Схемотехника современных светодиодных блоков питания, Как сейчас делают LED ИИП? Опции

[Leshkin_A]

Здравствуйте!
Хотелось бы поподробнее узнать какие на данный момент существуют варианты построения светодиодных драйверов на 220В мощностью 8-12 Вт?
Решил замутить регулируемый блок питания на настольной лампы. Поскольку цели не только чего-то спаять, но и расширить познания, хочу сделать этот БП правильно.
На данный момент к таким БП применимы ГОСТ-Р 51317.3.2-2006, по которому для мощностей осветительного оборудования до 25Вт проходит "классический" вариант с не орчень большим электролитом на входе (около 1мкФ/Вт) и Постановление Правительства от 20 июля 2011 г. N 602, согласно которому светодиодные лампы и БП для них от 5 до 25 Вт должны иметь коэффициент мощности больше 0,7 (именно для светодиодных! К лампочкам дневного света это не относится!) Насколько помню, с электролитом на входе у меня получалось достичь КМ максимум 0,6...0,65. Да и БП регулируемый - максимальный КМ будет на максимальной мощности...
Насколько знаю, в маломощных БП делают либо диодно-конденсаторный ККМ, либо в более мощных - совмещенный с обратноходом. 2-й вариант не подходит главным образом из-за повышенных пульсаций выходного тока (лампочка ведь настольная - глаза испорчу). Да и явный перебор это для 10 Вт БП, особенно если начать городить всякие дополнительные сглаживающие цепи.
Когда я спаял диодно-конденсаторный ККМ, у меня там 7-11 гармоники сильно вылазят за рамки ГОСТ-Р 51317.3.2-2006:

Оно и понятно - видно по осциллограмме невооруженным глазом что они берутся из принципа действия такого ККМ.
Вход у меня сделан вполне стандартно - Х2-0,22 мкФ ->двухобмоточный дроссель -> обычный дроссель на 5 мГн || резистор 6,2 кОм (как рассчитать?) -> X2-0,1 мкФ -> мостик. ВЧ-звон - где-то 6,25 кГц, как установил - резонирует однообмоточный дроссель, резистор не спасает. И не нравятся эти длинные иголки - как их убрать?
В то же время, каким образом производителям удается впихнуть свои изделия в рамки ГОСТ? Видел немало БП с такими пассивными ККМ.

Какие еще существуют варианты построения таких БП (8-12 Вт) с учетом ГОСТ и минимальных пульсаций света?

[Leshkin_A]

Конденсатор ККМ обычно выбирают дающим пульсации напряжения 5%, значит на линейном потеряется 3% КПД

А как вы вычислили эти 3%? Я рассуждал по другому - этот выходной электролит имеет природу источника напряжения (раз быстродействие токовой ОС много меньше периода сети). Пульсации же в 5% - это пульсации тока светодиода. При этом НАПРЯЖЕНИЕ на электролите почти постоянно (уровень 100Гц пульсаций напряжения много меньше уровня пульсаций тока). Получается, что потери на этом активном подавителе будут равны сумме размаха пульсаций НАПРЯЖЕНИЯ на конденсаторе и минимального падения на регулирующем элементе (если грубо в крайнем приближении, то это минимум Uкэ нас. для биполярного транзистора и Rси ON*Iled для полевого, а если точно - то как выберу рабочую точку). Точно не помню во сколько раз различаются пульсации тока диода и напряжения на конденсаторе, но на глаз - раз в 10.
Соответственно, если на электролите пульсации напряжения 1%, то этот 1% я и потеряю (+ потери от минимального падения на регулирующем элементе). Поэтому для повышения КПД надо применять Low Drop источник тока. А его можно реализовать на MOSFET. На дарлингтоне же только Uкэ нас вольта 1,5. А если еще учесть, что рабочая точка начинается не строго от напряжения насыщения, а выше, где линейный участок ВАХ, то можно и 2 и 3 В потерять. На полевике же я получал минимальное падение чуть ли не 0,4-0,5В для тока 0,5А (МОСФЕТ+ОУ+Rcs), причем это уже с учетом резистора в истоке 0,5 Ом.

а потери на термисторе обратноходовый заменяет на потери на снаббере

Речь о входном термисторе, ограничивающим ток заряда входного электролита в "классическом" ИИП?

Штатные контроллеры ККМ в стандартном включении (полоса на порядок меньше выхода) дают приемлемый результат и ничего дополнительно не требуют

Это я понял. Но тут ведь не совсем штатное включение - и топология flyback вместо boost и электролит не на 400В, а на низкой стороне. И если в штатном включении далее следует конвертор, который своей ОС режет пульсации, то здесь такого нет и ситуацию с пульсациями лучше улучшить.
Но вот пример диодного БП:
http://www.st.com/st-web-ui/static/active/.../DM00033149.pdf
Обратите внимание, какие цепи компенсации стоят на операционниках на вторичной стороне - конденсоры 1 мкФ и резистор 47 кОм на ОУ тока. Т. е. видно, что разработчики намеренно задавили быстродействие ОС. Зачем это сделано?
Выходит, дополнительно сгладить пульсации за счет ОС не выйдет?

Сообщение отредактировал Herz - Aug 21 2014, 08:49

Причина редактирования: Грамматика

[Plain]

А как вы вычислили эти 3%? Я рассуждал по другому ... не помню во сколько раз различаются пульсации тока диода и напряжения на кондере

Правильный ответ — в бесконечное число раз, потому что линейный источник тока даёт постоянный ток без каких либо внешних ОС. Сам по себе. Он съедает всю разницу между пульсирующим напряжением выхода ККМ и постоянным светодиода, и если эта разница пульсирует в 5%, то рассеиваемая им мощность в идеале 2,5%, но к ней требуется добавить немного, типа 0,5%, для заведомой работы в линейной области в приемлемом большинстве типовых колебаний электросети. Таким образом, чего-то Вы ещё не понимаете. Линейный источник состоит из потенциометра, ОУ, биполярного транзистора и резистора — всего четыре детали, за вычетом наличия постоянного питания, т.е. в данном случае шунтовый на TL431, обычный 7805 или что-то другое, например, питаться с коллектора же, потому как Вы до сих пор не озвучили ток и напряжение выбранного Вами светодиода.

Речь о входном термисторе, ограничивающим ток заряда входного электролита в "классическом" ИИП?

Да, при на порядки меньшей входной ёмкости его для неё вполне заменяет сопротивление фильтра.

Это я понял. Но тут ведь не совсем штатное включение - и топология flyback вместо boost и электролит не на 400В, а на низкой стороне. И если в штатном включени далее следует конвертор, который своей ОС режет пульсации, то здесь такого нет и ситуацию с пульсациями лучше улучшить.

Возвращаясь к сказанному выше, Вы всё ещё не поняли. На вторичной стороне от конденсатора ККМ Вы потребляете произвольно устновленный ручкой вторичного регулятора постоянный ток, поэтому требуется только одна ОС — стандартная ККМ по напряжению. Она просто держит желаемое Вами среднее напряжение на конденсаторе, а вторичный преобразователь потребляет от него постоянный ток, который стабилизирует сам. Никаких дополнительных шунтов, ОУ и смесителей не требуется.

Вообще, во всей этой мировой истории много непонятного. ККМ здесь тупой генератор с постоянной длиной импульса, линейный источник тока имеет вполне конкурентный КПД, но нет, они пытаются преобразовать пульсирующую мощность, источником которой является электросеть, в постоянную непостижимо упорно одностадийно, ну и с неизменно никчёмным результатом, потому как закон природы ведь, т.е. физика/математика.