Драйвер (электроника)

Драйвер (англ. driver — управляющее устройство, водитель) — 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.

Под определение драйвера подпадают многочисленные устройства:

Содержание

Драйверы светодиодов

Светодиоды в отличие от других излучающих свет приборов (ламп, светильников), не могут быть 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. 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.

Наиболее простым решением для ограничения тока может считаться 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 меньше он будет греться, но и тем больше будет меняться ток при изменении параметров.

Драйверы исполнительных устройств

См. также

Примечания

Полезное

Смотреть что такое «Драйвер (электроника)» в других словарях:

Электроника 85 — У этого термина существуют и другие значения, см. Электроника МК 85. Электроника 85 Тип Персональный компьютер … Википедия

Электроника МС 1502 — У этой статьи нет иллюстраций. Вы можете помочь проекту, добавив их (с соблюдением правил использования изображений). Для поиска иллюстраций можно: попробовать воспользоваться инструментом FIST: нажми … Википедия

RS-485 — Стандарт EIA RS 485 Физическая среда Витая пара Сетевая топология Точка точка, Multi dropped, Multi point Максимальное количество устройств 32 256 устройств (32 нагруженных) Максимальное расстояние 1200 метров Режим передачи Дифференциальный … Википедия

EIA-422 — ANSI/TIA/EIA 422 B (бывш. RS 422) американский стандарт, его международный эквивалент ITU T Recommendation V.11 (он же X.27). Этот технический стандарт обеспечивает сбалансированную или дифференциальную однонаправленную нереверсируемую… … Википедия

LIN — (англ. Local Interconnect Network локальная сеть) стандарт промышленной сети, разработанный консорциумом европейских автопроизводителей и других известных компаний, включая Audi AG, BMW AG, Daimler Chrysler AG, Motorola Inc.,… … Википедия

Передача данных — Сеть передачи данных Передача данных (обмен данными, цифровая передача, цифровая связь) физический перенос … Википедия

MAX232 — Микросхема MAX232 MAX232 интегральная схема, преобразующая сигналы последовательного порта RS 232 в сигналы, пригодные для использования в цифровых схемах на базе ТТЛ или КМОП технологий. MAX232 … Википедия

Диалоговый вычислительный комплекс — Классический вариант ДВК 2 Поздний вариант ДВК 2М (МС0505) … Википедия

БК — Тип Бытовой компьютер Выпущен … Википедия

БК (семейство компьютеров) — У этого термина существуют и другие значения, см. БК (семейство компьютеров) (значения). БК (семейство компьютеров) Тип … Википедия

Источник

В чем отличие блока питания от драйвера для светодиодов: теория и практика, всё что нужно знать

Примечание автора: «В сети есть достаточно большое количество информации о питании светодиодной продукции, но когда я готовил материал для этой статьи, нашел большое количество абсурдной информации на сайтах из топа выдачи поисковых систем. При этом наблюдается либо полное отсутствие, либо неправильное восприятие базовых теоретических сведений и понятий».

Содержание статьи

Источник тока и источник напряжения

Различают два основных типа источников питания:

Давайте рассмотрим их отличия.

У идеального источника напряжения внутреннее сопротивление равняется нулю, при этом выходной ток может быть бесконечно большим. В реальности же дело обстоит иначе.

Для реального источника напряжения аварийным режимом работы является режим короткого замыкания. В таком режиме ток резко возрастает, его ограничивает только внутреннее сопротивление источника питания. Если источник питания не имеет защиты от КЗ, то он выйдет из строя

Так как целью источника тока является поддержание заданного уровня тока. Аварийным режимом работы для него является режим холостого хода.

Если объяснить причину простыми словами, то дело обстоит следующим образом: допустим, вы подключили к источнику тока с номинальным в 1 Ампер нагрузку сопротивлением в 1 Ом, то напряжение на его выходе установится в 1 Вольт. Выделится мощность в 1 Вт.

Если увеличить сопротивление нагрузки, скажем, до 10 Ом, то ток так и будет 1А, а напряжение уже установится на уровне 10В. Значит, выделится 10Вт мощности. И наоборот, если снизить сопротивление до 0.1 Ома, ток будет все равно 1А, а напряжение станет 0.1В.

Холостым ходом называется состояние, когда к выводам источника питания ничего не подключено. Тогда можно сказать, что на холостом ходу сопротивление нагрузки очень большое (бесконечное). Напряжение будет расти до тех пор, пока не потечет ток силой в 1А. На практике, для примера такой ситуации можно привести катушку зажигания автомобиля.

Напряжение на электродах свечи зажигания, когда цепь питания первичной обмотки катушки размыкается, растёт до тех пор, пока его величина не достигнет напряжения пробоя искрового промежутка, после чего через образовавшуюся искру протечет ток и рассеется энергия, накопленная в катушке.

Состояние короткого замыкания для источника тока не является аварийным режимом работы. При коротком замыкании сопротивление нагрузки источника питания стремится к нулю, т.е. оно бесконечно маленькое. Тогда напряжение на выходе источника тока будет соответствующим для протекания заданного тока, а выделяемая мощность ничтожно мала.

Перейдем к практике

Если говорить о современной номенклатуре или названиям, которые даются источникам питания в большей степени маркетологами, а не инженерами, то блоком питания принято называть источник напряжения.

Зарядное устройство для мобильного телефона (в них преобразование величин до достижения необходимого зарядного тока и напряжения осуществляется установленными на плате заряжаемого устройства преобразователями.

Блок питания для ноутбука.

Блок питания для светодиодной ленты.

Питание светодиодов

В начале статьи было упомянуто, что у светодиода весьма высокие требования к питанию. Дело в том, что светодиод питается током. Это связано с вольтамперной характеристикой всех полупроводниковых диодов. Взгляните на неё.

На картинке ВАХ диодов разных цветов:

Такая форма ветви (близка к параболе) обусловлена характеристиками полупроводников и примесей которые в них внесены, а также особенностей pn-перехода. Ток, когда напряжение, приложенное к диоду меньше порогового почти, не растёт, вернее его рост ничтожно мал. Когда напряжение на выводах диода достигает порогового уровня, через диод резко начинает расти ток.

Если ток через резистор растёт линейно и зависит от его сопротивления и приложенного напряжения, то рост тока через диод не подчиняется такому закону. И при увеличении напряжения на 1% ток может возрасти на 100% и больше.

Чтобы узнать причины этого подробнее нужно углубиться в курс “Физические основы электроники” и узнать о типах носителей зарядов, ширине запрещенной зоны и прочих интересных вещах, но делать этого мы не будем, бегло эти вопросы мы рассматривали в статье о биполярных транзисторах.

В технических характеристиках пороговое напряжение обозначается, как падение напряжения в прямом смещении, для светодиодов белого свечения обычно около 3-х вольт.

С первого взгляда может показаться, что достаточно на этапе проектировки и производства светильника достаточно подобать токоограничивающие резисторы и выставить стабильное напряжения на выходе блока питания и всё будет хорошо. На светодиодных лентах так и делают, но их питают от стабилизированных источников питания, к тому же мощность применяемых в лентах светодиодах зачастую* мала, десятые и сотые доли Ватт.

Мощные светодиоды, которые и рекомендуется питать драйверами, греются достаточно сильно. Например, светодиод мощностью 1Вт нагревается до температуры выше 50 градусов за несколько 5-15 секунд работы без радиатора.

Если такой светодиод питается от драйвера, со стабильным выходным током, то при нагреве светодиода ток через него не возрастет, а останется неизменным, а напряжение на его выводах для этого немного снизится.

А если от блока питания (источника напряжения), после нагрева ток увеличится, от чего нагрев будет еще сильнее.

Блок питания в разобранном виде

Выбор драйвера: характеристики, подключение

Для правильного выбора драйвера нужно ознакомиться с его техническими характеристиками, основные это:

Номинальный выходной ток;

Минимальная мощность. Не всегда указывается. Дело в том, некоторые драйвера не запустятся если к ним подключена нагрузка меньше определенной мощности.

Часто в магазинах вместо мощности указывают:

Номинальный выходной ток;

Диапазон выходных напряжений в виде (мин.)В…(макс.)В, например 3-15В.

Количество подключаемых светодиодов, зависит от диапазона напряжений, пишется в виде (мин)…(макс), например 1-3 светодиодов.

Так как ток через все элементы одинаков при последовательном подключении, поэтому к драйверу светодиоды подключаются последовательно.

Параллельно светодиоды нежелательно (скорее нельзя) подключать к драйверу, потому что, падения напряжений на светодиодах могут немного различаться и один будет перегружен, а второй наоборот работать в режиме ниже номинального.

Подключать больше светодиодов, чем определено конструкцией драйвера не рекомендуется. Дело в том, что любой источник питания имеет определенную максимально допустимую мощность, которую нельзя превышать. А при каждом подключенном светодиоде к источнику стабилизированного тока напряжение на его выходах будет возрастать примерно на 3В (если светодиод белый), а мощность будет равняться как обычно произведению тока на напряжение.

Исходя из этого, сделаем выводы, чтобы купить правильный драйвер для светодиодов, нужно определиться с током, который потребляют светодиоды и напряжением, которое на них падает, и по параметрам подобрать драйвер.

Например этот драйвер поддерживает подключение до 12 мощных светодиодов на 1Вт, с током потребления в 0.4А.

Вот такой выдаёт ток в 1.5А и напряжение от 20 до 39В, значит к нему можно подключить, например светодиод на 1.5а, 32-36В и мощностью 50Вт.

Заключение

Драйвер – это один из типов блока питания, рассчитанный на обеспечение светодиодов заданным током. В принципе все равно как называют этот источник питания. Блоками питания называются источники питания для светодиодных лент на 12 или 24 Вольта, они могут выдавать любой ток ниже максимального. Зная правильные названия, вы вряд ли ошибетесь при приобретении товара в магазинах, и вам не придётся его менять.

Другие полезные материалы про современное светодиодное освещение:

Источник

Конструкция и принцип работы драйверов для светодиодных ламп

Драйверы – это специальные устройства, обеспечивающие стабильную работу светодиодных светильников. Без них диоды работают нестабильно и быстро выходят из строя. Узнаем, как устроены драйверы, и как они функционируют.

Зачем драйвер светодиодным лампам?

Светодиоды, по сравнению с лампами накаливания, гораздо энергоэффективнее и долговечнее. Они могут работать годами и потребляют в разы меньше электроэнергии, чем обычные лампочки, при стабильном электропитании, за которое и отвечает драйвер.

Светодиоды очень чувствительны к питанию, поступающему на их входы. Пониженных значений они не боятся, а вот повышенные напряжения и токи могут не только существенно убавить ресурс полупроводников, но и вывести их из строя. Задача драйвера – обеспечение светодиодов стабильным током.

Драйвер для светодиодных ламп – источник питания. Он представляет собой электронную схему, на выходе которой оказывается постоянный ток заданной величины.

Чтобы LED-элементы долго и эффективно работали, горели ярко и без мерцаний, через светодиоды должен протекать ток такой величины, которая указана в техническом паспорте полупроводникового элемента.

Светодиодные драйверы, предлагаемые производителями, рассчитаны на напряжения 10, 12, 24, 220 В и постоянные токи 350 мА, 700 мА, 1 А. Обычно драйверы делают под конкретные светильники, но есть в продаже и универсальные приборы, которые подходят к большинству LED-элементов от известных брендов.

Стабилизаторы тока используются в:

С помощью драйверов изменяют величину яркости и цвет светодиодов. Это делается с помощью регуляторов или пульта дистанционного управления. Светодиодная лампа без драйвера работает нестабильно и рискует быстро выйти из строя.

Принцип работы

На вход LED-драйвера подаётся напряжение, которое может меняться. Ток проходит через сопротивления R1 и R3, приобретая нужную величину, а конденсатор С1 задает ему частоту.

Переменный ток, приобретая установленные параметры, попадает в диодный мост. Проходя через этот выпрямитель, ток из переменного преобразуется в постоянный.

Далее его параметры корректируются резисторами R2 и R4 и конденсатором С2. Таким путём достигается максимальная точность параметров выходного тока.

Электрическая принципиальная схема устройства:

Виды драйверов по принципу действия

Все драйверы для светодиодов делят на линейные и импульсные. У каждой группы свои плюсы, минусы и рекомендации по применению.

Сравнение линейного и импульсного преобразователя тока:

Линейный

На основе линейной схемы создаются простейшие драйверы для светодиодной лампы. В качестве элемента стабилизации используется ограничивающий резистор с переменным сопротивлением. В промышленном драйвере «движком» резистора управляет не человек, а электроника.

Если напряжение возрастает до критических значений, ток тоже начинает расти, и при достижении ним недопустимой величины происходит перегрев светодиода с последующим его разрушением. В более сложных схемах для регулирования тока используют транзисторы.

Минус линейной схемы – большие потери мощности, так как при росте напряжения возрастает бесполезное её рассеивание. Подобный недостаток допустим разве что для маломощных ламп. Для многоваттных светодиодов подобные схемы не годятся.

Плюсы линейной схемы стабилизации:

Импульсный

Второй вариант – импульсная стабилизация. После включения кнопки КН конденсатор С заряжается. После размыкания контактов кнопки он начинает разряжаться, отдавая полупроводниковому элементу электроэнергию.

Простейший импульсный стабилизатор:

Пока конденсатор отдает энергию, диод излучает свет. Чем выше входное напряжение, тем меньше время зарядки. Нажатие и отпускание кнопки поддерживает свечение. Такой принцип работы называется широтно-импульсной модуляцией. За секунду происходят десятки и даже тысячи срабатываний.

Виды драйверов по типу конструкции

Драйвера для LED-элементов представляют собой небольшую электронную схему, собранную из резисторов, конденсаторов и полупроводниковых диодов, размещённых на плате.

Устройства, стабилизирующие ток для светодиодов, выпускаются в 2 версиях:

Преобразователи по конструктивному исполнению делят на три группы.

Электронный

В электронном преобразователе за коррекцию тока отвечает транзистор. Его задача – разгрузка регулировочной микросхемы. Чтобы максимально сгладить пульсацию, на выходе схемы установлен конденсатор.

Электронные устройства дорого стоят, но стабилизируют ток максимум до 750 мА. Новейшие драйверы такого типа обычно устанавливают на лампы с цоколем Е27.

В хорошем электронном драйвере должно быть сразу два конденсатора:

Такое сочетание встречается редко, особенно в драйверах китайского производства. Пользователи, разбирающиеся в микросхемах, могут получать выходные параметры драйвера, меняя номиналы резисторов.

Благодаря высокому КПД – около 95 % – электронные драйверы используют для самых разных целей (для обеспечения работы автомобильных светодиодных ламп, уличного и бытового освещения).

На основе конденсаторов

Несколько меньшей популярностью пользуются драйверы, работа которых основана на использовании конденсаторов. Почти все схемы бюджетных LED-ламп с такими устройствами имеют похожие характеристики.

Из-за изменений, вносимых производителями в электрические цепи, из них могут удаляться кое-какие элементы. Особенно часто в них отсутствует конденсатор, отвечающий за сглаживание пульсаций.

Плюсы драйверов на конденсаторах:

Согласно ГОСТ, норма допустимых пульсаций составляет 10-20 % и зависит от назначения помещения, в котором работает осветительное устройство.

Диммируемый

Диммер – устройство, регулирующее яркость светодиодов. Многие современные драйверы имеют в своём составе эти полезные приспособления.

Плюсы диммируемых драйверов:

Срок эксплуатации

Длительность корректной работы драйвера зависит от его качества и условий эксплуатации. Но даже самый качественный прибор имеет гораздо меньший ресурс, чем подключённые к нему светодиоды.

LED-элементы от известных брендов работают около 100 000 часов. Расчётное время функционирования драйвера:

Для производства и улицы рекомендуется брать драйверы с большим сроком службы.

На длительность работы стабилизатора тока для светодиодов влияют внешние факторы. Драйвер может выйти из строя по следующим причинам:

Чаще всего драйвер ломается из-за конденсатора – он выходит из строя при скачках напряжения в сети.

Как выбрать драйвер?

Большая часть драйверов для LED-освещения, продаваемых на отечественном рынке, производится в Китае, стоит дёшево, и не отличается высоким качеством.

В китайских драйверах светодиодных ламп часто встречаются бракованные микросхемы, покупать их не рекомендуется. Такое устройство быстро выходит из строя, и вряд ли удастся его обменять на новое или вернуть деньги.

Советы по выбору LED-драйвера:

Максимальная мощность драйвера

Напряжение на выходе зависит от количества диодов в цепи и от схемы их включения. Оно должно быть больше или равно сумме энергии, потраченной каждым блоком электрической схемы.

Номинальный ток определяется мощностью элементов и их яркостью. Цель стабилизатора – обеспечить диоды нужной энергией.

Общая мощность светодиодов определяется параметрами каждого элемента, их числом и цветом. Количество потребляемой энергии считают по формуле:

P = PLED х N, где N – число диодов в цепи, PLED – мощность одного диода.

Номинал берут на 20-30 % больше расчётной мощности:

Учитывают также цвет свечения элементов. Он влияет на выходное напряжение. Его указывают прямо на устройстве или на упаковке.

Например, имеется три светодиода мощностью по 3 Вт. Тогда общая мощность составляет 9 Вт. Рекомендуемая Pmax драйвера = 9 х 1,3 = 11,7 Вт.

Стоимость

Драйверы для LED-освещения продаются в электротехнических магазинах, в Интернете, в торговых точках, где занимаются радиодеталями. Дешевле всего обходится покупка на Интернет-площадках.

Примерные цены на стабилизаторы тока:

Микросхема PT4115 – понижающий преобразователь – стоит 150 рублей за одну штуку. Более мощные элементы стоят от 150 до нескольких тысяч рублей.

Другие характеристики

При покупке драйвера обратите внимание на такие характеристики:

Зависимость электрических параметров от цвета светодиодов:

Если в источнике света три последовательно соединенных светодиода белого света мощностью 1 Вт, понадобится драйвер с напряжением 9-12 В и током 350 мА.

Падение напряжения на белых кристаллах – 3,3 В. При последовательном соединении напряжения суммируют. Получается 9,9 В, что удовлетворяет рабочий диапазон драйвера.

В зависимости от модификации, устройства используют для определённого количества светодиодов – одного, двух или более.

В быту и для фитоламп рекомендуется использовать драйверы в корпусах. Они эстетичнее и безопаснее бескорпусных.

Например, LED-драйверы с микросхемой 9918c в светодиодной лампе подходят для управления нерегулируемыми лампами и поддерживают мощность до 25 Вт.

Подключение драйвера

Драйвер довольно просто подключается к светодиодам. На его корпусе имеется вся необходимая маркировка. На входные клеммы (INPUT) подается входное напряжение, на выходные (OUTPUT) – подключают гирлянду из светодиодов. Главное – соблюсти полярность.

Полярность входа

Если драйвер питается постоянным напряжением, к его выводу «+» подключают положительный полюс источника питания. При переменном напряжении обратите внимание на маркировку входных клемм.

», «АС» или нет маркировки. В этом случае полярность не важна, можете не соблюдать её.

Полярность выхода

Здесь всегда приходится соблюдать полярность. Провод «плюс» подключают к аноду первого полупроводникового элемента, «минус» соединяют с катодом последнего диода.

Схема драйвера светодиодной лампы на 220/12 В (входное/выходное напряжение):

Ремонт драйверов светодиодных ламп

Если стабилизатор тока теряет способность выполнять свои функции, это может привести к порче светодиодов. Важно вовремя определить поломку. Чтобы проверить драйвер светодиодной лампы, на его вход подают 220 В.

На выходе исправного драйвера должно появиться постоянное напряжение. Причём его величина будет несколько больше, чем верхний диапазон, указанный на упаковке устройства. Такой способ прост в реализации, но не даёт возможности судить об исправности прибора.

Чтобы проверить, исправен ли драйвер, сделайте следующее:

Второй способ поиска поломок драйвера:

Пытаясь найти поломку, учитывайте принцип работы схемы:

Проблема ремонта драйверов заключается в сложности подбора нужных микросхем. Особенно, если стабилизатор сделан в Китае.

Если ни один способ не позволяет найти причины поломки стабилизатора тока, придётся обратиться к специалисту. Или купить другой драйвер.

Отличия от блоков питания

Драйвер многие пользователи ошибочно называют блоком питания. На самом деле это разные устройства. Блок питания стабилизирует напряжение, драйвер – ток. Если светодиоды подключить не к тому источнику питания, они быстро выходят из строя.

Блок питания может быть:

Оба блока питания дают на выходе постоянное напряжение одной величины. Светодиодам подобные устройства не подходят, так как «питаются» они электротоком. А падение напряжения на полупроводниках – только одна из их характеристик.

Если на светодиоде написаны параметры, например 10 мА и 2,7 В, это значит, что больше указанных Ампер через него пропускать нельзя – сгорит. При прохождении тока в 10 мА на полупроводнике теряется 2,7 В. Это именно потери, а не напряжение, требуемое для свечения светодиодов.

Как изготовить линейный светодиодный драйвер своими руками?

Имея готовые микросхемы, собрать драйвер для светодиодов может любой новичок-радиолюбитель. Для этой работы надо уметь две вещи – читать электрические принципиальные схемы и владеть паяльником.

Например, собрать токовый стабилизатор для светодиодов на 3 Вт можно с помощью микросхемы PowTech – PT4115 (Китай). Преобразователь, созданный на основе этой микросхемы, имеет минимум элементов и высокую эффективность.

Простейший токовый преобразователь собирают даже из зарядки от телефона. Далее представлена инструкция по сборке драйвера для трёх светодиодов мощностью по 1 Вт.

Для работы вам понадобится:

Как собрать драйвер:

Если светодиоды горят, нет искрения или дыма, сборка прошла хорошо – ваша самоделка готова.

Применение правильно подобранного драйвера является важным условием качественной и долгосрочной работы светодиодных источников питания. Самый надёжный вариант – покупка фирменного устройства вместе со светодиодными светильниками. Если вы разбираетесь в схемах и «дружите» с паяльником, всегда сможете собрать подходящий драйвер для LED-элементов.

Источник