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"Scrollen durch langweilige GOSTs ..." oder Anforderungsanalyse bei der Entwicklung eines LED-Treibers

Ich muss zugeben - ich entwickle gerne LED-Treiber. Anscheinend ist es etwas Besonderes, Licht zu erschaffen, eine Art Magie. Lassen Sie die Debatte über die Schädlichkeit des sogenannten „blauen Peaks“ weitergehen, auch wenn wir im Laden immer noch schreckliche LED-Lampen mit 100% Welligkeit kaufen können. Die Entwicklung eines guten LED-Treibers ist jedoch eine hervorragende Aufgabe. Dies ist jedoch ein Text und es ist Zeit, sich dem Thema zuzuwenden.



Ich beschloss, einen Artikel über eine meiner Entwicklungen zu schreiben - einen kompakten LED-Treiber mit sehr interessanten Eigenschaften, der jedoch langweilig istDer Perfektionismus erlaubt es nicht, dies ohne Präambel zu tun. Woher kamen die Anforderungen, die während der Entwicklung angewendet werden? Wenn Sie etwas tiefer graben, gibt es anständige Nuancen, und ich denke, viele Menschen teilen das bekannte Prinzip der "Essenz im Detail" (und hier geht es nicht nur um elektronische Komponenten).

Solche Gedanken veranlassten mich, diesen Artikel-Ausflug in die Welt der GOSTs zu schreiben.

Wenn Sie also an den Anforderungen an LED-Geräte sowie an Empfehlungen für die CE-Zertifizierung interessiert sind, sind Sie bei cat willkommen.

Liste der staatlichen Standards


Hier gebe ich eine Liste aller Dokumente mit vollständigen Namen, um in Zukunft Kurznamen im Text zu verwenden.

Dekret der Regierung der Russischen Föderation Nr. 1356 "Über die Genehmigung von Anforderungen an Beleuchtungsgeräte und elektrische Lampen, die in Wechselstromkreisen für Beleuchtungszwecke verwendet werden" , im Folgenden als "Beschluss" bezeichnet.

GOST R 55705-2013. Beleuchtungsgeräte mit LED-Lichtquellen. Allgemeine Spezifikation.

GOST CISPR 15-2014. Normen und Methoden zur Messung der Eigenschaften von Funkstörungen durch elektrische Beleuchtung und ähnliche Geräte.

GOST IEC 61000-3-2-2017. Emissionsnormen für Oberschwingungsstromkomponenten (Geräte mit einem Eingangsstrom von nicht mehr als 16 A in einer Phase).

GOST R 51514-2013. Beständigkeit von Allzweckbeleuchtungsgeräten gegen elektromagnetische Störungen.

GOST R IEC 60598-1-2011. Lampen. Teil 1. Allgemeine Anforderungen und Prüfverfahren.

Klassifizierungsanforderungen


  • Leistungsfaktor
  • Leichte Welligkeit
  • Leistungskoeffizient (COP)
  • EMV-Anforderungen
  • Sicherheitsanforderungen

Warum genau sollen diese Anforderungen berücksichtigt werden? Diese Parameter haben einen erheblichen Einfluss auf die Wahl der Struktur und später auf die Schaltung des LED-Treibers. Darüber hinaus sind diese Anforderungen für die Produktzertifizierung sehr wichtig.

Leistungsfaktor


Wir wenden uns an GOST R 55705-2013, um zu verstehen, wie es standardisiert ist:


Aber das ist noch nicht alles, in der „Auflösung“ gibt es in diesem Teil auch Anforderungen an Lampen:

Also zu den Lampen:


Es stellt sich die Frage, wie diese Anforderungen mit den Anforderungen von GOST verknüpft werden können, da in der zweiten Stufe die Anforderungen von GOST R 55705-2013 verschärft werden. Wir werden jedoch die Entscheidung für wichtiger halten.

Leichte Welligkeit


In GOSTs ist dieser Parameter nicht standardisiert, daher wenden wir uns der "Auflösung" zu:


Ich habe übrigens vergessen zu erwähnen, was die erste und zweite Stufe sind:


Es stellt sich heraus, dass die zweite Stufe bereits angekommen ist!

Leistungskoeffizient (COP)


Die Frage ist, was macht dieser Parameter hier, wenn er in keinem GOST standardisiert ist? Generell glaube ich, dass der Wert der Effizienz von vielen Entwicklern und Kunden stark unterschätzt wird. Es gibt zwei Aspekte: Der erste ist, dass der Wirkungsgrad die Wärmefreisetzung ist und sich wiederum auf das Design (Maßnahmen zur Wärmeabfuhr) und die Zuverlässigkeit auswirkt.

Zweitens gibt es einen wichtigen Parameter - die Lichtleistung (lm / W), die übrigens durch die „Auflösung“ sehr vollständig normalisiert wird. Offensichtlich hat die Effizienz einen signifikanten Einfluss auf die Lichtleistung.

EMV-Anforderungen. Emission


Die EMV-Anforderungen sind in Störfestigkeit und Störemission unterteilt. Das erste ist, wie das Produkt externen Geräuschen standhält, und das zweite, wie es Störungen abgibt.

Die Emission umfasst:

  • Durchgeführte Interferenz
  • Strahlungsstörung
  • Oberschwingungsstromemission

Durchgeführte Interferenz- Dies ist eine Störung, die sich über die Drähte ausbreitet. - Stromwellen, die der Treiber an das Netzwerk "sendet", wenn es sich um Störungen in den Versorgungskreisen handelt. Die Messung wird mit einem Spektrumanalysator durchgeführt. Das Produkt (LED-Treiber oder Leuchte) wird über das „Netzwerkäquivalent“ (LISN) an das Stromnetz angeschlossen und das Signal vom Netzwerkäquivalent an den Spektrumanalysator gesendet. Während der Zertifizierungstests tritt dies auf, wenn sich eine geerdete Ebene und an einer bestimmten Position des Testprodukts relativ zu dieser Ebene befindet (soweit ich mich erinnere, in einem Abstand von 40 cm). Bei Tests im firmeneigenen Labor (oder im Heimlabor, wenn es möglich war, sich auf einem Spektrumanalysator anzusammeln) ist es möglich, Untersuchungen am Tisch durchzuführen. Trotzdem empfehle ich, Bedingungen zu schaffen, die den Bedingungen des Zertifizierungslabors so nahe wie möglich kommen.

Die Emissionsnormen sind in GOST CISPR 15-2014 beschrieben. Beispielsweise sehen die Standards für leitungsgebundenes Rauschen in den Netzwerkkontakten (Versorgungskontakten) im Frequenzbereich von 9 kHz bis 30 MHz folgendermaßen aus:

Im Allgemeinen normalisiert dieser GOST auch den Interferenzpegel am Ausgang und an den Steuerkreisen des LED-Treibers. Dies ist jedoch ein eher seltener Fall, da normalerweise eine Lampe mit einem bereits installierten Treiber zertifiziert ist und nur die Stromkreise ausgegeben werden. In meiner Praxis musste ich auf keinen Fall für LED-Treiber das leitungsgebundene Rauschen an den Ausgangs- oder Steuerkreisen messen.

Zum Beispiel werde ich einen Scan für leitungsgebundenes Rauschen geben, es könnte so aussehen:


Oder so:


Strahlungsinterferenz ist die Interferenz, die gesendet wird. Der Test wird in einem speziellen schalltoten Raum durchgeführt:


Für Messungen wird eine spezielle Antenne oder ein Satz von Antennen verwendet, Messungen werden in horizontaler und vertikaler Polarisation durchgeführt, das Signal von der Antenne sowie im Fall von geleitetem Rauschen wird an den Spektrumanalysator ausgegeben. Die Normen für emittierte Interferenzen an den Netzwerkkontakten (Versorgungskontakten) im Frequenzbereich von 9 kHz bis 30 MHz sehen folgendermaßen aus:


Emission von Oberschwingungsstromkomponenten. Im Wesentlichen sind dies die Amplituden der Harmonischen des verbrauchten Stroms. Standardisiert durch GOST IEC 61000-3-2-2017. Ich möchte Sie daran erinnern, dass LED-Geräte gemäß diesem GOST als Geräte der Klasse C klassifiziert sind. Oberschwingungskomponenten:


EMV-Anforderungen. Geräuschunempfindlichkeit


Die Störfestigkeit ist durch die Norm GOST R 51514-2013 standardisiert und umfasst die Störfestigkeit gegen folgende Faktoren:

  • Elektrostatische Entladung
  • Hochfrequentes elektromagnetisches Feld
  • Industrielles Frequenzmagnetfeld
  • Gepulste Nanosekundeninterferenz
  • Eingespritzte Ströme
  • Hochenergetisches Mikrosekunden-Impulsrauschen
  • Spannungseinbrüche und Unterbrechungen

Dieses Thema ist sehr umfangreich und geht möglicherweise über den Rahmen dieses Artikels hinaus. Aus meiner Erfahrung mit Zertifizierungstests kann ich sagen, dass Tests auf elektrostatische Entladungen und hochenergetische gepulste Interferenzen im Mikrosekundenbereich besonders kritisch sein können. Natürlich ist eine Nanosekundeninterferenz auch ein schwerwiegender Test, aber normalerweise vergehen "Nanosekunden" automatisch, wenn "Mikrosekunden" vergangen sind.

Sicherheitsanforderungen


Wenn wir über Sicherheitsanforderungen sprechen, handelt es sich hauptsächlich um Designanforderungen, daher schlage ich vor, sie dem Designer zu überlassen. Was jedoch die Wahl der Struktur und der Schaltung des LED-Treibers beeinflusst, sind die Klassen der elektrischen Sicherheitsausrüstung und die entsprechenden galvanischen Isolationsspannungen zwischen der Primär- und der Sekundärseite. GOST R IEC 60598-1-2011 beschreibt die Klassen wie folgt:


Klasse II:


1 — :

a) , , , , , , , , . II .

b) , , - . II .

c) , ) b) .

2 — II, , .

3 — , II. , , , , , , .

Hinweis 4 - Eine Leuchte mit doppelter und / oder verstärkter Isolierung mit einer Kontaktklemme oder einem Erdungsanschluss wird als Leuchte der Klasse I eingestuft. Eine stationäre Leuchte der Schutzklasse II, die für ein Schleifenverbindungsverfahren ausgelegt ist, kann jedoch eine interne Erdungsklemmenklemme aufweisen, um die Kontinuität der Erdung sicherzustellen. Drähte, die nicht in dieser Leuchte enden, vorausgesetzt, diese Klemme ist durch Isolierung der Schutzklasse II von zugänglichen Metallteilen isoliert.

Anmerkung 5 - Leuchten der Schutzklasse II können Elemente aufweisen, bei denen durch die Verwendung von SELV ein Schutz gegen elektrischen Schlag gewährleistet ist.

Klasse III:


Ein bisschen über die CE-Zertifizierung


Ungefähr was erwartet Sie:


Einige Hinweise:

  • . ;
  • 5-7 , 10. , 1 , , «Fail», 3 , ;
  • – . ;
  • Nehmen Sie keine Produkte für Testtests, die bereits Tests für Mikrosekunden- und Nanosekundenpulse bestanden haben. Diese Effekte können zur Verschlechterung der Schutzelemente (Sicherungen, Schmelzwiderstände, Varistoren) führen und das Gerät kann zum falschen Zeitpunkt durchbrennen.

Fazit


Die Analyse der Anforderungen bei der Entwicklung von LED-Treiberschaltungen ist daher ein großes und wichtiges Thema. Vor allem, wenn Sie Ihre Produkte ehrlich zertifizieren wollen. Oder noch mehr, holen Sie sich ein CE-Zertifikat und verkaufen Sie es für den Export. Ich möchte Sie daran erinnern, dass dieses Material eine Einführung in meinen Artikel über die Entwicklung von LED-Treibern ist. Bis bald.

Interessante Entwicklungen und damit beim Testen nur "Bestanden"!

Power ist cool - damit umgehen.

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