39 2.1 LED driver dòng không đổi (constant current)
- Trong mỗi Driver dòng không đổi liên tục thay đổi điện áp trên mạch điện tử của nó để giữ và duy trì một dòng điện không đổi.
- Các driver cung cấp dòng không đổi cho các đèn LED điện yêu cầu dòng điện ra cố định và một dải điện áp đầu ra. Sẽ chỉ có một đầu ra hiện tại được chỉ định, được gắn nhãn trong amps hoặc milliamps, cùng với một loạt các điện áp sẽ thay đổi tùy thuộc vào tải (công suất) của đèn LED. Hình ví dụ bên dưới, đầu ra hiện tại là 700mA, và phạm vi điện áp đầu ra là 4-13V DC (volt của dòng điện trực tiếp).
Hình 4.2: Driver led dòng không đổi
Ưu điểm Nhược điểm
Tránh đèn vượt khỏi quy định dòng tối đa cho các đèn LED.
Hạn chế việc gia tăng nhiệt/cháy đèn. Dễ dàng cho nhà thiết kế chiếu sáng và ứng dụng điều khiển, tạo ra một ánh sáng với độ sáng ổn định và nhất quán hơn.
Hạn chế sử dụng cho đèn led công suất thấp
2.2 LED driver điện áp không đổi (constant voltage)
Các trình điều khiển điện áp không đổi các đèn LED điện yêu cầu điện áp đầu ra cố định với dòng đầu ra tối đa. Trong các đèn LED này, dòng điện đã được điều chỉnh, hoặc bằng các điện trở đơn giản hoặc một bộ điều khiển dòng không đổi bên trong, trong mô đun LED. Những đèn LED này yêu cầu một điện áp ổn định, thường là 12V DC hoặc 24V DC. Trong hình ví dụ bên dưới, điện áp đầu ra là 24V DC và dòng điện đầu ra tối đa là 1,04A.
Hình 4.2: Driver led áp không đổi
Ưu điểm Nhược điểm
• Là một công nghệ quen thuộc giúp
40 kế và lắp đặt.
• Các chi phí có thể thấp hơn, đặc biệt là khi ứng dụng quy mô lớn hơn.
mức điện thế nhất định 2.3 LED Driver sử dụngđiện trở để hạ áp
Đây là loại nguồn led driver cơ bản và thô sơ nhất với nguyên tắc hoạt động đơn giản là sử dụng điện trở đến hạ áp .
Hình 4.2: Driver led sử dụng điện trở để hạ áp
Ưu điểm Nhược điểm
Có thể sử dụng trong thiết kế các loại đèn
giá rẻ,chất lượng thấp. Sản phẩm đời cũ nên còn ít các loại đèn Led sử dụng Drive này 2.4 Nguồn LED sử dụng IC
Drive này vượt trội hơn hẳn Drive đời đầu. Nó sử dụng IC và một hệ thống biến thế để điều chỉnh dòng điện.
Ưu điểm Nhược điểm
• Là một công nghệ quen thuộc giúp cho các kỹ sư dễ dàng hơn trong việc thiết kế và lắp đặt.
• Các chi phí có thể thấp hơn, đặc biệt là khi ứng dụng quy mô lớn hơn. +
Chỉ dùng cho đèn led hoặc hệ thống điện nào đã được xác định sẵn dùng cho một mức điện thế nhất định
2.5 LED Driver Dimmable
• Đây là nguồn led có thể nói là hiện đại nhất và được sử dụng phổ biến. Bản thần nguồn led dimmable có thể thực hiện các công việc của các dòng đèn ở trên; bên cạnh đó có còn có thể thay đổi độ sáng cả ánh đèn.
• Sản phẩm này có một thành phần được gọi là chiết áp và nhờ chiết áp đèn có thể cho người sử dụng thay đổi màu ánh sáng phát ra .
Ưu điểm Nhược điểm
• Sở hữu tính năng vượt trội và được ứng dụng rộng rãi nhất để thiết kế các loại đèn led chiếu sáng hiện nay.
• Có thể sử dụng với bộ chiết áp để
• Quá trình lắp đặt phức tạp hơn, tốn kém thời gian.
• Giá thành cao hơn các loại nguồn khác.
41 thay đổi độ sáng của ánh sáng đèn led theo ý muốn để phù hợp với từng không gian khác nhau
❖ Các Driver LED sử dụng phổ biến cho đèn LED
- Driver LED 12V
Điện áp đầu ra: 12V, điện áp này đảm bảo an toàn cho đèn led và người dùng. Ứng dụng dùng cho đèn led chiếu sáng dân dụng, đèn led trang trí, quảng cáo,…
- Nguồn LED 24V
Điện áp đầu ra 24V phù hợp với không gian lắp đặt dễ có nước tác động.
Điện áp này đảm bảo an toàn cho đèn led và người dùng khi dùng cho đèn chiếu sáng dưới nước hoặc đèn ngoài trời.
- Nguồn LED Driver 36V
Led Driver 36V có kích thước nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt.
Nguồn giúp biến đổi điện áp xoay chiều sang 1 chiều cấp nguồn cho các thiết bị.
Nguồn 36V thường sử dụng trong tủ điện công nghiệp, các hộ gia đình, cho camera, cho bảng quảng cáo led, máy bơm DC…
- Nguồn LED 220V
Thường dùng để biến đổi dòng điện 1 chiều AC 220V ra DC 220V. Thường được dùng để gắn cho đèn led dây; đèn nhà xưởng.
Nguồn 220v dùng cho led dây có sự đa dạng về công suất, nhằm đáp ứng tối đa mọi nhu cầu sử dụng.
Công suất tải tối đa 50M led dây.
- Nguồn LED Driver 18w
Nguồn led Driver 18w là bộ nguồn chỉ dùng cho đèn led có công suất 18w. Ứng dụng cho các loại đèn led dân dụng hoặc đèn led trang trí công suất nhỏ. 3. Khảo sát mạch driver LED
42
Hình 4.3: Cấu tạo Driver led 4 bộ phận chính của Driver LED
- Diode chỉnh lưu
Có vai trò biến đổi dòng điện xoay chiều AC ra dòng điện một chiều DC.
- Biến áp
Giúp cho việc hạ điện áp xuống ngưỡng điện áp hoạt động của đèn led.
Chất lượng của biến áp sẽ quyết định chất lượng cũng như khả năng tiết kiệm điện.
- Tụ hóa
Tụ lọc nguồn đầu vào: San phẳng và lọc nhiễu điện áp đầu vào giúp dòng ổn định trước khi đưa qua tụlọc thứ cấp.
Tụ lọc nguồn đầu ra: Các tụ lọc thứ cấp sẽ tiếp tục lọc điện áp đầu ra để thành điện áp một chiều giúp đèn chiếu sáng ổn định hơn.
- Mosfet công suất
Mosfet là bộ phận quan trọng trong nguồn led driver. Bộ phận mosfet có thể đóng cắt với tần số rất cao. Cấu tạo mạch điện nguồn đèn led có chất lượng rất tốt hiện nay.
3.2 Nguyên lý hoạt động
Hình 4.3: Sơ đồ khối Driver led
- Khối 1
Cầu diode có chức năng chỉnh lưu, biến nguồn điện xoay chiều AC đầu vào thành dòng điện một chiều DC.
- Khối 2
Đây là bộ phận được coi là như “trái tim” của bộ nguồn Driver bao gồm IC điều khiển cùng bộ đóng ngắt Mosfet.
Nguyên lý hoạt động của khối này là tạo nên những xung dao động một chiều, làm khối 4 hoạtđộng.
Dòng điện khi có những sự thay đổi thì IC sẽ điều khiển đóng ngắt Mosfet để giúp công suất luôn được đảm bảo.
- Khối 3
Khối có chức năng làm phẳng xung điện đầu ra của Mosfet. Khi xung một chiều ra khỏi mosfet do hoạt động đóng ngắt của Mosfet nên xung sẽ không phẳng mà bị nhiễu kim.
Khối 3 này sẽ có tác dụng làm phẳng xung điện, loại trừ nhiễu áp cao từ đó có thể giúp tăng tuổi thọ của bóng đèn led.
43
- Khối 4
Khối điều chỉnh ngưỡng điện áp xuống mức hoạt động của đèn led là 10V. 12V hay 24VDC.
Nếu biến áp càng tốt thì hiệu suất hoạt động của bộ nguồn càng cao.
- Khối 5
Đây là các bộ tụ điện lọc điện áp đầu ra. San phẳng điện áp đầu ra giúp ánh sáng phát ra từ chip led hoạt động được ổn định.
Với các bộ nguồn kém chất lượng thì tụ điện sẽ không đủ lớn để xử lý và khiến cho đèn dễ xảy ra lỗi hơn trong quá trình hoạt động.
- Khối 6
Khối cuối cùng chính là đèn led. Chip led trong thân đèn phát sáng khi có dòng điện chạy qua làm điot phát sáng.
4. Các hưhỏng thường gặp và cách khắc phục
4.1 Cầu chì bị đứt
4.1.1 Hiện tượng: cầu chì bị đứt hoặc cháy, nổ
4.1.2 Nguyên nhân: áp lớn hơn định mức, sét đánh, ngắn mạch tải 4.1.3 Biện pháp khắc phục:
- Bước 1: Dùng VOM đo điện áp ngõ vào xem có lớn không
- Bước 2: Đo tổng trở của mạch xem có bị ngắn mạch ngõ ra không
- Bước 3: Nếu điện áp vào đúng định mức và ngõ ra không bị ngắn mạch⇒thay cầu chì có thông số tương đương ⇒ dùng bóng đèn nối tiếp với board xong cấp nguồn ⇒đo điện áp ngõ ra nếu có thì mạch ổn định
- Bước 4:Bỏ bóng đèn và cấp trực tiếp nguồn xác định lại điện áp 4.2 Phù tụ cao áp
4.2.1 Hiện tượng: Đầu trên của tụ bị phồng lên
4.2.2 Nguyên nhân: sai lệch điện áp, 2 cực của tụ bị bẩn dẫn đến chạm chập
4.2.3 Biện pháp khắc phục:
- Bước 1: Kiểm tra điện áp ở chân tụ xem có vượt quá giá trị định mức ghi trên tụ không.
- Bước 2: Xả điện cho tụ, tháo tụ, vệ sinh board mạch và thay tụcó thông số tương đương
4.3 Diode chỉnh lưu cháy nổ
Hình 4.4: Hiện tượng cháy nổ diode trong mạch driver led 4.3.1 Hiện tượng: diode bị cháy đen, điện áp ngõ ra không có
44 4.3.2 Nguyên nhân: Chập IC,
4.3.3 Biện pháp khắc phục
- Bước1: Kiểm tra các chân IC xem có chập không (nếu có thay IC)
- Bước 2: Thay thế các điốt và hàn dây Jumper trên vết cháy.
- Bước 3: Nối tiếp bóng đèn với mạch rồi cấp nguồn. Dùng VOM đo điện áp ra của mạch nếu khác 0 mạch tốt
- Cuộn lọc nhiễu: Dùng VOM đo cách điện cuộn lọc xem có chạm chập không ⇒ nếu có quấn lại
4.4 IC nguồn driver - Tạo dao động( Tích hợp con mosfet bên trong)
Khối này gồm 2 thành phần chính, một là IC điều khiển, hai là bộ phần đóng cắt – MOSFET ( Một số loại nguồn sử dụng Transitor thay cho Mosfet).
IC điều khiển có chức năng tạo ra tín hiệu điềukhiển MosFet đóng cắtmạch liên tục đểtạo xung. Nghĩa là biến dòng điện đầu vào ( Sau khi đi qua mạchchỉnh lưu) là dòng một chiều không có dao động thành dòng điện một chiều dao động theo một tần số nhấtđịnh,tầnsố này bằngtầnsốđóngcắtcủa Mosfet.
4.4.1 Hiện tượng:không có dòng ở ngõ ra 4.4.2: Hỏng Mosfet trong IC
4.4.3: Biện pháp khắc phục
- Bước 1: Tách board ra khỏi led, hàn dây nguồn vào để cấp nguồn 220V để test
- Bước 2: Dùng đồng hồ số để đo điện áp DC( chỉnh thanh đo 1000VDC)
- Bước 3: Kiểm tra nguồn tại cầu diode (khoảng 300 VDC )
- Bước 4: Tiến hành đo điện áp ngõ ra (khoảng 280 VDC )
- Bước 5: Xả điện cho tụ 10uF/400V
- Bước 6: Chỉnh VOM ở thang đo diode để kiểm tra IC nguồn tạo dao động
- Bước 7: Đo chân 1 và chân 4 cấp nguồn cho IC và đảo chiều để kiểm tra( nếu IC tốt thì điện trở lớn khoảng trên 500Ω)
- Bước 8: Đo điện trở cấp nguồn cho IC dao động ( các điện trở 1,2,3… tạo cầu phân áp)
45
BÀI 5: MẠCH INVERTER Giới thiệu:
Mạch inverter được thiết kế để sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực từ máy tính, thắp sáng, trong năng lượng sạch: điện gió,mặt trời…..Bài này chúng ta tìm hiểu nguyên lý cấu tạo và hoạt động của một mạch inverter.
Mục tiêu:
Sau khi học xong bài này người học có khả năng: - Kiến thức:
+ Xác định được nhiệm vụ và chức năng của từng linh kiện trong mạch. + Giải thíchđược nguyên lý hoạt động.
- Kỹ năng:
+ Chẩn đoán, kiểm tra, sửa chữa những hư hỏng
Nội dung chính:
1. Sơ đồ mạch inverter
Hình 5.1: Sơ đồ khối mạch inverter
- Khối nguồn DC sử dụng acquy hoặc từ Pin mặt trời, từ motor một chiều….
- Khối dao động: tạo dao động 50Hz kích mở transistor công suất. Sử dụng bộ dao động đa hài tín hiệu ra sẽ đóng mở với tần số phù hợp với tần số của mạch
- Khối công suất: sử dụng các transistor công suất (ví dụ 2N3055) có nhiệm vụ đóng mở liên tục với tần số 50Hz cung cấp dòng cho cuộn sơ cấp của biến áp. - Biến áp: có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp xoay chiều có giá
trị tùy theo mục đích sử dụng nhưng không làm thay đổi tần số dòng điện.
2. Mạch inverter
Giống như tên gọi mạch inverter là một thiết bị điện tử có khả đảo ngược(invert) điện áp DC(thường từ pin, acquy…) thành điện áp AC. Ngõ ra của mạch inverter là điện áp có biên độ và tần số tương đương với điện áp AC ta thường dùng trong gia đình. Có 2 dạng: Mạch inverter tạo ra điện áp AC dạng sin hoặc mạch sử dụng công nghệ PWM để tạo ra sóng sin.
Một mạch inverter cơ bản nhất gồm 3 khốichính : dao động, điều khiển và biến áp ngõ ra
46
Khối này có nhiệm vụ tạo ra các xung dao động thông qua mộ IC hoặc một mạch bán dẫn
Các dao động này về cơ bản là tạo ra các đỉnh điện áp dương và âm ( hoặc Ground) với một tần số xác định cụ thể( số đỉnh điện áp dương trên giây). Các dao động này thường ở dạng các trụ vuông và dược gọi là sóng vuông. Mạch inverter hoạt động với bộ dao động như vậy được gọi là mạch inverter sóng vuông
Các xung sóng vuông được tạo ra ở khối dao động quá yếu và không bao giờ có thể được sử dụng để điều khiển các biến áp đầu ra dòng điện cao. Do đó, các xung này được đưa đến tầng khuếch đại
❖ Khối khuếch đại (khối tăng cường):
Ở đây tần số dao động nhận được được khuếch đại thích hợp lên mức dòng điện cao bằng cách sử dụng bóng bán dẫn công suất hoặc Mosfet.
Mặc dù khuếch đại là điện xoay chiều, nhưng nó vẫn ở mức điện áp nguồn cung cấp là pin và do đó không thể được sử dụng để vận hành các thiết bị điện hoạt động ở điện thế xoay chiều điện áp cao hơn.
Do đó, điện áp khuếch đại cuối cùng được đưa vào cuộn dây thứ cấp của máy biến áp ngõ ra.
❖ Biến áp công suất ngõ ra(Output Power Transformer):
Biến áp thường được sử dụng để giảm nguồn điện AC ngõ vào xuống mức AC ngõ ra thấp hơn thông qua cảm ứng từ của hai cuộn dây của nó.
Trong mạch inverter, biến áp được sử dụng cho mục đích tương tự nhưng chỉ có hướng ngược lại, tức là ở đây điện áp AC mức thấp từ các giai đoạn trên được đưa vào các cuộn dây thứ cấp dẫn đến một điện áp ngõ ra tăng thông qua hiện tượng cảm ứng trên cuộn sơ cấp của máy biến áp.
Điện áp này cuối cùng được sử dụng để cấp nguồn cho các thiết bị điện gia dụng khác nhau như đèn, quạt, máy trộn, bàn là, hàn, v.v.
2.1 Sơ đồ mạch inverter cơ bản
47
2.2 Nguyên lý hoạt độngcủa mạch inverter cơ bản:
- Cực dương từ pin cấp nguồn cho IC dao động (chân Vcc), và cũng là điểm giữa của biến áp.
- IC dao động khi được cấp nguồn bắt đầu tạo ra các xung Hi/lo luân phiên chuyển đổi qua các chân đầu ra của nó, chân A và chân B, ở tốc độ tần số nhất định, chủ yếu là 50Hz hoặc 60Hz tùy thuộc vào thông số kỹ thuật của quốc gia.
- Các sơ đồ chân này có thể được kết nối với các thiết bị nguồn 1 và 2, nó có thể là các mosfet hoặc BJT công suất
- Tại bất kỳ thời điểm nào khi điện áp chân A cao và áp chân B thấp, Thiết bị Nguồn số 1 ở chế độ dẫn điện, trong khi Thiết bị Nguồn số 2 được giữ ở chế độ TẮT.
Trường hợp này nối dây phía trên của máy biến áp với đất thông qua thiết bị nguồn số 1, do đó làm cho cực dương của pin đi qua nửa trên của máy biến áp, cấp điện cho phần này của máy biến áp.
- Tương tự, trong thời gian tiếp theo khi chân áp B cao và chân A thấp, cuộn sơ cấp dưới của máy biến áp sẽ được kích hoạt.
Chu kỳ này lặp đi lặp lại liên tục gây ra hiện tượng đẩy kéo dòng điện cao qua hai nửa