1. Принцип дії імпульсного блоку живлення
2. Основні критерії вибору
3. метод перетворення
4. охолодження
5. виконання
6. Вихідна напруга
7. потужність
8. Додаткові функції
9. Як розрахувати потужність блоку живлення для світлодіодної стрічки
10. Підключення світлодіодної стрічки
11. полярність підключення
12. Вибір перетину дроту
13. Вибір схеми включення
14. Відмінності блоку живлення від драйвера

В останні роки світлодіодна стрічка стала особливо популярною. Маючи невисоку вартість і будучи воістину універсальної в плані застосування, вона успішно використовується як для декоративного підсвічування, так і для освітлення. Основною трудністю, з якою стикаються початківці майстра, є вибір блоку живлення для світлодіодної стрічки (СЛ). Сьогодні ми спробуємо вирішити це питання.

Принцип дії імпульсного блоку живлення

На сьогоднішній день для харчування світлодіодної стрічки застосовуються блоки, які використовують принцип імпульсного перетворення напруги. Суть роботи блоку живлення такого типу полягає в наступному:

1. Випрямлення напруги.
2. Подача напруги на первинну обмотку трансформатора у вигляді високочастотних імпульсів. Вони слідують з частотою більше 20 кГц, а просунуті схеми дорогих ПІП працюють на частотах в 100 кГц.
3. До потрібного рівня напруга знижується за допомогою імпульсного трансформатора.
4. На вихідному каскаді відбувається випрямлення і стабілізація величини зниженої напруги.

Для прикладу розглянемо класичну схему імпульсного перетворювача змінної напруги 220 В в постійне 12 В, зібраного на мікросхемі Top242.

Схема імпульсного блоку живлення AC220 / DC12 В

Вхідний мережеве напруга надходить на випрямляч, що складається з діодного моста BR1 і фільтра, що згладжує С1-С4, L1. Отримане таким чином постійну напругу надходить на мікросхему DA1, на якій зібрано високочастотний (до 100 кГц) генератор, навантажений на імпульсний трансформатор Т1. Принцип роботи трансформатора той же, що і у класичного. Єдина відмінність - він працює на високій частоті, але про це пізніше.

Знижений до 12 В напруга високої частоти надходить на випрямляч (діод D3) і згладжує фільтр (С9, С10, L1). Одночасно цей же напруга через оптрон U1 надходить на ланцюг стабілізації, вбудовану в мікросхему DA1. Стабілізація проводиться за допомогою широтно-імпульсної модуляції (ШІМ), суть якої полягає в наступному.

При збільшенні вихідної напруги ланцюг стабілізації (ШІМ-контролер) змінює шпаруватість (тривалість) імпульсів, що надходять на трансформатор, і його чинне вихідна напруга зменшується. При надмірному зниженні вихідної напруги тривалість імпульсів збільшується. В результаті на виході блоку встановлюється рівно 12 В, що і необхідно для правильного харчування світлодіодної стрічки.

У чому переваги імпульсного блоку живлення перед трансформаторних? Оскільки перетворення напруги виробляється на відносно високій частоті, відповідно, зменшуються габарити і маса трансформатора, а значить і всього блоку. Причому зменшуються істотно - в десятки разів. З цієї ж причини зменшуються і габарити згладжують конденсаторів. ШІМ-модуляція ж дозволяє відмовитися від класичних лінійних стабілізаторів, що мають низький ККД і вимагають громіздких радіаторів охолодження.

В результаті ми отримуємо виключно компактний і надійний блок живлення з ККД до 95%.

думка експерта

Олексій Бартош

Спеціаліст по ремонту, обслуговування електроустаткування і промислової електроніки.

Нерідко можна почути замість «блок живлення» вираз «трансформатор», хоча це далеко не одне і те ж. Блок живлення, по суті, - перетворювач, який зазвичай змінює не тільки величину напруги, але і рід струму. Назва «трансформатор» спочатку отримали пристрої, що змінюють лише величину напруги без зміни інших його характеристик. Проте словом «трансформатор» нерідко підміняється вираз «блок живлення».

Основні критерії вибору

Вибираючи блок живлення для СЛ, необхідно звернути увагу на наступні основні характеристики:

1. Метод перетворення напруги.
2. Принцип охолодження.
3. Виконання.
4. Вихідна напруга.
5. Потужність.
6. Додатковий функціонал.

метод перетворення

Як я вже говорив вище, блок живлення може бути трансформаторних або імпульсним. Якщо потрібен блок живлення відносно невеликої потужності, то перевагу краще віддати імпульсної конструкції. Купівля серйозного ТБП виправдає себе лише при потужностях в сотні ват - ДБЖ такої потужності коштують дорого і нерідко мають вентилятори охолодження, які створюють шум і збирають пил.

думка експерта

Олексій Бартош

Спеціаліст по ремонту, обслуговування електроустаткування і промислової електроніки.

Якщо ти побачиш у магазині недорогий трансформаторний адаптер невеликої потужності, що влаштовує тебе за розмірами, то це теж непоганий варіант. Коштує він недорого і важкуватий, але не в кишені ж його носити. Головне, щоб в проект вписався.

охолодження

Охолодження може бути пасивним і активним. У першому випадку охолодження вузлів приладу виробляється природним чином, у другому для цих цілей служить вентилятор. Якщо потужність БП невелика, то від пристрою з примусовим охолодженням краще відмовитися: вентилятор шумить і разом з повітрям всмоктує масу пилу, що осідає на вузлах блоку. Такі джерела вимагають регулярного технічного обслуговування і, головне, погано захищені від вологи.

Такий блок не тільки шумить, але і є своєрідним пилососом

виконання

Від конструктивного виконання залежить ступінь захисту від навколишнього середовища. Якщо блок живлення буде працювати на вулиці або у вологому / запиленому приміщенні, то доведеться вибрати пиловологозахищений, а ще краще герметичну конструкцію. Ніяких дірочок, щелочек і, звичайно, ніяких вентиляторів. Для складних механічних умов (вібрація, тряска, удари і ін.) Відмінно підійде прилад в металевому суцільному корпусі. Для звичайного житлового приміщення можна вибрати блок у відкритому кожусі з безліччю вентиляційних отворів - він буде краще охолоджуватися.

Герметичний пластиковий блок живлення (зліва), відкритий металевий захищений від пилу, вологи, ударів блок живлення (праворуч)

Вихідна напруга

Тут все просто. СЛ випускаються на 2 напруги - 12 або 24 В. Прочитай на пакувальній коробці або навіть на самій стрічці, на яку напругу харчування вона розрахована. Потім вибери БП, що має потрібні параметри.

Ця СЛ розрахована на 12 В, значить і блок живлення потрібен на таке ж напруга

потужність

На цьому блоці живлення вказані і струм, і потужність

Потужність блоку живлення повинна бути як мінімум на 15-20% вище потужності, споживаної стрічкою (стрічками). Начебто все просто, але є один нюанс. Рідко, але трапляється, що на блоках харчування не пишеться потужність, а вказується лише максимально допустимий струм. Як перерахувати його в потужність? Елементарно. Додай робоча напруга (12 або 24 В) блоку на його максимально допустимий струм в амперах, і ти отримаєш потужність в ватах.

На цьому блоці живлення (фото вище) вказана потужність в 20 Вт, струм 1.67 А і напруга 12 В. Перевіримо для інтересу: 12 * 1.67 = 20.04 Вт. Все сходиться.

Додаткові функції

Блок живлення для СЛ з бездротовим пультом дистанційного керування і вбудованим диммером

Крім своєї основної роботи, блок живлення може виконувати і деякі додаткові функції. Існують, наприклад, пристрої з вбудованими диммерами (регуляторами яскравості), таймерами, автоматами ефектів і навіть з бездротовими пультами ДУ. Тут вже на твій розсуд, але май на увазі, що будь-яка додаткова функція відбивається на вартості конструкції.

Як розрахувати потужність блоку живлення для світлодіодної стрічки

Якщо у тебе під рукою калькулятор або навіть просто аркуш паперу з ручкою, розрахунок потужності блоку живлення займе не більше хвилини. Причому ніяких спеціальних знань для цього не буде потрібно, достатньо 3-х класів середньої школи.

Перш за все розрахуй споживану СЛ потужність. Для цього тобі знадобляться два параметри: довжина майбутнього освітлювача і його питома потужність. Довжину, само собою, ти вибираєш сам в залежності від дизайнерської задумки. Питома ж потужність світлодіодної стрічки вказується в супровідній документації і нерідко прямо на упаковці. Одиниці виміру цього параметра - Вт / м.

Припустимо, ти купив СЛ з питомою споживаної потужністю 14.4 Вт / м. Це означає, що кожен метр такої стрічки «з'їсть» 14.4 Вт. При цьому напруга живлення приладу значення не має. Для підсвічування ти вирішив використовувати 3 метра СЛ. Вважаємо: 14.4 * 3 = 43.2 Вт. Отже, твоя задумка буде споживати 43,2 вата. Для надійної роботи джерела живлення він повинен мати певний (15-20%) запас потужності. Додаємо до результату ще невеликий запас і отримуємо 50 Вт.

Таким чином, тобі потрібен адаптер потужністю не менше 50 Вт. Швидше за все, в стандартному ряду БП саме такої потужності не опиниться, тому купуєш найближчий за значенням з більшою потужністю. Наприклад, на 60 Вт.

думка експерта

Олексій Бартош

Спеціаліст по ремонту, обслуговування електроустаткування і промислової електроніки.

Не варто вибирати блок живлення з дуже великим (в 2 і більше разів) запасом потужності. Це збільшить габарити конструкції, знизить її ККД і обійдеться набагато дорожче.

Якщо ти вирішив забезпечити харчування одним адаптером декількох СЛ, то розрахуй споживану потужність кожної, а результати склади. Стрічки будуть включатися паралельно (про схему включення див. Нижче), а значить, їх потужності підсумовуються.

до змісту ↑

Підключення світлодіодної стрічки

Підключення «трансформатора» (адаптера) до світлодіодним стрічці зовсім нескладна, і навряд чи викличе у тебе труднощі. Тут досить вирішити 3 основні питання:

1. Розібратися з полярністю підключення.
2. Підібрати провід потрібного перетину.
3. Вибрати схему включення.

полярність підключення

Уважно оглянь блок живлення і знайди, де у нього на вихідних (output або out) клемах позначення «плюс», а де «мінус». Якщо замість клем у блоку дроти, то додатково вони розцвічені: червоний «плюс», чорний «мінус» відповідно. Те ж саме зроби і зі світлодіодним стрічкою:

Полярність підключення СЛ і її блоку живлення

Важливо! Забарвлення проводів - червоний і чорний - умовна. Дуже багато виробників дотримуються цього стандарту, дроти у їх БП можуть бути будь-якого кольору, тому орієнтуйся тільки на маркування.

Вибір перетину дроту

Тепер по перетину. Те, що СЛ харчується відносно низьким напругою, не говорить про те, що струмом, що протікає по годує проводах, можна знехтувати. Навпаки, чим нижче напруга живлення, тим більший струм буде потрібно для розвитку потужності.

Якщо, наприклад, через 70-ватну лампочку на напругу 220 В буде текти струм всього 300 мА (70 \ 220 = 0.31), то для живлення 12-вольтової світлодіодної стрічки тієї ж потужності буде потрібно струм майже в 6 А!

Якщо підключити таку стрічку тонкими проводами, то, по-перше, на них впаде напругу і стрічка буде світити вполнакала. По-друге, перевантажені дроти можуть нагрітися і влаштувати пожежу. Тому перетином проведення нехтувати не можна.

Як дізнатися, який струм буде текти по годує СЛ проводам? Розрахунок не складний. Для цього досить потужність стрічки у ВАТ розділити на напругу її харчування в вольтах. Цей розрахунок я зробив вище, показавши, що 70-ватна 12-вольта стрічка зажадає струму в 5.83 А. Якщо СЛ кілька, то потужність їх перед розрахунками потрібно скласти.

Як перетин дроту залежить від струму? Тут навіть уваги не потрібен, просто звернися до наведеної нижче табличці і вибери провід з перетином не нижче рекомендованого:

Залежність перетину дроту від струму і довжини лінії (провід мідний багатожильний)

Струм, А

Перетин дроту мм², не менше, при довжині лінії

2 м

3 м

4 м

5 м

6 м

8 м

10 м

1.6 0.3 0.4 0.6 0.7 0.9 1.1 1.4 3 0.5 0.8 1.0 1.3 1.5 2.0 2.5 4.1 0.7 1.1 1.4 1.8 2.1 2.9 3.6 8.5 1.5 2.3 3.0 3.8 4.5 6.0 7.5 12 2.1 3.2 4.3 5.4 6.4 8.6 10.7 16 2.9 4.3 5.7 7.1 8.6 11.4 14.3 20 3.6 5.4 7.1 8.9 10.7 14.3 17.9 25 4.3 6.4 8.6 10.7 12.9 17.1 21.4

Дуже часто діаметр живильного проводу вибирають такий же, який мають виходять проводки з адаптера. Так робити не можна! Чим довше живить лінія, тим більше повинно бути перетин дроту.

Вибір схеми включення

Якщо СЛ одна, то схема підключення буде елементарної, її навіть соромно малювати:

Схема підключення блоку живлення до однієї СЛ

Трохи складніше, якщо стрічок кілька. Типова помилка початківця дизайнера - послідовне з'єднання декількох СЛ в одну довгу лінію:

Неправильне підключення декількох СЛ до одного блока живлення

Таке підключення перевантажує живлять шини першої стрічки і вони, як правило, згоряють. І тоді СЛ можна викинути. Якщо стрічок кілька, єдино правильним рішенням може бути тільки таке:

Правильне підключення декількох СЛ до одного блока живлення до змісту ↑

Відмінності блоку живлення від драйвера

Нерідко блок, що забезпечує живлення СЛ, плутають з драйвером для живлення світлодіодів . Блок живлення і драйвер - абсолютно різні прилади, і плутати їх ні в якому разі не можна!

Світлодіодний драйвер - це, по суті, стабілізатор струму. Він обмежує величину протікає через світлодіоди струму і забезпечує стабілізацію цього струму на заданому рівні незалежно від величини вхідної напруги. Вони не бояться КЗ, але можуть згоріти від холостого ходу (ХХ).

Адаптер для СП не стежить за вихідним струмом: він видає його стільки, скільки зажадає сама стрічка. Пристрій займається лише стабілізацією напруги, а за струмом в СЛ стежать спеціальні токоограничивающие резистори. Якщо стрічці потрібно, скажімо, 12 В, то блок живлення видасть рівно 12, оскільки саме від цього параметра залежить якісна робота стрічкових освітлювачів. Такі блоки живлення бояться КЗ, але відмінно себе почувають на ХХ через нульовий вихідного струму.

думка експерта

Олексій Бартош

Спеціаліст по ремонту, обслуговування електроустаткування і промислової електроніки.

Блок живлення видасть потрібний СЛ ток тільки в тому випадку, якщо він (струм) не перевищує максимально допустимий для конкретного БП. В іншому випадку джерело живлення буде перевантажений і згорить.

Таким чином, сплутавши адаптер з драйвером і поставивши один замість іншого, ти в кращому випадку отримаєш непрацездатну конструкцію. У гіршому ж позбудешся або освітлювального приладу, або джерела живлення - все буде залежати від характеристик і потужності обладнання.

Ось ми і розібралися з блоками живлення для світлодіодних стрічок. Тепер ти знаєш, які вони бувають, і при необхідності зможеш вибрати потрібний тобі без сторонньої допомоги.