Построение импульсных источников питания для светодиодных светильников Часть 2

На основе линейки микросхем L656x можно строить недорогие, эффективные реализации корректоров. Дополнительным плюсом является возможность построения интерфейса между DC/DC-преобразователем и ККМ. Реализация такой связки даёт возможность управления преобразователем (если он поддерживает такую возможность), например, при возникновении неблагоприятных внешних условий (перегрев, перенапряжение) можно отключить преобразователь. С другой стороны, преобразователь тоже может инициировать включение и выключение микросхемы. Встроенный драйвер позволяет управлять мощными MOSFET- или IGBT-транзисторами.

Рис. 6. Схема корректора мощности на микросхемах L656x.

Микросхемы L656x снабжены специальными цепями, понижающими проводимость искажений входного тока, возникающих при достижении входным напряжением нулевого значения. Основная причина этих помех - "мертвая зона", возникающая при работе диодного моста, когда все четыре диода оказываются закрытыми. Пара диодов, работающих на положительную полуволну, оказываются закрытыми из-за смены полярности питающего напряжения, а другая пара еще не успела открыться из-за собственной барьерной емкости. Этот эффект усиливается при наличии фильтрующего конденсатора, расположенного за диодным мостом, который, при смене полярности питания, сохраняет некоторое остаточное напряжение, не позволяющее диодам вовремя открываться. Таким образом, очевидно, что ток в эти моменты не протекает, его форма искажается. Применение новых контроллеров ККМ позволяет в значительной степени сократить время "мертвой зоны", уменьшая тем самым искажения. Микросхемы совместимы друг с другом по выводам.

Наряду c применением контроллеров серии L656x в качестве корректора мощности, благодаря высокому быстродействию и низкой потребляемой мощности микросхемы могут успешно использоваться для реализации конвертеров обратноходового типа. Пример реализации схемотехнического решения, расчета и применения такого преобразователя можно посмотреть здесь . В этом приложении описан принцип построения преобразователя на примере микросхемы L6561, приведено подробное описание этой микросхемы и три возможных реализации схемы обратноходового (Fly-back) преобразователя на микросхемах серии L656x. Схема наиболее интересного, на мой взгляд, варианта реализации вышеописанного преобразователя представлена на рис. 7. Она взята из приложения AN1060. Как видно из рисунка, схема мало чем отличается от подобных реализаций на "обычных" ШИМ - контроллерах, например, серии UC3842 или подобных. Отсутствует высоковольтная емкость входного выпрямителя, как и в случае классической схемы корректора мощности. Схема обратной связи собрана на микросхеме TSM101, которая имеет в составе источник опорного напряжения и два раздельных канала стабилизации, в рассматриваемой схеме задействованы оба канала для стабилизации напряжения и тока. Если ток на выходе преобразователя не превышает 2А, стабилизируется напряжение, если ток достигает 2А, преобразователь переходит в режим стабилизации тока. Выход микросхемы TSM101 через опторазвязку на 4N35 соединяется со входом усилителя рассогласования микросхемы L6561 (вывод 1), на элементах, включенных между входом и выходом ОУ (выводы 1 и 2) реализована цепь коррекции обратной связи. Делитель, соединенный с входом MUL (вывод 3) задает максимальное значение тока, проходящее через силовой ключ, по сути он задает величину падения напряжения на резисторе, соединенном с входом CS (вывод 4) при котором срабатывает компаратор, ограничивающий ток в первичной цепи. Таким образом, ток через силовой ключ пропорционален величине входного напряжения, задается синусоидальная форма потребляемого тока и совпадение по фазе напряжения и тока. Через резистор, включенный между питающей обмоткой и выводом 5 микросхемы, контроллер получает информацию о завершении очередного цикла передачи энергии из индуктивности в нагрузку; как только напряжение на этом выводе становится равным нулю, внутренний компаратор микросхемы дает команду на открытие ключа и начало очередного цикла накопления. Таким образом, на одной микросхеме реализуется два устройства: силовой преобразователь и корректор мощности. К сожалению плата за такое упрощение схемы - высокий уровень пульсаций на выходе устройства, и, как следствие, необходимость ставить на выходе конденсаторы относительно большей емкости, ведь бороться теперь приходится с пульсациями частотой 100 Герц, а не только с высокочастотными. Однако такая схема вполне имеет право на существование в приложениях, где уровень выходных пульсаций не имеет решающего значения, например, в источниках питания для светодиодных светильников.

Рис. 7. Схема обратноходового преобразователя на микросхемах L656x.

Микросхемы для построения подобных вариантов источников питания для светодиодных светильников предлагает и фирма Texas Instruments. Ей выпущены на рынок две микросхемы UCC28810 и UCC28811, которые позиционируются как контроллеры управления источником питания для систем светодиодного освещения. Схема включения этих микросхем представлена на рис.7. Микросхемы предназначены для реализации корректоров мощности, работающих в режиме TM для мощностей преобразования не более 250 Вт. Параметры микросхем представлены в табл. 2.

Таблица 2. Микросхемы UCC2881x

Отличительные особенности микросхем UC2881x:

- двухуровневая система защиты от превышения напряжения;
- сверхнизкий ток запуска;
- низкий рабочий ток;
- возможность отключения от нагрузки;
- возможность управления выходным напряжением;

На рис.8 представлена блок схема микросхемы UCC28810. Принцип работы микросхемы принципиально не отличается от микросхем серии L656x, описанных ранее. Есть даже определенная совместимость по выводам. К выводу 1 (Vsense) подключен инвертирующий вход усилителя рассогласования и два компаратора защиты. К этому выводу подключается сигнал обратной связи через резистивный делитель, к неинвертирующему входу усилителя рассогласования подключен источник опорного напряжения с уровнем 2.5В. Компаратор "OVP" защищает нагрузку от превышения напряжения. Если уровень напряжения на его неинвертирующем входе увеличивается до величины 2,7В, он блокирует выход ШИМа, второй компаратор "Enable" контролирует наличие выходного напряжения, при понижении напряжения на его входе ниже 0,57В прохождение ШИМа также блокируется.
К выводу 2 (EAOUT) микросхемы подключен выход усилителя рассогласования. Подключая соответствующие компоненты между "землей" и выводом 2 или выводом 2 и выводом 1 можно задать необходимый коэффициент усиления петли обратной связи и частотную характеристику.
К выводу 3 (VINS) подключен токовый опорный генератор, и он, по сути, управляет величиной опорного напряжения на компараторе тока силового ключа, подключенного к выводу 4 (Isense); величиной напряжения на выводе 3 задается величина опорного напряжения на компараторе тока и, соответственно, максимальный ток через ключ. К этому выводу подключается внешний резисторный делитель, в свою очередь включенный к входному выпрямителю. Таким образом, ток через силовой ключ изменяется пропорционально входному напряжению и совпадает с ним по фазе.
К выводу 5 (TZE) микросхемы подключен компаратор, контролирующий окончание рабочего цикла, этот вывод должен быть подключен к обмотке трансформатора, по окончании цикла отдачи передачи энергии из индуктивности в нагрузку он инициирует начало нового этапа накопления.
Вывод 7 (GDRV) микросхемы, выход ШИМ, позволяет отдавать пиковый ток до 750 мА.

Рис. 8. Блок схема микросхемы UCC28810.

На рис. 9 показана принципиальная схема источника питания светодиодного светильника реализованного на микросхеме UC28810. Цепь обратной связи сконструирована так, что с датчика тока - резистора LED current sense - считывается значение тока, протекающего через нагрузку.

Рис. 9. Схема преобразователя для светодиодного светильника на микросхеме UCC28810.

Получить более подробную информацию по представленной продукции, заказать образцы и отладочные средства Вы можете, обратившись в инженерный отдел:

Техническая поддержка:
Милёхин Дмитрий
E-mail: demen@promelec.ru
Телефон: +7 (343) 372 92 27