Каков простой, но эффективный способ преобразования 12 В переменного тока в 5-12 В постоянного тока?

Я пытаюсь создать светодиодный светильник для бассейна, который работает от входа 12 В переменного тока. Разобрав аналогичный светильник для бассейна (Intellibrite), я обнаружил, что в нем используются выпрямители и, возможно, несколько небольших катушек индуктивности, а также много больших конденсаторов.

Я пытаюсь сделать что-то подобное.

ВХОД:

12 В переменного тока, до 20 ампер

ВЫХОД:

5-30 В постоянного тока (напряжение не имеет значения, так как драйвер светодиода, который я использую, может использовать любое напряжение от 3 до 30 В постоянного тока) Способен обеспечить мощность не менее 60 Вт (IV >= 60)

Каков наилучший способ сделать это? Моей целью здесь также является эффективность, а также простая спецификация (менее 20 компонентов).

Я рассматривал возможность использования двухполупериодных мостовых выпрямителей и просто установки ОГРОМНЫХ конденсаторов на выходе. Тем не менее, я не уверен, что это хорошее решение, учитывая, что мне нужен выход 10 ампер, а значения конденсатора могут быть огромными.

Любая микросхема, упрощающая это, является бонусом.

Драйвер светодиода, который я рассматриваю, - это LT3496 (тот же самый, который я вижу, используется в Intellibrite). Кроме того, если есть лучший кандидат на светодиодный драйвер, не стесняйтесь предлагать.

РЕДАКТИРОВАНИЕ:

  1. Реализовано, что драйвер светодиода может поддерживать входное напряжение до 30 В постоянного тока, а не до 12 В постоянного тока.
  2. Исправлено требование с 10 ампер тока на требование мощности.
Почему конденсаторы должны быть большими? Пульсация может не быть серьезной проблемой, если у вас уже есть светодиодные драйверы. Более серьезная проблема заключается в том, что 12 В переменного тока даст вам около 17 В постоянного тока (минус падение диода в выпрямителе). Возможно, вам нужен какой-то проприетарный понижающий преобразователь, но я на самом деле ничего о них не знаю, но кто-то другой знает.
Можем ли мы получить номер детали или ссылку на техническое описание вашей микросхемы или модуля драйвера светодиодов?
Откуда берется 12V ac?
12 В переменного тока поступает от панели управления питанием бассейна, которая содержит трансформатор 110 В переменного тока в 12 В переменного тока. Провод идет от панели управления по кабелепроводу в нишу бассейна (отверстие для света).
@IanBland, если конденсаторы недостаточно велики (с точки зрения емкости), то падение напряжения между пиками волн будет слишком большим. Мы потенциально потребляем 10 ампер, поэтому конденсатор должен быть довольно большим, чтобы удерживать достаточный заряд во время «провала» на 8 мс.
«5-12 В постоянного тока (напряжение не имеет значения, поскольку драйвер светодиодов, который я использую, может использовать любое напряжение в диапазоне 5-12 В постоянного тока) Выход 10 А» - напряжение имеет значение. При одинаковой выходной мощности драйвер светодиода должен потреблять больше тока, если его входное напряжение ниже. Что означает «выход 10А»? Как вы думаете, какой ток он будет потреблять при 12 В постоянного тока ?
Мощность светодиода Intellibrite составляет около 40 Вт. 12 В постоянного тока с 10 А составляет 120 Вт.
Спасибо всем.... внес некоторые исправления и уточнения в вопрос: 1. Реализован драйвер светодиода, который может поддерживать входное напряжение до 20 В постоянного тока, а не до 12 В постоянного тока. 2. Исправлено требование с 10 ампер тока на требование мощности.

Ответы (2)

Для преобразования мощности сети в постоянный ток «двухполупериодный выпрямитель + фильтрующие колпачки» является единственным реальным вариантом. 60 Вт / 12 В = 5 А, что легко достижимо с компонентами разумного размера. Ваш светодиодный драйвер может работать с широким диапазоном входного напряжения и регулирует ток светодиода, поэтому нерегулируемый источник питания должен быть в порядке.

Для наилучшей эффективности вы должны использовать сильноточные диоды Шоттки и конденсаторы фильтра с низким ESR. Вопрос только в том, какие оценки и значения требуются? Включение всех соответствующих факторов делает вычисления немного утомительными, поэтому я смоделировал следующую схему в LTspice :

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Пиковое входное переменное напряжение выпрямителя составляло 16,6 В (синяя линия). Диоды упали на 0,5 В каждый, поэтому пиковое выходное напряжение постоянного тока составило 15,6 В (зеленая линия). Пиковый ток диода составил 24,6 А (красная линия). Между пиками конденсаторы поддерживали постоянное напряжение, но оно падало, когда ток нагрузки разряжал их. При общей емкости 9400 мкФ (2 x 4700 мкФ 25 В) минимальное «проходное» напряжение составило 12,6 В, что соответствует минимальной выходной мощности 63 Вт.

Средняя входная мощность сети составляла 81,1 Вт (без учета потерь в сердечнике трансформатора, которые не моделировались), а средняя выходная мощность составляла 70,6 Вт при эффективности преобразования переменного тока в постоянный 87%.

введите описание изображения здесь

Отличная информация и ответ. Оказалось, что после более тщательного изучения печатной платы Intellibrite я обнаружил 4 конденсатора по 3,3 мФ, причем катушки индуктивности используются в части схемы драйвера светодиодов, а не в преобразователе мощности переменного тока в постоянный. Если пиковый ток диода составлял 24,6 А, значит ли это, что мне нужно найти диоды, которые могут поддерживать такой высокий пиковый ток? Большинство типов DO214 (более крупные SMD-диоды) имеют ток около 1 А (хотя я думаю, что это средний показатель, а не пик). Как насчет использования выпрямителя, который включает в себя все 4 диода (т.е. микросхему выпрямителя)... Я предполагаю, что такая вещь существует.
Убедитесь, что вы прочитали таблицы данных для диода и конденсаторов, которые вы выбираете. Да, диоды будут иметь «максимальный повторяющийся импульсный ток», а конденсаторы будут иметь характеристику «максимальный пульсирующий ток» при частоте 120 Гц, поскольку это очень распространенное приложение. Удостоверьтесь, что ваш дизайн остается намного ниже, чем остальные компоненты, которые могут не прослужить долго.
Спасибо, только что увидел, что он указал номер детали для выпрямителя/диода. В качестве ориентира на будущее я вижу, что FERD30M45C также может быть хорошим выбором с лучшими характеристиками (меньше Vf и меньше рассеиваемая мощность).

Концепция «двухполупериодный выпрямитель + фильтрующие колпачки» может быть неприменима в вашем случае из-за высоких требований к току. Обратите внимание, что среднеквадратичное значение тока, потребляемого от источника переменного тока, примерно в два раза превышает выходной постоянный ток. Вы уверены, что трансформатор способен обеспечить такой высокий ток? Кроме того, если вам требуется хорошая регулировка на выходе, вам может понадобиться поставить несколько больших конденсаторов параллельно (проблема с размером). Еще одна вещь, которую следует учитывать, это то, что выходное напряжение выпрямителя будет в лучшем случае около 17 В постоянного тока, а это выше ваших требований.

Вы должны использовать вход 12Vac? Если нет, хорошим альтернативным способом является покупка (или изготовление) преобразователя 110–12 В — 10 А.

Трансформатор рассчитан на 300 Вт. Также я понял, что драйвер светодиода, который я использую, может поддерживать входное напряжение до 20 В. Внесены исправления в вопросы. Спасибо!
Каков простой, но эффективный способ преобразования 12 В переменного тока в 5-12 В постоянного тока?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v