Контроллер шим для светодиодов: Шим контроллер для светодиодной ленты. Регулировка яркости светодиодов. Схема и принцип её работы

Содержание

Шим контроллер для светодиодной ленты. Регулировка яркости светодиодов. Схема и принцип её работы

Если упустить подробности и объяснения, то схема регулировки яркости светодиодов предстанет в самом простом виде. Такое управление отлично от метода ШИМ, который мы рассмотрим чуть позже.
Итак, элементарный регулятор будет включать в себя всего четыре элемента:

блок питания;
стабилизатор;
переменный резистор;
непосредственно лампочка.

И резистор, и стабилизатор можно купить в любом радиомагазине. Подключаются они точно так, как показано на схеме. Отличия могут заключаться в индивидуальных параметрах каждого элемента и в способе соединения стабилизатора и резистора (проводами или пайкой напрямую).

Собрав своими руками такую схему за несколько минут, вы сможете убедиться, что меняя сопротивление, то есть, вращая ручку резистора, вы будете осуществлять регулировку яркости лампы.

В показательном примере аккумулятор берут на 12 Вольт, резистор на 1 кОм, а стабилизатор используют на самой распространенной микросхеме Lm317. Схема хороша тем, что помогает нам сделать первые шаги в радиоэлектронике. Это аналоговый способ управления яркость. Однако он не подойдет для приборов, требующих более тонкой регулировки.

Необходимость в регуляторах яркости

Теперь разберем вопрос немного подробнее, узнаем, зачем нужна регулировка яркости, и как можно по-другому управлять яркостью светодиодов.

Самый известный случай, когда необходим регулятор яркости для нескольких светодиодов, связан с освещением жилого помещения. Мы привыкли управлять яркостью света: делать его мягче в вечернее время, включать на всю мощность во время работы, подсвечивать отдельные предметы и участки комнаты.
Регулировать яркость необходимо и в более сложных приборах, таких как мониторы телевизоров и ноутбуков. Без нее не обходятся автомобильные фары и карманные фонарики.
Регулировка яркости позволяет экономить нам электроэнергию, если речь идет о мощных потребителях.
Зная правила регулировки, можно создать автоматическое или дистанционное управление светом, что очень удобно.

В некоторых приборах просто уменьшать значение тока, увеличивая сопротивление, нельзя, поскольку это может привести к изменению белого цвета на зеленоватый. К тому же увеличение сопротивления приводит к нежелательному повышенному выделению тепла.

Выходом из, казалось бы, сложной ситуации стало ШИМ управление (широтно-импульсная модуляция). Ток на светодиод подается импульсами. Причем значение его либо ноль, либо номинальное – самое оптимальное для свечения. Получается, что светодиод периодически то загорается, то гаснет. Чем больше время свечении, тем ярче, как нам кажется, светит лампа. Чем меньше время свечения, тем лампочка светит тусклее. В этом и состоит принцип ШИМ.

Управлять яркими светодиодами и светодиодными лентами можно непосредственно с помощью мощных МОП-транзисторов или, как их еще называют, MOSFET. Если же требуется управлять одной-двумя маломощными светодиодными лампочками, то в роли ключей используют обычные биполярные транзисторы или подсоединяют светодиоды напрямую к выходам микросхемы.

Вращая ручку реостата R2, мы будет регулировать яркость свечения светодиодов. Здесь представлены светодиодные ленты (3 шт.), которые присоединили к одному источнику питания.

Зная теорию, можно собрать схему ШИМ устройства самостоятельно, не прибегая к готовым стабилизаторам и диммерам. Например, такую, как предлагается на просторах интернета.

NE555 – это и есть генератор импульсов, в котором все временные характеристики стабильны. IRFZ44N – тот самый мощный транзистор, способный управлять нагрузкой высокой мощности. Конденсаторы задают частоту импульсов, а к клеммам «выход» подсоединятся нагрузка.

Поскольку светодиод обладает малой инертностью, то есть, очень быстро загорается и гаснет, то метод ШИМ регулирования является оптимальным для него.

Готовые к использованию регуляторы яркости

Регулятор, который продается в готовом виде для светодиодных ламп, называются диммером. Частота импульсов, создавая им, достаточно велика для того, чтобы мы не чувствовали мерцания. Благодаря ШИМ контролеру осуществляется плавная регулировка, позволяющая добиваться максимальной яркости свечения или угасания лампы.

Встраивая такой диммер в стену, можно пользоваться им, как обычным выключателем. Для исключительно удобства регулятор яркости светодиодов может управляться радио пультом.

Способность ламп, созданных на основе светодиодов, менять свою яркость открывает большие возможности для проведения световых шоу, создания красивой уличной подсветки. Да и обычным карманным фонариком становится значительно удобнее пользоваться, если есть возможность регулировать интенсивность его свечения.

Rich Rosen, National Semiconductor

Введение

Экспоненциальный рост количества светодиодных источников света сопровождается столь же бурным расширением ассортимента интегральных схем, предназначенных для управления питанием светодиодов. Импульсные драйверы светодиодов давно заменили неприемлемые для озабоченного экономией энергии мира прожорливые линейные регуляторы, став для отрасли фактическим стандартом. Любые приложения, от ручного фонарика до информационных табло на стадионах, требуют точного управления стабилизированным током. При этом часто бывает необходимо в реальном времени изменять интенсивность излучения светодиодов. Управление яркостью источников света, и, в частности, светодиодов, называется диммированием. В данной статье излагаются основы теории светодиодов и описываются наиболее популярные методы диммирования с помощью импульсных драйверов.

Яркость и цветовая температура светодиодов

Яркость светодиодов

Концепцию яркости видимого сета, испускаемого светодиодом, понять довольно легко. Числовое значение воспринимаемой яркости излучения светодиода может быть легко измерено в единицах поверхностной плотности светового потока, называемых кандела (кд). Суммарная мощность светового излучения светодиода выражается в люменах (лм). Важно понимать, также, что яркость светодиода зависит от средней величины прямого тока.

На Рисунке 1 изображен график зависимости светового потока некоторого светодиода от прямого тока. В области используемых значений прямых токов (I F) график исключительно линеен. Нелинейность начинает проявляться при увеличении I F . При выходе тока за пределы линейного участка эффективность светодиода уменьшается.

При работе вне линейной области значительная часть подводимой к светодиоду мощности рассеивается в виде тепла. Это потраченное впустую тепло перегружает драйвер светодиода и усложняет тепловой расчет конструкции.

Цветовая температура светодиодов

Цветовая температура является параметром, характеризующим цвет светодиода, и указывается в справочных данных. Цветовая температура конкретного светодиода описывается диапазоном значений и смещается при изменении прямого тока, температуры перехода, а также, по мере старения прибора. Чем ниже цветовая температура светодиода, тем ближе его свечение к красно-желтому цвету, называемому «теплым». Более высоким цветовым температурам соответствуют сине-зеленые цвета, называемые «холодными». Нередко для цветных светодиодов вместо цветовой температуры указывается доминирующая длина волны, которая может смещаться точно также, как цветовая температура.

Способы управления яркостью свечения светодиодов

Существуют два распространенных способа управления яркостью (диммирования) светодиодов в схемах с импульсными драйверами: широтно-импульсная модуляция (ШИМ) и аналоговое регулирование. Оба способа сводятся, в конечном счете, к поддержанию определенного уровня среднего тока через светодиод, или цепочку светодиодов. Ниже мы обсудим различия этих способов, оценим их преимущества и недостатки.

На Рисунке 2 изображена схема импульсного драйвера светодиода в конфигурации понижающего преобразователя напряжения. Напряжение V IN в такой схеме всегда должно превышать сумму напряжений на светодиоде и резисторе R SNS . Ток дросселя целиком протекает через светодиод и резистор R SNS , и регулируется напряжением, подаваемым с резистора на вывод CS. Если напряжение на выводе CS начинает опускаться ниже установленного уровня, коэффициент заполнения импульсов тока, протекающего через L1, светодиод и R SNS увеличивается, вследствие чего увеличивается средний ток светодиода.

Аналоговое диммирование

Аналоговое диммирование — это поцикловое управление прямым током светодиода. Проще говоря, это поддержание тока светодиода на постоянном уровне. Аналоговое диммирование выполняется либо регулировкой резистора датчика тока R SNS , либо изменением уровня постоянного напряжения, подаваемого на вывод DIM (или аналогичный вывод) драйвера светодиодов. Оба примера аналогового управления показаны на Рисунке 2.

Аналоговое диммирование регулировкой R SNS

Из Рисунка 2 видно, что при фиксированном опорном напряжении на выводе CS изменение величины R SNS вызывает соответствующее изменение тока светодиода. Если бы было возможно найти потенциометр с сопротивлением менее одного Ома, способный выдержать большие токи светодиода, такой способ диммирования имел бы право на существование.

Аналоговое диммирование с помощью управления напряжением питания через вывод CS

Более сложный способ предполагает прямое поцикловое управление током светодиода с помощью вывода CS. Для этого, в типичном случае, в петлю обратной связи включается источник напряжения, снимаемого с датчика тока светодиода и буферизованного усилителем (Рисунок 2). Для регулировки тока светодиода можно управлять коэффициентом передачи усилителя. В эту схему обратной связи несложно ввести дополнительную функциональность, такую, например, как токовую и температурную защиту.

Недостатком аналогового диммирования является то, что цветовая температура излучаемого света может зависеть от прямого тока светодиода. В тех случаях, когда изменение цвета свечения недопустимо, диммирование светодиода регулированием прямого тока применяться не может.

Диммирование с помощью ШИМ

Диммирование с помощью ШИМ заключается в управлении моментами включения и выключения тока через светодиод, повторяемыми с достаточно высокой частотой, которая, с учетом физиологии человеческого глаза, не должна быть меньше 200 Гц. В противном случае, может проявляться эффект мерцания.

Средний ток через светодиод теперь становится пропорциональным коэффициенту заполнения импульсов и выражается формулой:

I DIM-LED = D DIM × I LED

I DIM-LED — средний ток через светодиод,
D DIM — коэффициент заполнения импульсов ШИМ,
I LED — номинальный ток светодиода, устанавливаемый выбором величины сопротивления R SNS (см. Рисунок 3).


Рисунок 3.

Модуляция драйвера светодиодов

Многие современные драйверы светодиодов имеют специальный вход DIM, на который можно подавать ШИМ сигналы в широким диапазоне частот и амплитуд. Вход обеспечивает простой интерфейс со схемами внешней логики, позволяя включать и выключать выход преобразователя без задержек на перезапуск драйвера, не затрагивая при этом работы остальных узлов микросхемы. С помощью выводов разрешения выхода и вспомогательной логики можно реализовать ряд дополнительных функций.

Двухпроводное ШИМ-диммирование

Двухпроводное ШИМ-диммирование приобрело популярность в схемах внутренней подсветки автомобилей. Если напряжение на выводе VINS становится на 70% меньше, чем на VIN (Рисунок 3), работа внутреннего силового MOSFET транзистора запрещается, и ток через светодиод выключается. Недостаток метода заключается в необходимости иметь схему формирователя сигнала ШИМ в источнике питания преобразователя.

Быстрое ШИМ-диммирование с шунтирующим устройством

Запаздывание моментов включения и выключения выхода конвертора ограничивает частоту ШИМ и диапазон изменения коэффициента заполнения. Для решения этой проблемы параллельно светодиоду, или цепочке светодиодов, можно подключить шунтирующее устройство, такое, скажем, как MOSFET транзистор, показанный на Рисунке 4а, позволяющий быстро пустить выходной ток преобразователя в обход светодиода (светодиодов).


а)

б)
Рисунок 4.	*Быстрое ШИМ диммирование (а), формы токов и напряжений (б).*

Ток дросселя на время выключения светодиода остается непрерывным, благодаря чему нарастание и спад тока перестают затягиваться. Теперь время нарастания и спада ограничивается только характеристиками MOSFET транзистора. На Рисунке 4а изображена схема подключения шунтирующего транзистора к светодиоду, управляемому драйвером LM3406 , а на Рисунке 4б показаны осциллограммы, иллюстрирующие различие результатов, получаемых при диммировании с использованием вывода DIM (сверху), и при подключении шунтирующего транзистора (внизу). В обоих случаях выходная емкость равнялась 10 нФ. Шунтирующий MOSFET транзистор типа .

При шунтировании тока светодиодов, управляемых преобразователями со стабилизаций тока, надо учитывать возможность возникновения бросков тока при включении MOSFET транзистора. В семействе драйверов светодиодов LM340x предусмотрено управление временем включения преобразователей, что позволяет решить проблему выбросов. Для сохранения максимальной скорости включения/выключения емкость между выводами светодиода должна быть минимальной.

Существенным недостатком быстрого ШИМ-диммирования, по сравнению с методом модуляции выхода преобразователя, является снижение КПД. При открытом шунтирующем приборе на нем рассеивается мощность, выделяющаяся в виде тепла. Для снижения таких потерь следует выбирать MOSFET транзисторы с минимальным сопротивлением открытого канала R DS-ON .

Многорежимный диммер LM3409

Глаз «инструмент» хороший, но без «численных» значений. Только спектрометр может что-то конкретное показать. Ссылку плиз. И Вы серьёзно верите, что что-то делается за пределами «Китая» (азиатские страны)?
Ссылочку, пожалуйста.
=Влад-Перм;111436][B]Владимир_007 [B]»Что бы продлить срок службы, рядом с ним ставят (в притык) еще несколько светодиодов,»? — У меня много светодиодов стоит рядом, чтобы увеличить суммарную яркость……….. Я извиняюсь, чисто случайно попал на эту ветку повторно. Номеров 6 — 8 назад в радиолоцмане была статья, где так же вставлял свою реплику. За качество изделий на светодиодах упоминать не скромно, пару журнало назад у автомобилиста была статья на фары — о перегреве светодиода. Так 6 — 8 номеров назад в статье была схемка драйвера, представляющая собой переключатель гирлянд на 4 канала. «благодаря драйверу, увеличиваем срок службы светодиода в 4 раза за счет того, что он работает в 4 раза реже, так же 2_й +, продолжительность работы кристалла диода с графиком по экспоненте увеличивает срок службы за счет уменьшения температуры кристалла» — примерно дословно на память. Что касается фотографирования фар — светодиод, это стробоскоп для человеческого глаза, но с очень большой скоростью переключения и пока ни кто не похвастался увеличением (послесвечения) светодиода после пропадания напряжения.
Уважаемый [b]Владимир_666, здравствуйте. С чего Вы это решили? При питании светодиода постоянным током формируется непрерывный поток светового излучения. При питании импульсным током — формируются световые импульсы. Светодиод [B]безынерционен. Это его замечательное свойство широко используется при передаче цифровой информации по оптическому волокну со скоростью десятки Гигабайт в секунду и более. Для него и люминофор нужен соответствующий, не создающий послесвечения. Полагаю, Вы это прекрасно понимаете. Говоря про стробоскоп Вы, очевидно, имеете ввиду отдельные кванты света. Но их пока не научились использовать по отдельности. Непонятно, кто и за что поставил «минус»?
[b]САТИР, Вы отчасти травы в том, что [I] Светодиод безинерционен. Это справедливо для светодиодов с «голым» кристаллом. Белые светодиоды разрабатываемые для освещения имеют слой люминофора. А он имеет некоторое время послесвечения (несколько миллисекунд), что вполне достаточно при питании импульсами с частотой в килогерцы. Кроме того, в драйверах устанавливается фильтрующий конденсатор.
Уважаемый [b]lllll, здравствуйте. Совершенно с Вами, абсолютно. Согласитесь, ведь люминофор лишь принадлежность самого светодиода для придания ему нужных свойств.
Добрый день. Под словом стробоскоп с большой частотой — я подразумевал именно стробоскоп. Если взять свечение обычной лампочки у которой максимальное напряжение 220В и минимальное 0 и это с частотой 50 Гц — температура нити при 220В — 2200 градусов, но когда напряжение падает до 0 и опять поднимается до 220В, температура нити не падает до 0, а опускается до 1500 — 1800 градусов, что мы и видим «не вооружонным глазом». Что касается светодиода — у них принцип работы — стробоскоп, с большой скоростью переключения, который не видно человеческим глазом, но это не говорит о не влиянии на зрение. Что касается передачи данных гигпбайты в секунду — обычно передачу данных передают (азбукой морзе, мигающей лампочкой), я понимаю, что бы человеку поставить (-), можно быть и тупым, если Вы по отзывам людей считаете себя так же умным — определитесь сами где у Вас постоянно горящая лампочка и кому из нас нужно ставить -.
Ну как-бы 50 Гц. это две полу синусоиды и реально моргают 100 Гц. и напряжение амплитудное около 300 В. Кто Вам такое сказал? Или где Вы это прочитали? О принципе работы почитайте в «Вике», а тема вроде о питании светодиодов. Нормальный драйвер питает светодиод постоянным таком. ШИМ регуляторы применяются только если надо ДЁШЕВО уменьшить яркость свечения. Хороший драйвер, опять же, умеет уменьшать ток на светодиод без использования ШИМ. ШИМ применяют в фонариках многорежимных — и если драйвер хоть немного адекватный частота ШИМ от нескольких кГц. Совсем незаметно при любом использовании. Ага, у меня тоже, когда винчестер данные передаёт, «лампочка» (светодиод) мигает, быстро так мигает! Это она данные передаёт!
Не трогайте Владимира666. Не понимает он как работает светодиод. И, очевидно, не поймет. Придумал для себя объяснение неправильное и толкает его всем налево и на право.
Всё выше сказанное — с точностью «до наоборот»
ctc655 я думаю я Вам в понятной форме расписал, что постоянно горящая лампочка не может передавать информацию, если Вы пытаетесь своими действиями [B]не профессиональными защитить производителей светодиодов со своей минусовкой
Спасибо Владимир666. Мое мнение о вас не улучшилось. Увы. Еще в детстве, лет 38 назад делали светотелефон на ЛАМПОЧКЕ. Запитана была от постоянного тока. Работало. Информацию передавал. Другое дело с какой скоростью, если можно так сказать. А вот ваше представление о работе светодиода — бред. То он у вас разрядник, то стробоскоп. Молодеж почитает и потом начнет говорить чушь. Если тяжело понять, не лезьте. За это и получили -1. Это оценка информативности сообщения. ВАаши сообщения не только не несут информативности, но еще и дают ошибочное представление о теме. Там где нет такой большой ахинеи, я ничего не ставлю.
Просмотрите тему на этом же сате, что бы было понятно почему повторно! http://www..php?p=199007#post199007 Обсуждение: Осветительные приборы на основе светодиодов переменного тока находят свою нишу и, возможно, выйдут за ее пределы Мне так же не 10 и не 30 лет, но Вам почитать будет полезно. Увеличить знания кроме высокотехнологичного прибора с р-п переходом. Интересно, как же Вы 30 лет назад лампочкой горящей на постоянном токе инфорсацию передавали? Все световые приборы, не важно — оптрон, оптотиристор и т.д. все работают за счет прерываний светового потока. Наверно специально патент для этого создали?
Обоснуйте или подтвердите. Я «электронщик» — можете не ограничиваться в терминологии. То, что драйвер (питание от 220 В.) работает по схеме АС (220 В.) — DC (300 В.) — AC ШИМ — DC (стабильный нужный ток СС) — СС на светодиод, не делает его ШИМ регулятором. (это можно назвать и просто выпрямителем напряжения!) ШИМ с обратной связью это просто один из способов выдерживать стабильную яркость (ток) светодиода. А вот регулировать яркость можно двумя способами: в указанной цепочке в «АС ШИМ» дополнительно ввести регулировку «заполнения» (светодиод будет питаться регулируемым стабильным током) или регулировать ШИМ-ом уже непосредственно [B]средний ток на светик. В первом случае питается стабильным током (пульсации нет!) во втором случае светодиод питается «импульсами» и их в принципе видно. (не обязательно глазами — в фонариках встречал частоту и 200 Гц. и 9 кГц.) Азбукой «Морзе» — это что-ли не передача информации?
Честно говоря я не знаю зачем подтверждать известную истину. Может, конечно, есть какие то нюансы в разработке регулируемых драйверов(а они должны быть). Я не занимался пока этим. Поэтому предложенные вами методы регулирования имеют право на жизнь. Вот только применяются каждый по своему. По поводу азбуки Морзе. Да, это передача информации, но с перерывом светового потока. А тот светотелефон работал на изменении яркости лампочки без погасания. При отсутствии речи светил постоянно. Схему не нашел. Делали в кружке и еще не было привычки зарисовывать схемы. Также некоторые закрытые оптопары, резисторная например, может работать без прерывания светового потока.
Уважаемый [b]ctc655, здравствуйте. [B]Вы абсолютно правы. Подобный метод передачи звука применяется до сих пор в кино. По краю плёнки есть световая дорожка, модулирующая световой поток, который преобразуется в электрический сигнал. Метод существует со времени изобретения звукового кино! Именно он погубил тапёров.
Про это как то и забыл. Хотя может сейчас по другому. Честно давно не интересовался кино.
Я не спорю, что без погасания лампочки и схемы могут быть разные, от обычной логики до 554СА..(3) компараторов, можно и просто свечение лампочки и перед лампочкой «флажком» дергать, но передача сигнала всегда работала по изменению «1» и «0».
В цифровых устройствах — да. А датчики уровня освещённости что, тоже работают по погасанию лампочки или солнца? Причём уровень освещённости регулируется……
Предыдущая тема или спор, если Вы читали — была о передаче данных «якобы постонно горящей лампочкой» от источника постоянного тока, то есть аккумулятор или стабилизированный источник питания. (Не хочу поднимать тему — где же заканчивается переменное напряжение и начинается постоянное, так как на эту тему сейчас в нете куча споров, начиная с самого аккумулятора…..) Что касается уровня освещенности, Вы о датчиках движения или о ночном освещении допустим вокруг витрин магазинов? Кажется во 1_х свет в обычном понятии — немного не соответствует теме, а вот принцип практически тот же!

Для управления 12 В светодиодными лентами вспомогательного освещения. Сначала думал, что найти подобное устройство легко в наше время, но это оказалось сложнее. Все, что попадалось в магазинах, либо не отвечают моим требованиям, либо очень дорого. Поэтому решил построить собственный, специально для моих потребностей.

Требования к регулятору

Мощность 100 Вт на 12 вольт
Плавное управление ручкой
Доступные радиокомпоненты
Отсутствие акустического шума
Малый шаг изменения мощности
Контроль до очень низких уровней яркости

Мои светодиодные ленты потребляют 20 Ватт на метр и там максимум 5 метров светодиодной ленты на диммер, поэтому нужна мощность около 100 Вт. Максимальный ток получился около 8.3 ампера.

Естественно, суммарная рассеиваемая мощность в диммере должна быть ниже, скажем, 1 ватта. Поэтому если мы используем один FET, нам нужно значение Rds — 14.5 мОм. А если надо — всегда можем параллельно впаять два или более, при необходимости снизить сопротивление канала.

Управление яркостью простым переменным резистором — это самый простой способ управления диммером, но такие устройства в продаже трудно найти. Большинство имеющихся в магазинах диммеров оснащены ИК-пультами дистанционного управления. На мой взгляд не нужное усложнение.

Всего нужны 3 комплекта, так что стоимость была тоже важным фактором. Все приличные диммеры я мог найти по цене $50 и выше. А тут можно уложится в данную цену за все.

Большинство из дистанционно управляемых регуляторов имеют только 8 уровней яркости. И все, что я нашел, работает линейно, что делает схемы лишёнными смысла. Люди воспринимают яркость логарифмически, а не линейно. Так что переход от 1% до 2% выглядит так же, как от 50% до 100%.

Линейный контроль не даст вам точной регулировки на нижнем пределе. В идеале, надо иметь экспоненциальную передаточную функцию от регулятора по скважности ШИМ для компенсации логарифмической природы человеческого видения. И самый простой способ сделать это — с помощью микроконтроллера.

Схема регулятора LED

В основе этой конструкции — 8-битный микроконтроллер PIC16F1936. Ничего особенного в этой конкретной модели нету, просто я использовал их несколько раз прежде и все еще имели некоторый запас.

А LM2931 обеспечивает стабильное 5 вольт от 12 вольт входного напряжения. Я использую LM2931 как стандартный стабилизатор на 5 В. Он совместим с легендарным регулятором 7805, но выживает при входных напряжениях в диапазоне от -50 до +60 вольт, что делает его очень надежным в плане возможных переходных процессов.

МК управляет LM5111 — двойной FET драйвер, который обеспечивает мощный 12В выход через пару IPB136N08N3 — N-канальные транзисторы. Он недорогой, SMD типа и отличное Rds — 11.5 мОм.

Вывод

Итого: если вам необходим LED диммер к лентам, есть паяльник и немного свободного времени — имеет смысл построить свой собственный прибор. Это не слишком сложно. А к схеме прилагается файл со всеми нужными eagle файлами, макетами, схемой, а также программным обеспечением.

С микросхемой NE555 (аналог КР1006) знаком каждый радиолюбитель. Её универсальность позволяет конструировать самые разнообразные самоделки: от простого одновибратора импульсов с двумя элементами в обвязке до многокомпонентного модулятора. В данной статье будет рассмотрена схема включения таймера в режиме генератора прямоугольных импульсов с широтно-импульсной регулировкой.

Схема и принцип её работы

С развитием мощных светодиодов NE555 снова вышла на арену в роли регулятора яркости (диммера), напомнив о своих неоспоримых преимуществах. Устройства на её основе не требуют глубоких знаний электроники, собираются быстро и работают надёжно.

Известно, что управлять яркостью светодиода можно двумя способами: аналоговым и импульсным. Первый способ предполагает изменение амплитудного значения постоянного тока через светодиод. Такой способ имеет один существенный недостаток — низкий КПД. Второй способ подразумевает изменение ширины импульсов (скважности) тока с частотой от 200 Гц до нескольких килогерц. На таких частотах мерцание светодиодов незаметно для человеческого глаза. Схема ШИМ-регулятора с мощным выходным транзистором показана на рисунке. Она способна работать от 4,5 до 18 В, что свидетельствует о возможности управления яркостью как одного мощного светодиода, так и целой светодиодной лентой. Диапазон регулировки яркости колеблется от 5 до 95%. Устройство представляет собой доработанную версию генератора прямоугольных импульсов. Частота этих импульсов зависит от ёмкости C1 и сопротивлений R1, R2 и определяется по формуле: f=1/(ln2*(R1+2*R2)*C1), Гц

Принцип действия электронного регулятора яркости заключается в следующем. В момент подачи напряжения питания начинает заряжаться конденсатор по цепи: +Uпит – R2 – VD1 –R1 –C1 – -U пит. Как только напряжение на нём достигнет уровня 2/3U пит откроется внутренний транзистор таймера и начнется процесс разрядки. Разряд начинается с верхней обкладки C1 и далее по цепи: R1 – VD2 –7 вывод ИМС – -U пит. Достигнув отметки 1/3U пит транзистор таймера закроется и C1 вновь начнет набирать ёмкость. В дальнейшем процесс повторяется циклически, формируя на выводе 3 прямоугольные импульсы.

Изменение сопротивления подстроечного резистора приводит к уменьшению (увеличению) времени импульса на выходе таймера (вывод 3), и как следствие, уменьшается (увеличивается) среднее значение выходного сигнала. Сформированная последовательность импульсов через токоограничивающий резистор R3 поступает на затвор VT1, который включен по схеме с общим истоком. Нагрузка в виде светодиодной ленты или последовательно включенных мощных светодиодов включается в разрыв цепи стока VT1.

В данном случае установлен мощный MOSFET транзистор с максимальным током стока 13А. Это позволяет управлять свечением светодиодной ленты длиной в несколько метров. Но при этом транзистору может потребоваться теплоотвод.

Блокирующий конденсатор C2 исключает влияние помех, которые могут возникать по цепи питания в моменты переключения таймера. Величина его ёмкости может быть любой в пределах 0,01-0,1 мкФ.

Плата и детали сборки регулятора яркости

Односторонняя печатная плата имеет размер 22х24 мм. Как видно из рисунка на ней нет ничего лишнего, что могло бы вызвать вопросы.

После сборки схема ШИМ-регулятора яркости не требует наладки, а печатная плата легка в изготовке своими руками. В плате, кроме подстроечного резистора, используются SMD элементы.

DA1 – ИМС NE555;
VT1 – полевой транзистор IRF7413;
VD1,VD2 – 1N4007;
R1 – 50 кОм, подстроечный;
R2, R3 – 1 кОм;
C1 – 0,1 мкФ;
C2 – 0,01 мкФ.

Транзистор VT1 должен подбираться в зависимости от мощности нагрузки. Например, для изменения яркости одноваттного светодиода достаточно будет биполярного транзистора с максимально допустимым током коллектора 500 мА.

Управление яркостью светодиодной ленты должно осуществляться от источника напряжения +12 В и совпадать с её напряжением питания. В идеале регулятор должен питаться от стабилизированного блока питания, специально предназначенного для ленты.

Нагрузка в виде отдельных мощных светодиодов запитывается иначе. В этом случае источником питания диммера служит стабилизатор тока (его еще называют драйвер для светодиода). Его номинальный выходной ток должен соответствовать току последовательно включенных светодиодов.

Читайте так же

Контроллеры для светодиодов

Термином «контроллер» принято обозначать некое электронное устройство для управления какими-либо другими устройствами, обеспечивающее предсказуемое выполнение каких-либо процессов. В настоящее время различных типов контроллеров насчитывается великое множество. В данном случае рассматриваются модели стандартных и нестандартных контроллеров для светодиодов. Предлагаем Вашему вниманию описание некоторых моделей светодиодных ШИМ контроллеров RGB светодиодов, предназначенных для создания различных световых динамических сценариев, а также нестандартные системы управления светодиодными RGB модулями и светодиодными лентами.

Стандартный RGB контроллер светодиодов — это фактически 3-х канальный контроллер с одной или несколькими управляющими программами. Переключение между программами может осуществляться с помощью инфракрасного или радио пульта дистанционного управления. Модельный ряд контроллеров светодиодов, которые мы можем Вам предложить, не ограничивается 3-х канальными контроллерами. У нас Вы сможете заказать многоканальные контроллеры для светодиодов с большим количеством rgb каналов, специально под Ваш заказ.

Контроллеры для светодиодных rgb модулей отличаются от контроллеров для других источников света, так как питание светодиодов осуществляется от низковольтного источника постоянного тока, как правило, 12 — 24 Вольта DC. Поэтому использовать их следует строго по назначению — только для управления светодиодными изделиями.

Управление яркостью светодиодов осуществляется при помощи, так называемой, широтно-импульсной модуляции, сокращенно ШИМ. Изменение яркости свечения светодиодов различного цвета необходимо для создания различных цветовых динамических эффектов.

Данная технология позволяет управлять яркостью свечения светодиода с помощью многочисленных серий импульсов постоянного тока различной длительности, которые подаются на светодиод с большой скоростью (высокой частотой). Фактически, светодиоды очень быстро включаются и выключаются, согласно заданной программе, визуально это воспринимается как градации яркости свечения светодиодов.

Возможность управления яркостью светодиодов дала толчок развитию RGB технологии, применительно к светодиодным изделиям. При одновременном свечении цвета смешиваются, в результате чего получается новый цвет. Например, смешение красного и зеленого дает оранжевый, а смешение красного, зеленого и синего — белый цвет. Смешивая три основные цвета в различных пропорциях, можно получать огромное количество других цветов и их оттенков. Изменение цветов может быть плавно перетекающим, либо импульсным, в зависимость от программы, которая заложена в контроллере.

Многоканальные контроллеры для светодиодов под заказ

Помимо стандартных моделей контроллеров, которые представленных ниже и рассчитаны на управление только одним rgb каналом (то есть, фактически тремя каналами, каждый под один из цветов), мы предлагаем многоканальные контроллеры (от 4 до 9 rgb каналов) под Ваш заказ. Контроллеры с 9 rgb каналами (27 каналов) могут быть объединены в группы и образовать систему, которая может иметь очень большое количество каналов. Соответственно, такая система может исполнять программы значительно более сложных сценариев.

Программы для многоканальных контроллеров создаются строго в соответствии с теми сценариями, которые затребованы нашими клиентами. Если клиенту сложно определиться с написанием сценария, то мы всегда готовы предложить собственные разработки и на их основе составить нужную Вам уникальную программу.

На видео:

По вопросам изготовления контроллеров под заказ, пожалуйста, обращайтесь к нам по тел.: (495) 363-03-52 или (916) 218-25-09.

Трехканальные контроллеры для светодиодов

RGB контроллер с инфракрасным пультом дистанционного управления. Предназначен для создания многоцветных динамических световых эффектов в светодиодных изделиях. Максимальное расстояние управления 15 метров.

Заказать контроллер в интернет-магазине

Возможности контроллера

Контроллер имеет три канала для подключения светодиодных изделий разного цвета, либо RGB изделий. Провод красного цвета (+), провода синего цвета (каналы R, G и B) являются минусом.
Восемь динамических сценариев.
Режим регулировки скорости исполнения сценариев.
Режим регулировки яркости свечения.
Режим «пауза».
Выносной инфракрасный датчик.

Технические характеристики

Напряжение, Вольт	12
Максимальная сила тока на один канал, А	до 5
Герметичность	IP 44
Размеры, мм	64 х 46 х 29
Вес, кг	0,05

Функции кнопок пульта

Красная кнопка — вкл/выкл
Левый ряд кнопок «+/-» — увеличение/уменьшение скорости исполнения сценария
Средний ряд кнопок «+/-» — увеличение/уменьшение яркости свечения
Правый ряд кнопок «+/-» — выбор сценария
Кнопки «стрелка» — пауза/снять с паузы

Описание сценариев:

Быстрое поочередное включение r-g-b и наоборот b-g-r.
Поочередное плавное угасание цветов с последующим набором яркости.
Поочередное мигание цветов.
Ступенчатое угасание цветов и ступенчатый набор яркости.
Тусклое мерцание.
Плавный набор яркости с последующим переключением цвета.
Плавное перетекание зеленый — оранжевый — красный и обратно.
Последовательный перебор всех существующих сценариев.

Трехканальные контроллеры для светодиодов

RGB контроллер с радиоволновым пультом дистанционного управления. Предназначен для создания многоцветных динамических световых эффектов в светодиодных изделиях. Максимальное расстояние управления 50 метров.td>

Заказать контроллер в интернет-магазине

Возможности контроллера

Контроллер имеет три канала для подключения светодиодных изделий разного цвета, либо RGB изделий. Провод желтого цвета (+), разноцветные провода соответствуют каналам R, G, B и являются минусом.
Четыре динамических сценария.
Режим выбора сценария.
Режим регулировки скорости исполнения сценариев.

Технические характеристики

Напряжение, Вольт	12
Максимальная сила тока на один канал, А	до 4
Герметичность	IP 44
Размеры, мм	148 х 78 х48
Вес, кг	0,125

Функции кнопок пульта

Кнопка «D» — вкл/выкл
Кнопка «С» — перебор программ
Кнопка «B» — уменьшение скорости
Кнопка «A» — увеличение скорости

Описание сценариев:

Трехкратное мигание цвета с последующим переключением на другой цвет.
Выбор каког-либо из восьми цветов: красный, синий, зеленый, оранжевый, бирюзовый, фиолетовый, белый.
Последовательное переключение с цвета на цвет.
Плавная смена цветов.

Трехканальные контроллеры для светодиодов

Заказать контроллер в интернет-магазине

Возможности контроллера

Контроллер имеет 18 каналов (6 х 3) для подключения светодиодных изделий разного цвета, либо RGB изделий. Провод желтого цвета (+), разноцветные провода соответствуют каналам R, G, B и являются минусом.
Четыре динамических сценария.
Режим выбора сценария.
Режим регулировки скорости исполнения сценариев.

Технические характеристики

Напряжение, Вольт	12
Максимальная сила тока на один канал, А	до 4
Герметичность	IP 44
Размеры, мм	195 х 125 х45
Вес, кг	0,525

Функции кнопок пульта

Кнопка «D» — вкл/выкл
Кнопка «С» — перебор программ
Кнопка «B» — уменьшение скорости
Кнопка «A» — увеличение скорости

Описание сценариев:

Трехкратное мигание цвета с последующим переключением на другой цвет (все 6 RGB каналов одновременно).
Выбор какого-либо из восьми цветов: красный, синий, зеленый, оранжевый, бирюзовый, фиолетовый, белый (все 6 RGB каналов одновременно).
Последовательное переключение с цвета на цвет (все 6 RGB каналов одновременно).
Плавная смена цветов с угасанием (все 6 RGB каналов одновременно).
Последовательное включение каждого из 6-ти RGB каналов разными цветами (8 цветов).
Последовательное попарное включение RGB каналов разными цветами (8 цветов.).

ШИМ-контроллер для RGB светодиодов с использованием PIC PIC12F629

Данный ШИМ-контроллер RGB светодиодов позволяет использовать 5 мм RGB светодиоды или квадратные светодиоды типа Superflux / Piranah. В схеме используются биполярные транзисторы, что делает ее более подходящей для начинающих конструкторов.

Описание схемы

Красные, зеленые и синие светодиоды расположены в три ряда по три светодиода. Светодиоды расположены на печатной плате в хаотичном порядке для улучшения эффекта смешивания цветов при размещении внутри диффузора, например шар из матового стекла.

Hantek 2000 — осциллограф 3 в 1

Портативный USB осциллограф, 2 канала, 40 МГц….

Резисторы R1, R 2 и R 3 ограничивают ток через светодиоды до безопасного значения (при использовании источника питания 12 В).

Катоды каждой цепочки светодиодов подключены к NPN транзисторам (BC547), которые используется для включения и выключения светодиодов. Эти транзисторы, в свою очередь, управляются PIC микроконтроллером. Управление транзисторами осуществляется посредством ШИМ. Кнопка S1 используется для выбора различных цветовых эффектов.

Каждый канал (цвет) управляется отдельно. Это позволяет эффективно генерировать любой цвет. Данные, используемые для установки и изменения цветов, хранятся в легко редактируемом файле. Если вам не нравятся последовательности, предоставленные в нем, вы можете самостоятельно изменить файл с помощью своих собственных настроек.

Управление

При первом включении (после программирования микроконтроллера), начнется выполнение первой найденной RGB последовательности. Пользовательское управление RGB драйвером осуществляется с помощью кнопки S1, которая выполняет несколько функций.

Однократное нажатие предназначено для запуска / остановки текущей последовательности. Вы можете нажать S1 в любое время, чтобы остановить выполнение последовательности и зафиксировать цвет, отображаемый в данный момент времени. Повторное нажатие S1 запустит выполнение последовательности. Если контроллер будет выключен, находясь в состоянии удержания, при следующем включении он останется в состоянии удержания, отображая тот же цвет.

Двойное нажатие (с интервалом менее 0,5 секунды) позволяет выбрать следующую последовательность.
Каждое такое двойное нажатие кнопки отключает все светодиоды перед запуском следующей последовательности.

Примечание: последняя последовательность обозначается 3 короткими миганиями синих и зеленых светодиодов.

Блок питания 0…30 В / 3A

Набор для сборки регулируемого блока питания…

Нажатие и удерживание кнопки S1 около 1,2 секунды переводит микроконтроллер в спящий режим. Каждый раз, когда микроконтроллер переводится в спящий режим, текущая выбранная последовательность, отображаемый цвет и состояние удержания сохраняются в EEPROM. Для выхода из спящего режима нажмите кнопку S1 примерно на 2 секунды, затем отпустите ее.

Примерно через 10 секунд после последнего нажатия кнопки S1 порядковый номер текущей последовательности, значения RGB и состояние удержания сохраняются в энергонезависимой памяти EEPROM микроконтроллера.

При следующем включении RGB драйвера сохраненный порядковый номер последовательности считывается обратно. Если при отключении питания контроллер находился в состоянии удержания, он включится и останется в состоянии удержания до тех пор, пока снова не будет нажата кнопка S1.

Светодиодный RGB-контроллер

ИК-пульт дистанционного управления, Ток на каждый канал: 2А….

Прошивка

Файл HEX готов к программированию PIC12F629. Ссылка в конце статьи содержит исходный код, который вы можете изменить или просто просмотреть, чтобы увидеть, как он работает. Если вы собираетесь изменить код, то рекомендуется загрузить и установить программу Microchip MPLAB IDE, которая позволит вам легко редактировать, изменять и программировать PIC микроконтроллеры.

Формат данных цветовой последовательности

Данные об RGB последовательности, хранятся в файле «sequenceData.inc». Вы можете редактировать этот файл, чтобы добавлять, удалять или изменять имеющиеся там данные. Вы должны убедиться, что он соответствует описанному формату. В частности, обратите внимание на маркеры «конец последовательности» и «конец всех данных», а также убедитесь, что каждая строка данных последовательности содержит пять записей, разделенных запятыми. (см. скриншот ниже)

Здесь находиться полезная онлайн-утилиту для имитации последовательностей: RGB LED Simulator

В приведенном выше скриншоте обратите внимание на маркеры end_of_sequence, обведенные красным, и маркер «end_of_all_data», обведенные фиолетовым.

У вас должна быть, по крайней мере, одна последовательность, максимум до 256 отдельных последовательностей.

Каждая строка данных начинается с директивы ассемблера dt (таблица данных).
Все данные указываются с использованием десятичных значений.
Каждое значение данных должно быть разделено запятой.
Данные последовательности в каждой строке имеют пять полей:
1. Fade Rate: скорость перехода цветов от текущих значений к новым. Каждый шаг происходит с интервалом 5 мс x Fade Rate.
  - Значение скорости затухания 0 указывает, что значения RGB будут обновлены немедленно без затухания.
  - Значение Fade Rate не должно быть установлено на 255, кроме как для обозначения конца последовательности. (см. ниже)
2. Время удержания: после завершения затухания задержка перед переходом к следующей строке данных. Интервал 50 мс x время удержания
  - Значение времени удержания 255 после скорости затухания 255 указывает на данные end_of_all_sequence.
3. Красное значение ШИМ. От 0 = 0% (светодиод не горит) до 255 = 100% (светодиод полностью включен)
4. Зеленое значение ШИМ. 0 = 0% (светодиод не горит) до 255 = 100% (светодиод полностью включен)
5. Значение синего ШИМ. От 0 = 0% (светодиод не горит) до 255 = 100% (светодиод полностью включен)
  - Обычно изменения яркости светодиода более заметны в диапазоне от 0 до 128, чем от 128 до 255.
6. Конец данных текущей последовательности обозначается значением поля Fade Rate «255». Когда приложение обнаруживает это, оно перезапускает последовательность с начала.
7. В конце всех доступных данных последовательности оба поля Fade Rate и Hold Time должны быть установлены на «255».

После редактирования sequenceData.inc файл необходимо сохранить, а rgb101g3_main.asm скомпилировать заново. Далее полученный файл rgb101g3_main.hex может быть запрограммирован программатором для PIC микроконтроллеров.

Скачать файлы проекта (67,6 KiB, скачано: 250)

Источник

Простой ШИМ-регулятор яркости светодиодов

С микросхемой NE555 (аналог КР1006) знаком каждый радиолюбитель. Её универсальность позволяет конструировать самые разнообразные самоделки: от простого одновибратора импульсов с двумя элементами в обвязке до многокомпонентного модулятора. В данной статье будет рассмотрена схема включения таймера в режиме генератора прямоугольных импульсов с широтно-импульсной регулировкой.

Схема и принцип её работы

Схема ШИМ-регулятора с мощным выходным транзистором показана на рисунке. Она способна работать от 4,5 до 18 В, что свидетельствует о возможности управления яркостью как одного мощного светодиода, так и целой светодиодной лентой. Диапазон регулировки яркости колеблется от 5 до 95%. Устройство представляет собой доработанную версию генератора прямоугольных импульсов. Частота этих импульсов зависит от ёмкости C1 и сопротивлений R1, R2 и определяется по формуле: f=1/(ln2*(R1+2*R2)*C1), Гц

Принцип действия электронного регулятора яркости заключается в следующем. В момент подачи напряжения питания начинает заряжаться конденсатор по цепи: +Uпит – R2 – VD1 –R1 –C1 – -U_пит. Как только напряжение на нём достигнет уровня 2/3U_пит откроется внутренний транзистор таймера и начнется процесс разрядки. Разряд начинается с верхней обкладки C1 и далее по цепи: R1 – VD2 –7 вывод ИМС – -U_пит. Достигнув отметки 1/3U_пит транзистор таймера закроется и C1 вновь начнет набирать ёмкость. В дальнейшем процесс повторяется циклически, формируя на выводе 3 прямоугольные импульсы.

Плата и детали сборки регулятора яркости

Плата в файле Sprint Layout 6.0: reguljator-jarkosti.lay6

DA1 – ИМС NE555;
VT1 – полевой транзистор IRF7413;
VD1,VD2 – 1N4007;
R1 – 50 кОм, подстроечный;
R2, R3 – 1 кОм;
C1 – 0,1 мкФ;
C2 – 0,01 мкФ.

Заказать готовую сборку от автора можно здесь.

Практические советы

Контроллеры светодиодов

Автор: admin

15 Окт

NCL30082/83 представляет собой ШИМ-контроллер с управлением по току, предназначенный для использования в обратноходовых преобразователях напряжения с гальванической развязкой и неизолированных преобразователях постоянного тока. Контроллер работает в квазирезонансном режиме, позволяющем достичь высокого значения КПД.

Благодаря новому методу управления, устройство способно с высокой точностью регулировать постоянный ток через светодиоды на первичной стороне. За счёт этого удаётся обойтись без схемы обратной связи, цепей смещения и оптрона, обычно располагаемых на вторичной стороне. NCL30082/83 имеет высокую степень интеграции и для полноценного функционирования требует подключения небольшого числа внешних компонентов. Надежные схемы защиты, интегрированные в контроллер, значительно упрощают схему устройства, позволяя реализовать высокоэффективную и компактную систему питания. NCL30083 поддерживает пошаговое диммирование (снижение яркости свечения светодиода), позволяя снижать выходной ток от 100% до 5% от номинального значения за пять заданных шагов в зависимости от снижения входного напряжения, в то время как NCL30082 поддерживает аналоговые и цифровые (на основе ШИМ) схемы регулировки яркости и оснащен цепью обратной связи по температуре.

Автор: admin

3 Июл

Этот высокоинтегрированный ШИМ-контроллер с улучшенной системой регулирования на первичной стороне обеспечивает высокую производительность системы питания светодиодов малой и средней мощности.

Драйвер светодиодов FL7733 требует минимального количества внешних компонентов и способен точно управлять током нагрузки благодаря технологии TRUECURRENT® компании Fairchild, а также имеет улучшенную схему обратной связи. Низкое значение нестабильности выходного тока – не более ±1% — во всем диапазоне сетевого напряжения соответствует требованиям высокой надёжности управления яркостью светодиодов. За счёт минимизации времени включения достигается высокое значение коэффициента мощности и низкий – не более 10% — коэффициент гармонических искажений во всём диапазоне входных напряжений.

Комментарии отключены
Рубрика: Fairchild

Автор: admin

26 Сен

Компания Texas Instruments предлагает новое поколение светодиодных драйверов в автомобильном исполнении с самым высоким в отрасли рабочим напряжением для систем подсветки приборной панели.

Драйвер содержит 8-битный сдвиговый регистр с последовательным вводом и параллельным выводом, передающий данные в 8-битный регистр хранения D-типа. Передача данных между регистрами происходит по возрастающему фронту сигналов на линиях тактирования сдвигового регистра (SRCK) и регистра хранения (RCK). Регистр хранения передает данные в выходной буфер, когда линия очистки буфера (CLR) находится в высоком состоянии. Переход линии CLR в низкое состояние отчищает содержимое обоих регистров.

Автор: admin

15 Май

TPS92070 — это усовершенствованный ШИМ-контроллер, являющийся идеальным решением для использования в маломощных автономных приложениях светодиодного освещения.

Устройство оснащено интегрированной интерфейсной схемой регулирования яркости, имеющей триггерный узел управления нагрузкой с малыми потерями. TPS92070 обеспечивает протекание через светодиод постоянного тока, что устраняет эффект пульсаций светового потока. Кроме того, постоянный ток увеличивает эффективность работы светодиодов. TPS92070 обеспечивает экспоненциальное управление интенсивностью светового потока в зависимости от положения внешнего регулятора. Интегрированная схема заполнения провалов в форме тока обеспечивает высокий коэффициент мощности. В случае обнаружения первичного регулятора яркости (диммера), TPS92070 генерирует выходной сигнал для отключения схемы корректора мощности, что позволяет оптимизировать работу драйвера. Измерение тока светодиода осуществляется прецизионным усилителем ошибки, обеспечивая возможность реализации глубокого диммирования.

Автор: admin

15 Май

PCA9685 представляет собой управляемый посредством шины I²C 16-канальный контроллер светодиодов, оптимизированный для приложений, использующих цветовую модель подсветки RGBA (красный/зеленый/синий/янтарный).

Каждый выход управления светодиодом оснащен собственным 12-битным (4096 шагов) ШИМ-контроллером с фиксированной рабочей частотой. Имеется возможность программирования выходной частоты ШИМ–контроллеров одновременно для всех выходов в диапазоне от 40 Гц до 1000 Гц (тип.). Коэффициент заполнения регулируется в диапазоне от 0% до 100%, позволяя установить любое требуемое значение яркости свечения светодиода.

Комментарии отключены
Рубрика: NXP

Автор: admin

17 Янв

Представитель семейства PowerWise®

LM3448 — адаптивный понижающий AC/DC преобразователь с постоянным временем выключения, работающий по постоянному току и предназначенный для применения в системах светодиодного освещения с функцией TRIAC диммирования. LM3448 обеспечивает постоянный ток в цепи питания мощных светодиодов и оснащен схемой регулировки яркости на основе декодера угла фазы. Декодер поддерживает широкий диапазон регулировки яркости светодиода при помощи стандартных прямых и реверсивных фазовых диммеров.

Интегрированный высоковольтный MOSFET-транзистор с малым сопротивлением открытого канала позволяет упростить схему и увеличить эффективность светодиодного драйвера. Запатентованная архитектура облегчает реализацию миниатюрных светодиодных драйверов с минимальным числом внешних компонентов, пригодных для применения в компактных интегрированных светодиодных лампах.

Автор: admin

20 Сен

Высокоинтегрированный драйвер использует уникальный метод управления для выравнивания силы тока между несколькими светодиодными цепочками.

LM3466 интегрирует линейный светодиодный драйвер для систем освещения, состоящих из нескольких светодиодных цепочек работающих от источника питания постоянного тока. Сила тока источника питания стабилизируется на предустановленном уровне для каждой активной светодиодной цепочки (под активной подразумевается полностью включенная светодиодная цепочка) вне зависимости от числа подключенных к источнику питания цепочек, даже если прямое напряжение каждой светодиодной цепи различается. Если какая-либо светодиодная цепочка размыкается в процессе работы, ток на оставшихся активными цепочках автоматически выравнивается. В результате яркость свечения системы остается неизменной даже в случае отключения некоторых светодиодных цепочек.

Автор: admin

11 Авг

Малогабаритный высокоинтегрированный и высокоэффективный драйвер является очередным прибором для реализации устройств управляемого твердотельного светодиодного освещения (SSL, Solid State Lighting). Микросхема способна управлять большинством типов регулирующих элементов (например, тиристоры и транзисторы), трабует небольшого количества навесных элементов в схеме включения и идеально подходит для малогабаритных приложений, встраиваемых в закрытые корпуса.

Микросхема SSL2102 от компании NXP является полностью интегрированным LED-драйвером, который включает в себя контроллер и ключи. Чип характеризуется высоким КПД и коэффициентом мощности при использовании в регулируемых твердотельных осветительных лампах и модулях. Способность управлять большинством типов регулирующих элементов (включая тиристоры и транзисторы), небольшое количество навесных элементов в схеме включения, делает SSL2102 идеально подходящим для использования в малогабаритных приложениях, встраиваемых в закрытые корпуса.

Комментарии отключены
Рубрика: NXP

Автор: admin

26 Апр

LM3530 – повышающий ШИМ-регулятор тока, предназначенный для питания и регулирования тока в последовательно включенных светодиодах белого цвета свечения. Имеется возможность подключения до 11 светодиодов. Ограничения по току в 839 мА и диапазон входных напряжений от 2,7 В до 5,5 В делают эту микросхему универсальным источником питания для светодиодной подсветки, идеально подходящий для устройств с Li+ аккумуляторами.

Значение тока, протекающего через светодиоды, может изменяться в пределах от 0 до 29.5 мА, управление величиной тока осуществляется через I²C-совместимый интерфейс.

Автор: admin

12 Дек

TLC59116 оптимизирован для использования в схемах управления подсветкой и в других применениях, где используется цветовое смешивание Красного/Зеленого/Синего/Янтарного (RGBA).

В каждом канале управления светодиодом предусмотрен отдельный 8-битный ШИМ-контроллер, работающий на фиксированной частоте 97 кГц, с возможностями регулировки заполнения импульсов от 0% до 99.6%. Благодаря этому, имеется возможность установки различных уровней яркости для каждого из светодиодов. Также предусмотрен дополнительный групповой 8-битный ШИМ-контроллер, который может работать с фиксированной 190 Гц или с регулируемой от 24 Гц до 1/10.73 Гц частотой, а также с регулируемым заполнением импульсов (0…99.6%).

Контроллеры светодиодов

Автор: admin

2 Ноя

LP8863-Q1 — это автомобильный высокоэффективный драйвер светодиодов с интегрированным повышающим преобразователем напряжения. 6-канальный прецизионный источник тока поддерживает фазовый сдвиг с автоматической регулировкой в зависимости от количества работающих каналов.

Ток в цепи светодиодов, определяющий яркость их свечения, регулируется как отдельно для каждого канала, так и глобально для всей системы в целом посредством SPI или I²C интерфейса; также глобально яркость свечения можно регулировать при помощи ШИМ входа.

Автор: admin

13 Апр

Архитектура TLD5541-1QV наилучшим образом подходит для управления сверхмощными светодиодами, обеспечивая максимальную системную эффективность и требуя минимального числа внешних компонентов.

Устройство поддерживает аналоговый и цифровой (ШИМ) режимы регулировки яркости свечения светодиода (диммирование). Частота переключения регулируется в диапазоне от 200 кГц до 700 кГц, а также может быть синхронизирована с внешним источником тактового сигнала. Программируемая функция размытого спектра частоты переключения и принудительный режим управления по постоянному току существенно улучшают уровень электромагнитной совместимости всей системы в целом.

Комментарии отключены
Рубрика: Infineon

Автор: admin

19 Окт

Компания ON Semiconductor представляет контроллер NCL30086BH, предназначенный для построения схем светодиодных драйверов с режимом управления по току, гальванической развязкой и без таковой, реализующих функцию интеллектуальной регулировки яркости.

Контроллер позволяет создавать схемы обратноходового, повышающе-понижающего и SEPIC-преобразования. Он использует фирменный алгоритм управления по току, обеспечивающий постоянство значения коэффициента мощности и высокую стабилизацию постоянного тока светодиодов при питании от сети. Отличительной особенностью NCL30086BH является отсутствие обратной связи по вторичной стороне на основе оптрона. Драйвер выпускается в 10-выводном корпусе SOIC, имеющем такие же размеры, как и стандартный корпус SOIC-8, что позволяет его использовать в приложениях с ограниченными габаритами.

Автор: admin

15 Авг

FL77944 — новый светодиодный драйвер компании Fairchild с непосредственным питанием от сети переменного тока с минимальным количеством внешних RC-компонентов. В базовой конфигурации устройству необходимо подключение одного резистора для регулировки выходной мощности и одного конденсатора, стабилизирующего напряжение для внутреннего шунтирующего источника смещения.

В FL77944 для регулировки яркости светодиодов используется схема на основе тиристора с фазовой отсечкой (на обоих концах светодиодной цепи), обеспечивающая широкий диапазон, плавность и отличные возможности регулирования яркости.

Комментарии отключены
Рубрика: Fairchild

Автор: admin

21 Янв

Серия драйверов разработана для замены дискретных компонентов в схемах управления светодиодами в низковольтных (NUD4001 — 5.0 В, 12 В и 24 В) и высоковольтных (NUD4011 — до 200 В) приложениях с питанием от сети переменного тока или источников питания постоянного тока.

Оба устройства имеют вывод для подключения внешнего резистора, с помощью которого задается ток через светодиоды. Драйверы изготовлены путем интеграции набора дискретных компонентов в едином корпусе, что позволило значительно уменьшить размеры устройства и снизить его стоимость. Приборы выпускаются в компактном корпусе SO-8 для поверхностного монтажа.

Для модели NUD4001 дополнительно предлагается оценочная плата NUD4001DGEVB.

Автор: admin

14 Окт

NCV7691 использует внешний биполярный NPN транзистор и резисторы в цепи обратной связи для регулировки силы тока в схемах управления светодиодами.

Основная сфера применения контроллера – автомобильные задние комбинированные фонари. Один драйвер позволяет пользователю объединить отдельные цепочки светодиодов в многоканальную светодиодную систему. Функция регулировки яркости свечения (диммирования) реализована посредством специального входа сигнала ШИМ. При обнаружении обрыва или короткого замыкания в цепи светодиодов соответствующий драйвер отключается. Яркость свечения светодиодов устанавливается с помощью внешнего резистора, включенного последовательно с биполярным транзистором. Использование резистора дает пользователю гибкость в применении устройства в широком диапазоне управляющих токов. NCV7691 способен управлять одновременно несколькими цепями светодиодов. Установка порога ограничения выходной мощности снижает ток через светодиоды в условиях перегрузки по напряжению. Прибор выпускается в 8-выводном корпусе SOIC.

Автор: admin

14 Май

ICL5101 интегрирует полумостовой контроллер с узлом корректора коэффициента мощности. Высокий уровень интеграции устройства позволяет минимизировать число внешних компонентов и уменьшить габариты конечного решения, что позволяет применять контроллер в компактных источниках питания для систем светодиодного освещения.

Узел коррекции коэффициента мощности может работать в двух режимах проводимости — прерывистом (DCM) и пограничном (CrCM), которые обеспечивают высокую стабильность схемы в условиях малой нагрузки вплоть до 0.1% от номинальной мощности. Полумостовой резонансный преобразователь, обычно выполненный по схеме с двумя индуктивностями и одной ёмкостью (LLC), формирует управляющие напряжения для верхнего и нижнего плеча силового каскада, построенного на двух дискретных MOSFET-транзисторах с напряжением сток-исток до 650 В. Для исключения режима сквозного тока через силовой каскад время паузы между открытым состоянием обоих ключей выбирается в диапазоне от 500 нс до 1.0 мкс. В качестве силовых транзисторов компания Infineon предлагает использовать приборы семейств CoolMOS™ P6, C6 и CE, которые отлично подходят для совместной работы с ICL5101.

Комментарии отключены
Рубрика: Infineon

Автор: admin

14 Май

Вам необходимы отлично совместимые устройства регулировки яркости с активным управлением? Вам необходимы регуляторы с программируемой кривой и управлением входным током? Вы предпочитаете управление светодиодами постоянным током в большом диапазоне фазовых углов?

FL7734 является контроллером питания с выходным постоянным током, с регулировкой на первичной стороне (PSR) и высоким значением коэффициента мощности, предназначенным для управления светодиодами на основе фазовой отсечки. Устройство может использоваться в системах с уровнем мощности от 5 Вт до 30 Вт при минимальном количестве внешних компонентов. Внешний высоковольтный ключ осуществляет подачу входного тока в необходимый промежуток времени, обеспечивая наилучшую совместимость регуляторов яркости. Величина нестабильности выходного постоянного тока не превышает 1% на уровне компонента, что гарантирует системное значение этой величины на уровне не более 3%.

Комментарии отключены
Рубрика: Fairchild

Автор: admin

5 Фев

Минимальный уровень гармонических искажений и низкая нестабильность выходного постоянного тока соответствует требованиям глобальных стандартов и правил на светодиодные решения.

Fairchild, ведущий мировой поставщик высокоэффективных силовых полупроводниковых решений, способных сделать мир чище и интеллектуальнее, представил обратноходовой светодиодный драйвер FL7733A с регулированием на первичной стороне, который обеспечивает постоянство яркости свечения и отсутствие мерцания источника света в момент его включения. Новый маломощный светодиодный драйвер способен управлять светильниками как внутреннего, так и наружного освещения мощностью от 5 Вт до 60 Вт, благодаря чему разработчики смогут легко выполнить различные требования глобальных стандартов и правил для светодиодного освещения, используя единое масштабируемое решение.

Комментарии отключены
Рубрика: Fairchild

Автор: admin

15 Окт

TPS92561 представляет собой повышающий преобразователь напряжения для питания источников света на основе высоковольтных светодиодов с низким прямым током. Применение повышающего преобразователя для осветительных приложений позволяет создавать максимально компактные устройства с КПД свыше 90%.

TPS92561 содержит датчик тока на базе компаратора с фикисрованным смещением, за счёт которого реализуется схема управления с гистерезисом, свободная от компенсрующей петли, свойственной повышающим преобразователям. Встроенный узел защиты от повышенных напряжений и выходной стабилизатор упрощают разработку конечных устройств и снижают количество внешних компонентов.

Шим регулятор для светодиодов: широтно импульсный модулятор схема

Вся правда о регулировке яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория

Регулировка яркости источников света применяется, для создания комфортной освещенности помещения или рабочего места. Регулировка яркости возможна устройство нескольких цепей, которые включаются отдельными выключателями. В таком случае вы получите ступенчатое изменение освещенности, а также отдельные светящиеся и выключенные лампы, что может вызвать неудобства.

Стильные и актуальные дизайнерские решения включают в себя плавную регулировку общей освещенности при условии свечения всех ламп. Это позволяет создать как интимную обстановку для отдыха, так и яркую для торжеств или работы с мелкими деталями.

Ранее, когда основными источниками света были лампы накаливания и точечные светильники с галогенными лампами проблем с регулировкой не возникало. Использовался обычный 220В диммер на симисторе (или тиристорах). Который обычно был в виде выключателя, с поворотной ручкой вместо клавиш.

С приходом энергосберегающих (компактных люминесцентных ламп), а потом и светодиодных такой подход стал невозможен. В последнее же время подавляющее большинство источников света – это светодиодные светильники и лампочки, а лампы накаливания запрещены для использования в осветительных целях во многих странах.

Занятно то, что на упаковке от отечественных ламп накаливания сейчас указывают что-то вроде: «Электрический теплоизлучатель».

В этой статье вы узнаете о принципе регулирования яркости светодиодов, а также о том, как это выглядит на практике.

Теория

Любой полупроводниковый диод – это электронный прибор, который пропускает ток в одном направлении. При этом протекание тока не имеет линейно зависимости от приложенного напряжения, скорее она напоминает ветвь параболы. Это значит, что когда вы к светодиоду приложите малое напряжение – ток протекать не будет.

Ток через него протечет только в том случае, когда напряжение на диоде превысит пороговое значение. Для обычных выпрямительных диодов оно лежит в пределах от 0.3В до 0.8В в зависимости от материала из которого сделан диод. Кремниевые диоды берут на себя около 0.7В, германиевые 0.3В. Диоды Шоттки порядка 0.3В.

Светодиод не стал исключением. Пороговое напряжение белого светодиода около 3В, вообще оно зависит от полупроводника из которого он сделан, от этого зависит и цвет его свечения. Так, на красном светодиоде напряжение около 1.7 В. При достижении этого напряжения начнет протекать ток, и светодиод начнет светиться. Ниже вы видите вольтамперную характеристику светодиода.

Яркость свечения светодиода зависит от силы тока через него. Это отражено на графике ниже.

Яркость идеального теоретического светодиода линейно зависит от тока, но в реальности дела несколько отличаются. Это связано с дифференциальным сопротивлением диода и его тепловыми потерями.

Отсюда следует:

Светодиод – прибор, который питается током, а не напряжением. Соответственно, для регулировки его яркости нужно изменять силу тока.

Разумеется, что сила тока зависит от приложенного напряжения, но как вы можете судить из первого графика, даже незначительное изменение напряжения влечет за собой несоизмеримое увеличение тока.

Поэтому регулирование яркости с помощью простого реостата – занятие бесполезное. В такой схеме, при уменьшении сопротивления реостата светодиод внезапно загорится, а после его яркость незначительно возрастет, далее, при чрезмерном приложенном напряжении, он начнет сильно греется и выйдет из строя.

Отсюда выходит задание: Регулировать ток при определенном значении напряжения с незначительным его изменением.

Способы регулирования яркости светодиодов: линейные «аналоговые» регуляторы

Первое что приходит в голову это использовать биполярный транзистор, ведь его выходной ток (коллектора) зависит от входного тока (базы), включенного по схеме общего коллектора. Мы уже рассматривали их работу в большой статье о биполярных транзисторах.

Принцип действия:

Вы изменяете ток базы изменяя падение напряжения на переходе эмиттер-база с помощью потенциометра R2, резисторы R1 и R3 нужны для ограничения тока при максимально открытом транзисторе рассчитываются исходя из формулы:

R=(Uпитания-Uпадения на светодиодах-Uпадения на транзисторе)/Iсвет.ном.

Эту схему я проверял, она неплохо регулирует ток через светодиоды и яркость свечения, но заметна некоторая ступенчатость на определенных положениях потенциометра, возможно это связано с тем, что потенциометр был логарифмическим, а возможно из-за того что любой pn-переход транзистора это тот же диод с такой же ВАХ.

Лучше для этой задачи подойдет схема стабилизатора тока на регулируемом стабилизаторе LM317, хотя её чаще применяют в роли стабилизатора напряжения.

Её можно и использовать для получения фиксированного тока при постоянном напряжении. Это особенно полезно при подключении светодиодов к бортовой сети автомобиля, где напряжение в сети при заглушенном двигателе около 11.7-12В, а при заведенном доходит до 14.7В, разница более чем в 10%. Также отлично работает и при питании от блока питания.

Расчёт выходного тока достаточно прост:

Получается достаточно компактное решение:

Этот способ не отличается высоким КПД, он зависит от разницы напряжений между входом стабилизатора и его выходом. Всё напряжение «сгорает» на LM-ке. Потери мощности здесь определяются по формуле:

P=Uвх-Uвых/I

Чтобы повысить эффективность работы регулятора, нужен кардинально другой подход – импульсный регулятор или ШИМ-регулятор.

Способы регулирования яркости: ШИМ-регулировка

ШИМ расшифровывается, как «широтно-импульсная модуляция». В её основе лежит включение и выключение питания нагрузки на высокой скорости. Таким образом, мы получаем изменение тока через светодиод, поскольку каждый раз на него подается полное напряжение, необходимое для его открытия. Он быстро включается и отключается на полную яркость, но из-за инерционности зрения мы этого не замечаем и это выглядит как снижение яркости.

При таком подходе источник света может выдавать пульсации, не рекомендуется использовать источники света с пульсациями более 10%. Подробные значения для каждого вида помещений описаны в СНИП-23-05-95 (или 2010).

Работа под пульсирующим светом вызывает повышенную утомляемость, головные боли, а также может вызвать стробоскопический эффект, когда вращающиеся детали кажутся неподвижными. Это недопустимо при работе на токарных станках, с дрелями и прочим.

Схем и вариантов исполнения ШИМ-регуляторов великое множество, поэтому все их перечислять бессмысленно. Простейший вариант – это собрать ШИМ-контроллер на базе микросхемы-таймера NE555. Это популярная микросхема. Ниже вы видите схему такого светодиодного диммера:

А вот фактически это одна и та же схема, разница в том, что здесь исключен силовой транзистор и она подходит для регулировки 1-2 маломощных светодиодов с током в пару десятков миллиампер. Также из неё исключен стабилизатор напряжения для 555-микросхемы.

Как регулировать яркость светодиодных ламп на 220В

Ответ на этот вопрос простой: обычные светодиодные лампы практически не регулируются – т.е. никак. Для этого продаются специальные диммируемые светодиодные лампы, об этом написано на упаковке или нарисован значок диммера.

Пожалуй, самый широкий модельный ряд диммируемых светодиодных ламп представлен у фирмы GAUSS – разных форм, исполнений и цоколей.

Почему нельзя диммировать светодиодные лампы 220В

Дело в том, что схема питания обычных светодиодных ламп построена либо на базе балластного (конденсаторного) блока питания. Либо на схеме простейшего импульсного понижающего преобразователя первого рода. 220В диммеры в свою очередь просто регулируют действующее значение напряжения.

Различают такие диммеры по фронту работы:

1. Диммеры срезающие передний фронт полуволны (leading edge). Именно такие схемы чаще всего встречаются в бытовых регуляторах. Вот график их выходного напряжения:

2. Диммеры срезающие задний фронт полуволны (Falling Edge). Различные источники утверждают, что такие регуляторы лучше работают как с обычными, так и с диммируемыми светодиодными лампами. Но встречаются они гораздо реже.

Отсюда следует:

Обычные светодиодные лампы практически не будут изменять яркость с таким диммером, к тому же это может ускорить их выход из строя. Эффект такой же, как и в схеме с реостатом, приведенной в предыдущем разделе статьи.

Стоит отметить, что большинство дешевых регулируемых LED-ламп ведут себя точно также, как и обычные, а стоят дороже.

Регулировка яркости светодиодных ламп – рациональное решение 12В

Светодиодные лампы на 12В широко распространены в цоколях для точечных светильников, например G4, GX57, G5.3 и другие. Дело в том, что зачастую в этих лампах отсутствует схема питания как таковая. Хотя в некоторых установлен на входе диодный мост и фильтрующий конденсатор, но это не влияет на возможность регулирования.

Это значит, что можно регулировать такие лампочки с помощью ШИМ-регулятора.

Таким же образом, как и регулируют яркость LED-ленты. Простейший вариант регулятора, вот такой вот на проводках, в магазинах они обычно называются как: «12-24В диммер для светодиодной ленты».

Они выдерживают, в зависимости от модели, порядка 10 Ампер. Если вам нужно использовать в красивой форме, т.е. встроить вместо обычного выключателя, то в продаже можно найти такие сенсорные 12В диммеры, или варианты с вращающейся ручкой.

Вот пример использования такого решения:

Ранее применялись галогеновые лампы на 12В их питали от электронных трансформаторов, и это было отличным решением. 12 вольт – это безопасное напряжение. Чтобы запитать эти лампы на 12В электронный трансформатор не подойдет, нужен блок питания для светодиодных лент. В принципе, переделка освещения с галогеновых на светодиодные лампы в этом и заключается.

Заключение

Самым разумным решением регулирования яркости светодиодного освещения является использовании 12В ламп или светодиодных лент. При понижении яркости возможно мерцание света, для этого можно попробовать использовать другой драйвер, а если вы делаете шим-регулятор своими руками – увеличить частоту ШИМ.

Алексей Бартош

Регулирование яркости светодиодов

В некоторых случаях, например, в фонариках или домашних осветительных приборах, возникает необходимость регулировать яркость свечения. Казалось бы, чего уж проще: достаточно изменить ток через светодиод, увеличив или уменьшив сопротивление ограничительного резистора. Но в этом случае на ограничительном резисторе будет расходоваться значительная часть энергии, что совсем недопустимо при автономном питании от батарей или аккумуляторов.

Кроме того, цвет свечения светодиодов будет изменяться: например, белый цвет при понижении тока меньше номинального (для большинства светодиодов 20мА) будет иметь несколько зеленоватый оттенок. Такое изменение цвета в ряде случаев совершенно ни к чему. Представьте себе, что эти светодиоды подсвечивают экран телевизора или компьютерного монитора.

Принцип ШИМ – регулирования

В этих случаях применяется ШИМ – регулирование (широтно — импульсное). Смысл его в том, что светодиод периодически зажигается и гаснет. При этом ток на протяжении всего времени вспышки остается номинальным, поэтому спектр свечения не искажается. Уж если светодиод белый, то зеленые оттенки появляться не будут.

К тому же при таком способе регулирования мощности потери энергии минимальны, КПД схем с ШИМ регулированием очень высок, достигает 90 с лишним процентов.

Принцип ШИМ – регулирования достаточно простой, и показан на рисунке 1. Различное соотношение времени зажженного и погашенного состояния на глаз воспринимается как различная яркость свечения: как в кино – отдельно показываемые поочередно кадры воспринимаются как движущееся изображение. Здесь все зависит от частоты проекции, о чем разговор будет чуть позже.

Рисунок 1. Принцип ШИМ – регулирования

На рисунке изображены диаграммы сигналов на выходе устройства управления ШИМ (или задающий генератор). Нулем и единицей обозначены логические уровни: логическая единица (высокий уровень) вызывает свечение светодиода, логический нуль (низкий уровень), соответственно, погасание.

Хотя все может быть и наоборот, поскольку все зависит от схемотехники выходного ключа, — включение светодиода может осуществляться низким уровнем а выключение, как раз высоким. В этом случае физически логическая единица будет иметь низкий уровень напряжения, а логический нуль высокий.

Другими словами, логическая единица вызывает включение какого-то события или процесса (в нашем случае засвечивание светодиода), а логический нуль должен этот процесс отключить. То есть не всегда высокий уровень на выходе цифровой микросхемы является ЛОГИЧЕСКОЙ единицей, все зависит от того, как построена конкретная схема. Это так, для сведения. Но пока будем считать, что ключ управляется высоким уровнем, и по-другому просто быть не может.

Частота и ширина управляющих импульсов

Следует обратить внимание на то, что период следования импульсов (или частота) остается неизменным. Но, в общем, частота импульсов на яркость свечения влияния не оказывает, поэтому, к стабильности частоты особых требований не предъявляется. Меняется лишь длительность (ШИРИНА), в данном случае, положительного импульса, за счет чего и работает весь механизм широтно-импульсной модуляции.

Длительность управляющих импульсов на рисунке 1 выражена в %%. Это так называемый «коэффициент заполнения» или, по англоязычной терминологии, DUTY CYCLE. Выражается отношением длительности управляющего импульса к периоду следования импульсов.

В русскоязычной терминологии обычно используется «скважность» – отношение периода следования к времени импульса. Таким образом если коэффициент заполнения 50%, то скважность будет равна 2. Принципиальной разницы тут нет, поэтому, пользоваться можно любой из этих величин, кому как удобней и понятней.

Здесь, конечно, можно было бы привести формулы для расчета скважности и DUTY CYCLE, но, чтобы не усложнять изложение, обойдемся без формул. В крайнем случае, закон Ома. Уж тут ничего не поделаешь: «Не знаешь закон Ома, сиди дома!». Если уж кого эти формулы заинтересуют, то их всегда можно найти на просторах Интернета.

Частота ШИМ для светорегулятора

Как было сказано чуть выше, особых требований к стабильности частоты импульсов ШИМ не предъявляется: ну, немного «плавает», да и ладно. Подобной нестабильностью частоты, кстати, достаточно большой, обладают ШИМ – регуляторы на базе интегрального таймера NE555, что не мешает их применению во многих конструкциях. В данном случае важно лишь, чтобы эта частота не стала ниже некоторого значения.

А какая должна быть частота, и насколько она может быть нестабильна? Не забывайте, что речь идет о светорегуляторах. В кинотехнике существует термин «критическая частота мельканий». Это частота, при которой отдельные картинки, показываемые друг за другом, воспринимаются как движущееся изображение. Для человеческого глаза эта частота составляет 48Гц.

Вот именно по этой причине частота съемки на кинопленке составляла 24кадр/сек (телевизионный стандарт 25кадр/сек). Для повышения этой частоты до критической в кинопроекторах применяется двухлопастной обтюратор (заслонка) дважды перекрывающий каждый показываемый кадр.

В любительских узкопленочных 8мм проекторах частота проекции составляла 16кадр/сек, поэтому обтюратор имел аж три лопасти. Тем же целям в телевидении служит тот факт, что изображение показывается полукадрами: сначала четные, а потом нечетные строки изображения. В результате получается частота мельканий 50Гц.

Работа светодиода в режиме ШИМ представляет собой отдельные вспышки регулируемой длительности. Чтобы эти вспышки воспринимались на глаз как непрерывное свечение, их частота должна быть никак не меньше критической. Выше сколько угодно, но ниже никак нельзя. Этот фактор следует учитывать при создании ШИМ – регуляторов для светильников.

Кстати, просто, как интересный факт: ученые каким-то образом определили, что критическая частота для глаза пчелы составляет 800Гц. Поэтому кинофильм на экране пчела увидит как последовательность отдельных изображений. Для того, чтобы она увидела движущееся изображение, частоту проекции потребуется увеличить до восьмисот полукадров в секунду!

Функциональная схема ШИМ – регулятора

Для управления собственно светодиодом используется транзисторный ключевой каскад. В последнее время наиболее широко для этой цели используются транзисторы MOSFET, позволяющие коммутировать значительную мощность (применение для этих целей обычных биполярных транзисторов считается просто неприличным).

Такая потребность, (мощный MOSFET — транзистор) возникает при большом количестве светодиодов, например, при использовании светодиодных лент, о которых будет рассказано чуть позже. Если же мощность невелика – при использовании одного – двух светодиодов, можно использовать ключи на маломощных биполярных транзисторах, а при возможности подключать светодиоды непосредственно к выходам микросхем.

На рисунке 2 показана функциональная схема ШИМ – регулятора. В качестве элемента управления на схеме условно показан резистор R2. Вращением его ручки можно в необходимых пределах изменять скважность управляющих импульсов, а, следовательно, яркость светодиодов.

Рисунок 2. Функциональная схема ШИМ – регулятора

На рисунке показаны три цепочки последовательно соединенных светодиодов с ограничивающими резисторами. Примерно такое же соединение применяется в светодиодных лентах. Чем длиннее лента, тем больше светодиодов, тем больше потребляемый ток.

Именно в этих случаях потребуются мощные регуляторы на транзисторах MOSFET, допустимый ток стока которых должен быть чуть больше тока, потребляемого лентой. Последнее требование выполняется достаточно легко: например, у транзистора IRL2505 ток стока около 100А, напряжение стока 55В, при этом, его размеры и цена достаточно привлекательны для использования в различных конструкциях.

Задающие генераторы ШИМ

В качестве задающего ШИМ – генератора может использоваться микроконтроллер (в промышленных условиях чаще всего), или схема, выполненная на микросхемах малой степени интеграции. Если в домашних условиях предполагается изготовить незначительное количество ШИМ – регуляторов, а опыта создания микроконтроллерных устройств нет, то лучше сделать регулятор на том, что в настоящее время оказалось под рукой.

Это могут быть логические микросхемы серии К561, интегральный таймер NE555, а также специализированные микросхемы, предназначенные для импульсных блоков питания. В этой роли можно заставить работать даже операционный усилитель, собрав на нем регулируемый генератор, но это уж, пожалуй, «из любви к искусству». Поэтому, далее будут рассмотрены только две схемы: самая распространенная на таймере 555, и на контроллере ИБП UC3843.

Схема задающего генератора на таймере 555

Рисунок 3. Схема задающего генератора

Эта схема представляет собой обычный генератор прямоугольных импульсов, частота которого задается конденсатором C1. Заряд конденсатора происходит по цепи «Выход – R2 – RP1- C1 – общий провод». При этом на выходе должно присутствовать напряжение высокого уровня, что равнозначно, что выход соединен с плюсовым полюсом источника питания.

Разряжается конденсатор по цепи «C1 – VD2 – R2 – Выход – общий провод» в то время, когда на выходе присутствует напряжение низкого уровня, — выход соединен с общим проводом. Вот эта разница в путях заряда – разряда времязадающего конденсатора и обеспечивает получение импульсов с регулируемой шириной.

Следует заметить, что диоды, даже одного типа, имеют разные параметры. В данном случае играет роль их электрическая емкость, которая изменяется под действием напряжения на диодах. Поэтому вместе с изменением скважности выходного сигнала меняется и его частота.

Главное, чтобы она не стала меньше критической частоты, о которой было упомянуто чуть выше. Иначе вместо равномерного свечения с различной яркостью будут видны отдельные вспышки.

Приблизительно (опять же виноваты диоды) частоту генератора можно определить по формуле, показанной ниже.

Частота генератора ШИМ на таймере 555.

Если в формулу емкость конденсатора подставить в фарадах, сопротивление в Омах, то результат должен получиться в герцах Гц: от системы СИ никуда не денешься! При этом подразумевается, что движок переменного резистора RP1 находится в среднем положении (в формуле RP1/2), что соответствует выходному сигналу формы меандр. На рисунке 2 это как раз та часть, где указана длительность импульса 50%, что равнозначно сигналу со скважностью 2.

Задающий генератор ШИМ на микросхеме UC3843

Его схема показана на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема задающего генератора ШИМ на микросхеме UC3843

Микросхема UC3843 является управляющим ШИМ — контроллером для импульсных блоков питания и применяется, например, в компьютерных источниках формата ATX. В данном случае типовая схема ее включения несколько изменена в сторону упрощения. Для управления шириной выходного импульса на вход схемы подается регулирующее напряжение положительной полярности, то на выходе получается импульсный сигнал ШИМ.

В простейшем случае регулирующее напряжение можно подать с помощью переменного резистора сопротивлением 22…100КОм. При необходимости можно управляющее напряжение получать, например, с аналогового датчика освещенности, выполненного на фоторезисторе: чем темнее за окном, тем светлее в комнате.

Регулирующее напряжение воздействует на выход ШИМ, таким образом, что при его снижении ширина выходного импульса увеличивается, что вовсе не удивительно. Ведь исходное назначение микросхемы UC3843 — стабилизация напряжения блока питания: если выходное напряжение падает, а вместе с ним и регулирующее напряжение, то надо принимать меры (увеличивать ширину выходного импульса) для некоторого повышения выходного напряжения.

Регулирующее напряжение в блоках питания вырабатывается, как правило, с помощью стабилитронов. Чаще всего это TL431 или им подобные.

При указанных на схеме номиналах деталей частота генератора около 1КГц, и в отличие от генератора на таймере 555, она при изменении скважности выходного сигнала не «плавает» — забота о постоянстве частоты импульсных блоков питания.

Чтобы регулировать значительную мощность, например, светодиодная лента, к выходу следует подключить ключевой каскад на транзисторе MOSFET, как было показано на рисунке 2.

Можно было бы и побольше рассказать о ШИМ – регуляторах, но пока остановимся на этом, а в следующей статье рассмотрим различные способы подключения светодиодов. Ведь не все способы одинаково хороши, есть такие, которых следует избегать, да и просто ошибок при подключении светодиодов случается предостаточно.

Продолжение статьи: Хорошие и плохие схемы включения светодиодов

Борис Аладышкин

Точное регулирование яркости светодиодов с ШИМ без внешних генераторов сигналов, часов или микроконтроллеров.

Светодиоды

могут регулироваться двумя способами: аналоговой и широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Аналоговое регулирование яркости изменяет световой поток светодиода, просто регулируя постоянный ток в цепочке, в то время как затемнение с ШИМ достигает того же эффекта, изменяя рабочий цикл постоянного тока в цепочке, чтобы эффективно изменять средний ток в цепочке. Несмотря на привлекательную простоту, аналоговое регулирование яркости не подходит для многих приложений, поскольку оно теряет точность регулирования яркости примерно на 25% + только при уровне яркости 10: 1 и искажает цвет светодиодов.В отличие от этого, ШИМ-регулирование яркости может обеспечивать коэффициент затемнения 3000: 1 и выше (при 100 Гц) без какой-либо значительной потери точности и без изменения цвета светодиода.

LT3761 сочетает в себе простоту аналогового регулирования яркости с точностью регулирования яркости ШИМ, генерируя собственный сигнал ШИМ. Высокие коэффициенты диммирования возможны путем регулировки простого сигнала постоянного тока на его входе диммирования — никаких дополнительных микроконтроллеров, генераторов или генераторов сигналов, генерирующих ШИМ, не требуется. Внутренний ШИМ-сигнал LT3761 может обеспечивать диммирование 25: 1, в то время как он все еще может обеспечивать диммирование до 3000: 1 с помощью внешнего ШИМ-сигнала.

LT3761 — это мощный светодиодный драйвер, аналогичный семейству LT3755-2 и LT3756-2. Это интегральная схема контроллера с одним переключателем с входом от 4,5 В до 60 В и выходом от 0 до 80 В, которую можно настроить как драйвер светодиода в повышающем, SEPIC, понижающем-повышающем или понижающем режимах. Он имеет диапазон частот переключения от 100 кГц до 1 МГц, защиту от разомкнутого светодиода, дополнительную внутреннюю логику для защиты от короткого замыкания и может работать как стабилизатор постоянного напряжения с ограничением тока или как SLA-аккумулятор постоянного тока или зарядное устройство с суперконденсатором.

На Рисунке 1 показана автомобильная фара налобный фонарь 60 В, 1 А (60 Вт), 350 кГц с высоким КПД 94% и ШИМ-регулированием яркости. LT3761 использует ту же высокопроизводительную схему ШИМ-диммирования, что и семейство LT3755 / LT3756, но с дополнительной функцией внутреннего генерируемого ШИМ-сигнала диммирования и без дополнительных контактов.

Рис. 1. Повышающий светодиодный драйвер для автомобильных фар с КПД 94% с внутренним ШИМ-регулированием 25: 1.

В отличие от других высокомощных светодиодных драйверов, LT3761 может генерировать собственный ШИМ-сигнал регулирования яркости, обеспечивающий регулирование яркости до 25: 1.Это позволяет ему производить точное регулирование яркости ШИМ без необходимости использования внешних компонентов, генерирующих ШИМ. LT3761 требует только внешнего постоянного напряжения, как и аналоговое регулирование яркости, для высокопроизводительного ШИМ-регулирования яркости на выбранной частоте. Он по-прежнему может получать входной сигнал ШИМ для стандартного управления цепочкой светодиодов.

Рис. 2. Генерируемый внутри сигнал ШИМ и ток светодиода для приложения, показанного на Рис. 1.

Внутренний генератор сигналов ШИМ-регулирования яркости имеет программируемую частоту и рабочий цикл.Частота прямоугольного сигнала на PWMOUT устанавливается конденсатором C _PWM между выводом PWM и GND в соответствии с уравнением: f _PWM = 14 кГц • nF / C _PWM. Рабочий цикл сигнала на PWMOUT устанавливается током в мкА на выводе DIM / SS, как показано на рисунке 3. Внутренне генерируемые подтягивающие и понижающие токи на выводе PWM используются для зарядки и разрядки его конденсатора. между верхним и нижним порогами для генерации сигнала рабочего цикла. Эти токовые сигналы на выводе PWM достаточно малы, поэтому их можно легко перегрузить цифровым сигналом от микроконтроллера для получения очень высоких характеристик диммирования.Практический минимальный рабочий цикл с использованием внутреннего генератора сигналов составляет около 4%, если вывод DIM / SS используется для регулировки коэффициента затемнения. Для 100% рабочего цикла вывод ШИМ может быть привязан к INTV _CC.

Рис. 3. Установка рабочего цикла на выводе DIM / SS требует сигнала шкалы мкА. Этот вывод также можно использовать с внешним сигналом ШИМ для очень высоких степеней диммирования.

Рис. 4. При высокоскоростном входном сигнале PWM LT3761 по-прежнему выдает высокоскоростной сигнал PWMOUT.

Мощный и высокопроизводительный драйвер светодиода LT3761 имеет собственный встроенный генератор сигналов затемнения с ШИМ, который является точным и простым в использовании.

Светодиодные диммеры с ШИМ

для светодиодов и ленточных светильников

Светодиодные диммеры

PWM (широтно-импульсная модуляция) дают вашим светодиодным осветительным приборам возможность затемнения с помощью различных опций управления. У нас есть несколько типов светодиодных диммеров, в том числе светодиодные диммеры базового типа, светодиодные диммеры слайдерного типа, настенные диммеры для светодиодных фонарей, дистанционное управление затемнением светодиодов RF Remote, зональные диммеры и диммеры WiFi.У нас также есть множество переключателей включения / выключения для светодиодных проектов по индивидуальному заказу. Позвоните нам, если у вас есть какие-либо вопросы о том, какой светодиодный диммер лучше всего подходит для вашего светодиодного применения.

Типы управления 1 цветным светодиодом:

Фильтр (36) Продукты:

Тип управления: 0-10 В (3) Усилитель (3) Bluetooth (2) Ручка (4) РЧ-пульт дистанционного управления (9) Сенсорный переключатель (10) Настенное крепление (2) WIFI (2)

Рейтинг IP Внутри (31) IP68 (5)

Напряжение 12 В постоянного тока (4) 5-24 В постоянного тока (9) 6-24 В постоянного тока (2) 9-24 В постоянного тока (1) 12-24 В постоянного тока (18) 12-32 В постоянного тока (1) 12-36 В постоянного тока (1)

Соединение постоянного тока Ствол (5) Оголенный провод (12) Винт (18) Пружинный фиксатор (1)

AMPS / Ch3A x 1CH (1) 2.5A x 1CH (4) 3A x 1CH (3) 4A x 4CH (1) 5A x 1CH (3) 5A x 3CH (2) 5A x 4CH (3) 6A x 3CH (1) 8A x 1CH (4) 10A x 1 канал (4) 12 A x 1 канал (4) 15 A x 1 канал (3) 30 A x 1 канал (3)

Светодиодные диммеры WiFi и Bluetooth

По мере ускорения перехода от традиционного освещения к светодиодам и появления на рынке более широкого спектра решений потребители стали более избирательно подходить к выбору продуктов.В частности, линейное затемнение с широким коэффициентом контрастности и без изменения цветности или заметного мерцания считается признаком качественного продукта.

Сложность для дизайнера заключается в том, что, в отличие от традиционных ламп накаливания или люминесцентных ламп, затемнение светодиодов с сохранением качества света не является тривиальным. Аналоговое затемнение возможно, но может привести к заметному сдвигу цветности и «температуры» излучаемого света.

Установленный метод заключается в уменьшении яркости светодиода с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) прямого тока, питающего светодиод.Основная предпосылка заключается в том, что во время цикла «ВКЛ» последовательности ШИМ светодиод работает в условиях оптимального прямого тока / прямого напряжения. В результате качество света высокое, а воспринимаемая яркость линейно пропорциональна рабочему циклу цепи ШИМ.

Задача разработчика — разработать схему ШИМ, которая будет работать в гармонии с модульными импульсными преобразователями напряжения, которые обычно используются в качестве источников питания светодиодов или «драйверов». Без этого дополнительного подхода слишком легко вызвать такие проблемы, как электромагнитные помехи (EMI), ограниченный коэффициент контрастности (максимальная яркость / минимальная яркость) и ощутимое мерцание (которое связано с пагубными последствиями для здоровья).

В этой статье рассматривается конструкция схем ШИМ-регулирования яркости светодиодов на основе ряда современных светодиодных драйверов и освещаются этапы проектирования, необходимые для разработки решения, которое не ухудшает качество света.

Светодиоды
требуют источника питания постоянного тока / постоянного напряжения для обеспечения эффективной работы при хорошем качестве света. (Качество света стало ключевым отличительным признаком продукта, и основные поставщики изо всех сил стараются продвигать свои высококачественные продукты.См. Статью в библиотеке «Производители переключают внимание на качество света на дальнейшее увеличение доли рынка светодиодов».
Существует некоторая гибкость в выборе рабочей точки в зависимости от спецификации конечного продукта. Например, световой поток светодиода пропорционален прямому току, поэтому разработчик может выбрать питание светодиода более высоким прямым током, чтобы повысить яркость, тем самым уменьшив количество светодиодов, необходимых для данной проектной спецификации. (См. Статью в библиотеке «Дизайн освещения для оптимальной освещенности».)
На рисунке 1 показана характеристика прямого тока в зависимости от яркости для белого светодиода OSRAM Opto Semiconductors Duris S5E. Устройство OSRAM основано на проверенной технологии и является популярным выбором для основных систем освещения. Светодиод выдает 118 лм при 6,35 В / 150 мА и имеет заявленную эффективность 123 лм / Вт в этой рабочей точке. Например, уменьшение прямого тока до 100 мА снижает яркость на 30 процентов по сравнению со светом, генерируемым при 150 мА.
Рис. 1. Белый светодиод OSRAM Duris S5E демонстрирует почти линейную зависимость между прямым током и яркостью.(Источник: OSRAM Opto Semiconductors)
Потребители, знакомые с регулированием яркости ламп накаливания, естественно, нуждаются в аналогичных возможностях для замены светодиодов. Главной из этих возможностей является затемнение с высоким разрешением в широком диапазоне яркости. Очевидно, простой способ удовлетворить это требование — разработать схему аналогового диммера, которая (через источник питания светодиода или «драйвер») снижает прямое напряжение / прямой ток, питающий светодиод.
К сожалению, аналоговое регулирование яркости имеет ряд серьезных недостатков.Ключевыми среди них являются влияние на эффективность (выходная мощность (в лм) / входная мощность (Вт)), ограниченный коэффициент контрастности из-за минимального порога прямого тока, дополнительная сложность конструкции, связанная с точным управлением выходным током типичного драйвера светодиода. в широком диапазоне и, что наиболее важно, изменения коррелированной цветовой температуры (CCT) светодиода при изменении прямого напряжения / прямого тока.
CCT определяет кажущуюся теплоту светодиода и является ключевым показателем качества света.Понижение прямого напряжения / прямого тока незначительно влияет на длину волны света, излучаемого синим светодиодом, лежащим в основе большинства современных «белых» светодиодных продуктов. Современные светодиоды высокой яркости для освещения сочетают в себе королевский синий светодиод с люминофором на иттрий-алюминиево-гранатовом (YAG). Некоторые из синих фотонов светодиода выходят непосредственно из устройства, в то время как большая часть объединяется с люминофором, что приводит (в основном) к желтому излучению. Комбинация синего и желтого света хорошо приближается к белому свету.
Затем производитель светодиодов вносит небольшие изменения в люминофор, чтобы изменить «температуру» белого света от холодных (голубоватых) до теплых (желтых) оттенков, что позволяет производителю предлагать выбор цветов в соответствии с индивидуальными вкусами. CCT количественно определяет температуру света светодиода. (См. Библиотечную статью «Определение цветовых характеристик белых светодиодов».)
Производители указывают CCT светодиода в определенной рабочей точке прямого напряжения / прямого тока. Дизайнеры выбирают набор светодиодов из определенного сейфа CCT, зная, что все продукты, выбранные из этого контейнера, будут излучать практически идентичный CCT.Хотя ведущие производители также обычно включают информацию о том, как CCT изменяется в зависимости от прямого напряжения / прямого тока, они не гарантируют производительность конкретного продукта в рабочих точках, превышающих рекомендуемые параметры. В частности, производитель светодиодов не дает никаких гарантий относительно устройств из одного и того же бункера, производящих одинаковую CCT в любой момент, кроме рекомендованной рабочей точки. На рисунке 2 показано, как координаты цветности светодиода OSRAM (определяющие его CCT) меняются в зависимости от прямого тока.
Рисунок 2: Цветность и CCT светодиода изменяются с прямым напряжением. В широком диапазоне прямого тока эти изменения можно обнаружить невооруженным глазом. (Источник: OSRAM)
Что еще хуже, хотя глаз не так хорош в обнаружении тонких изменений цвета (например, различия в длине волны фотонов, излучаемых чистыми красными, зелеными или синими светодиодами, могут заметно измениться, прежде чем их заметят), он очень чувствителен к CCT меняется. В результате вполне возможно, что потребитель заметит, что два прибора, питаемые светодиодами из одного и того же бункера, значительно различаются по цвету при одинаковой степени аналогового затемнения.(См. Библиотечную статью «Цифровое затемнение решает дилемму цвета светодиодов» для более подробного технического объяснения этой темы.)
Решение проблем CCT с помощью ШИМ диммирования
В последние годы ШИМ стал предпочтительным методом затемнения для высококачественного светодиодного освещения. Во время цикла включения последовательности ШИМ светодиод получает питание в рекомендованной рабочей точке прямого напряжения / прямого тока, обеспечивая соответствие CCT параметрам таблицы данных. Рабочий цикл (отношение длительности импульса (t _P) к периоду сигнала (T)) последовательности ШИМ затем определяет средний ток и, следовательно, воспринимаемую яркость.
На рис. 3 показаны три разные последовательности импульсов, каждая из которых работает при постоянном прямом токе. Верхний пример показывает освещение среднего уровня, центральный пример более тусклый, а нижний более яркий. На рисунке 4 показана линейная характеристика между рабочим циклом и прямым напряжением.
Рисунок 3: Изменение рабочего цикла последовательности импульсов ШИМ изменяет средний прямой ток светодиода и, следовательно, яркость (сверху: средняя, низкая и высокая яркость) при сохранении заданного рабочего тока во время фазы включения.(Источник: OSRAM)

Рис. 4. Рабочий цикл линейно зависит от яркости светодиода. (Источник: OSRAM)
Современные драйверы светодиодов от основных производителей обычно разрабатываются с учетом ШИМ-регулирования яркости. Многие микросхемы включают вывод PWM или DIM, позволяющий напрямую вводить сигнал от генератора PWM для определения цикла включения и выключения драйвера. Тем не менее, по-прежнему стоит тщательно обдумать выбор драйвера светодиода, потому что есть несколько ключевых факторов, которые отличают хороший дизайн цифрового затемнения светодиодов от плохого.
Ключевым моментом является частота поезда ШИМ (или f _DIM). Минимальное значение f _DIM определяется чувствительностью глаза к мерцанию. Согласно последним рекомендациям по дизайну освещения, частота f _DIM должна составлять более 80–100 Гц, если не возникнет долгосрочных последствий для здоровья. (См. Библиотечную статью «Как новые рекомендации по мерцанию повлияют на дизайн светодиодного освещения».)
Дизайнер сталкивается с чем-то вроде компромисса, потому что чем выше частота, тем больше влияние на коэффициент контрастности.Это связано с тем, что даже лучшему драйверу светодиода требуется определенное время, чтобы отреагировать на вход ШИМ. На рисунке 5 показано, где возникают эти временные задержки.
Рисунок 5: Драйвер светодиода показывает задержки в своей реакции на сигнал ШИМ уменьшения яркости. Эти задержки определяют максимальный коэффициент контрастности системы затемнения. (Источник: Texas Instruments)
На рисунке 5 t _D представляет задержку распространения от момента, когда сигнал ШИМ (V _DIM) становится высоким, до момента, когда прямой ток, управляющий светодиодом, срабатывает.(t _SU и t _SD — время нарастания прямого тока светодиода и время нарастания соответственно.) Скорость нарастания ограничивает минимальный и максимальный рабочий цикл (D _MIN и D _MAX) и, в В свою очередь, коэффициент контрастности.
Понижение f _DIM обычно способствует более высокому коэффициенту контрастности, поскольку драйвер светодиода с фиксированной скоростью нарастания имеет достаточно времени, чтобы достичь необходимого прямого тока / прямого напряжения, а затем вернуться к нулю даже для низких рабочих циклов, поскольку T относительно велик .
(Обратите внимание, что для любого выбора частоты затемнения ШИМ рекомендуется выбрать драйвер светодиода с ограниченным поворотом, потому что время включения светодиода таково, что он может загореться «раньше» на переднем фронте сигнала ШИМ (и, следовательно, на прямое напряжение / прямой ток за пределами спецификации), подвергая потребителя тем же изменениям CCT, которые мешают аналоговому регулированию яркости.)
Коэффициент контрастности (CR) обычно выражается как величина, обратная минимальному значению времени включения:
Стандартные импульсные регуляторы напряжения общего назначения не предназначены для многократного включения и выключения, поэтому производители уделяют мало внимания нарастанию напряжения.Во многих случаях эти регуляторы даже имеют так называемые режимы плавного пуска и плавного отключения (для предотвращения скачков напряжения), которые увеличивают нарастание. В отличие от них, драйверы светодиодов для диммирования разработаны с коротким временем нарастания.
Драйверы светодиодов
, основанные на импульсных понижающих (понижающих) регуляторах, имеют самое короткое время нарастания из всех по двум причинам. Во-первых, понижающий стабилизатор подает мощность на выход, когда переключатель управления включен, что делает контуры управления более быстрыми по сравнению с топологиями повышающего («повышающего») или понижающего-повышающего.Во-вторых, индуктивность понижающего стабилизатора подключается к выходу в течение всего цикла переключения, обеспечивая непрерывный выходной ток и позволяя отказаться от выходного конденсатора. Отсутствие конденсатора позволяет очень быстро изменять выходное напряжение / ток драйвера. ^[1] Тщательный выбор понижающего регулятора может учесть частоты ШИМ-затемнения в диапазоне кГц, что, хотя, возможно, и не обязательно для основного освещения, может быть полезно для таких приложений, как высокоскоростной стробинг, для задач промышленного распознавания изображений.
Проектирование блоков питания для светодиодов с ШИМ-регулировкой
Существует три подхода к проектированию источника питания светодиодов с ШИМ-регулированием яркости: разработка схемы с нуля с использованием дискретных компонентов; соедините понижающий драйвер светодиода с входом ШИМ со схемой ШИМ или замените схему ШИМ специальным генератором ШИМ.
Первый подход не для слабонервных, но, если бюджет и пространство имеют большое значение, это может быть подходящим вариантом. Однако здесь мы рассмотрим два других подхода, основанных на некоторых из многих проверенных интегрированных модульных устройств управления питанием от широкого круга основных поставщиков.
Простое и относительно недорогое решение с ШИМ-регулировкой яркости, которое объединяет функции управления драйвера светодиода, но дает разработчикам гибкость в выборе внешнего полевого МОП-транзистора, используемого для управления светодиодами, разработано Texas Instruments. LM3421 — это высоковольтный N-канальный контроллер MOSFET для питания светодиодов. Микросхема может быть сконфигурирована в топологиях понижающего, повышающего, пониженно-повышающего и несимметричного первичного преобразователя индуктивности (SEPIC).
В этом контексте особый интерес представляет то, что LM3421 включает вывод nDIM, который можно использовать для регулировки яркости.TI предлагает два подхода к диммированию: первый — с использованием инвертированной последовательности импульсов ШИМ через диод Шоттки (D _DIM), а второй — с использованием стандартного ШИМ-сигнала, подаваемого через диммирующий полевой МОП-транзистор (Q _DIM). Второй подход полезен, если приложению требуется высокая частота ШИМ с хорошей контрастностью, поскольку он увеличивает скорость нарастания контроллера драйвера светодиода. На рисунке 6 показаны параметры ШИМ-регулирования яркости для LM3421.
Рис. 6: TI предлагает два метода регулирования яркости ШИМ для использования с контроллером драйвера светодиода LM3421, используя либо диод Шоттки, либо полевой МОП-транзистор для приложений, требующих более высоких частот ШИМ.
Со своей стороны, Maxim Integrated недавно представила драйвер светодиодов со встроенной функцией диммирования, который не требует внешних компонентов, за исключением генератора сигналов ШИМ. MAX16819 — это понижающий драйвер светодиода, который работает с входным диапазоном от 4,5 В до 28 В и оснащен встроенным стабилизатором 5 В / 10 мА. Как и в случае с устройством TI, описанным выше, выход DRV микросхемы предназначен для питания внешнего полевого МОП-транзистора, который подключен к светодиодам и помогает уменьшить нарастание.
Примечательной особенностью чипа является его гистерезисный алгоритм управления, который, по заявлению компании, обеспечивает быструю реакцию во время операции регулирования яркости ШИМ и обеспечивает частоту ШИМ до 20 кГц для приложений, требующих такой скорости.Устройства имеют частоту коммутации до 2 МГц, что позволяет разработчику выбирать компактные внешние компоненты. На рисунке 7 показано, как быстро прямой ток, управляющий светодиодом, реагирует на изменения напряжения затемнения.
Рисунок 7: MAX16819 от Maxim Integrated использует алгоритм гистерезисного управления, который ускоряет реакцию на входные сигналы ШИМ-регулирования. На рисунке показан отклик системы при 50-процентном рабочем цикле и токе светодиода 400 мА.
В качестве высококачественного (но, очевидно, более дорогого) решения Linear Technology предлагает 48-канальный светодиодный ШИМ-генератор LT8500.Микросхема может быть объединена с тремя 16-канальными драйверами светодиодов LT3595 в понижающем режиме для создания светового решения с ШИМ-регулировкой яркости, которое может питать до 480 светодиодов при токах до 50 мА.
LT3595A — это понижающий драйвер светодиодов, предназначенный для управления 16 независимыми каналами, до десяти светодиодов в каждом. В микросхеме интегрированы переключатели, диоды Шоттки и компоненты компенсации, чтобы уменьшить площадь, занимаемую схемой, и снизить стоимость компонентов. Он работает от входного напряжения от 4,5 В до 45 В и работает с частотой переключения 2 МГц (что позволяет использовать небольшие катушки индуктивности и конденсаторы).
Регулировка яркости регулируется для каждого канала путем подачи входного сигнала ШИМ на 16 отдельных контактов ШИМ. Устройство отличается быстрой скоростью нарастания и понижения, что обеспечивает максимальный коэффициент контрастности 5000: 1.
Генератор ШИМ светодиодов LT8500 работает от входного напряжения от 3 В до 5,5 В и имеет 48 независимых каналов, что позволяет использовать его для непосредственного управления тремя драйверами светодиодов. Каждый канал имеет индивидуально настраиваемый регистр ШИМ.
LT8500 может регулировать яркость каждого канала независимо.12-битные регистры ШИМ — программируемые через простой интерфейс последовательной передачи данных — обеспечивают 4095 различных шагов яркости от 0 до 99,98 процентов максимальной выходной мощности светодиода. На рисунке 8 показано, как LT8500 может быть настроен для управления тремя понижающими драйверами светодиодов LT3595A. Обратите внимание, что резистор R _SET устанавливает ток светодиода для всех 16 каналов соответствующего драйвера светодиода.
Рис. 8. LT8500 Linear Technology может обеспечить вход ШИМ-регулирования для трех понижающих драйверов светодиодов LT3595.В свою очередь, каждый драйвер может запитать до 160 светодиодов. (Схема нарисована с использованием Digi-Key Scheme-it , на основе оригинального изображения, любезно предоставленного Linear Technology.)
Важные конструктивные особенности
Хотя для светодиодов существует линейная характеристика между прямым напряжением / прямым током и яркостью, реализация диммирования с помощью аналоговых методов, которые изменяют это напряжение / ток, хотя и дешево и легко в разработке, может отрицательно повлиять на CCT светодиода.Это делает эту технику плохим выбором для высококачественных потребительских осветительных приборов.
ШИМ-регулировка яркости преодолевает изменение CCT, потому что при включении светодиоды работают в рекомендованной рабочей точке. Диммирование линейно пропорционально скважности последовательности импульсов ШИМ. Поставщики кремния поставляют широкий спектр драйверов светодиодов с ШИМ-регулировкой (обычно понижающими), которые используют преимущества этой технологии, а некоторые генераторы ШИМ разработаны специально для работы со светодиодами.
Чипы представляют собой устройства, способные создавать хорошие конечные продукты, при условии, что разработчик учитывает два ключевых момента: убедитесь, что драйвер светодиода имеет быструю скорость нарастания, чтобы увеличить коэффициент контрастности, и тщательно выберите частоту ШИМ, чтобы во-первых, гарантировать отсутствие проблем с электромагнитными помехами (подшипник в Имейте в виду, что сам драйвер светодиода будет переключаться на высокой частоте независимо от любого входа затемнения ШИМ) и, во-вторых, чтобы избежать заметного мерцания светового потока.
Заключение
Конечно, потребители требуют от дизайнеров линейного затемнения светодиодов с большим коэффициентом контрастности и без изменения цвета или заметного мерцания светодиодного освещения. Однако, как мы показали, лучший способ удовлетворить эти требования — это использовать светодиоды при прямом токе / прямом напряжении, рекомендованном производителем для оптимального качества света, и затемнять светодиоды с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) прямого тока. .
Мы рассмотрели некоторые методы и описали некоторые практические схемы, чтобы вы начали: Удачи!
Артикул:
« Свет имеет значение, часть 2: Повышение, понижение и затемнение », Самех Сархан и Крис Ричардсон, National Semiconductor (теперь часть Texas Instruments), 2008.
Отказ от ответственности: мнения, убеждения и точки зрения, выраженные различными авторами и / или участниками форума на этом веб-сайте, не обязательно отражают мнения, убеждения и точки зрения Digi-Key Electronics или официальную политику Digi-Key Electronics.
Светодиодный диммер и схема контроллера скорости двигателя постоянного тока с использованием метода ШИМ

Учебное пособие по созданию схемы контроллера с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией) для управления скоростью двигателей постоянного тока и яркостью светодиодов. Эта схема использует микросхему таймера 555 для генерации непрерывных импульсов включения-выключения, которые управляют скоростью двигателей постоянного тока или яркостью светодиодов.
Вы также можете использовать эту схему в качестве светодиодного диммера для декоративного освещения, например, светодиодных лент и т. Д.
Необходимые компоненты
555 Таймер IC
Резисторы: 1 кОм, 100R
Потенциометр 47 кОм
100n конденсатор
конденсатор
10 мкФ Для сглаживания входной мощности)
PN-диоды * 2
N Channel Mosfet (я использовал IRFZ44N)
Макетная плата
Несколько разъемов макетной платы
(5-12) V Источник питания
Примечание. используют эту схему для управления скоростью мотор-редукторов постоянного тока или для уменьшения яркости светодиодных лент.Это не требуется для управления отдельными светодиодами.
Принципиальная схема
Ниже представлена принципиальная схема цепи регулятора яркости светодиода с ШИМ-управлением:
Если вы хотите управлять тяжелыми нагрузками, такими как двигатели постоянного тока или светодиодные ленты, вам необходимо подключить МОП-транзистор к выходу микросхемы таймера 555 и подключить двигатель / светодиодную ленту к контакту стока МОП-транзистора. Схема ниже демонстрирует это расположение:
Как работает эта схема
[Пожалуйста, ознакомьтесь с объяснениями, приведенными в видеоуроке для лучшего визуального понимания]
Эта схема контролирует скорость или яркость выходного сигнала путем непрерывного включения и выключения выхода.Скорость двигателя постоянного тока или яркость светодиода можно контролировать, регулируя продолжительность включения по отношению к общему времени. Другими словами, если необходимо увеличить скорость или яркость, мы увеличиваем ширину импульса включения и наоборот. Этот процесс известен как широтно-импульсная модуляция или сокращенно ШИМ.
Каждый импульс представляет собой комбинацию сигнала включения и выключения. Отношение времени включения к общему времени импульса называется рабочим циклом. Таким образом, увеличение рабочего цикла увеличит скорость двигателя или яркость светодиода, и наоборот.
Рабочий цикл = (время включения) / (время включения + выключения) Скорость двигателя = рабочий цикл * максимальная скорость двигателя Яркость светодиода = рабочий цикл * максимальная яркость светодиода
Как мы включаем и выключаем выход и одновременно контролируем рабочий цикл?
Для того, чтобы через равные промежутки времени включать и выключать выход, мы используем микросхему таймера 555 в нестабильном режиме. Вы можете обратиться к этому руководству: Регулируемая схема мигания / мигания светодиодов с использованием микросхемы таймера 555, чтобы узнать, как можно использовать микросхему таймера 555 для создания непрерывных тактовых импульсов и как значения резистора и конденсатора влияют на время включения / выключения.
Мы начнем с аналогичной схемы и разделим пути зарядки и разрядки конденсатора с помощью 2 диодов и потенциометра. Теперь время включения зависит от скорости, с которой заряжается конденсатор 100 нФ, что, в свою очередь, зависит от того, насколько велика левая часть сопротивления потенциометра.
Точно так же время выключения зависит от скорости разряда конденсатора, которая, в свою очередь, зависит от того, насколько велика правая часть сопротивления потенциометра.
И поскольку полное сопротивление потенциометра постоянно, увеличение одной части сопротивления автоматически уменьшает другую часть и наоборот !.
Таким образом, увеличение левой части сопротивления означает, что мы увеличиваем сопротивление, через которое заряжается конденсатор, поэтому для зарядки конденсатора требуется больше времени, что увеличивает время включения. В то же время сопротивление, через которое разряжается конденсатор, уменьшается, и поэтому конденсатор может быстро разряжаться, что сокращает время выключения.
Короче говоря, из-за расположения потенциометра и диода, если время включения увеличивается, время выключения автоматически уменьшается, и наоборот.В результате мы можем поддерживать постоянную сумму времени включения и выключения, в то же время имея возможность изменять время включения и, следовательно, рабочий цикл. Вот что такое ШИМ (широтно-импульсная модуляция).
Дальнейшие улучшения
Если детальное регулирование рабочего цикла выхода ШИМ не требуется, потенциометр можно заменить комбинацией нескольких переключателей. Таким образом, пользователь сможет выбрать фиксированный рабочий цикл из доступных вариантов (например: 0% 25% 50% 75% 100%).
Приложения
Для управления скоростью двигателей постоянного тока или яркостью светодиодных лент, как мы делали в видео
Для точного управления серводвигателями
Используется в схемах инвертора для генерации импульсов, которые приводят в действие повышающий трансформатор
Если вы Если у вас есть какие-либо вопросы / предложения, не стесняйтесь размещать их в разделе комментариев к этому видео: Схема светодиодного диммера и контроллера скорости двигателя постоянного тока с использованием метода ШИМ
Управление светодиодами (LEDC) — ESP32
Введение
Периферийное устройство управления светодиодами (LEDC) в первую очередь предназначено для управления яркостью светодиодов, хотя его также можно использовать для генерации сигналов ШИМ для других целей.Он имеет 16 каналов, которые могут генерировать независимые формы сигналов, которые можно использовать, например, для управления светодиодными устройствами RGB.
каналов LEDC разделены на две группы по 8 каналов в каждой. Одна группа каналов LEDC работает в высокоскоростном режиме. Этот режим реализован аппаратно и предлагает автоматическое изменение рабочего цикла ШИМ без сбоев. Другая группа каналов работает в низкоскоростном режиме, рабочий цикл ШИМ должен быть изменен драйвером программно. Каждая группа каналов также может использовать разные источники синхронизации.
ШИМ-контроллер может автоматически увеличивать или уменьшать рабочий цикл постепенно, позволяя плавные переходы без вмешательства процессора.
Обзор функций
Настройка канала LEDC в режиме высокой или низкой скорости выполняется в три этапа:
Конфигурация таймера путем указания частоты сигнала ШИМ и разрешения рабочего цикла.
Конфигурация канала путем связывания его с таймером и GPIO для вывода сигнала ШИМ.
Изменить ШИМ-сигнал, управляющий выходом для изменения яркости светодиода. Это можно сделать под полным контролем программного обеспечения или с помощью аппаратных функций затухания.
В качестве необязательного шага также можно установить прерывание по окончании перехода.
Основные настройки API ШИМ-контроллера светодиодов
Конфигурация таймера
Установка таймера выполняется путем вызова функции ledc_timer_config () и передачи структуры данных ledc_timer_config_t , которая содержит следующие параметры конфигурации:
Частота и скважность зависят друг от друга.Чем выше частота ШИМ, тем ниже доступное рабочее разрешение, и наоборот. Эта взаимосвязь может быть важна, если вы планируете использовать этот API для других целей, кроме изменения яркости светодиодов. Дополнительные сведения см. В разделе «Поддерживаемый диапазон частот и рабочих разрешений».
Конфигурация канала
Когда таймер установлен, настройте желаемый канал (один из ledc_channel_t ). Это делается путем вызова функции ledc_channel_config () .
Подобно конфигурации таймера, функции настройки канала должна быть передана структура ledc_channel_config_t , которая содержит параметры конфигурации канала.
В этот момент канал должен начать работу и генерировать сигнал ШИМ на выбранном GPIO, как настроено в ledc_channel_config_t , с частотой, указанной в настройках таймера, и заданном рабочем цикле. Работа канала (генерация сигнала) может быть приостановлена в любой момент, вызвав функцию ledc_stop () .
Изменить сигнал ШИМ
Как только канал начинает работать и генерирует сигнал ШИМ с постоянным рабочим циклом и частотой, есть несколько способов изменить этот сигнал. При управлении светодиодами в первую очередь изменяется рабочий цикл для изменения интенсивности света.
В следующих двух разделах описывается, как изменить рабочий цикл с помощью программного и аппаратного замирания. При необходимости частоту сигнала также можно изменить; это описано в разделе «Изменение частоты ШИМ».
Изменение рабочего цикла ШИМ с помощью программного обеспечения
Чтобы установить рабочий цикл, используйте специальную функцию ledc_set_duty () . После этого вызовите ledc_update_duty () , чтобы активировать изменения. Чтобы проверить текущее установленное значение, используйте соответствующую функцию _get_ ledc_get_duty () .
Другой способ установить рабочий цикл, а также некоторые другие параметры канала, — вызвать ledc_channel_config () , описанный в разделе «Конфигурация канала».
Диапазон значений рабочего цикла, передаваемых функциям, зависит от выбранного duty_resolution и должен быть от 0 до (2 ** duty_resolution) - 1 . Например, если выбранное разрешение составляет 10, то значения рабочего цикла могут находиться в диапазоне от 0 до 1023. Это обеспечивает разрешение ~ 0,1%.
Изменение рабочего цикла ШИМ с помощью оборудования
Аппаратное обеспечение LEDC предоставляет средства для постепенного перехода от одного значения рабочего цикла к другому.Чтобы использовать эту функцию, включите затухание с помощью ledc_fade_func_install () , а затем настройте его, вызвав одну из доступных функций затухания:
Наконец начните затухание с ledc_fade_start () .
Если больше не требуется, затухание и связанное с ним прерывание можно отключить с помощью ledc_fade_func_uninstall () .
Изменить частоту ШИМ
LEDC API предоставляет несколько способов изменения частоты ШИМ «на лету»:
Больше контроля над ШИМ
Есть несколько функций таймера нижнего уровня, которые можно использовать для изменения настроек ШИМ:
Первые две функции вызываются «за кулисами» службой ledc_channel_config () , чтобы обеспечить запуск таймера после его настройки.
LEDC Режим высокой и низкой скорости
Высокоскоростной режим позволяет переключать настройки таймера без сбоев. Это означает, что если настройки таймера изменены, изменения будут применены автоматически при следующем прерывании таймера переполнения. Напротив, при обновлении таймера низкой скорости изменение настроек должно явно запускаться программным обеспечением. Драйвер LEDC обрабатывает это в фоновом режиме, например, при вызове ledc_timer_config () или ledc_timer_set () .
Дополнительные сведения о скоростных режимах см. В Справочном техническом руководстве ESP32 > Светодиодный ШИМ-контроллер (LEDC) [PDF]. Обратите внимание, что поддержка SLOW_CLOCK , упомянутая в этом руководстве, еще не поддерживается драйвером LEDC.
Поддерживаемый диапазон частот и рабочих разрешений
ШИМ-контроллер светодиодов предназначен в первую очередь для управления светодиодами. Это обеспечивает большую гибкость настроек рабочего цикла ШИМ. Например, частота ШИМ 5 кГц может иметь максимальное разрешение 13 бит.Это означает, что коэффициент заполнения можно установить от 0 до 100% с разрешением ~ 0,012% (2 ** 13 = 8192 дискретных уровня яркости светодиода). Однако обратите внимание, что эти параметры зависят от тактового сигнала, синхронизирующего таймер светодиодного ШИМ-контроллера, который, в свою очередь, синхронизирует канал (см. Конфигурацию таймера и Техническое справочное руководство ESP32 > Светодиодный ШИМ-контроллер (LEDC) [PDF]).
LEDC можно использовать для генерации сигналов на гораздо более высоких частотах, которых достаточно для синхронизации других устройств, например.г., модуль цифровой камеры. В этом случае максимально доступная частота составляет 40 МГц с рабочим разрешением 1 бит. Это означает, что рабочий цикл установлен на уровне 50% и не может быть изменен.
LEDC API предназначен для сообщения об ошибке при попытке установить частоту и рабочее разрешение, которые превышают диапазон оборудования LEDC. Например, попытка установить частоту на 20 МГц и разрешение нагрузки на 3 бита приведет к следующей ошибке, отображаемой на последовательном мониторе:
E (196) ledc: запрошенная частота и разрешение не могут быть достигнуты, попробуйте уменьшить freq_hz или duty_resolution.div_param = 128
В такой ситуации необходимо уменьшить либо скважность, либо частоту. Например, установка рабочего разрешения на 2 решит эту проблему и позволит установить рабочий цикл с шагом 25%, то есть на 25%, 50% или 75%.
Драйвер LEDC также будет фиксировать и сообщать о попытках настроить комбинации частоты / рабочего разрешения, которые ниже поддерживаемого минимума, например:
E (196) ledc: запрошенная частота и разрешение не могут быть достигнуты, попробуйте увеличить freq_hz или duty_resolution.div_param = 128000000
Рабочий диапазон обычно устанавливается с помощью ledc_timer_bit_t . Это перечисление охватывает диапазон от 10 до 15 бит. Если требуется меньшее разрешение (от 10 до 1), введите непосредственно эквивалентные числовые значения.
PWM — широтно-импульсная модуляция для скорости двигателя постоянного тока и яркости светодиода, стр. 4
(продолжение статьи на предыдущей странице)
Теперь у нас есть простая схема для генерации широтно-импульсной модуляции с переменной скважностью.Следующие две страницы посвящены практическим применениям подключения ШИМ к электронному компоненту.
В целях тестирования лучше всего начать с безопасной, небольшой и простой загрузки. Мы начнем с регулировки яркости одного светодиода с помощью волны с широтно-импульсной модуляцией.
Схема светодиода, подключенного к прямоугольному выходу схемы ШИМ.
Подключите резистор 180 Ом и светодиод любого цвета к контакту 4 микросхемы 74AC14, как показано на схеме.Вращение регулятора потенциометра изменяет время включения светодиода, тем самым изменяя яркость.
Если светодиод не горит, проверьте, не загорается ли он задом наперед. Если светодиодный индикатор слишком тусклый, независимо от настройки потенциометра, вы можете использовать резистор меньшей мощности последовательно со светодиодом. Или, возможно, вы используете более слабый выходной чип, такой как 74HC14, вместо рекомендуемого 74AC14. Тск. Тск.
Диск потенциометра может работать не так, как вы ожидаете, так как поворот его влево сделает светодиод ярче, а не тусклее.Это связано с тем, что выходной сигнал первого логического элемента инвертора снова инвертируется вторым логическим элементом. То есть выходной сигнал противоположен исходному сигналу.
Если вы хотите, вы можете исправить это, подав выход контакта 4 на вход контакта 5 (и отсоединив контакт 5 от земли). Это снова инвертирует сигнал, так что выход вывода 6 будет соответствовать полярности вывода 2. Однако не используйте контакт 2 напрямую, потому что подключение нагрузки (светодиода) изменит зарядку и разрядку конденсатора.
Еще один вариант: вместо использования дополнительного логического элемента вы можете перевернуть светодиод и подключить анод к + 5V вместо GND. Или вы можете просто проигнорировать это.
Предполагая, что теперь вы можете управлять яркостью одного светодиода, вы можете спросить себя, почему все эти дополнительные схемы того стоят, если вы можете просто подключить один автономный светодиод к потенциометру, чтобы изменять яркость?
Что ж, ты прав. Пример одного светодиода предназначен исключительно для диагностических целей.Чтобы ШИМ стоил дополнительных хлопот, он должен управлять переменными нагрузками или более тяжелыми, чем может выдержать один потенциометр.
Несколько светодиодов или 7-сегментные светодиодные дисплеи
Начнем со схемы хромой цепи управления яркостью светодиода. Вы можете попробовать эту схему на макетной плате без пайки, но не используйте ее в реальной жизни, потому что она не очень хорошо контролирует яркость.
Схема потенциометра, непосредственно регулирующего яркость 7-сегментного цифрового светодиодного дисплея.
Семисегментный цифровой светодиодный индикатор может отображать числа от 0 до 9, а также некоторые буквы и символы. Каждый сегмент светодиода имеет ограничивающий ток резистор для защиты от яркости, превышающей максимально допустимую (допустим, 20 мА).
Сегменты светодиодов управляются неким чипом (микроконтроллером или чипом светодиодного дисплея), который может включать и выключать каждый светодиод индивидуально, подавая 5 В на анодные провода, помеченные от «a» до «g».В целях тестирования вы можете отказаться от микросхем дисплея и просто подключить провода от 5 В к резисторам светодиодов, которые вы хотите включить.
Это светодиодный дисплей с общим катодом. Это означает, что все светодиоды имеют один и тот же провод заземления (0 В).
Все это пока хорошая электротехника.
Новичок в электронике поставил на катодную сторону потенциометр для регулировки яркости.Когда на светодиодном индикаторе отображается цифра «1» (горят два крайних правых сегмента), новичок регулирует яркость до удовлетворительного уровня.
Теперь возникает проблема. Затем отобразится цифра «8», которая загорится на все семь светодиодных сегментов. Дисплей теперь намного тусклее, чем раньше, потому что семь светодиодов теперь совместно используют сопротивление потенциометра, которое было установлено только для двух светодиодов.
Один переменный резистор не работает при изменении нагрузки (два светодиода на семь светодиодов или наоборот).Вместо того, чтобы пытаться изменить сопротивление для изменения яркости, давайте изменим «время включения» и «время выключения».
Схема широтно-импульсного модулятора (ШИМ), регулирующего яркость 7-сегментного цифрового светодиодного дисплея.
Эта схема в основном такая же, как и предыдущая. Отличие в том, что заменили потенциометр. Прямоугольная волна переменной скважности из схемы ШИМ подается через резистор (R3) в транзистор (Q3) и на общий катод для всех светодиодов.
Транзистор — это выключатель света. Когда импульсная волна высока, транзистор включает светодиоды. Когда пульсовая волна низкая, транзистор выключает светодиоды.
Поскольку ШИМ быстрее, чем может обнаружить глаз (1 кГц в этом примере), включение и выключение (мигание) не заметно. Но общее «время включения» по сравнению с «временем выключения» со временем меняет общий световой поток светодиодов, независимо от того, сколько или мало светодиодов включено.Это цифровое изменение, которое одинаково влияет на все светодиоды (они либо включены, либо выключены).
Q3 : Стандартный биполярный NPN-транзистор, такой как 2N3904 или 2N2222. Транзистор необходим, потому что этот дисплей может использовать до 140 мА (7 светодиодов по 20 мА каждый), а выходной контакт 74AC14 может подавать только 25 мА. Вы можете заменить более мощный транзистор (Zetex 4 amp ZTX1047A) на более крупные дисплеи с большим количеством светодиодов.
R3 : резистор на 1 кОм.Этот токоограничивающий резистор не влияет на яркость. Это необходимо только для предотвращения протекания слишком большого тока через базу транзистора.
Теперь у вас есть метод регулировки мощности, подаваемой на большую или изменяющуюся нагрузку (используйте транзистор и ШИМ). Хм. Двигатель может иметь как большую нагрузку, так и переменную. Давай попробуем …

ШИМ-регулировка яркости и ее частота (постоянное напряжение и постоянный ток)

В прошлом диммирование часто выполнялось путем понижения напряжения источника света, из-за чего мощность источника света уменьшалась.Это хорошо работает с традиционными лампочками, но не работает со светодиодами. Хотя снижение напряжения может изменить уровни светоотдачи светодиода, оно также может отрицательно повлиять на цвет, эффективность и вызвать другие проблемы.
Сейчас светодиодные схемы выпускаются в двух вариантах:
Постоянное напряжение
Постоянный ток
Постоянный ток
Постоянный ток означает, что вы представляете схему светодиода с переменным напряжением, но ограничиваете силу тока, подаваемую на светодиод.Изменяя эту величину тока, вы можете сделать светодиод более тусклым или дать больше света. Схема светодиода автоматически найдет лучшее напряжение в диапазоне в сочетании с заданной силой тока, чтобы она загорелась.
По идее, это лучший способ управлять светодиодом. Он всегда должен работать оптимально и, таким образом, выделять как можно больше света и меньше тепла, даже если условия меняются, например, температура и т. Д.
Преимущество этого метода в том, что светодиоды совсем не мерцают. Если вы думаете, что подвержены этому, этот тип установки для вас! Лично я считаю, что при достаточно высокой частоте ШИМ это преимущество становится спорным, потому что невозможно увидеть мерцание лично (или даже с помощью камеры), но это мое мнение.
У постоянного тока есть большой недостаток, поскольку управление светодиодом с постоянным током очень плохо влияет на несколько светодиодов. В основном вам понадобится драйвер для каждого светодиода. Если затем вы хотите уменьшить яркость этого светодиода, вы часто получаете очень «неуклюжую» настройку, когда вам нужно использовать диммер AC TRIAC для отправки сигнала диммирования на драйвер светодиода постоянного тока, который затем преобразует это в диммирование постоянного тока. Некоторые драйверы также могут использовать отдельные сигналы затемнения.
Я посмотрел на Constant Current и построил для него оборудование, но из-за того, что вам нужен драйвер для каждого светодиода, он быстро становится дорогим.Тем более, что для их уменьшения вам понадобится «диммируемый драйвер», который, в свою очередь, снова станет дороже, поэтому я посмотрел дальше.
Постоянное напряжение (и регулировка яркости ШИМ)
Постоянное напряжение означает, что напряжение, а не сила тока, которую видит светодиод, всегда остается постоянным. Максимальная сила тока часто ограничивается резисторами, чтобы светодиоды не перегружались. Так работает большинство светодиодных лент.
Как я уже упоминал выше, хотя снижение напряжения может снизить светоотдачу, это имеет нежелательные эффекты.Для этого они изобрели так называемое ШИМ-диммирование. ШИМ расшифровывается как «широтно-импульсная модуляция», и это в основном означает, что светодиоды включаются и выключаются в быстром темпе.
ШИМ имеет частоту и рабочий цикл. Частота определяет, сколько раз светодиод мигает в секунду, а рабочий цикл определяет, как долго будет этот импульс. Если, скажем, рабочий цикл составляет 20%, а частота составляет 1000 Гц, светодиод будет гореть только 1/5 секунды в целом. Но поскольку это происходит так быстро, человеческий глаз (или даже мультиметр) воспринимает более низкую яркость (напряжение) светодиода.
Многие коммерческие диммеры работают в диапазоне от 100 Гц до 400 Гц. Хотя человеческий глаз не может воспринимать 100 отдельных кадров в секунду, быстрое движение перед источником света все же может вызвать эффект визуального стробирования.
По этой причине QuinLED-OG работал на частоте 1000 Гц. Совершенно невозможно увидеть человеческим глазом, независимо от того, насколько вы чувствительны к восприятию мерцания.
1000 Гц все равно недостаточно для сенсора камеры
Вы когда-нибудь замечали, где во время просмотра некоторых видео в Интернете вы видите этот странный узор из полос в комнате или на картинке? Это ШИМ-диммирование! Хотя человеческий глаз может не видеть или даже воспринимать частоты около 400 Гц или 500 Гц, датчик камеры все же может.Из-за этого ШИМ-затемнение часто невозможно использовать ни в каких ситуациях с фото или видео.
Но поскольку я хочу использовать светодиодные ленты в своем новом офисе, где я тоже собираюсь снимать, этого не пойдет.
Чтобы попытаться «исправить» эту проблему, новые QuinLED-Quad и QuinLED-Hexa будут использовать ШИМ не на частоте 1000 Гц, а на 40 000 Гц (или выше, до 150 000 Гц) в попытке не только сделать PWMing. светодиода, невидимого для человеческого глаза, но также и для фотоаппаратов (при разумных выдержках).
Вот почему платы QuinLED представляют собой ШИМ-диммеры на основе постоянного напряжения. Таким образом, они могут управлять большим количеством источников света (часто включая несколько источников постоянного тока в цепочке) и, используя очень высокую частоту ШИМ, вы сможете использовать их в большинстве, если не во всех ситуациях.
.

Контроллер шим для светодиодов: Шим контроллер для светодиодной ленты. Регулировка яркости светодиодов. Схема и принцип её работы

Шим контроллер для светодиодной ленты. Регулировка яркости светодиодов. Схема и принцип её работы

Необходимость в регуляторах яркости

Готовые к использованию регуляторы яркости

Требования к регулятору

Схема регулятора LED

Вывод

Схема и принцип её работы

Плата и детали сборки регулятора яркости

Контроллеры для светодиодов

Многоканальные контроллеры для светодиодов под заказ

Трехканальные контроллеры для светодиодов

ШИМ-контроллер для RGB светодиодов с использованием PIC PIC12F629

Описание схемы

Управление

Прошивка

Формат данных цветовой последовательности

Простой ШИМ-регулятор яркости светодиодов

Схема и принцип её работы

Плата и детали сборки регулятора яркости

Практические советы

Контроллеры светодиодов

Контроллеры светодиодов

Шим регулятор для светодиодов: широтно импульсный модулятор схема

Точное регулирование яркости светодиодов с ШИМ без внешних генераторов сигналов, часов или микроконтроллеров.

для светодиодов и ленточных светильников

Типы управления 1 цветным светодиодом:

Как уменьшить яркость светодиодного света Качество