Circuitos de fontes de alimentação para tiras de LED e não apenas

Os LEDs substituem esses tipos de fontes de luz, como lâmpadas fluorescentes e lâmpadas incandescentes. Quase todas as casas já possuem lâmpadas LED, elas consomem muito menos que dois de seus antecessores (até 10 vezes menos que lâmpadas incandescentes e 2 a 5 vezes menos que lâmpadas fluorescentes compactas ou lâmpadas fluorescentes que economizam energia). Em situações em que você precisa de uma fonte de luz longa ou precisa organizar a iluminação de uma forma complexa em andamento tira conduzida.

A fita de led é ideal para várias situações, sua principal vantagem sobre os LEDs individuais e as matrizes de LEDs são fontes de energia. Eles são mais fáceis de encontrar à venda em quase todas as lojas de artigos elétricos, ao contrário dos drivers para LEDs de alta potência, além disso, a seleção de uma fonte de alimentação é realizada apenas pelo consumo de energia, porque a grande maioria das tiras de LED tem uma tensão de alimentação de 12 volts.

Embora para LEDs e módulos de alta potência, ao escolher uma fonte de energia, é necessário procurar uma fonte de corrente com a energia e a corrente nominal necessárias, ou seja, considere 2 parâmetros, o que complica a seleção.

Este artigo discute esquemas típicos de fontes de alimentação e seus componentes, além de dicas para reparo de presuntos e eletricistas iniciantes.

Tipos e requisitos de fontes de alimentação para faixas de LED e lâmpadas de 12V LED

O principal requisito para uma fonte de energia para LEDs e tiras de LEDs é a estabilização de tensão / corrente de alta qualidade, independentemente de picos de tensão na rede elétrica, bem como pequenas ondulações de saída.

De acordo com o tipo de execução, as fontes de alimentação para produtos LED são diferenciadas:

• Selado. Eles são mais difíceis de reparar, o estojo nem sempre é passível de desmontagem precisa e, no interior, pode até ser preenchido com selante ou composto.

• À prova de vazamentos para uso interno. Melhor reparar, porque a placa é removida após desaparafusar vários parafusos.

Por tipo de resfriamento:

• Antena passiva. A fonte de alimentação é resfriada por convecção natural do ar através da perfuração de sua caixa. A desvantagem é a incapacidade de obter alta potência, mantendo as dimensões gerais;

• Ar ativo. A fonte de alimentação é resfriada usando um cooler (um pequeno ventilador, conforme instalado nas unidades de sistema do PC). Esse tipo de resfriamento permite que você obtenha mais energia no mesmo tamanho com uma fonte de alimentação passiva.

Esquemas de fonte de alimentação para tiras de LED

Deve-se entender que na eletrônica não existe uma “fonte de alimentação para uma faixa de LED”; em princípio, qualquer fonte de alimentação com tensão e corrente adequadas maiores que a consumida pelo dispositivo será adequada a qualquer dispositivo. Isso significa que as informações descritas abaixo são aplicáveis ​​a quase todas as fontes de alimentação.

No entanto, na vida cotidiana, é mais fácil falar sobre a fonte de alimentação para o uso pretendido para um dispositivo específico.

Estrutura geral de uma fonte de alimentação comutada

Nas últimas décadas, as fontes de alimentação pulsadas (UPS) são usadas para alimentar fitas de LED e outros equipamentos. Eles diferem dos transformadores, pois trabalham não na frequência da tensão de alimentação (50 Hz), mas em altas frequências (dezenas e centenas de quilohertz).

Portanto, para sua operação, é necessário um gerador de alta frequência, barato e projetado para fontes de alimentação de pequenas correntes (unidades de amperes), um circuito de geração automática é freqüentemente encontrado, sendo usado em:

• transformadores eletrônicos;

• reatores eletrônicos para lâmpadas fluorescentes;

• Carregadores de telemóveis;

• UPS barato para tiras de LED (10-20 W) e outros dispositivos.

Um diagrama dessa fonte de alimentação pode ser visto na figura (clique na imagem para ampliar):

Sua estrutura é a seguinte:

1. Destacado em azul ponte de diodoparado na entrada da fonte de alimentação, ele retifica a tensão alternada de entrada, para fornecer aos nós seguintes uma tensão constante de 220 * 1,41 = 310 V. Em caso de falha, verifique a presença e a magnitude da tensão ANTES da ponte e DEPOIS, se estiver ausente, será necessário substituir os diodos ou a ponte se estiver montado em um prédio de hotel.

Não é mostrado no diagrama, mas um fusível ou resistor de baixa resistência pode estar presente na linha de 220 V; verifique sua integridade antes de iniciar os reparos.

2. Um filtro de ondulação é circulado em marrom, seu elemento principal é C4 - capacitor eletrolítico. Sua capacidade depende de quanto o fabricante economizou, geralmente até 220 microfarads por 400 volts. L1 - ondulação do filtro e interferência eletromagnética que ocorrem durante a operação de uma fonte de alimentação comutada. Na maioria das fontes de alimentação baratas, está faltando.

Um problema comum de filtro - secagem, explosão ou inchaço de um capacitor eletrolítico, leva a uma operação de baixa qualidade de toda a fonte de alimentação de comutação como um todo ou a sua completa inoperabilidade. Você pode substituí-lo com a mesma e maior capacidade, mas com tamanho adequado.

3. O transistor de potência VT1 da parte de potência é destacado em verde, neste caso um transistor de efeito de campo, mas também pode ser bipolar. T1 - transformador de pulso com três enrolamentos: primário, secundário e básico.

O terceiro enrolamento é necessário para a geração de oscilações de alta frequência - se o princípio da fonte de geração automática for interessante, é melhor ler os livros de Moin, Zinoviev e outros livros sobre fontes de alimentação do tipo pulsado.

Os transformadores de pulso são muito menores em tamanho do que os transformadores de rede, novamente devido ao trabalho em altas frequências e são feitos não de ferro, mas de ferrita. Na maioria das vezes, o interruptor liga / desliga.

Tocar o transistor multímetro no modo de teste de diodo, e você descobrirá imediatamente sua quebra ou quebra. Os elementos restantes são a amarração desse nó, que raramente é interrompida individualmente, principalmente após o transistor de potência. No entanto, você deve sempre garantir que os valores nominais dos resistores e capacitores sejam consistentes.

Os diodos na amarração do transformador VD7 e VD5 atuam como um amortecedor que protege os circuitos contra explosões de contra-EMF, no momento da troca do transistor. Eles também são um nó bastante ocupado e responsável.

4. O circuito de realimentação de tensão é destacado em vermelho baseado no diodo zener ajustável TL431 e seus análogos (quaisquer letras na designação com os números "431").Informações adicionais sobre o TL431:Chips analógicos lendários

O sistema operacional inclui um optocoupler U1, com sua ajuda, um sinal de saída é fornecido à parte de potência do oscilador e uma tensão de saída estável é mantida.Pode não haver tensão na parte de saída devido à quebra do diodo VD8, geralmente este é um conjunto Schottky, a ser substituído. O capacitor eletrolítico C10 inchado também costuma causar problemas.

Como você pode ver, tudo funciona com um número muito menor de elementos, a confiabilidade é apropriada ...

Mais caros e fontes de alimentação

Os circuitos que você verá abaixo são freqüentemente encontrados em fontes de alimentação para fitas de LED, DVD players, gravadores de rádio e outros dispositivos de baixa potência (dezenas de watts).

Antes de prosseguir para a discussão de circuitos populares, familiarize-se com a estrutura de uma fonte de alimentação comutada com um controlador PWM.

A parte superior do circuito é responsável por filtrar, retificar e suavizar as ondulações da tensão de rede 220, essencialmente a mesma que no tipo anterior e nas subsequentes.

O mais interessante é o bloco PWM, o coração de qualquer fonte de alimentação decente. Um controlador PWM é um dispositivo que controla o ciclo de trabalho dos pulsos do sinal de saída com base em uma configuração definida pelo usuário ou feedback sobre corrente ou tensão.O PWM pode controlar a potência de carga usando uma chave de campo (bipolar, IGBT) e uma chave controlada por semicondutor como parte de um conversor com um transformador ou indutor.

Alterando a largura dos pulsos em uma determinada frequência - você altera o valor real da tensão, mantendo a amplitude, e pode integrá-lo aos circuitos C e LC para eliminar a ondulação. Esse método é chamado de simulação de largura de pulso, ou seja, modelagem de sinal devido à largura dos pulsos (ciclo de trabalho / ciclo de trabalho) a uma frequência constante.

Em inglês, soa como um controlador PWM ou um controlador de modulação por largura de pulso.

A figura mostra um PWM bipolar. Sinais retangulares são os sinais de controle nos transistores do controlador, a linha pontilhada mostra a forma da tensão na carga dessas teclas - a tensão efetiva.

Melhores fontes de alimentação de baixa energia média são geralmente construídas em controladores PWM integrados com um interruptor de energia embutido. Vantagens sobre o esquema de geração automática:

• A frequência de operação do conversor não depende da carga ou da tensão de alimentação;

• Melhor estabilização dos parâmetros de saída;

• Possibilidade de sintonia mais simples e confiável da frequência de operação no estágio de projeto e modernização da unidade.

Abaixo, alguns circuitos típicos de fonte de alimentação (clique na imagem para ampliar):

Aqui, o RM6203 é um controlador e uma chave em um caso.

Este circuito usa chave mosfet externa.

A mesma coisa, mas em um chip diferente.

O feedback é realizado usando um resistor, às vezes os acopladores ópticos conectados a uma entrada chamada Sense (sensor) ou Feedback (feedback). O reparo dessas fontes de energia é geralmente semelhante. Se todos os elementos puderem ser reparados, e a tensão de alimentação for fornecida ao microcircuito (perna Vdd ou Vcc), o problema é mais provável, mais precisamente pode ser determinado usando um osciloscópio olhando para os sinais de saída (dreno, perna do portão).

Quase sempre, você pode substituir esse controlador por qualquer analógico com uma estrutura semelhante. Para isso, você precisa comparar a folha de dados com a que está instalada na placa e a que você possui e solda, observando a pinagem, como mostra as fotos a seguir.

Ou aqui está um diagrama da substituição de tais microcircuitos.

Fontes de alimentação poderosas e caras

Fontes de alimentação para tiras de LED, bem como algumas fontes de alimentação para laptops, são executadas no controlador PWM UC3842.

O esquema é mais complexo e confiável. O principal componente de energia é o transistor e transformador Q2. Durante o reparo, é necessário verificar os capacitores eletrolíticos de filtragem, o interruptor de alimentação, os diodos Schottky nos circuitos de saída e os filtros LC de saída, a tensão de alimentação do microcircuito, caso contrário, os métodos de diagnóstico são semelhantes.

No entanto, um diagnóstico mais detalhado e preciso é possível apenas com o uso de um osciloscópio; caso contrário, verifique os curtos-circuitos da placa, a solda de elementos e as quebras são mais caras. Substituir nós suspeitos por obviamente funcionais pode ajudar.

Modelos mais avançados de fontes de alimentação para tiras de LED são fabricados no quase lendário chip TL494 (qualquer letra com os números "494") ou no seu análogo KA7500. A propósito, a maioria das fontes de alimentação de computadores AT e ATX são construídas sobre esses controladores.

Aqui está um circuito típico de fonte de alimentação neste controlador PWM (clique no circuito):

Essas fontes de alimentação são altamente confiáveis ​​e estáveis.

Breve algoritmo de verificação:

1. Alimentamos o microcircuito de acordo com a pinagem de uma fonte de energia externa de 12 a 15 volts (12 pernas são mais e menos 7 por 7 pernas).

2. Uma tensão de 5 volts deve aparecer em 14 pernas, que permanecerão estáveis ​​quando a energia mudar, se "flutuar" - um chip de substituição.

3. Na 5ª saída, deve haver uma tensão dente de serra para "ver", isso só pode ser feito usando um osciloscópio.Se não estiver lá ou a forma estiver distorcida, verificamos que os valores nominais do circuito de sincronismo RC estão conectados aos pinos 5 e 6; caso contrário, o diagrama mostra R39 e C35, para substituí-los; se nada mudou depois disso, o microcircuito falhou.

4. Nas saídas 8 e 11, deve haver pulsos retangulares, mas eles podem não ser devidos ao esquema de implementação de feedback específico (conclusões 1-2 e 15-16). Se você desligar e conectar 220 V, por algum tempo eles aparecerão lá e a unidade entrará novamente em defesa - isso é um sinal de um microcircuito em funcionamento.

5. Você pode verificar o PWM em curto-circuito nas pernas 4 e 7, a largura do pulso aumentará e em curto-circuito em 4 por 14 pernas - os pulsos desaparecerão. Se você obter outros resultados - o problema está no MS.

Este é o teste mais conciso deste controlador PWM. Há um livro inteiro sobre "Reparando fontes de alimentação baseadas nelas", Alternando fontes de alimentação para PC IBM ".

Embora seja dedicado a fontes de alimentação de computadores, há muitas informações úteis para qualquer operador de rádio amador.

Conclusão

O circuito de fontes de alimentação para tiras de LED é semelhante a qualquer fonte de alimentação com características semelhantes; pode ser facilmente reparado, modernizado e ajustado à tensão necessária, é claro, dentro de limites razoáveis.

Veja também em nosso site:

Diagramas esquemáticos das fontes de alimentação de dispositivos eletrônicos portáteis

O que é uma fonte de alimentação comutada e como ela difere de um analógico convencional

Dicas para reparar fontes de alimentação comutadas

Gravação de vídeo do processo de reparo de vários eletrodomésticos