Блоки питания и драйверы

 

 

В этот раз мы рассмотрим трансформаторные и импульсные блоки питания. Определим, чем они отличаются друг от друга и от так называемых "драйверов". Какие преимущества и недостатки тех или иных источников питания? Зачем светодиоды подключают к драйверу, в то время как светодиодная лента светит от обычного блока питания? Все это мы постарались коротко изложить в нашем ролике. Приятного просмотра, ждем ваших комментариев и личного опыта!

Блоки питания
Трансформаторные блоки питания уже уходят в прошлое, но с них стоит начать. т.к. в недалеком прошлом все источники питания, независимо от необходимого уровня напряжения и рода тока, строились по этой классической схеме.
Первым элементом этой схемы является трансформатор, к-й преобразует переменное напряжение одной величины, в нашем случае 220 В, в переменное напряжение другой величины, например 12 В. Это преобразование происходит на частоте нашей сети, т.е. на 50 Гц. Вторым элементом является выпрямитель, который и дает на выходе постоянное напряжение.
+Простота схемы.
+Несложность конструкции
+Достаточная надежность

-большой вес и габариты.
-металлоемкость
-низкий кпд при стабильном выходном напряжении
-низкий косинус фи

На смену трансформаторным источникам питания пришли импульсные. Принцип их работы несколько отличается от предшественника.
На первом этапе переменное напряжение сети сразу выпрямляется. Затем оно поступает в генератор импульсов, который искусственно создает переменное напряжение большой частоты от 30 до 100 кГц. Это в тысячу раз больше частоты сети. Интересная особенность: дабы избежать звука при работе, подобного тому, какой издают трансформаторные подстанции во дворах, импульсные источники питания, как правило, работают на частотах выше порога слышимости человеком, т.е более 20 000 Гц.
Далее, переменное напряжение подается на импульсный трансформатор, принцип работы и конструкция которого схожи с предыдущим. При этом габариты значительно меньше, т.к. частота работы очень высока.
После этого напряжение на выходе трансформатора выпрямляется и подается потребителю.
Как видно, сердцем импульсных блоков питания является генератор импульсов большой частоты, который позволил значительно уменьшить их габариты.
К достоинствам можно отнести:
+низкая стоимость при сравнимой мощности
+Размеры блока питания
+Высокий КПД вплоть до 90-98%
+высокий косинус фи
+широкий диапазон питающего напряжения

- сложность схемы и конструкции БП.
- некачественные БП генерируют в сеть значительные помехи.

Если обобщить, то под БП, как правило, понимают источник с неизменным уровнем напряжением на выходе.
В светодиодном светильнике применяются специальные блоки питания, которые принято называть драйверами.
Драйвер это тоже блок питания, но он после подключения нагрузки автоматически стабилизирует не напряжение, а ток на заданном уровне.
Почему нужен именно драйвер, а не обычный блок питания?
Светодиод является полупроводниковым прибором, и его сопротивление зависит от приложенного напряжения по графику, который называется вольтамперной характеристикой или сокращенно ВАХ. На хар-ке видно, что небольшому изменению напряжения, соответствует очень сильное изменение тока, причем зависимость нелинейная. На первый взгляд можно подумать, что выставив напряжение очень точно, мы получим ток не превышающий максимального значения и поэтому можно использовать обычный блок питания.
Но светодиоды обладают разбросом параметров, т.е. каждый светодиод обладает своей уникальной характеристикой. И плюс к тому вольтамперная характеристика сдвигается в зависимости от температуры светодиода, а температура может быть от -20 в выключенном состоянии на улице, до порядка +50 в летний день на солнце.
Другими словами запитав светодиоды не от драйвера, а от обычного блока питания, с фиксированным напряжением, мы получим короткий срок службы из-за неконтролируемого разброса режимов работы. Либо по причине разных ВАХ, либо по причине их сдвига от температуры. Поэтому на светодиодах указывают их максимальный рабочий ток, и диапазон напряжения при этом токе.
Соединяя светодиоды последовательно их подключают к драйверу, который этот ток и стабилизирует по величине. При этом каждый светодиод, со своей уникальной ВАХ, невзирая на ее температурные сдвиги, будет находится в нужном режиме работы. Схемы соединения как правило комбинируют, чтобы добиться эффективного режима работы.

Наверно стоит упомянуть и о светодиодных лентах, которые не нуждаются в драйвере, а подключаются к блокам питания с фиксированным напряжением 12, 24 или 36В. На самом деле, то что они не нуждаются в драйвере не совсем так. Драйвер уже установлен на ленте. Это простейший его тип состоящий из одного резистора или сопротивления. Каждое сопротивление ограничивает ток как правило 3х светодиодов соединенных последовательно. Этот отрезок из 3х светодиодов еще называют кластером. Все эти кластеры рассчитаны на напряжение 12 В. А чтобы они по всей длине ленты могли получать 12В, то их соединяют параллельно. Это также удобно при монтаже - можно отрезать куски светодиодной ленты по 3 светодиода.

Проблема такого простого и надежного решения в низкой эффективности. Сопротивление выполняющее роль драйвера не выполняет полезной работы, не светит, а лишь дополнительно греет светодиоды и воздух . Поэтому светодиодные ленты обладают низкой светоотдачей. А применение такого источника света оправдано только в качестве маломощной интерьерной или другой декоративной подсветки.