slutsats

En drivrutin är en av de typer av strömförsörjning som är utformad för att förse lysdioder med en given ström. I princip spelar det ingen roll vad den här kraftkällan kallas. Strömförsörjningar kallas strömförsörjning för LED-remsor på 12 eller 24 volt, de kan producera valfri ström under det maximala. Genom att känna till korrekta namn är det osannolikt att du kommer att göra ett misstag när du köper varor i butiker, och du behöver inte ändra det.

Comments

[#1 Faza]

Kom ihåg))

[#2 Oleg]

Användbar artikel.

[#3 Oleg]

Tack för den klara presentationen av ämnet förvirrat av cheferna.

[#4 Anatoly]

Det är förståeligt)) annars gjorde jag bakgrundsbelysningen av bordet med arduino genom PWM-modulen, till vilken jag anslöt strömförsörjningen (!) Från walkie-talkie))) men det visar sig omöjligt)) eller oönskat.

[#5 Alex gall]

Jag vet inte vad de "chefer" som är okända för mig sa till författaren till artikeln))) men den här artikeln har en logisk och teknisk inkonsekvens. Varför författaren också drog billjus hit - jag förstår inte alls. Känslan att författaren inte heller förstår detta. Kasta bort och lämna bara den "praktiska delen" med några ändringsförslag till en bra procentandel av 70 av den här artikeln, då kommer det förmodligen att bli riktigt begripligt. "Teoretisk" information om aktuella källor och spänningskällor bör kastas ut utan att misslyckas, eftersom dumhet är fullständig när den beaktas i förhållande till huvudfrågan i artikeln, som denna "teori" har absolut ingenting att göra.
Ett levande exempel på detta är omnämnandet av tändspolen. Och här är den nuvarande källan? Inget att göra med det, och det har inget att göra med den nuvarande källan, en helt annan princip.
I själva verket är allt enklare.Det finns inga strömkällor eller spänningskällor med de egenskaper som beskrivs av författarna i praktiken. Det finns konventionella strömförsörjningar med slutkraft (vi kan tala om nominell effekt), som producerar den spänning som designarna tillhandahåller. Strömmen beror på belastningsmotståndet och kraften som denna kraftkälla kan leverera.
enkel real strömkällan (eller spänningen, som i princip är densamma i vårt fall) har en instabil utgångsspänning, som varierar beroende på lastströmmen. Med hjälp av en ganska enkel elektronisk krets kan vi stabilisera strömkällans utgångsspänning eller stabilisera utgångsströmmen.
I princip arbetar föraren också med en sådan stabilisator. Det behövs där spänningen på källan är instabil och ständigt förändras, till exempel när den används i en bil, där generatorens spänning kan förändras och vanligtvis är högre än den beräknade 12V.
Där en aktuell stabilisator behövs, och där en spänning behövs är en speciell fråga, de brukar spänningsstabilisering, det är lättare. Och det är mer logiskt för belysning när LED-lampor redan har klassificerats för en viss spänning.

PWM-modulen kan också användas och den används aktivt för att justera ljusstyrkan, till exempel i bakgrundsbelysningen för bildskärmar och TV-apparater. Det faktum att detta är "oönskade" tillverkare av bildskärmar vet ingenting))) eller vill inte veta, eftersom det här är det enklaste och billigaste sättet.

Det kanske inte är så detaljerat som i artikeln))) och något rörigt, men någonstans för förenklad, men (det verkar för mig) mer exakt.

[#6 Dmitry]

Jag håller helt med den tidigare kommentaren, artikeln förklarar inte bara kärnan i frågan utan är också vilseledande!

[#7 Marat]

Artikeln är verkligen skriven av en person som förstår vad han skriver om (detta händer sällan nu). Jag fick personligen ett uttömmande svar på min fråga. Tack

[#8 Paul]

Tack för den här kommentaren! Hur många läste inte beskrivningarna av vad en aktuell källa är, och alla beskrivningarna stämde inte med mina logiska slutsatser, och tack vare din kommentar kom allt samman, du beskrev den aktuella källan exakt som jag förstod det. Jag uttrycker min tacksamhet till författaren till den femte kommentaren, Alex Gall.

[#9 Eugene]

Alexei, berätta, för ett band med ws2815 12-voltsdioder, behöver jag en drivrutin med strömbegränsning eller en strömförsörjning med spänningsbegränsning? Verkar tejpen inte ha något strömbegränsande motstånd?