- В этой статье предлагаю рассмотреть вариант создания источника питания для светодиодной ленты из ИБП для LED, который позволит нам плавно регулировать яркость свечения светодиодной ленты от 0 до максимума ее свечения.
Для новичков стоит сказать, что для питания светодиодных лент обычно используются специально предназначенные для этого импульсные блоки питания (ИБП), которые проще и дешевле приобрести уже готовыми, чем собирать их своими руками. Такие ИБП для LED в основном различаются по величине выходного напряжения и мощности. Хотя от фирмы производителя также многое зависит – в первую очередь качество изготовления такого ИБП. В этой статье я буду рассматривать самый простой и доступный импульсный блок питания для светодиодных лент в перфорированном корпусе. Именно они наиболее распространены и используют для питания LED лент.
Но не все так просто! Подобные ИБП уже изначально имеют возможность регулировать величину своего выходного напряжения, за счет чего можно изменять и яркость свечения светодиодной ленты. Но диапазон этой регулировки не большой. В среднем напряжение может регулироваться в большую и меньшую сторону 2–3 вольта. То есть, если взять например блок питания на 12 вольт, то его регулировкой можно изменять выходное напряжение где-то в пределах от 9 до 15 вольт. Хотя в разный ИБП этот диапазон также разный. В то время самая обычная, недорогая светодиодная лента только начинает зажигаться от напряжения 7 вольт. Следовательно, чтобы у нас была возможность делать плавную регулировку яркости свечения светодиодной ленты от 0 до максимума мы должны обеспечить диапазон напряжения от 7 до 12 вольт.
Давайте разберем такой пример – допустим нам нужно осуществить освещение своего рабочего стола, используя при этом обычную светодиодную ленту.
Причем яркость этой ленты должна плавно регулироваться от 0 до максимума. Исходя из своего личного опыта для одноместного рабочего стола вполне хватит общей мощности светодиодной ленты в 20 Вт. Я для себя брал самую обычную LED ленту с такими характеристиками:
— питание 12 вольт,
— количество светодиодов 60 штук на метр,
— светодиоды smd 2835,
— мощность 4,8 Вт на метр,
— температура свечения 6500-7500 К,
— белого цвета свечения.
Как правило эти ленты продаются в бобине по 5 метров. Общая мощность этой бобины 24 Вт. Еще одна вещь, которую я сделал, это немного уменьшил рабочую мощность этого пятиметрового куска светодиодной ленты. А именно, поскольку лента рассчитана на работу с напряжением 12 вольт, при этом она выдает свое максимальное свечение, потребляя определенный номинальный ток. Но, как известно, особенно дешевые, LED ленты даже при своей номинальной работе со временем начинают постепенно терять свою изначальную яркость свечения. Чтобы свести это явление к минимуму можно немного снизить рабочее напряжение, тем самым снизив ток. Хоть при этом немного и уменьшится общая яркость ленты, но зато мы сделаем для нее более щадящий режим работы. Тем самым значительно увеличив ее срок службы без потери яркости свечения, что происходит со временем. Для этого я снизил рабочее напряжение блока питания до 11,7 вольт. При этом 5 метров ленты мне начали выдавать не все 24 ватта, а только 20, которых мне более чем было достаточно.
А теперь давайте перейдем к вопросу, как именно можно сделать на покупном блоке питания для LED нужный нам регулируемый диапазон выходного напряжения от 7 до 12 вольт. Также стоит добавить, что такой вариант регулировки яркости свечения светодиодной ленты (доработка самого ИБП) наиболее оптимален. Оптимален как с точки зрения отсутствия дополнительных схем и модулей (к примеру понижающий DC-DC преобразователь), так и с точки зрения максимально возможного КПД (опять же энергия не растрачивается на дополнительные схемы). Примером для переделки будет импульсный блок питания для LED в перфорируемом корпусе, мощностью 36 Вт, выходным напряжением 12 вольт и максимальным током до 3 ампер.
У разных фирм производителей с виду одинаковые блоки питания могут иметь различную схемотехнику. Некоторые ИБП могут собираться на транзисторах, без использования ШИМ микросхем. Другие блоки питания собираются именно на базе ШИМ регуляторов. Если вам попался импульсник, в котором отсутствует ШИМ микросхема, или при ее наличии данная микросхема не имеет дополнительного питания, идущего от дополнительной обмотки трансформатора, то переделка блока питания будет минимальной. Для этого нам достаточно просто подобрать нужные резисторы на делителе напряжения, что стоят на управляемом стабилитроне TL431.
Для новичков поясню. Практически во всех импульсных блоках питания для регулировки и стабилизации выходного напряжения используется обратная связь между выходом блока питания и его управляющей частью, которая делает раскачку дросселя, трансформатора. Эта обратная связь представлена такими частями – делитель напряжения, линейный стабилизатор напряжения (собранный на регулируемом стабилитроне TL431) и оптопара (он же оптрон). Делитель напряжения задает, какое напряжение будет стабилизироваться на управляемом стабилитроне TL431. А этот стабилитрон соединен со светодиодом оптопары, которая при своем срабатывании посылает сигнал управляющей части блока питания, притормаживая ее работу.
То есть, величина выходного напряжения зависит от того, как будет настроен делитель напряжения, а точнее, какая пропорциональность сопротивлений будет на этом самом делителе напряжения. И для изменения диапазона выходного напряжения ИБП нам достаточно вместо имеющихся резисторов поставить подстроечные, после чего просто ими подобрать этот самый нужный диапазон выходного напряжения (а именно от 7 до 12 вольт). Вся переделка сводится к подбору нужных резисторов, и все. А делать это нужно так. После того как мы разобрали свой ИБП, находим резисторы делителя напряжения. После этого выпаиваем одну ножку каждого резистора и измеряем имеющееся сопротивления этих резисторов. Одну ножку нужно выпаивать, чтобы не ошибиться с номиналом этого резистора (сопротивление может быть другим из-за соединения с другими цепями схемы). После этого в место каждого резистора ставим подстроечный резистор с номиналом пусть в два раза больше, чем было. Но при этом на каждом подстоечнике выставляем именно то сопротивление, что у нас есть на рабочих, ранее нами выпаянных резисторах. После этого включаем ИБП в сеть и медленно начинаем крутить эти резисторы, тем самым подбирая нужный диапазон выходного напряжения. Ну, а когда мы уже подобрали этот диапазон, то в место этих подстроечных резисторов впаиваем в схему ИБП новые резисторы с новым номиналом своего сопротивления.
Если же вам попался импульсный блок питания, где ШИМ микросхема запитывается от дополнительной обмотки трансформатора, имея при этом еще и стартовую цепь своего питания, то тут нужно будет сделать следующее.
В моем случае была ШИМ микросхема типа UC3842, которая частенько применяется в подобных ИБП. В ней есть определенная величина питающего напряжения, при котором эта микросхема отключается (это 10 вольт), и величина напряжения, при котором микросхема запускается (16 вольт). На трансформаторе данного блока питания содержаться две одинаковые (по количеству витков) выходные обмотки. Следовательно, какое напряжение будет на выходе блока питания, такое напряжение будет и на дополнительной обмотке, которая питает саму микросхему. И поскольку имеющаяся ШИМ микросхема отключается при напряжении своего питания ниже 10 вольт, то и выходное напряжение блока питания не может быть ниже 10 вольт (обмотки ведь одинаковые, и напряжение на них одинаковое). Хотя если вам попалась микросхема UC3843, то в ней минимальное рабочее напряжение равно 8,5 вольт. Но все равно нам не получится выжать наши минимальные 7 вольт для LED ленты.
Чтобы это исправить, нам нужно просто немного домотать имеющейся трансформатор. Причем, как правило, у подобных импульсных блоках питания нужная нам обмотка содержится на поверхности трансформатора. И если сделать все аккуратно, то трансформатор после выпаивания с платы даже не придется разбирать. Нужно просто с него снять верхнюю изоляцию и к видимому одному из концов дополнительной обмотки припаять кусок обмоточного провода, домотать, и снова трансформатор поставить на плату. Такие обмотки обычно содержат небольшое количество витков. Например моя обмотка содержала всего 10 витков, при этом она выдавала 12 вольт.
К имеющимся 10 виткам я домотал еще столько же, в итоге получив 20 витков на дополнительной обмотке, что запитывает ШИМ микросхему. То есть, эта обмотка начала выдавать напряжение в два раза больше, чем обмотка, что идет на выход блока питания. Причем у данной микросхемы есть и максимально допустимое напряжение своего питания – это 34 вольта. Когда мы будем на блоке питания выставлять величину выходного напряжения 12 вольт, то дополнительная обмотка, питающая микросхемы (которую мы домотали) будет подавать на микросхему 24 вольта. И эта величина безопасна для микросхемы. Когда же мы на блоке питания снизим выходное напряжение до нужных нам 7 вольт, то дополнительная обмотка будет подавать на микросхему ШИМ 14 вольт. Это больше, чем минимально допустимое напряжение в 10 вольт, при котором ШИМ выключается. Следовательно, мы после доматывания трансформатора вышли с диапазона, при котором микросхема отключается.
В итоге для подобных случаев (когда микросхема запитывается от дополнительной обмотки трансформатора и имеет определенный порог, при котором выключается) нам нужно в ИБП сделать следующие изменения. Первое, это сначала домотать на дополнительную обмотку провод, такое же количество витков, которое уже есть. Тем самым увеличив напряжение питания ШИМ микросхемы в два раза. И что нам позволит уменьшить выходное напряжение до нужных нам 7 вольт без защитного отключения микросхемы ШИМ. Второе, это подобрать новые, подходящие номиналы сопротивлений на делителе напряжения, стоящим на регулируемом стабилитроне TL431. Допустим в моем случае на делителе напряжения изначально были такие резисторы 10 ком и 3 ком (состоящего из одного постоянного резистора на 2 ком и одного подстроечного на 1 ком). А после доработки блока питания номиналы стали такими 6,8 ком и 3,4 ком (состоящий из одного постоянного резистора на 1,4 ком и одного подстроечного на 2 ком).
Так, что если вы хотите переделать свой импульсный блок питания подобным образом, то берите все вышесказанное на заметку.
Видео по теме данной статьи (что нужно изменить в импульсном блоке питания под LED для получения плавной регулировки яркости свечения светодиодной ленты) можно посмотреть тут - https://dzen.ru/video/watch/61ea5cdf42dc1a0f64aaa74c .
