Überspannungsgeschützter billiger transformatorloser Hi-Watt-LED-Treiberschaltkreis

Überspannungsgeschützter billiger transformatorloser Hi-Watt-LED-Treiberschaltkreis

Die erhöhte Anzahl von Beschwerden der Leser bezüglich brennender LEDs im Zusammenhang mit meinem früher veröffentlichten transformatorlosen 1 Watt LED-Treiberschaltung , zwang mich, das Problem ein für alle Mal zu lösen. Der Stromversorgungsabschnitt der hier diskutierten Schaltung bleibt genau identisch mit der vorherigen Konfiguration, mit Ausnahme der Funktion 'Einschaltverzögerung beim Einschalten', die ausschließlich von mir entwickelt und in die Schaltung aufgenommen wurde, um das Problem der brennenden LED (hoffentlich) zu beheben.

Unterdrückung von Überspannungen in kapazitiven Netzteilen

Die Beschwerden, die ich immer wieder erhielt, waren zweifellos auf den anfänglichen Einschaltstoß zurückzuführen, der die 1-Watt-LEDs am Ausgang des Stromkreises zerstörte.

Das obige Problem tritt häufig bei allen kapazitiven Netzteilen auf, und die Probleme haben bei diesen Netzteilen zu einem schlechten Ruf geführt.



Daher entscheiden sich normalerweise viele Bastler und sogar Ingenieure für Kondensatoren mit niedrigeren Werten, da sie die oben genannte Konsequenz befürchten, falls Kondensatoren mit größeren Werten enthalten sind.

Meiner Meinung nach sind kapazitive transformatorlose Netzteile jedoch hervorragende, billige und kompakte AC / DC-Adapterschaltungen, deren Aufbau nur wenig Aufwand erfordert.

Wenn der Einschaltstoß angemessen angegangen wird, werden diese Schaltkreise makellos und können verwendet werden, ohne dass die Ausgangslast, insbesondere eine LED, beschädigt werden muss.

Wie Surge entwickelt wird

Während des Einschaltens wirkt der Kondensator einige Mikrosekunden lang wie ein Kurzschluss, bis er aufgeladen wird, und führt erst dann die erforderliche Reaktanz in die angeschlossene Schaltung ein, so dass die entsprechende Strommenge nur die Schaltung erreicht.

Der anfängliche Kurzschlusszustand von wenigen Mikrosekunden über dem Kondensator führt jedoch zu einem enormen Anstieg des angeschlossenen anfälligen Stromkreises und reicht manchmal aus, um die begleitende Last zu zerstören.

Die obige Situation kann effektiv überprüft werden, wenn die angeschlossene Last nicht auf den anfänglichen Einschaltschock reagiert, oder mit anderen Worten, wir können den anfänglichen Anstieg beseitigen, indem wir die Last ausgeschaltet lassen, bis die sichere Zeit erreicht ist.

Verwenden einer Verzögerungsfunktion

Dies kann sehr einfach erreicht werden, indem der Schaltung eine Verzögerungsfunktion hinzugefügt wird. Und genau das habe ich in diese vorgeschlagene überspannungsgeschützte Hi-Watt-LED-Treiberschaltung aufgenommen.

Die Abbildung zeigt wie üblich einen Eingangskondensator, gefolgt von einem Brückengleichrichter, bis hier alles ziemlich übliche kapazitive Stromversorgung ist.

Die nächste Stufe, die die zwei 10 K-Widerstände, zwei Kondensatoren, den Transistor und die Zenerdiode enthält, bildet die Teile der wichtigen Verzögerungszeitgeberschaltung.

Wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird, verhindern die beiden Widerstände und die Kondensatoren, dass der Transistor leitet, bis beide Kondensatoren vollständig aufgeladen sind, und lassen die Vorspannung die Transistorbasis erreichen, wodurch die angeschlossene LED nach einer Verzögerung von etwa 2 Sekunden aufleuchtet.

Der Zener ist auch dafür verantwortlich, die Verzögerung um zwei Sekunden zu verlängern.

Die 1N4007-Diode über einem der 10K-Widerstände und der 100K-Widerstand über einem der 470uF-Kondensatoren helfen den Kondensatoren, sich nach dem Ausschalten der Stromversorgung frei zu entladen, so dass der Zyklus die Durchsetzung des Überspannungsschutzes bei jeder Gelegenheit wiederholen kann.

Es kann eine größere Anzahl von LEDs in Reihe geschaltet werden, um die Ausgangsleistung zu erhöhen, die Anzahl darf jedoch 25 nos nicht überschreiten.

Schaltplan

UPDATE: In diesem Artikel wird ein erweitertes Design erläutert Nulldurchgangsgesteuerter, überspannungsfreier, transformatorloser Stromversorgungskreis

Die folgenden Videos zeigen, wie die LEDs nach etwa einer Sekunde beim Einschalten des Netzschalters aufleuchten.

Beschwerden von den Lesern (Widerstände brennen, Transistor wird heiß)

Das obige Konzept sieht gut aus, funktioniert aber wahrscheinlich nicht gut mit dem vorgeschlagenen Hochspannungskondensator-Netzteil.

Die Schaltung muss viel erforscht werden, bevor sie völlig störungsfrei wird.

Die Widerstände in der obigen Schaltung können hohen Stromanforderungen nicht standhalten. Gleiches gilt für den Transistor, der dabei auch ziemlich heiß wird.

Schließlich können wir sagen, dass die Schaltung nicht in die Praxis umgesetzt werden kann, wenn das obige Konzept nicht gründlich untersucht und mit einem kapazitiven transformatorlosen Netzteil kompatibel gemacht wird.

Eine sehr robuste und sichere Idee

Obwohl das obige Konzept nicht funktioniert hat, bedeutet dies nicht, dass die kapazitiven Hochspannungsnetzteile völlig hoffnungslos sind.

Es gibt eine neuartige Möglichkeit, die Überspannungsprobleme zu lösen und die Schaltung ausfallsicher zu machen.

Hierbei werden viele 1N4007-Dioden am Ausgang oder parallel zu den angeschlossenen LEds in Reihe geschaltet.

Werfen wir einen Blick auf die Schaltung:

Die obige Schaltung muss noch viele Monate lang getestet werden, daher sind dies noch frühe Tage, aber ich denke nicht, dass der Anstieg des Kondensators hoch genug sein wird, um die 300-V-Dioden mit 1 Ampere zu blasen.

Wenn die Dioden sicher bleiben, bleiben auch die LEDs sicher.

Es können mehr Dioden in Reihe geschaltet werden, um mehr LEDs aufzunehmen.

Verwenden eines Power Mosfet

Der erste Schaltungsversuch, der selbst anfällig für Überspannungsursachen zu sein schien, kann effektiv behoben werden, indem der Leistungs-BJT durch einen 1-Ampere-Mosfet ersetzt wird, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
Da der Mosfet ein spannungsgesteuertes Gerät ist, spielt der Gate-Strom keine Rolle und daher funktioniert ein 1M-Widerstand mit hohem Wert einwandfrei. Der hohe Wert stellt sicher, dass sich der Widerstand beim ersten Einschalten nicht erwärmt oder brennt. Es erleichtert auch die Verwendung eines Kondensators mit relativ geringem Wert für die erforderliche Funktion zur Unterdrückung des Einschaltstoßes bei Verzögerung.

Eine kleine Untersuchung ergab, dass der Hochspannungstransistor im ersten Diagramm tatsächlich nicht benötigt wird, sondern durch einen Darlington TIP122-Hochstromtransistor ersetzt werden kann, wie im folgenden Diagramm gezeigt.

Der Hochspannungsstoß vom Kondensator wird gegen die Hochstromspezifikationen des Transistors und der LEDs unwirksam und es werden keine Schäden an ihnen verursacht. Tatsächlich wird die Hochspannung gezwungen, auf die angegebenen zulässigen Sicherheitsgrenzen der LEDs und des Transistors abzufallen.

Der TIP122 ermöglicht auch die Verwendung eines Basiswiderstands mit hohem Wert, wodurch sichergestellt wird, dass er im Laufe der Zeit nicht heiß wird oder abbläst, und ermöglicht auch die Aufnahme eines Kondensators mit niedrigem Wert an der Basis des Transistors zur Implementierung des Erforderlicher verzögerter Einschalt-Effekt.

Verwenden eines Power BJT

Das obige Design verbessert sich weiter in Bezug auf Sicherheit und Überspannungsschutz, wenn es in einem gemeinsamen Kollektormodus verwendet wird, wie unten angegeben:




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