Научная статья на тему 'Проектирование драйвера светодиодов высокой яркости'

Проектирование драйвера светодиодов высокой яркости Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
476
120
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СВЕТОДИОД / ВЫСОКАЯ ЯРКОСТЬ / ДРАЙВЕР / СТАБИЛИЗАЦИЯ / УПРАВЛЕНИЕ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Корчикова А. Е., Драч В. Е.

Описывается проектирование драйвера для управления свечением светодиодов высокой яркости. Приводятся недостатки устройств, обусловленные ошибкой усредненного тока, возникающей при управлении по пиковому току. Предлагается новое эффективное схемотехническое решение, предназначенное для офисного светильника. Изготовлен макет устройства.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Проектирование драйвера светодиодов высокой яркости»

международный научный журнал «инновационная наука»

№11/2015

issn 2410-6070

Есть ряд других программ для автоматизации складского хозяйства - такие, как «1С: Торговля и склад 7.7», «Core IMS 3.5», Складской учет (MSSQL), Storage и т.д.

Возможностями программы «Core IMS 3.5» являются: учет плановых, внеплановых поступлений на склад, подбор товара и учет отгрузки товара со склада, учет перемещения товаров между складами, широкие возможности по управлению безопасностью, отчетность и аналитика.

«1С: Торговля и склад 7.7» позволяет: вести раздельный управленческий и финансовый учет; вести учет от имени нескольких юридических лиц; вести партионный учет товарного запаса с возможностью выбора метода списания себестоимости (FIFO, LIFO, по средней); оформлять закупку и продажу товаров; производить автоматическое начальное заполнение документов на основе ранее введенных данных; выполнять автоматический расчет цен списания товаров; быстро вносить изменения с помощью групповых обработок справочников и документов; автоматически формировать бухгалтерские проводки для 1С: Бухгалтерии

Складской учет (MSSQL) - приложение для автоматизации процессов складского учета, использующее базы данных Microsoft SQL Server. Программа ориентирована на малые и средние предприятия, имеет простой интерфейс и состоит из клиентской и серверной частей. Поддерживается использование справочников товаров , формирование отчетов по движению товара на складе, подсчет минимальных остатков и др. Списки товаров можно фильтровать и импортировать. Также поддерживаются разграничение прав доступа к программе, ведение списка клиентов и стандартных операций по учету прихода товара, переносу, переработке, продаже товара и т.д.

Storage - многофункциональная программа, позволяющая вести складской учет, подсчет параметров производства, обрабатывать прейскуранты цен на услуги, обрабатывать параметры розничной торговли и многое другое.

Необходимо внимательно подходить к выбору программы управления складским комплексом, т.к. требования бизнеса со временем меняются, и очень важно, чтобы выбранная система управления процессами склада была ориентирована на перспективу [1, c. 123]. Изначально правильно расставив акценты в проекте внедрения и ориентируясь на реализацию бизнес-требований организации складской грузопереработки и на функциональные возможности программного обеспечения, можно получить действительно эффективный и самоокупаемый инструмент бизнеса, который принесет значительную экономию на издержках.

Список использованной литературы:

1. Афонин, А.М. Теоретические основы разработки и моделирования систем автоматизации: Учебное пособие / А.М. Афонин, Ю.Н. Царегородцев, А.М. Петрова, Ю.Е. Ефремова. - М.: Форум, 2011. - 192 c.

2. Голубчик, А. М. Транспортно-экспедиторский бизнес: создание, становление, управление / А. М. Голубчик. - Москва: ТрансЛит, 2011. - 317 с.

3. URL: http://www.axelot.ru/

© Конюхов М.И., Каримова Л.А., 2015

УДК 628.931

А.Е.Корчикова

студентка 1 курса магистратуры факультета ЭИУК КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана В.Е. Драч

к.т.н., доцент кафедры ЭИУ1-КФ КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Калуга, РФ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДРАЙВЕРА СВЕТОДИОДОВ ВЫСОКОЙ ЯРКОСТИ

Аннотация

Описывается проектирование драйвера для управления свечением светодиодов высокой яркости.

международный научный журнал «инновационная наука»

№11/2015

issn 2410-6070

Приводятся недостатки устройств, обусловленные ошибкой усредненного тока, возникающей при управлении по пиковому току. Предлагается новое эффективное схемотехническое решение, предназначенное для офисного светильника. Изготовлен макет устройства.

Ключевые слова светодиод, высокая яркость, драйвер, стабилизация, управление

С момента своего появления, светодиоды проделали долгий путь технологического развития. В последние годы были разработаны яркие светодиоды в широком диапазоне цветов, который включает и белый. Это в свою очередь, открыло массу новых применений для светодиодов в качестве источника света со своей собственной нишей рынка, известной как «светодиоды высокой яркости».

Светодиод является низковольтным потребителем постоянного тока. Кроме того, для него требуется ограничение величины прямого тока. Следовательно, для питания светодиода от сети переменного тока необходим специальный источник питания (драйвер) [1].

Светодиодный драйвер представляет собой электронное устройство, которое контролирует мощность одного светодиода или их последовательно соединенных линеек. Также драйверы обеспечивают стабилизацию мощности при изменении параметров нагрузки, например температуры, являются одной из основных составляющих светодиодного прибора и обеспечивают качественные характеристики светильника в течение всего срока службы. Основными задачами разработчика являются: правильный выбор контроллера и построение схемы питания с учетом многих требований, часто противоречащих друг другу. Существует два типа светодиодов высокой яркости с использованием определенных полупроводниковых материалов: на основе AlInGaP создают красные, оранжевые, желтые и зеленые светодиоды высокой яркости, а InGaN, позволяет создать синий, сине -зеленый, чистый зеленый и, вместе с желтым люминофором, белый цвет.

Основные требования к источникам питания светодиодов - это высокие надежность и эффективность, коррекция коэффициента мощности и в некоторых случаях, гальваническая развязка [2].

LED-драйвер конструктивно выполняется на печатной плате. Основой драйвера является микросхема управления, например распространённая в настоящее время HV9910B фирмы Supertex Inc., она стабилизирует ток сверхъярких светодиодов, имеет внутренний линейный регулятор от 8В до 450В, позволяет работать с максимальным током 1А. Такая микросхема является наиболее экономичным и простым способом управления током светодиодной нагрузки, в то же время не всегда обеспечивает желаемый уровень стабилизации тока и независимости этого тока от входного и выходного напряжения. Зачастую следует ожидать 20-25% разброса уровня стабилизации тока светодиодов. Поэтому светодиоды могут «светить» ярче и также сократится количество светодиодов, необходимых для получения той же яркости.

Рисунок 1- Ошибка усредненного тока, возникающая при управлении по пиковому току, используемому микросхемой НУ9910В

Проблемы возникают в связи с разницей между пиковым и средним значениями тока, зависящей от величины пульсации тока индуктора и задержки срабатывания компаратора обратной связи (рис. 1). Ошибка

международный научный журнал «инновационная наука» №11/2015 issn 2410-6070

усредненного тока AIl(err) присуща любому стабилизатору пикового тока, в том числе и HV9910B, поскольку микросхема управляет пиковым током катушки индуктивности Il(pk), в то время как задача состоит в управлении постоянным током светодиодов AIl(avg). Разница между этими двумя токами равна амплитуде тока пульсаций 0.5AIl, которая может быть выражена следующей формулой:

0.5AIl = (V0 w)/2L

В этой формуле V0 — напряжение на светодиодах, toff — продолжительность выключенного состояния выхода GATE (рис. 1), a L — величина индуктивности. Следует заметить, что все параметры в правой части уравнения могут иметь разброс от одной детали к другой и зависеть от рабочей температуры.

Еще один источник ошибки, допускаемой схемой управления по пиковому току, связан с задержкой распространения компаратора Atos. По вине этой задержки реальный пиковый ток Il(pk) выше порогового опорного сигнала компаратора Il(cs). Поэтому ошибка усредненного тока может быть выражена:

A 4 = (yQt0FF - 2VINAtcs)/2L

где Vin—напряжение входного источника питания. Из формулы следует, что усредненный ток катушки индуктивности Il(avg) подвержен зависимости от входного напряжения Vin и выходного напряжения Vo. И, наконец, существует значительный разброс тока светодиода по вине напряжения смещения Vos на входе CS. Несмотря на то, что это напряжение смещения составляет всего ±25 мВ при -40<Та<+85 °С, его вклад в сигнал пикового тока приводит к разбросу тока светодиодов ±10% даже при максимальном пороге срабатывания CS-компаратора в 250 мВ.

На основании вышесказанного, предложен вариант реализации драйвера на основе микросхемы HV9961, так как драйвер на основе этой микросхемы лишен недостатков микросхемы HV9910B благодаря использованию метода управления по усредненному току. Эта микросхема управляет усредненным током катушки индуктивности Il(avg) непосредственно, достигая при этом точности регулировки ±3% в широком диапазоне скважности сигнала GATE, по меньшей мере 0.1<D<0.75. В микросхему также включена схема автоматической калибровки входа CS, позволяющая устранить влияние входного напряжения смещения и задержки распространения. Также имеется возможность создавать более качественные, более долговечные, оптимизированные по количеству комплектующих светодиодные конструкции, использующие технологию прямого питания от сетевого напряжения.

В результате выполнения работы предлагается новое схемотехническое решение, которое позволяет получить высокие показатели надежности и эффективности при малых экономических затратах, минимальной трудоемкости изготовления, также применяются легко обрабатываемые материалы.

Разработанный LED-драйвер предназначен для офисной светодиодной лампы.

Схемотехническое моделирование проведено в среде моделирования QUCS с открытым исходным кодом, которая обладает высокой достоверностью результатов [3].

Макет спроектированного устройства успешно изготовлен на предприятии АО "КЭМЗ" (г. Калуга). После разработки полного пакета конструкторско-технологической документации, предложенное решение может быть внедрено в производство.

Список использованной литературы:

1. Пескин А. Обзор схем включения и управления современными светодиодами // Полупроводниковая светотехника. 2010. № 3. С. 22-24.

2. Бирюков Е., Сафаргалеев Д. Элементная база и способы её применения для решения задач управления питанием светодиодов // Компоненты и технологии. 2006. № 64. С. 134-140.

3. Кузнецов В. Симулятор электронных схем с открытым исходным кодом QUCS: основные возможности и основы моделирования // Компоненты и технологии. 2015. № 3 (164). С. 114-120.

© Корчикова А.Е., Драч В.Е., 2015

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.