Что такое биполярный транзистор

Что такое биполярный транзистор и как его проверить

Добрый день, друзья!

Сегодня мы продолжим знакомиться с электронными «кирпичиками» компьютерного «железа». Мы уже рассматривали с вами, как устроены полевые транзисторы, которые обязательно присутствуют на каждой материнской плате компьютера.

Усаживайтесь поудобнее – сейчас мы сделаем интеллектуально усилие и попытаемся разобраться, как устроен

Биполярный транзистор

Биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор, который широко применяется в электронных изделиях, в том числе и компьютерных блоках питания.

Слово «транзистор» (transistor) образовано от двух английских слов – «translate» и «resistor», что означает «преобразователь сопротивления».

Слово «биполярный» говорит о том, что ток в приборе вызывается заряженными частицами двух полярностей – отрицательной (электронами) и положительной (так называемыми «дырками»).

«Дырка» — это не жаргон, а вполне себе научный термин. «Дырка» — это не скомпенсированный положительный заряд или, иными словами, отсутствие электрона в кристаллической решетке полупроводника.

Биполярный транзистор представляет собой трехслойную структуру с чередующимися видами полупроводников.

Так как существуют полупроводники двух видов, положительные (positive, p-типа) и отрицательные (negative, n-типа), то может быть два типа такой структуры – p-n-p и n-p-n.

Средняя область такой структуры называется базой, а крайние области – эмиттером и коллектором.

На схемах биполярные транзисторы обозначаются определенным образом (см рисунок). Видим, что транзистор представляет собой, по существу, да p-n перехода, соединенных последовательно.

Вопрос на засыпку – почему нельзя заменить транзистор двумя диодами? Ведь в каждом из них есть p-n переход, не так ли? Включил два диода последовательно – и дело в шляпе!

Нет! Дело в том, что базу в транзисторе во время изготовления делают очень тонкой, чего никак нельзя достичь при соединении двух отдельных диодов.

Принцип работы биполярного транзистора

Отношение тока коллектора к току базы называется коэффициентом усиления по току и может составлять величину от нескольких единиц до нескольких сотен.

Интересно отметить, что у маломощных транзисторов он чаще всего больше, чем у мощных (а не наоборот, как можно было бы подумать).

Это напоминает работу полевого транзистора (ПТ).

Разница в том, что в отличие от затвора ПТ, при управлении ток базы всегда присутствует, т.е. на управление всегда тратится какая-то мощность.

Чем больше напряжение между эмиттером и базой, тем больше ток базы и, соответственно, больше ток коллектора. Однако любой транзистор имеет максимально допустимые значения напряжений между эмиттером и базой и между эмиттером и коллектором. За превышение этих параметров придется расплачиваться новым транзистором.

В рабочем режиме обычно переход база-эмиттер открыт, а переход база-коллектор закрыт.

Биполярный транзистор, подобно реле, может работать и в ключевом режиме. Если подать некоторый достаточный ток в базу (замкнуть кнопку S1), транзистор будет хорошо открыт. Лампа зажжется.

При этом сопротивление между эмиттером и коллектором будет небольшим.

Падение напряжения на участке эмиттер – коллектор будет составлять величину в несколько десятых долей вольта.

Если затем прекратить подавать ток в базу (разомкнуть S1), транзистор закроется, т.е. сопротивление между эмиттером и коллектором станет очень большим.

Как проверить биполярный транзистор?

Так как биполярный транзистор представляет собой два p-n перехода, то проверить его цифровым тестером достаточно просто.

Надо установить переключатель работы тестера в положение проверки диодов, присоединив один щуп к базе, а второй – поочередно к эмиттеру и коллектору.

По сути, мы просто последовательно проверяем исправность p-n переходов.

Такой переход может быть или открыт, или закрыт.

Затем надо изменить полярность щупов и повторить измерения.

В одном случае тестер покажет падение напряжение на переходах эмиттер – база и коллектор – база 0,6 – 0,7 В (оба перехода открыты).

Во втором случае оба перехода будут закрыты, и тестер зафиксирует это.

Следует отметить, что в рабочем режиме чаще всего один из переходов транзистора открыт, а второй закрыт.

Измерение коэффициента передачи биполярного транзистора по току

Если в тестере имеется возможность измерения коэффициента передачи по току, то проверить работоспособность транзистора можно, установив выводы транзистора в соответствующие гнезда.

Коэффициент передачи по току – это отношение тока коллектора к току базы.

Чем больше коэффициент передачи, тем большим током коллектора может управлять ток базы при прочих равных условиях.

Цоколевку (наименование выводов) и другие данные можно взять из data sheets (справочных данных) на соответствующий транзистор. Data sheets можно найти в Интернете через поисковые системы.

Тестер покажет на дисплее коэффициент передачи (усиления) тока, который нужно сравнить со справочными данными.

Коэффициент передачи тока маломощных транзисторов может достигать нескольких сотен.

У мощных транзисторов он существенно меньше – несколько единиц или десятков.

Однако существуют мощные транзисторы с коэффициентом передачи в несколько сотен или тысяч. Это так называемые пары Дарлингтона.

Пара Дарлингтона представляет собой два транзистора. Выходной ток первого транзистора является входным током для второго.

Общий коэффициент передачи тока – это произведение коэффициентов первого и второго транзисторов.

Пара Дарлингтона делается в общем корпусе, но ее можно сделать и из двух отдельных транзисторов.

Встроенная диодная защита

Некоторые транзисторы (мощные и высоковольтные) могут быть защищены от обратного напряжения встроенным диодом.

Таким образом, если подключить щупы тестера к эмиттеру и коллектору в режиме проверки диодов, то он покажет те же 0,6 – 0,7 В (если диод смещен в прямом направлении) или «запертый диод» (если диод смещен в обратном направлении).

Если же тестер покажет какое-то небольшое напряжение, да еще в обоих направлениях, то транзистор однозначно пробит и подлежит замене. Закоротку можно определить и в режиме измерения сопротивления – тестер покажет малое сопротивление.

Встречается (к счастью, достаточно редко) «подлая» неисправность транзисторов. Это когда он поначалу работает, а по истечению некоторого времени (или по прогреву) меняет свои параметры или отказывает вообще.

Читайте также:
Фото необычных домов

Если выпаять такой транзистор и проверить тестером, то он успеет остыть до присоединения щупов, и тестер покажет, что он нормальный. Убедиться в этом лучше всего заменой «подозрительного» транзистора в устройстве.

В заключение скажем, что биполярный транзистор – одна из основных «железок» в электронике. Хорошо бы научиться узнавать – «живы» эти «железки» или нет. Конечно, я дал вам, уважаемые читатели, очень упрощенную картину.

В действительности, работа биполярного транзистора описывается многими формулами, существуют многие их разновидности, но это сложная наука. Желающим копнуть глубже могу порекомендовать чудесную книгу Хоровица и Хилла «Искусство схемотехники».

Какие трансформаторы используются для светодиодных лент на 12 Вольт, как их выбирать и подключать?

Применением светодиодных лент для освещения жилых, офисных и торговых помещений сегодня никого не удивишь, но популярность LED технологий обусловлена не только данью моде. У полупроводниковых источников света низкое потребление электроэнергии и длительный срок службы. Их единственный недостаток — более высокая стоимость по сравнению с другими видами осветительных приборов. При этом на ценовой фактор оказывает немалое влияние цена электронного балласта (трансформатора), блока питания, необходимого для работы светодиодной ленты.

В данной публикации мы рассмотрим ряд вопросов, связанных с БП для светодиодных источников света. Собранная информация поможет подобрать адаптер по мощности и напряжению, правильно подсоединить к нему ленту, а также сделать своими руками простейший блок питания для освещения.

Что такое электронный балласт и зачем он нужен?

Необходимость данного устройства связана с тем, что напряжение питания ленточных светодиодов – 12 вольт (или 24 вольта). Соответственно, для подключения к домашней электросети понадобится понижающий блок питания на 12 вольт, снабженный преобразователем напряжения из переменного в постоянное.

Несмотря на то, что для работы устройств можно использовать как импульсные, так трансформаторные источники питания, последние не получили широкого распространения. Это связано как с большим и габаритами и весом, порождающими проблему, куда спрятать такой адаптер, так и низким КПД. Помимо этого силовой трансформатор «жужжит», чем вносит изрядную долю дискомфорта. Но за счет простоты реализации такие схемы популярны среди начинающих радиолюбителей.

Производители блоков питания для диодов предпочитают использовать импульсные схемы, что позволяет повысить мощность адаптеров и уменьшить их габариты и стоимость. Подробную информацию об импульсных источниках питания можно найти на нашем сайте.

Иногда такие БП называют «трансформаторами» для LED-лент, что не совсем корректно, ведь речь идет именно об импульсных преобразователях напряжения, но поскольку такой термин прочно закрепился, мы также будем его использовать.

Варианты исполнения блоков питания для светодиодных лент

В зависимости от функционального назначения электронный балласт выпускается в следующих вариантах исполнения:

  • В виде компактного сетевого БП. Такие устройства выглядят как обычные зарядки для мобильных устройств. Компактные сетевые блоки питания для светодиодных лент

Данное решение можно назвать эконом вариантом, поскольку из всех видов исполнения оно самое низкое по стоимости. Обратная сторона – низкая мощность, как правило, она не превышает 30-36 Вт (встречаются китайские изделия на 60 Вт, но в них этот параметр сильно завышен). Основная сфера применения – подключение простой подсветки. Главное достоинство – не требуется монтаж, драйвер достаточно воткнуть в розетку, предварительно подключив к выходу ленту.

  • Компактный блок, помещенный в герметичный пластиковый корпус. Максимальная мощность таких устройств 75 Вт. Встречающийся на китайской продукции показатель 100 Вт не соответствует действительности. Герметичный компактный электронный балласт, закрытый от внешнего воздействия

Отличительные особенности: небольшой вес, компактные размеры, защита от влаги и пыли. Это практически идеальный вариант для организации подсветки в потолочных нишах, если не принимать во внимание высокую стоимость адаптера (почти вдвое дороже аналогов с негерметичным корпусом).

  • Электронный балласт в герметичном корпусе из алюминия. Этот вариант исполнения рассчитан на суровые условия эксплуатации. Сфера применения таких БП — освещение наружной рекламы, подсветка зданий и других объектов, где производится монтаж светодиодов большой мощности. Установка в качестве адаптера бытовых источников света экономически не обоснована. Блоки питания Arlight в герметичном алюминиевом корпусе

Отличительные особенности: устойчивость к механическому воздействию и деструктивным природным факторам (дождь, снег, УФ излучение). Что касается мощности, то с учетом нередкого изготовления таких адаптеров по спецзаказам, она может быть в довольно широком диапазоне. У типовых изделий этот параметр, как правило, от 80 до 200 Вт. Цена значительно выше, чем у других вариантов исполнения.

  • Негерметичный балласт. Наиболее популярный БП, широко применяется для питания освещения квартир, офисов и торговых залов. Стоит немного дороже компактного сетевого блока, но может быть значительно мощнее при тех же габаритах. БП в негерметичном исполнении

Мощные устройства данного типа могут быть оборудованы принудительной вентиляцией, обеспечивающей охлаждение электронных компонентов, что продлевает срок службы адаптеров. Изготавливаются под напряжение 12 или 24 В. Невысокая цена и широкий ассортимент, позволяющий подобрать наиболее оптимальный вариант, сделали такие БП наиболее популярными.
https://www.youtube.com/watch?v=xsyVQBIUFR0

Кратко об управлении

Говоря о драйверах для LED-лент, нельзя не упомянуть об устройствах управления их свечением, в частности, о диммерах и RGB-контролерах.

Поскольку для питания используются импульсные БП, то регулировать интенсивность свечения ленточных светодиодов путем изменения напряжения, как для ламп накаливания, не получится. Для этой цели потребуется приобрести специальное устройство — диммер, например такой, как представлен на рисунке ниже.

Диммируемый модуль для монохромной светодиодной ленты

Включается такое устройство в разрыв между БП и лентой.

Для управления RGB-лентами используется специальное устройство, как правило, оно выполнено на базе микроконтроллера. Как правило, в него «защиты» несколько программ, позволяющих как управлять интенсивностью свечения с преобладанием того или иного цвета, так и задействовать другие световые эффекты (видео с их демонстрацией несложно найти в сети).

Читайте также:
Тюль для спальни — какую выбрать?

RGB контролер с пультом управления

Включение контролера производится так же, как и диммера (между БП и лентой).

Как выбрать трансформатор для светодиодной ленты?

В первую очередь необходимо определиться с основными характеристиками БП. Для нас значащими являются:

  • входное напряжение.
  • напряжение на выходе.
  • сила тока номинальной нагрузки.

С первым параметром сложностей не возникнет, он должен отвечать стандартам домашней электросети. Напряжение на выходе необходимо подбирать соответственно питанию ленты, оно должно быть 12 или 24 вольта. Что касается мощности адаптера, то он рассчитывается по току номинальной нагрузки с учетом характеристик ленты и ее предполагаемой длины. Расскажем подробно, как он делается.

Расчет мощности блока питания для светодиодов

Чтобы посчитать, какой мощности нужен БП, для начала вспомним производную от закона Ома: , в нашем случае Р – это расчетная мощность, I – номинальный ток нагрузки, U – напряжение питания.

Спрашивается причем тут длина ленты, объяснить проще на примере. Допустим, для реализации проекта нам требуется три метра монохромной ленты SMD 3528 на 12 вольт. В таблице ее характеристик указана мощность 4,8 Вт/м. Исходя из этого, расчетная мощность для 3 метров составит 14,4 Вт. Учитывая оптимизм производителей, добавим запас 30%, получим 18,42 Вт. Следовательно, нам понадобится блок питания с током нагрузки не менее 1,5 А (18,42/12).

Как видите, ничего сложного в расчетах нет, главное учитывать характеристики нагрузки. В качестве примера нижа представлена таблица, где показано, какие бывают светодиоды на 12 вольт.

Таблица: пример характеристик LED-лент на 12 вольт

Обратим внимание, стандартная длина ленты 5 метров, но допускается использовать куски меньшие по размеру (как производится разрез указано на нашем сайте) или подключить сразу два полноразмерных куска или более. О том, как это сделать пойдет речь ниже.

Подключение трансформатора к светодиодной ленте

Как правило, этот этап не вызывает сложностей, поскольку большинство производителей, таких как Feron или Arlight, к своим изделиям прилагают подробную инструкцию. Для тех, кто остановил свой выбор на нонейме, мы расскажем, как производится подключение светодиода к 24 или 12 вольтам.

Практикуется две схемы подключения прямая и параллельная, они представлены ниже на картинке.

Схемы подключения А) прямая; В) параллельная

Как правило, последовательная схема подключения нескольких лент не практикуется, за исключением случаев, когда общая длина ленты не превышает 5-ти метров.

Крепление проводов осуществляется к дин-рейке на БП, где указано назначение каждого контакта (пример показан на фото ниже).

Пример подключения ленты к БП

К ленте провода припаиваются или для подключения используются специальные переходники. Что касается расстояния от БП до ленты, то чем оно меньше, тем лучше. На практике адаптеры редко устанавливаются далеко от источников света, поэтому длина кабеля в расчет не принимается.

Самодельный трансформаторный блок питания на 12 вольт

В завершении приведем простую схему БП для питания светодиодного источника света мощностью до 120 Вт на основе интегрального стабилизатора КР142ЕН8Б.

Схема блока питания для светодиодной ленты на 12 вольт

Обозначения:

  • Резисторы: в схеме не задействованы.
  • Конденсаторы: С1 и С2 – 100 нФ; С3 – 1000 мкФ х 25 В; С4 и С5 -2200 мкФ х 25 В.
  • Выпрямитель: VD1 – диодный мост КВРС 15005 или любой другой, рассчитанный на ток не менее 10 ампер;
  • Диод VD2 – 1N4005 (в качестве альтернативы подойдет любой кремневый диод).
  • Транзистор VT1 – TIP 3005, собственно подойдет любой биполярник, у которого ток коллектора от 10,0 А и более.
  • Микросхема DA1 – интегральный стабилизатор КР142ЕН8Б, в качестве альтернативы можно использовать МС7812ВТ или подобные аналоги.
  • ТР1 – допускается использование любого понижающего трансформатора со вторичной обмоткой рассчитанной на напряжение 12-18 В и ток нагрузки от 10,0 А.

Собранная схема не требует настройки, если сборка была произведена правильно. Этот БП может запитать как обычную ленту на 12 вольт 60 ватт, так и более мощные источники света.

Собирать с нуля импульсный инверторный БП бесперспективно. Проще приспособить для этой цели готовое устройство, например, взять со сгоревших в люстре ламповых энергосберегающих светильников электронный баланс и отремонтировать его, внеся небольшие изменения (увеличить напряжение и потребляемый ток). По сути, это готовые импульсные БП.

Сопутствующие вопросы

Довольно часто можно услышать вопрос, где используются ленты на 24 вольта, как правило, их используют для освещения. Они могут крепиться клейкой лентой к специальной подложке, рассеивающей тепло или закладываться в профиль для светодиодной ленты, крепящийся на потолок или стены. Подбор БП, расчет мощности и схема подключения светодиодов к 24 вольтам, производится по тому же принципу, что был описан выше.

Что делать, если сгорел один или несколько диодов? Ремонт в данном случае не требует больших усилий. Необходимо визуально найти сгоревший сегмент, определить его довольно просто по внешнему виду, далее он вырезается по меткам на ленте. Оставшиеся куски следует соединить проводом соответствующего сечения, соблюдая полярность. SMD элементы довольно маленькие, перепаивать их не имеет смысла, выгоревший сегмент лучше удалить. Потеря одного из них глобально не отразится на суммарной мощности источника света.

Сколько можно подключать лент к БП? Все зависит от мощности адаптера и характеристик источника света, который от него питается.

Что делать, если с электронного балласта слышен треск или другие не характерные звуки? Следует немедленно отключить питание и произвести технический осмотр устройства.

Монтаж и подключение светодиодной ленты через блок питания 12-24 Вольт.

Есть две основные причины выхода из строя светодиодной подсветки:

    не качественные светодиоды и блоки питания
    не правильный монтаж и подключение с ошибками

Вот основные три правила и ошибки, на которые нужно обращать внимание в первую очередь.

Читайте также:
Твердотопливные котлы: как выбрать климатическое оборудование для негазифицированного дома

Светодиодная лента подключается параллельно, отрезками не более чем по 5 метров каждый.

Она даже продается катушками этого метража. А что если вам нужно подключить 10 или 15м? Казалось бы, подсоединил конец первого куска с началом второго и готово. Однако такое подключение запрещается. Почему так принято?

Потому что пять метров – это расчетная длина, которую могут выдержать токоведущие дорожки ленты. При большей длине, нагрузка будет превышать допустимую и лента обязательно выйдет из строя. Кроме того, будет наблюдаться неравномерность свечения. В начале ленты светодиоды будут светить ярко, а в конце гораздо тусклее.

Вот так будет выглядеть схема параллельного подключения светодиодных лент длиной превышающих допустимую:

При этом подключать ленту можно как с двух сторон, так и с одной. Подключение с двух сторон позволяет уменьшить нагрузку на токовые дорожки, а также помогает избежать неравномерности свечения в начале и конце ленты.

Особенно это важно на мощной ленте – свыше 9,6Вт/метр. Именно так советуют подключать профессионалы, которые занимаются установкой светодиодной продукцией долгие годы. Единственный жирный минус – приходится тащить дополнительные провода вдоль всего освещения.

Светодиодная лента должна обязательно монтироваться на алюминиевый профиль, который выполняет роль теплоотвода.

Во время работы лента нагревается, и эта температура отрицательно влияет на сами светодиоды. Они попросту перегреваются и начинают терять яркость, постепенно деградируя и разрушаясь.

Таким образом лента, которая могла бы спокойно проработать 5-10 лет, без профиля перегорит у вас через год, а может даже и раньше. Поэтому использование алюминиевого профиля в светодиодной подсветке обязательно.

Единственная лента, где можно обойтись без него – это SMD 3528. Она маломощная, всего 4,8Вт на 1м и не столь требовательна к теплоотводу.

Особенно нуждаются в теплоотводе ленты залитые сверху силиконом. В них теплоотдача происходит только через подложку, снизу. А этого бывает иногда недостаточно. Если вы еще наклеите ее на какой-нибудь пластик или дерево, то здесь вообще никакого охлаждения не будет.

Правильный выбор блока питания это гарантия долговременной и безопасной работы всей подсветки.

Блок питания должен быть мощнее чем светодиодная лента на 30%.

Только в этом случае он будет работать нормально. Если вы подберете его впритык, ровно по мощности всех светодиодов, то блок будет постоянно трудиться на своем пределе. Естественно такая работа скажется на продолжительности эксплуатации. Поэтому всегда давайте ему запас.

Для монтажа освещения с помощью светодиодной ленты вам понадобится:

    бухта светодиодной ленты. Необходимую длину отрежете в процессе монтажа.
    трехжильный кабель ВВГнг-Ls сечением 1,5мм2
    блок питания
    диммер и пульт управления
    монтажный провод ПуГВ. Лучше всего взять с разноцветной изоляцией красного и черного цветов. Сечение также 1,5мм2

Если у вас не выполнены эл.монтажные работы, то предварительно необходимо подвести напряжение 220В к месту подключения ленты. Для этого штробите стену, либо укладываете кабельный канал и протягиваете по нему трехжильный кабель ВВГнг-Ls 3*1,5. Ведете его непосредственно до той распредкоробки, где будет подключаться питание светодиодной ленты.

Можно использовать существующую распаечную коробку, где подключено основное освещение. Главное чтобы место позволяло свободно подключить дополнительные провода и клеммники.

Выключатель на светодиодную ленту желательно устанавливать именно на провода 220 Вольт, а не перед лентой на отходящие 12-24В. В этом случае блок не будет работать постоянно. Тем более, импульсным блокам работать без нагрузки противопоказано. К тому же так будет выше уровень безопасности.

Предварительно проверьте и не перепутайте фазу, ноль и землю. Чаще всего, ноль бывает синего цвета, заземляющая жила – желто-зеленого, а фазная – любых других расцветок.
Но доверять только цветовой маркировке нельзя! Более подробно как без ошибок отличить ноль и фазу можно ознакомиться в статье “Как определить фазу и ноль в электропроводке”.

Далее нужно от этой распредкоробки в штробе, гофрорукаве или в кабельном канале проложить кабель к будущему месту установки блока питания. Для его размещения монтируете удобную полочку. Изготовить ее можно из кусков фанеры или гипсокартона. Рядом размещаете и диммер.

Протянув кабель до блока, можно приступать непосредственно к подключению проводов.

Трансформатор для светодиодной ленты

Что такое трансформатор и для чего он нужен? Как выбрать подходящий? Что важно учесть перед покупкой? Этими вопросами задаются многие покупатели, которые решили выполнить монтаж трансформатора для диодной ленты самостоятельно. Если вы хотите украсить свою квартиру, используя светодиодное освещение, то давайте разберемся, какой трансформатор подойдет вам по техническим характеристикам.

Трансформатор в переводе с латинского означает «преобразовывать». Преобразовывает он переменный ток в постоянный, что необходимо для исправной работы LED-ленты. Самым распространенным считается трансформатор для светодиодной ленты 12 вольт. Разберемся подробнее во всех тонкостях этого устройства.

Основные виды трансформаторов для диодной ленты 12 вольт

Трансформатор (или БП) требует тщательного выбора, ведь именно этот элемент отвечает за качество и длительность работы LED-ленты.

Его основная функция — превращать переменные 220 вольт в постоянные 12 вольт, оберегая от скачков напряжения. Но мы будем сравнивать их по другому критерию, так как мы уже говорили, что нас волнует трансформатор для светодиодной ленты с напряжением 12 вольт.

Существует 3 вида трансформаторов для диодных лент:

  1. Негерметичный вид.

Он наиболее распространенный. Он не влагостойкий и его возможно использовать в любой комнате, где отсутствует повышенная влажность.

  • самый недорогой вариант из всех перечисленных;
  • срок службы выше остальных из-за отсутствия перегрева.

Недостатки: возможно использовать только в сухом помещении.

  1. Герметичный вид.

Лучше всего выполнять свои функции он будет в алюминиевом корпусе, а пластиковый будет сильнее нагреваться. Из преимуществ герметичного БП — он полностью защищен от воздействия влажного воздуха.

  • из-за полной герметичности подвержен излишнему нагреванию;
  • цена выше, чем за негерметичный;
  • мощность в пластиковом корпусе существенно уменьшается. Это еще одна причина почему стоит присмотреться к БП в алюминиевом корпусе.
  1. Полугерметичный вид.
  • имеет вентиляционные отверстия и встроенный вентилятор внутри;
  • защищен от влажного воздуха лучше, чем негерметичный.
  • работает шумно;
  • крупные габариты устройства.
Читайте также:
Что такое кляймеры и как правильно с ними работать?

Что нужно учитывать перед покупкой трансформатора для диодной ленты 12 вольт

Когда вы определились, какой вид трансформатора для светодиодных лент с напряжением 12 вольт больше подходит вашим требованиям, самое время обговорить важные детали перед походом в магазин.

Итак, что важно учесть:

  • Продумайте и подготовьте заранее место для установки БП. Лучше не располагать его на виду, но и не стоит помещать его в такие условия, где воздух не сможет свободно циркулировать. Это важно для того, чтобы избежать излишнего нагревания.
  • Не стоит располагать блок питания рядом со шторами или другими легковоспламеняющимися предметами. Известны случаи возгорания от нагревающегося блока.
  • Рассчитайте мощность блока питания перед походом в магазин. Его мощность должна быть на 20-30 % больше суммарной мощности всех светодиодных устройств. Как выполнить эти расчеты читайте ниже. Если сделать неправильные подсчеты, то вы рискуете тем, что светодиоды быстро выйдут из строя.
  • Оцените влажность комнаты, где планируете установить светодиодное освещение. После чего решите, какой вид БП подходит больше всего.
  • Определитесь с размером блока питания.
  • При покупке вы наверняка заметите буквы IP и две цифры после них. Эта маркировка может также помочь вам в выборе. Первая цифра показывает степень защиты от различных частиц, а также степень защиты человека от поражения током. Чем выше цифра этого показателя, тем лучше защита. Вторая цифра отвечает за защиту оборудования от сырости и влажного воздуха. Чем выше цифра, тем лучше этот показатель.

Правила вовсе не сложные, соблюдая их в совокупности, можно намного продлить срок службы трансформатора для подключения диодной ленты.

Как рассчитать мощность трансформатора для светодиодной ленты 12 вольт

Рассчитать мощность правильно — важный подготовительный этап. Именно этот этап определит работу и длительность эксплуатации осветительного прибора. Разберем этот процесс с помощью простого примера.

Предположим, имеется LED-лента SMD5050, суммарная длина которой 5 м, при этом мощность 1 м = 7,2 Вт, согласно таблице ниже. Первым действием умножаем эти два значения и получаем мощность 36 Вт. Прибавляем рекомендуемый запас мощности 20-30 %, чтобы трансформатор для светодиодной ленты напряжением 12 вольт работал стабильно и качественно. Лучше прибавить 30%. Таким образом, получаем итоговое значение — 46,8 Вт. Как узнать, сколько Вт имеет LED-лента? Смотрите таблицу.

Схемы подключения трансформатора с диодной лентой

Обязательное условие правильного подключения – соблюдение полярности. За плюс отвечает красный провод, за минус – провод синего или черного цвета. Если вы перепутали и подключили неправильно, то бояться не стоит, просто поменяйте местами провода. Существует несколько схем подключения, все зависит от длины LED-ленты, количества блоков питания и т.д. Рассмотрим детально каждый способ.

Прямой способ подключения

Этот способ, как правило, используется в случае подключения отрезка осветительного прибора равному 5 м. Можно пробовать подключать и более длинные отрезки, если это позволяет сделать мощность БП. При подключении руководствуйтесь этой схемой.

Параллельный способ подключения с одним или двумя БП

Чаще всего, если нужно подключить несколько светодиодных устройств, то они соединяются между собой параллельно. Главное, чтобы хватило мощности одного БП на несколько потребителей. Способ параллельного подключения с использованием двух блоков питания существенно лучше по двум причинам. Первая причина – мощность распределяется равномерно. Вторая – габариты БП буду сравнительно меньше, что позволяет незаметно их спрятать. Выполняйте подключение трансформатора для диодной ленты любым из понравившихся способов, согласно схеме ниже.

Способ подключения RGB ленты

В этом случае имеются более существенные изменения – появление контроллера в цепи. Соединение контроллера с БП выполняется с соблюдением полярности. А подключение к контроллеру производится при помощи четырех проводов. Один из них общий провод, а остальные три соответствуют каждому из цветов LED-ленты (зеленый, синий, красный). Подробная схема соединения ниже.

Способ подключения RGB ленты и способ соединения с применением RGB усилителя

Схема внизу подробно представляет эти два способа. Первая будет полезна для тех, кто желает установить несколько светодиодных приборов с одним блоком питания и RGB контроллером. Этот способ значительно дешевле второго, но он прослужит меньший срок.

Второй способ с применением RGB усилителя. В этом случае обязательно использовать два БП, потому что один из них питает контроллер, а второй – RGB усилитель. Этот способ более дорогостоящий, но зато более надежный. Соединяйте диодные ленты между собой параллельно друг другу. Если соединять их последовательно друг за другом.

Внимательно следуйте всем инструкциям, схемам и правилам использования. Это поможет вам выполнить не только качественное подключение трансформатора для светодиодной ленты с напряжением в 12 вольт, но и обезопасить себя от любых неприятных последствий. Если после подключения вы заметили странный треск или другие нехарактерные звуки, то отключите питание и проведите технический осмотр оборудования.

Эти советы помогут разобраться в том, как правильно выбрать трансформатор для диодной ленты 12 вольт, как выполнить расчеты и установить устройство, соединив его со всеми остальными элементами.

Схемотехника блоков питания для светодиодных лент и не только

Светодиоды заменяют таким типы источников света, такие как люминесцентные лампы и лампы накаливания. Практически в каждом доме уже есть светодиодные лампы, они потребляют гораздо меньше двух своих предшественников (до 10 раз меньше чем лампы накаливания и от 2 до 5 раз меньше, чем КЛЛ или энергосберегающие люминесцентные лампы). В ситуациях, когда необходим длинный источник света, или нужно организовать подсветку сложной формы в ход идёт светодиодная лента.

Читайте также:
ТОП 20 методов, как быстро отстирать кухонные полотенца в домашних условиях

Led лента идеальна для целого ряда ситуаций, главное её преимущество перед отдельными светодиодами и светодиодными матрицами являются источники питания. Их легче найти в продаже почти в любом магазине электротоваров, в отличие от драйверов для мощных светодиодов, к тому же подбор блока питания осуществляется только по потребляемой мощности, т.к. подавляющее большинство светодиодных лент имеют напряжение питания в 12 Вольт.

В то время как для мощных светодиодов и модулей при выборе источника питания нужно искать именно источник тока с требуемой мощностью и номинальным током, т.е. учитывать 2 параметра, что усложняет подбор.

В этой статье рассмотрены типовые схемы блоков питания и их узлы, а также советы по их ремонту для начинающих радиолюбителей и электриков.

Содержание статьи

Типы и требования к источникам питания для светодиодных лент и 12 В led ламп

Основное требование к источнику питания как для светодиодов, так и для светодиодных лент – качественная стабилизация напряжения/тока, вне зависимости от скачков сетевого напряжения, а также низкие выходные пульсации.

По типу исполнения блоки питания для LED продукции различают:

Герметичные. Они сложнее в ремонте, корпус не всегда поддаётся аккуратной разборке, а внутри и вовсе может быть залит герметиком или компаундом.

Негерметичные, для применения в помещении. Лучше поддаются ремонту, т.к. плата изымается после откручивания нескольких винтов.

По типу охлаждения:

Пассивное воздушное. Блок питания охлаждается за счёт естественной конвекции воздуха через перфорацию его корпуса. Недостаток – невозможность достигнуть высоких мощностей сохранив массогабаритные показатели;

Активное воздушное. Блок питания охлаждается с помощью кулера (небольшого вентилятора, как устанавливают на системных блоках ПК). Такой тип охлаждения позволяет достичь большей мощности при аналогичных размерах с пассивным блоком питания.

Схемы блоков питания для светодиодных лент

Стоит понимать, что нет в электронике такого понятия как «блок питания для светодиодной ленты», в принципе к любому устройству подойдёт любой блок питания с подходящим напряжением и током большим чем потребляемый прибором. Это значит, что информация описанная ниже применима к практически любым блокам питания.

Однако в обиходе проще говорить о блоке питания по его предназначению для конкретного устройства.

Общая структура импульсного блока питания

Для питания светодиодных лент и другой техники последние десятилетия применяются импульсные блоки питания (ИБП). Они отличаются от трансформаторных тем, что работают не на частоте питающего напряжения (50 Гц), а на высоких частотах (десятки и сотни килогерц).

Поэтому для его работы нужен генератор высокой частоты, в дешевых и рассчитанных на малые токи (единицы ампер) блоках питания часто встречается автогенераторная схема, она применяется в:

электронных балластах для люминесцентных ламп;

зарядных устройствах для мобильного телефона;

дешевых ИБП для светодиодных лент (10-20 вт) и других устройствах.

Схему подобного блока питания можно увидеть на рисунке (для увеличения нажмите на картинку):

Его структура следующая:

1. Голубым цветом выделен диодный мост, стоящий на входе блока питания он выпрямляет входное переменное напряжение, для питания следующих узлов постоянным напряжением величиной 220*1.41=310 В. В случае поломки – проверьте наличие и величину напряжения ДО моста и ПОСЛЕ него, если оно отсутствует – потребуется замена диодов или моста, если он собран в отельном корпусе.

На схеме не указан, но по линии 220 В может присутствовать предохранитель или низкоомный резистор, прежде чем приступать к ремонту проверьте его целостность.

2. Коричневым обведен фильтр пульсаций, его главным элементом является C4 – электролитический конденсатор. Его ёмкость зависит от того, насколько сэкономил производитель, обычно до 220 мкФ на 400 Вольт. L1 – фильтр пульсаций и электромагнитных помех, которые возникают при работе импульсного блока питания. В большинстве дешевых блоков питания он отсутствует.

Частая проблема фильтра – высыхание, взрыв или вздутие электролитического конденсатора, приводит к некачественной работе всего импульсного блока питания в целом или его полной неработоспособности. Заменить его можно таким же и большей ёмкости, но подходящим по размеру.

3. Зеленым цветом выделена силовая часть VT1 силовой транзистор, в данном случае полевой, но может быть и биполярный. T1 – импульсный трансформатор с тремя обмотками: первичной, вторичной и базовой.

Третья обмотка необходима для генерации высокочастотных колебаний – если интересен принцип работы автогенераторного блока питания лучше прочитать книги Моина, Зиновьева и другие учебники по источникам питания импульсного типа.

Импульсные трансформаторы гораздо меньше по габаритам, чем сетевые, опять же из-за работы на высоких частотах и выполнены не из железа, а из феррита. Чаще всего выходит из строя силовой ключ.

Прозвоните транзистор мультиметром в режиме проверки диодов, и вы сразу обнаружите его пробой или обрыв. Остальные элементы – это обвязка этого узла, по отдельности редко выходит из строя, в основном вслед за силовым транзистором. Однако всегда стоит убедиться в соответствии номинальным значениям резисторов и конденсаторов.

Диоды в обвязке трансформатора VD7 и VD5 выполняют роль снаббера защищая цепи от всплесков противо-ЭДС, в моменты переключения транзистора. Являются тоже довольно нагруженным и ответственным узлом.

4. Красным цветом выделена цепочка обратной связи по напряжению на базе регулируемого стабилитрона TL431 и их аналогов (любые буквы в обозначении с цифрами «431»). Дополнительная информация про TL431: Легендарные аналоговые микросхемы

В состав ОС включена оптопара U1, с её помощью в силовую часть автогенератора поступает сигнал с выхода и поддерживается стабильное выходное напряжение. В выходной части может отсутствовать напряжение из-за обрыва диода VD8, часто это сборка Шоттки, подлежит замене. Также часто вызывает проблемы вздутый электролитический конденсатор C10.

Как вы видите всё работает с гораздо меньшим количеством элементов, надёжность соответствующая…

Читайте также:
Укладка плитки на деревянную стену

Подборка материалов про виды, устройство и схемы светодиодных лент:

Ремонт светодиодных лент:

Более дорогие блоки питания

Схемы, которые вы увидите ниже часто встречаются в блоках питания для светодиодных лент, DVD-проигрывателей, магнитол и других маломощных устройств (десятки Ватт).

Прежде чем перейти к рассмотрению популярных схем, ознакомьтесь со структурой импульсного блока питания с ШИМ-контроллером.

Верхняя часть схемы отвечает за фильтрацию, выпрямление и сглаживание пульсаций сетевого напряжения 220, по сути аналогична как в предыдущем типе, так и в последующих.

Самое интересное – это блок ШИМ, сердце любого достойного блока питания. ШИМ-контроллер – это устройство управляющие коэффициентом заполнения импульсов выходного сигнала на основании уставки, определенной пользователем или обратной связи по току или напряжению. ШИМ может управлять как мощностью нагрузки с помощью полевого (биполярного, IGBT) ключа, так и полупроводниковым управляемым ключом в составе преобразователя с трансформатором или дросселем.

Изменяя ширину импульсов при заданной частоте – вы изменяете и действующее значение напряжение, сохраняя при этом амплитудное, вы можете проинтегрировать его с помощью C- и LC-цепей для устранения пульсаций. Такой метод называется Широтно-Импульсное Моделирование, то есть моделирование сигнала за счёт ширины импульсов (скважности/коэффициента заполнения) при постоянной их частоте.

На английском языке это звучит, как PWM-controller, или Pulse-Width Modulation controller.

На рисунке изображен биполярный ШИМ. Прямоугольные сигналы – это сигналы управления на транзисторах с контроллера, пунктиром изображена форма напряжения в нагрузке этих ключей – действующее напряжение.

Более качественные блоки питания малой средней мощности часто построены на интегральных ШИМ-котроллерах со встроенным силовым ключом. Преимущества перед автогенераторной схемой:

Рабочая частота преобразователя не зависит ни от нагрузки, ни от напряжения питания;

Более качественная стабилизация выходных параметров;

Возможность более простой и надежной настройки рабочей частоты на этапе проектирования и модернизации блока .

Ниже будут расположены несколько типовых схем блоков питания (для увеличения нажмите на картинку):

Здесь RM6203 – и контроллер и ключ в одном корпусе.

В этой схеме используется внешний MOSFET ключ.

То же самое, но на другой микросхеме.

Обратная связь осуществляется с помощью резистора, иногда оптопары подключенной к входу с названием Sense (датчик) или Feedback (обратная связь). Ремонт таких блоков питания в общем аналогичен. Если все элементы исправны, и напряжение питания поступает на микросхему (ножка Vdd или Vcc), значит дело скорее всего в ней, более точно можно определить с помощью осциллографа просмотрев сигналы на выходе (ножка drain, gate).

Практически всегда заменить такой контроллер можно любым аналогом с подобной структурой, для этого нужно сверить datasheet на тот, что установлен на плате и тот, что у вас в наличии и впаять, соблюдая распиновку, как это изображено на следующих фотографиях.

Или вот схематически изображена замена подобных микросхем.

Мощные и дорогие блоки питания

Блоки питания для светодиодных лент, а также некоторые блоки питания для ноутбуков выполняются на ШИМ-контроллере UC3842.

Схема более сложная и надежная. Основным силовым компонентом является транзистор Q2 и трансформатор. При ремонте нужно проверить фильтрующие электролитические конденсаторы, силовой ключ, диоды Шоттки в выходных цепях и выходные LC-фильтры, напряжения питания микросхемы, в остальном методы диагностики аналогичны (смотрите также – Как проверить микросхему).

Однако более подробная и точная диагностика возможна лишь с использованием осциллографа, в противном случае – проверьте короткие замыкания платы, пайку элементов и обрывы дороже. Может помочь замена подозрительных узлов на заведомо рабочие.

Более совершенные модели источников питания для светодиодных лент выполнены на практически легендарной микросхеме TL494 (любые буквы с цифрами «494») или её аналоге KA7500. Кстати на этих же контроллерах построено большинство компьютерных блоков питания AT и ATX.

Вот типовая схема блока питания на этом ШИМ-контроллере (нажмите на схему):

Такие блоки питания отличаются высокой надёжностью и стабильностью работы.

Краткий алгоритм проверки:

1. Запитываем микросхему согласно распиновки от внешнего источника питания 12-15 вольт (12 ножка – плюс, а на 7 ножку – минус).

2. На 14 ножки должно появиться напряжение 5 Вольт, которое будет оставаться стабильным при изменении питания, если оно «плавает» – микросхему под замену.

3. На 5 выводе должно быть пилообразное напряжение «увидеть» его можно только с помощью осциллографа. Если его нет или форма искажена – проверяем соответствие номинальным значениям времязадающей RC-цепи, которая подключена к 5 и 6 выводам, если нет – на схеме это R39 и C35, их под замену, если после этого ничего не изменилось – микросхема вышла из строя.

4. На выходах 8 и 11 должны быть прямоугольные импульсы, но их может не быть из-за конкретной схемы реализации обратной связи (выводы 1-2 и 15-16). Если выключить и подключить 220 В, на какое-то время они там появятся и блок снова уйдёт в защиту – это признак исправной микросхемы.

5. Проверить ШИМ можно закоротив 4 и 7 ножку, ширина импульсов увеличится, а закоротив 4 на 14 ножки – импульсы исчезнут. Если у вас получились другие результаты – проблема в МС.

Это наиболее краткая проверка данного ШИМ-контроллера, о ремонте блоков питания на их основе есть целая книга «Импульсные блоки питания для IBM PC» .

Хоть и посвящена она компьютерным блоками питания, но там много полезной информации для любого радиолюбителя.

Вывод

Схемотехника блоков питания для светодиодных лент аналогична любым блокам питания с подобными характеристиками, довольно хорошо поддаётся ремонту, модернизации и перестройки на необходимые напряжения, разумеется, в разумных пределах.

Смотрите также у нас на сайте:

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Читайте также:
Твердотопливные котлы: как выбрать климатическое оборудование для негазифицированного дома

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

Размещение блоков питания для светодиодных лент

Продолжая тему светодиодных лент большой мощности, расскажу о том, как мы их можем размещать, какие при этом будут тонкости, какие блоки лучше использовать.

Есть два варианта размещения блоков питания: в щите или у начала ленты. Плюс промежуточный вариант размещения «не у начала ленты, но где-то недалеко».

Как я уже несколько раз писал ранее, кабели и падения напряжения от блока до ленты надо считать, а не на глаз размещать блок где-нибудь поближе и брать кабель потолще с запасом. Калькуляторов расчёта кабелей лент в интернете много.

Размещение блока у ленты

Размещение блока у начала (середины или конца, неважно) ленты решает сразу множество проблем: не надо считать требуемое сечение кабеля, не надо думать про падение напряжения, не надо выделять место в щите. Надо только предусмотреть место у ленты. Проще всего размещать блок питания ленты в нише штор или за «ступенькой» двухуровневого потолка.

Вот небольшой 150-ваттный блок, к нему подключен модуль управления лентой по беспроводному протоколу Z-Wave Fibaro RGBW. Впоследствии эта ниша закроется специально вырезанным куском гипрока с вырезом для ленты и маленькой ручкой, крепиться будет на мебельных магнитах.

В таких случаях можно отлично использовать блоки питания Arlight, они есть в разных исполнениях, в том числе и очень компактные. Например, вот этот блок питания мощностью 150 ватт имеет длину 322мм, а ширину и высоту всего 30 и 22мм. Влезет на полку шкафа или за потолок

Если вы не планируете диммировать светодиодную ленту, то на одну группу ленты можно подключить несколько блоков, подведя к ним шлейфом один кабель питания 220 вольт и располагая блоки у начала лент. Но, если у вас такая мощная лента, лучше, конечно, озаботиться диммированием, хоть это и усложнит систему: нужно будет размещать где-то блок, после него диммер и усилитель, а потом уже подключать ленту.

Кстати. При выборе блока питания для ленты, независимо от того, где он будет стоять, выбирайте блок питания с корректором коэффициента мощности — PFC. Эти буквы у блоков Arlight есть в названии, если корректор там есть. В интернете можно найти много теории о том, что это такое и зачем он нужен, но если вкратце, то он нужен, и стоит того, чтобы переплатить за блок питания 5-10%. Особенно для мощных блоков питания.

Если блок питания размещён у ленты, то лента может быть любого напряжения, хоть на 12 вольт. Чем больше напряжение, как мы помним, тем меньше ток при той же мощности, а значит, меньше падение напряжения в кабеле. Но если кабель от блока до ленты совсем короткий, то и падение напряжения будет небольшое, поэтому ленту можно брать 12-вольтовую. Но при удалении блока от ленты переходим обязательно на 24 вольта минимум, а то и на 48. Про 48 вольт надо помнить, что усилители и контроллеры (в том числе и модули управления лентами у различных систем Умного Дома) работают с лентами 12-24 вольта, 48 встречается редко. У Arlight всего одна модель усилителя со входом 0-10 вольт. Так как ленты на 12, 24 и 48 вольт одинаковой мощности стоят одинаково, то от использования 12 вольт стоит вообще отказаться, если только у вас уже не приобретена лента или блок на 12 вольт.

Размещение блока питания ленты в промежуточном месте

Размещать блоки питания и прочее оборудование управления лентами не у начала ленты, не в щите, но где-то посередине, в каких-то скрытых лючках и нишах, я не люблю.

Во-первых, потому, что эти места обычно плохо доступны. Либо закрыты мебелью, либо вообще располагаются за потолком, и работать с ними надо задрав голову, что неудобно.

Во-вторых, эти места, не являясь щитами, неудобны для установки предохранителей и автоматов. К тому же, они не имеют стенок из металла или пластика, поэтому пожароопасны.

В этой нише в коридоре, которая закроется стенкой шкафа, расположены блоки питания и модули Fibaro RGBW. Собрано всё достаточно красиво и аккуратно, даже блоки питания не прижаты к гипроку, а установлены на проставках, чтобы лучше охлаждаться. Ниша может быть доступна, так как шкаф будет разбираться. Но, во-первых, при необходимости туда не получиться быстро добраться, во-вторых, там нет автоматов на отдельные блоки питания, в третьих, место остаётся пожароопасным.

Ещё вариант размещения за потолком:

Сделано здорово: через оргстекло всё видно, есть вентилятор с термостатом, который не даст перегреться. Но все те же три потенциальные проблемы, что и в предыдущем варианте. Так что я советую размещать блоки либо в простом доступе у начала ленты, либо в щите, такой вариант не рекомендую.

Размещения блока питания ленты в щите

Плюсы размещения блока в щите:

  • Открываем щит — сразу видим все блоки, контроллеры, усилители, автоматы и соединения Не надо ничего разбирать и залезать за потолок.
  • Можно размещать меньше блоков, но более мощных. Может, одного мощного хватит на всю квартиру.
  • Удобно ставить автоматы на каждый блок, чтобы можно было каждый блок отключать. Важный момент: для блоков мощностью от 150-200 ватт есть понятие пускового тока, он значительно превышает номинальный. Поэтому не надо ставить на все блоки вплоть до 1000 ватт автомат на 6 ампер. Практика показывает, что автомат категории С часто выбивается при включении блока питания от 240 ватт, а от 480 ватт лучше использовать 16 ампер, разумеется, не забывая от автомата до блока использовать кабель сечением 2.5.
  • Удобно ставить предохранители на DIN рейку. У всех производителей клемм на DIN рейку есть клеммы с предохранителями, надо только следить за тем, чтобы номинальный ток клемм был не ниже того, что у нас планируется через клемму пустить. У большинства клемм с предохранителем номинальный ток 6.3 ампера, но есть модели с током до 20 ампер.
Читайте также:
Фартук для кухни из стекла: как выбрать и установить?

Минус размещения блоков в щите — надо считать падение напряжения в кабеле от блока до ленты. Как это делать — я писал здесь.

Можно для блоков питания и сопутствующего оборудования использовать отдельный электрощит. Вот пример такого щита из моего проекта:

Здесь для управления лентами общей мощностью 2700 ватт использован металлический шкаф EMW, размеры 800х600х210мм. В шкафу расположены два блока питания Meanwell по 960 ватт и три блока по 480 ватт, 9 усилителей до 15 ампер на канал, клеммы с предохранителями DKC (формат предохранителей 6х32мм, 15 ампер), автоматы и кросс-модуль для блоков питания, кросс-модули для подключения усилителей, блоков и лент, модуль управления лентами Larnitech DW-RGB03. Плюсы питания лент идут через предохранители, затем на усилитель, минусы лент на усилитель напрямую. Питание усилителей от блоков питания идёт через кросс-модуль. В принципе, тут можно обойтись и без кросс-модулей между блоками питания и усилителями, так как у блоков по три выхода для + и для -, но мне так показалось удобнее.

В общем случае кросс-модуль нам удобен для подключения лент, так как до всех лент плюс идёт общий от блока питания. Минусы от блока питания и от лент также удобно подключить через кросс-модуль, если ленты диммировать не надо, то минусы лент подключаются к кросс-модулю напрямую, а плюсы через релейный модуль. Кросс-модуль на 4 рейки, как на картинке ниже, можно использовать, когда ленты подключаются к двум блокам питания, а места в щите мало. Туда же и заземление профилей лент можно подключить, если оно есть.

На шину CAN также подключен модуль Larnitech BW-SW06 с подключаемым датчиком температуры для измерения температуры внутри щита и для контроля работы блоков питания (у них есть выходы DC OK). В основном электрощите кабель питания этого щита управления лентами защищён УЗО и автоматом и подключен через контактор, чтобы контроллер мог отключить питание щита при срабатывании датчика дыма в помещении, при критическим превышении температуры в щите (сначала можно просто отключить ленты, если не помогает, то всё питание щита) или просто при неиспользовании лент. Модули управления лентами питаются от шины, на них отключение питания блоков не влияет.

Если мы посмотрим схемы подключения усилителей к модулям управления, то мы увидим, что нам предлагается к модулю управления подключить участок ленты, соответствующий по мощности модулю, а затем через усилитель подключить дополнительные ленты.

На практике это достаточно неудобно. Если уж использовать усилитель, то лучше подключать ленты прямо к усилителю. Усилитель выбирается нужной мощности, у Arlight есть модели вплоть до 20 ампер. Усилитель для RGB и RGBW использовать удобнее, у него сразу несколько каналов. Разумеется, можно подключить белые ленты через RGB усилитель, каналы усиления у него независимые друг от друга, только надо помнить, что на один усилитель подключается один блок питания.

Выбор блоков питания лент

Если блоки размещаем не в щите, то используем любые подходящей мощности и размера. И не забывайте про класс защиты блока — IP. Если блок будет во влажном или пыльном месте, то лучше брать его с классом защиты IP54 или выше. Блоки питания в металлических перфорированных корпусах не так удобны: они всегда крупнее, внутрь попадает пыль, клеммы подключения у них плохо защищены.

Для щитов удобнее блоки на DIN рейку. Но в некоторых случаях можно поставить и блоки стандартного формата. Вот пример:

Это диммируемые блоки питания Meanwell серии HLG. Очень удобно, нам нужны только модули контроллера с выходом 0-10 вольт, и мы управляем лентой без крупных усилителей. В данном случае блоки, отключающие их реле и автоматы помещаются в щите ABB AT62, управляются с контроллера Beckhoff, выход 0-10 вольт от модулей KL4408. Реле отключают блоки питания при неиспользовании.

Если брать блоки питания на DIN рейку, то тут у Arlight ассортимент не очень большой. А на момент написания статьи в наличии никаких блоков на DIN рейку у них вообще нет. Поэтому смотрим на Meanwell, у них есть блоки питания на DIN рейку мощностью вплоть до 960 ватт. Например, модель SDR-960-24.

Meanwell SDR-960-24

Удобен наличием трёх выходов для + и для — 24 вольт, подстройкой выходного напряжения, контрольными контактами (клеммник слева от выходов 24В). Минус у него — глубина 150мм, то есть, он не влезет в щиты ABB серий AT и U. Нужен более глубокий щит.

Есть модель TDR-960-24 с 3-фазным вводом. Есть модели на 48 вольт. Если нужно вместить блок в щит ABB AT или U, то есть блок DRT-960-24, у него глубина всего 100мм, зато длина 276мм, шире рейки на 12 DIN мест.

Разумеется, всегда можно разместить блоки питания лент в слаботочном шкафу — там больше места, значит, лучше охлаждение блоков. Важно размещать так, чтобы они были хорошо обслуживаемыми.

134,503 просмотров всего, 62 просмотров сегодня

Читайте также:
Укладка плитки на деревянную стену

Как выбрать и рассчитать блок питания для светодиодной ленты

В последние годы светодиодная лента стала особо популярной. Имея невысокую стоимость и будучи поистине универсальной в плане применения, она успешно используется как для декоративной подсветки, так и для освещения. Основной трудностью, с которой сталкиваются начинающие мастера, является выбор блока питания для светодиодной ленты (СЛ). Сегодня мы попробуем решить этот вопрос.

Принцип действия импульсного блока питания

На сегодняшний день для питания светодиодной ленты применяются блоки, использующие принцип импульсного преобразования напряжения. Суть работы блока питания такого типа заключается в следующем:

  1. Выпрямление сетевого напряжения.
  2. Подача напряжения на первичную обмотку трансформатора в виде высокочастотных импульсов. Они следуют с частотой более 20 кГц, а продвинутые схемы дорогих ИИП работают на частотах в 100 кГц.
  3. До нужного уровня напряжение понижается при помощи импульсного трансформатора.
  4. На выходном каскаде происходит выпрямление и стабилизация величины пониженного напряжения.

Для примера рассмотрим классическую схему импульсного преобразователя переменного напряжения 220 В в постоянное 12 В, собранного на микросхеме Top242.

Схема импульсного блока питания AC220/DC12 В

Входное сетевое напряжение поступает на выпрямитель, состоящий из диодного моста BR1 и сглаживающего фильтра С1-С4, L1. Полученное таким образом постоянное напряжение поступает на микросхему DA1, на которой собран высокочастотный (до 100 кГц) генератор, нагруженный на импульсный трансформатор Т1. Принцип работы трансформатора тот же, что и у классического. Единственное отличие – он работает на высокой частоте, но об этом позже.

Пониженное до 12 В напряжение высокой частоты поступает на выпрямитель (диод D3) и сглаживающий фильтр (С9, С10, L1). Одновременно это же напряжение через оптрон U1 поступает на цепь стабилизации, встроенную в микросхему DA1. Стабилизация производится при помощи широтно-импульсной модуляции (ШИМ), суть которой заключается в следующем.

При увеличении выходного напряжения цепь стабилизации (ШИМ-контроллер) изменяет скважность (длительность) импульсов, поступающих на трансформатор, и его действующее выходное напряжение уменьшается. При чрезмерном понижении выходного напряжения длительность импульсов увеличивается. В результате на выходе блока устанавливается ровно 12 В, что и необходимо для правильного питания светодиодной ленты.

В чем преимущества импульсного блока питания перед трансформаторным? Поскольку преобразование напряжения производится на относительно высокой частоте, соответственно, уменьшаются габариты и масса трансформатора, а значит и всего блока. Причем уменьшаются существенно – в десятки раз. По этой же причине уменьшаются и габариты сглаживающих конденсаторов. ШИМ-модуляция же позволяет отказаться от классических линейных стабилизаторов, имеющих низкий КПД и требующих громоздких радиаторов охлаждения.

В результате мы получаем исключительно компактный и надежный блок питания с КПД до 95%.

Основные критерии выбора

Выбирая блок питания для СЛ, необходимо обратить внимание на следующие основные характеристики:

  1. Метод преобразования напряжения.
  2. Принцип охлаждения.
  3. Исполнение.
  4. Выходное напряжение.
  5. Мощность.
  6. Дополнительный функционал.

Метод преобразования

Как я уже говорил выше, блок питания может быть трансформаторным или импульсным. Если нужен блок питания относительно небольшой мощности, то предпочтение лучше отдать импульсной конструкции. Покупка серьезного ТБП оправдает себя лишь при мощностях в сотни ватт – ИБП такой мощности стоят дорого и нередко имеют вентиляторы охлаждения, которые создают шум и собирают пыль.

Охлаждение

Охлаждение может быть пассивным и активным. В первом случае охлаждение узлов прибора производится естественным образом, во втором для этих целей служит вентилятор. Если мощность БП невелика, то от устройства с принудительным охлаждением лучше отказаться: вентилятор шумит и вместе с воздухом всасывает массу пыли, оседающую на узлах блока. Такие источники требуют регулярного технического обслуживания и, главное, плохо защищены от влаги.

Такой блок не только шумит, но и является своеобразным пылесосом

Исполнение

От конструктивного исполнения зависит степень защиты от окружающей среды. Если блок питания будет работать на улице или во влажном/пыльном помещении, то придется выбрать пылевлагозащищенную, а еще лучше герметичную конструкцию. Никаких дырочек, щелочек и, конечно, никаких вентиляторов. Для сложных механических условий (вибрация, тряска, удары и пр.) отлично подойдет прибор в металлическом сплошном корпусе. Для обычного жилого помещения можно выбрать блок в открытом кожухе со множеством вентиляционных отверстий – он будет лучше охлаждаться.

Герметичный пластиковый блок питания (слева), открытый металлический защищенный от пыли, влаги, ударов блок питания (справа)

Выходное напряжение

Тут все просто. СЛ выпускаются на 2 напряжения – 12 или 24 В. Прочитай на упаковочной коробке или даже на самой ленте, на какое напряжение питания она рассчитана. Затем выбери БП, имеющий нужные параметры.

Эта СЛ рассчитана на 12 В, значит и блок питания нужен на такое же напряжение

Мощность

Мощность блока питания должна быть как минимум на 15-20% выше мощности, потребляемой лентой (лентами). Вроде все просто, но есть один нюанс. Редко, но случается, что на блоках питания не пишется мощность, а указывается лишь максимально допустимый ток. Как пересчитать его в мощность? Элементарно. Умножь рабочее напряжение (12 или 24 В) блока на его максимально допустимый ток в амперах, и ты получишь мощность в ваттах.

На этом блоке питания (фото выше) указана мощность в 20 Вт, ток 1.67 А и напряжение 12 В. Проверим для интереса: 12*1.67=20.04 Вт. Все сходится.

Дополнительные функции

Кроме своей основной работы, блок питания может выполнять и некоторые дополнительные функции. Существуют, к примеру, устройства со встроенными диммерами (регуляторами яркости), таймерами, автоматами эффектов и даже с беспроводными пультами ДУ. Тут уже на твое усмотрение, но имей в виду, что любая дополнительная функция отражается на стоимости конструкции.

Как рассчитать мощность блока питания для светодиодной ленты

Если у тебя под рукой калькулятор или даже просто лист бумаги с ручкой, расчет мощности блока питания займет не более минуты. Причем никаких специальных знаний для этого не потребуется, достаточно 3-х классов средней школы.

Читайте также:
Стекло в экстерьере здания : описание и особености, фото

Прежде всего рассчитай потребляемую СЛ мощность. Для этого тебе понадобятся два параметра: длина будущего осветителя и его удельная мощность. Длину, само собой, ты выбираешь сам в зависимости от дизайнерской задумки. Удельная же мощность светодиодной ленты указывается в сопроводительной документации и нередко прямо на упаковке. Единицы измерения этого параметра – Вт/м.

Предположим, ты купил СЛ с удельной потребляемой мощностью 14.4 Вт/м. Это означает, что каждый метр такой ленты «съест» 14.4 Вт. При этом напряжение питания прибора значения не имеет. Для подсветки ты решил использовать 3 метра СЛ. Считаем: 14.4*3=43.2 Вт. Итак, твоя задумка будет потреблять 43,2 ватта. Для надежной работы источника питания он должен иметь некоторый (15-20%) запас мощности. Добавляем к результату еще небольшой запас и получаем 50 Вт.

Таким образом, тебе нужен адаптер мощностью не менее 50 Вт. Скорее всего, в стандартном ряду БП именно такой мощности не окажется, поэтому покупаешь ближайший по значению с большей мощностью. К примеру, на 60 Вт.

Если ты решил обеспечить питание одним адаптером нескольких СЛ, то рассчитай потребляемую мощность каждой, а результаты сложи. Ленты будут включаться параллельно (о схеме включения см. ниже), а значит, их мощности суммируются.

Подключение светодиодной ленты

Подключение “трансформатора” (адаптера) к светодиодной ленте совсем несложное, и вряд ли вызовет у тебя трудности. Здесь достаточно решить 3 основных вопроса:

  1. Разобраться с полярностью подключения.
  2. Подобрать провод нужного сечения.
  3. Выбрать схему включения.

Полярность подключения

Внимательно осмотри блок питания и найди, где у него на выходных (output или out) клеммах обозначение «плюс», а где «минус». Если вместо клемм у блока провода, то дополнительно они расцвечены: красный «плюс», черный «минус» соответственно. То же самое сделай и со светодиодной лентой:

Полярность подключения СЛ и ее блока питания

Важно! Расцветка проводов – красный и черный – условна. Очень многие производители не придерживаются этого стандарта, провода у их БП могут быть любого цвета, поэтому ориентируйся только на маркировку.

Выбор сечения провода

Теперь по сечению. То, что СЛ питается относительно низким напряжением, не говорит о том, что током, протекающим по питающим проводам, можно пренебречь. Напротив, чем ниже напряжение питания, тем больший ток потребуется для развития мощности.

Если, к примеру, через 70-ваттную лампочку на напряжение 220 В будет течь ток всего 300 мА (70220=0.31), то для питания 12-вольтовой светодиодной ленты той же мощности потребуется ток почти в 6 А!

Если подключить такую ленту тонкими проводами, то, во-первых, на них упадет напряжение и лента будет светить вполнакала. Во-вторых, перегруженные провода могут нагреться и устроить пожар. Поэтому сечением провода пренебрегать нельзя.

Как узнать, какой ток будет течь по питающим СЛ проводам? Расчет несложен. Для этого достаточно мощность ленты в ваттах разделить на напряжение ее питания в вольтах. Этот расчет я сделал выше, показав, что 70-ваттная 12-вольтовая лента потребует тока в 5.83 А. Если СЛ несколько, то мощность их перед расчетами нужно сложить.

Как сечение провода зависит от тока? Тут даже расчет не нужен, просто обратись к приведенной ниже табличке и выбери провод с сечением не ниже рекомендуемого:

Зависимость сечения провода от тока и длины линии (провод медный многожильный)

Очень часто диаметр питающего провода выбирают такой же, какой имеют выходящие проводки из адаптера. Так делать нельзя! Чем длиннее питающая линия, тем большее должно быть сечение провода.

Выбор схемы включения

Если СЛ одна, то схема подключения будет элементарной, ее даже стыдно рисовать:

Схема подключения блока питания к одной СЛ

Немного сложнее, если лент несколько. Типичная ошибка начинающего дизайнера – последовательное соединение нескольких СЛ в одну длинную линию:

Неправильное подключение нескольких СЛ к одному адаптеру питания

Такое подключение перегружает питающие шины первой ленты и они, как правило, сгорают. И тогда СЛ можно выбросить. Если лент несколько, единственно правильным решением может быть только такое:

Правильное подключение нескольких СЛ к одному адаптеру питания к содержанию ↑

Отличия блока питания от драйвера

Нередко блок, обеспечивающий питание СЛ, путают с драйвером для питания светодиодов. Блок питания и драйвер – абсолютно разные приборы, и путать их ни в коем случае нельзя!

Светодиодный драйвер – это, по сути, стабилизатор тока. Он ограничивает величину протекающего через светодиоды тока и обеспечивает стабилизацию этого тока на заданном уровне независимо от величины входного напряжения. Они не боятся КЗ, но могут сгореть от холостого хода (ХХ).

Адаптер для СЛ не следит за выходным током: он выдает его столько, сколько потребует сама лента. Устройство занимается лишь стабилизацией напряжения, а за током в СЛ следят специальные токоограничивающие резисторы. Если ленте нужно, скажем, 12 В, то блок питания выдаст ровно 12, поскольку именно от этого параметра зависит качественная работа ленточных осветителей. Такие блоки питания боятся КЗ, но отлично себя чувствуют на ХХ из-за нулевого выходного тока.

Таким образом, спутав адаптер с драйвером и поставив один вместо другого, ты в лучшем случае получишь неработоспособную конструкцию. В худшем же лишишься либо осветительного прибора, либо источника питания – все будет зависеть от характеристик и мощности оборудования.

Вот мы и разобрались с блоками питания для светодиодных лент. Теперь ты знаешь, какие они бывают, и при необходимости сможешь выбрать нужный тебе без посторонней помощи.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: