Блок питания и драйвер в чем разница
Чем отличается драйвер от блока питания
В этом тексте мы поговорим о различиях двух самых популярных источников питания для современных светильников. Он будет полезен не только электрикам-любителям, но и простым покупателям. Да, грамотный консультант в магазине всегда подскажет вам, что лучше приобрести, но иногда все же лучше знать азы. Хотя бы для того, чтобы в магазине вас правильно поняли. Итак, что общего у этих двух устройств и в чем их отличия?
Общая характеристика источников питания
Начнем с того, что в случае со светотехникой оба устройства используются в качестве источников энергии. Каждое из них находится в цепи между бытовой электросетью в 220 В и электрическим прибором (в нашем случае осветительным). Далеко не все светильники можно подключить напрямую к бытовой электросети. Для светодиодных лент такое решение неприменимо в принципе. Так называемые ленты в 220 В не нуждаются в блоке питания или драйвере, но имеют в комплекте свое собственное особое устройство — диодный мост, о котором мы поговорим в одном из следующих материалов. Чтобы жизнь вашего источника света была долгой и яркой, ток для него должен иметь строго определенные параметры. Именно для его преобразования и применяют блоки питания и драйверы. Каждое из этих устройств имеет одинаковые параметры тока на входе, но различные на выходе.
Что такое стабилизация по току и напряжению
Основное различие между блоком питания и драйвером — это один из параметров электрического тока (напряжение или сила тока), который остается неизменным, в то время как другой параметр может изменяться в зависимости от подключенной нагрузки. Соответственно выделяют два вида такой стабилизации. Стабилизация по силе тока/по току — при подключении различных по мощности устройств, сила тока на выходе такого источника питания будет оставаться одной и той же, а напряжение меняться. Стабилизация по напряжению — в этом случае при подключении устройств разной мощности к источнику питания, напряжение на его выходе будет оставаться неизменным, а сила тока будет иметь плавающие значения. У различных приборов могут быть свои требования к параметрам тока, поэтому и источники питания различаются по принципу работы.
Блок питания
Также этот прибор называют источником напряжения или источником питания со стабилизацией по напряжению. Основная его функция — понижать напряжение с «розеточных» 220 В до тех значений, что нужны вашему устройству. Большинство светодиодных лент требуют 12 В или 24 В. В последнее время стали появляться изделия, потребляющие 36 В, но пока они не столь распространены.
Помимо понижения напряжения блок питания способен «выпрямлять» переменный ток, переводя его в постоянный. Это как раз необходимо для питания светодиодных лент, ведь у них есть постоянная полярность: «плюс» и «минус». В российской сети переменного тока полярность меняется 50 раз в секунду, а в некоторых других странах — 60 раз. Для светодиодов ни то, ни другое неприемлемо. Поэтому между сетью и светодиодами, а также приборами на их основе всегда должно располагаться устройство, переводящее переменный ток (AC) в постоянный (DC).
Обратите внимание, что на корпусе блока присутствует не только маркировка выходного напряжения и полярности, но и максимальной выходной мощности. При выборе блока питания рекомендуется брать его «с запасом» — примерно на 30 % больше, чем необходимо вашему освещению.
Драйвер
Этот источник питания также переводит переменный ток в постоянный, но выдает не постоянное напряжение, а постоянную силу тока. Поэтому его еще называют источником тока. Напряжение на выходе может варьироваться в определенном диапазоне значений, указанном на корпусе драйвера и/или в технической документации. Постоянная сила тока необходима для питания светодиодных матриц и отдельных — особенно мощных — светодиодов.
Почему? Ответ кроется в самом устройстве LED-чипа. Если сопротивление металлов с повышением их температуры растет, то у нагревающихся полупроводников, к коим относятся и LED-кристаллы, оно, наоборот, падает. Если рост силы тока в этом случае не ограничить, то светодиод быстро выйдет из строя. Для такого ограничения и необходим драйвер.
Почему светодиодные ленты не требуют драйвера?
Тот, кто внимательно читал статью может задаться этим вопросом. Чтобы понять, внимательно изучим светодиодную ленту. Кроме светодиодов и линий отреза на ленте есть маленькие черные элементы. Они называются резисторами и отвечают за понижение силы тока до необходимой мощности.
Отдельные же светодиодные модули и платы светильников не имеют таких резисторов. Поэтому подключать их к блокам питания не следует. Для них необходимы драйверы. Подробнее о резисторах и о том, почему их не ставят в светильники мы расскажем в одной из следующих статей.
Драйвер и импульсный блок питания. Отличия, принцип работы. Что лучше выбрать?
Многие часто путают блоки питания и драйверы, подключая светодиоды и светодиодные ленты из неправильных источников.
В результате через небольшой промежуток времени они выходят из строя и вы даже не подозреваете, в чем причина и начинаете ошибочно грешить на «некачественного» производителя.
Рассмотрим подробнее, в чем их отличия и когда необходимо использовать тот или иной источник питания. Но сначала давайте вкратце разберемся с типами блоков питания.
Трансформаторный блок
Сегодня уже довольно редко можно встретить применение трансформаторного блока питания. Схема их сборки и работы довольно проста и понятна.
Самым важным элементом здесь, безусловно, является трансформатор. В домашних условиях он преобразует напряжение 220 В в напряжение 12 или 24 В. То есть происходит прямое преобразование одного напряжения в другое.
При этом частота сети 50 Герц, что всем нам знакомо.
За ним стоит выпрямитель. Он выпрямляет синусоидальное переменное напряжение и выдает «постоянное». То есть подаваемое к потребителю 12В — это уже постоянное напряжение 12В, а не переменное.
Эта схема имеет 3 основных преимущества:
Однако есть и недостатки, которые заставили разработчиков задуматься и придумать что-то более современное.
Вот почему были изобретены импульсные блоки питания. Тут уже немного другой принцип работы.
Импульсные блоки питания
Во-первых, сразу выпрямляется напряжение. То есть на входе он подается поочередно на 220 В, а сразу на входе преобразуется в постоянное 220 В.
Далее идет генератор импульсов. Его основная задача — создать искусственно переменное напряжение очень высокой частоты. Несколько десятков и даже сотен килогерц (от 30 до 150 кГц). Сравните это с частотой 50 Гц, к которой мы привыкли в домашних розетках.
Кстати, из-за такой большой частоты мы практически не слышим гудение импульсных трансформаторов. Объясняется это тем, что человеческое ухо способно различать звук до 20 кГц, не более.
Третий элемент схемы — импульсный трансформатор. По форме и конструкции он напоминает обычный. Однако его главное отличие — небольшие габаритные размеры.
Это именно то, что вы получаете с высокой частотой.
Из этих трех элементов наиболее важным является генератор импульсов. Без него не было бы такого маленького блока питания.
Преимущества импульсных агрегатов:
Проще говоря, источник питания, который является как обычным, так и импульсным, — это устройство, которое имеет ровно одно выходное напряжение. Конечно, его можно «модифицировать», но с небольшими промежутками времени.
Для светодиодных светильников такие замки не подойдут. Поэтому для их питания используются драйверы.
В чем отличия драйвера от блока питания
Почему нельзя использовать простой светодиодный блок питания и для чего именно нужен драйвер?
Драйвер — это устройство, похожее на блок питания.
Однако, как только вы подключаете к нему нагрузку, он заставляет стабилизироваться не напряжение, а ток на одном уровне!
Светодиоды «питаются» от электричества. У них также есть такая особенность, как падение напряжения.
Если на светодиоде вы видите 10 мА и 2,7 В, это означает, что максимально допустимый ток составляет 10 мА, не более.
Когда протекает ток такой величины, на светодиоде будет потеряно 2,7 вольт. Он потеряется и не понадобится для работы. Вы получите стабилизацию тока и светодиод будет работать долго и ярко.
Кроме того, светодиод — это полупроводник. И сопротивление этого полупроводника зависит от приложенного к нему напряжения. Сопротивление меняется по графику — вольт-амперной характеристике.
Если посмотреть на него, становится ясно, что даже если немного увеличить или уменьшить напряжение, оно резко изменится, в несколько раз превышая величину тока.
Кроме того, зависимость не прямо пропорциональна.
Казалось бы, установив точное напряжение, можно получить требуемый номинальный ток светодиода. При этом не будет превышать предельных значений. Вроде бы обычный блок с этим должен справиться.
Однако все светодиоды имеют уникальные параметры и характеристики. При одинаковом напряжении они могут «кушать» разные токи.
Более того, эти параметры могут изменяться при изменении температуры окружающей среды.
Конечно, они будут работать, но в каком режиме светоотдачи и как долго — неизвестно. Эта работа всегда заканчивается одинаково: сжиганием светодиода.
Кстати, при повышении температуры всегда уменьшается световой поток светодиодных ламп, даже подключенных через драйвер. У некачественных экземпляров очень сильно падает световой поток, им стоит около часа поработать и прогреться.
У качественных изделий световой поток немного уменьшается при нагревании, но все равно уменьшается.
Поэтому после запуска каждого светильника необходимо дать ему время для перехода в рабочий режим и стабилизации светового потока. Его разброс не должен превышать 10% от исходного.
Многие недобросовестные производители умны и измеряют эти параметры сразу после включения, когда расход еще максимальный.
Если нужно подключить несколько светодиодов, они подключаются последовательно. Это необходимо для того, чтобы через все элементы протекал одинаковый ток, несмотря на их разные ВАХ (вольт-амперные характеристики.
И уже эта последовательная цепочка подключена к драйверу. Эти цепочки можно комбинировать по-разному. Создавайте последовательно-параллельные или гибридные схемы.
Недостатки драйверов
Конечно, у драйверов есть и неоспоримые недостатки:
Это означает, что для каждого драйвера вам придется каждый раз выбирать определенное количество светодиодов. Если один из них случайно выйдет из строя во время работы, драйвер запустит весь ток на остальных.
Что приведет к их перегреву и последующему истощению. То есть потеря одного светодиода приводит к выходу из строя всей цепочки.
Есть и универсальные модели драйверов, для них не важно количество светодиодов, главное, чтобы их суммарная мощность не превышала допустимую. Но они намного дороже.
Простые блоки питания можно использовать для различных нужд, везде, где требуется 12 В и более, например, для систем видеонаблюдения.
Основное назначение драйверов — светодиоды.
Есть ли заводские фонари без водителя? Там есть. Не так давно на рынке появилось много таких светодиодных ламп и проекторов.
Однако их энергоэффективность не очень высока, на уровне обычных люминесцентных ламп. А как он будет себя вести в случае возможных падений параметров в наших сетях — большой вопрос.
Светодиодные ленты — подключение от блока питания или драйвера?
Отдельная проблема — светодиодные ленты. Они вообще не нуждаются в драйверах и, как известно, подключаются обычными блоками питания на 12-36 Вольт.
В чем, казалось бы, прикол? Там тоже есть светодиоды.
А дело в том, что драйвер уже автоматически присутствует на самой ленте.
Вы все видели припаянные резисторы (резисторы) на светодиодных лентах).
Они точно так же отвечают за ограничение тока до номинального значения. Резистор установлен на трех последовательно включенных светодиодах.
Такие участки ленты, рассчитанные на напряжение 12 вольт, называются кластерами. Эти отдельные кластеры соединены параллельно по всей длине ленты.
И именно благодаря такому параллельному подключению на все светодиоды подается одинаковое напряжение 12 В. Благодаря связке при установке низковольтной ленты ее легко можно разрезать на мелкие кусочки, состоящие как минимум из 3-х светодиодов.
Казалось бы, решение найдено и где же здесь минус? И главный недостаток такого устройства в том, что эти резисторы не делают никакой полезной работы.
Они только дополнительно нагревают окружающее пространство и сам светодиод рядом с ним. Вот почему светодиодные ленты не светятся так ярко, как хотелось бы. В результате они используются только как дополнительное внутреннее освещение.
Сравните 60-70 люмен / ватт для светодиодных лент с 120-140 люмен / ватт для устройств и решений на основе драйверов.
Возникает вопрос, а можно ли найти ленту без резисторов и отдельно подключить к драйверу? Да, такие устройства используются, например, в светодиодных панелях.
Их часто устанавливают в подвесных потолках и за их пределами. Применяются без сопротивления. Их также называют текущими светодиодными полосами.
Просто актуальный. Здесь все отдельные секции линейки последовательно подключены к драйверу. И все отлично работает.
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: