Драйвер — электронное устройство, предназначенное для преобразования электрических сигналов, целью которого является управление чем-либо. Драйвером обычно называется отдельное устройство или отдельный модуль, микросхема в устройстве, обеспечивающие преобразование электрических управляющих сигналов в электрические или другие воздействия, пригодные для непосредственного управления исполнительными или сигнальными элементами.
В данном случае рассматривается LED драйвер(для питания светодиода(ов)).
Светодиоды, в отличие от других излучающих свет приборов (ламп, светильников), не могут быть напрямую включены в бытовую сеть. Более того, светодиоды не могут питаться фиксированным напряжением, которое указано в паспорте. Устройство питания светодиода должно иметь элементы, ограничивающие ток через светодиод в соответствии с его характеристиками. Именно поэтому диод называется «токовым прибором», и использование традиционных преобразователей напряжения неприменимо. Светодиод, как и любой полупроводниковый диод, имеет нелинейную вольт-амперную характеристику, которая меняется под воздействием температуры и, хоть и незначительно, но отличается у разных излучателей, даже выпущенных в одной партии. Поэтому ограничивающие ток элементы должны учитывать как разброс параметров светодиодов, температурный и временной уход, так и изменения питающего напряжения.
Известно множество схем питания светодиодов. Например:
- Наиболее простым решением для ограничения тока светодиода является резистор, включенный последовательно с светодиодом, однако, такой вариант не слишком экономичен. Немалая часть подводимой мощности будет выделяться на этом резисторе в виде тепла. Чем меньше сопротивление резистора, тем больше он будет греться, так как напряжение на резисторе практически неизменно и приблизительно равно разности напряжения питания и падения напряжения на светодиоде, но и тем больше будет меняться ток светодиода при изменении его параметров, вызванных например, изменениями температуры. Попросту говоря, так делают обычно для финансовой экономии устройства(в данном случае LED светильника в целом) не задумываясь о КПД, ресурсе и режиме работы диодов и так далее. Зачастую можно встретить примеры такой топологии попросту по не опытности изготовителя-производителя.
2. Другой способ питания — стабилизация тока через светодиод с помощью электронной схемы. Для таких целей выпускаются специальные микросхемы, содержащие один или несколько стабилизирующих ток выходов. При использовании такого решения, напряжение питания может быть подобрано таким, что выделяемая на драйвере активная мощность была минимальной. Именно такие драйверы со стабилизацией тока и с управлением от микроконтроллера используются в светодиодных LED светильниках, где требуется управлять не только включением, выключением и яркостью. Именно для этого компания Aquaplanner разработала свою схему LED драйвера c возможностью управления сигналом ШИМ(PWM) и запустила постоянное их производство.
Основа драйвера:
Компания National Semiconductor выпустила две микросхемы для управления мощными светодиодами. Драйверы светодиодов по своему принципу действия являются импульсными стабилизаторами тока. Входное напряжение может изменяться в пределах от 4.5 до 42 В (LM3414) или от 4.5 до 65 В (LM3414HV). Выходной ток регулируется с помощью внешнего резистора в пределах от 350 мА до 1 А.
В качестве нагрузки можно включать цепочку из последовательно соединенных (до 18 штук) светодиодов высокой яркости.
Частота коммутации подстраивается с помощью внешнего резистора в пределах 250 кГц … 1 МГц. Максимальный КПД равен 96%.
Имеются две возможности управления яркостью свечения светодиодов: с помощью внешнего резистора и с помощью внешнего ШИМ сигнала.
Именно на втором варианте (LM3414HV) основан наш драйвер. Так же в схему были добавлены группы защиты для сглаживания(так сказать) ошибок при подключении самостоятельно, от низкокачественных источников питания и так далее.
Параметры:
V Входное напряжение (мин.)/(макс.) 4.5-60. V Выходное напряжение (мин)./(макс.) 0.2-65. mA Выходной ток (мин.)/(макс.) 350-1000 (Задается статическим резистором). Количество выходов 1. Стандарт и параметры сигнала диммирования ШИМ(PWM), Analog. 250-1000kHz.
Внимание! В данной таблице приведены критически-допустимые значения.
Больше информации о параметрах можно посмотреть в официальном паспорте микросхемы (LM3414HV).
Преимущество такого регулятора в том, что он контролирует выходной ток без «сжигания» избыточной энергии. Энергии от источника питания берётся только столько, сколько нужно, чтобы получить необходимый выходной ток. Немного энергии теряется из-за сопротивления и других факторов, но эти потери минимальны. Такой драйвер имеет эффективность 90% и выше.
Этот драйвер при работе мало греется и не требует теплоотвода.