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"Percorrendo GOSTs chatos ..." ou análise de requisitos ao desenvolver um driver de LED

Eu tenho que admitir - eu gosto de desenvolver drivers de LED. Aparentemente, há algo especial na criação de luz, algum tipo de mágica. Que o debate continue sobre a nocividade do chamado “pico azul”, mesmo que na loja ainda possamos comprar lâmpadas LED horríveis com 100% de ondulação, no entanto, desenvolver um bom driver de LED é uma tarefa excelente. No entanto, isso é letra e é hora de passar para o tópico.



Decidi escrever um artigo sobre um dos meus desenvolvimentos - um driver de LED compacto com características muito interessantes, porém chatoo perfeccionismo não permite que isso seja feito sem um preâmbulo, de onde vieram os requisitos que serão aplicados durante o desenvolvimento. Se você se aprofundar um pouco mais, há nuances decentes e acho que muitas pessoas compartilham o conhecido princípio da “essência em detalhes” (e isso não é apenas sobre componentes eletrônicos).

Tais pensamentos me levaram a escrever esta excursão de artigos ao mundo dos GOSTs.

Portanto, se você estiver interessado nos requisitos para equipamentos de LED, bem como nas recomendações para certificação CE - bem-vindo ao gato.

Lista de padrões estaduais


Aqui, dou uma lista de todos os documentos com nomes completos, a fim de usar nomes abreviados no texto no futuro.

Decreto do Governo da Federação Russa nº 1356 "Sobre a aprovação de requisitos para dispositivos de iluminação e lâmpadas elétricas usadas em circuitos CA para fins de iluminação" , a seguir denominada "Resolução".

GOST R 55705-2013. Dispositivos de iluminação com fontes de luz LED. Especificações Gerais.

GOST CISPR 15-2014. Normas e métodos para medir as características de interferência de rádio provenientes de iluminação elétrica e equipamento similar.

GOST IEC 61000-3-2-2017. Padrões de emissão para componentes de corrente harmônica (equipamento com uma corrente de entrada não superior a 16 A em uma fase).

GOST R 51514-2013. Resistência de equipamentos de iluminação de uso geral a interferências eletromagnéticas.

GOST R IEC 60598-1-2011. Lâmpadas. Parte 1. Requisitos gerais e métodos de teste.

Requisitos de classificação


  • Fator de potência
  • Ondulação leve
  • Coeficiente de desempenho (COP)
  • Requisitos EMC
  • Requisitos de segurança

Por que exatamente esses requisitos são propostos a serem considerados? Esses parâmetros têm um impacto significativo na escolha da estrutura e, posteriormente, no circuito do driver de LED. Além disso, esses requisitos são muito importantes na certificação do produto.

Fator de potência


Voltamos ao GOST R 55705-2013 para entender como ele é padronizado:


Mas isso não é tudo, na "Resolução" também existem requisitos nesta parte, quanto às lâmpadas:

Então, para as lâmpadas:


Surge a questão de como vincular esses requisitos aos requisitos do GOST, porque o segundo estágio reforça os requisitos fornecidos no GOST R 55705-2013, mas consideraremos que a decisão é mais importante.

Ondulação leve


Nos GOSTs, esse parâmetro não é padronizado, portanto, passamos à "Resolução":


Aliás, esqueci de mencionar quais são o primeiro e o segundo estágios:


Acontece que a segunda etapa já chegou!

Coeficiente de desempenho (COP)


A questão é: o que esse parâmetro faz aqui se não está padronizado em nenhum GOST? Em geral, acredito que por muitos desenvolvedores e clientes o valor da eficiência é muito subestimado. Existem dois aspectos: o primeiro, a eficiência é a liberação de calor e, por sua vez, afeta o design (medidas para remoção de calor) e a confiabilidade.

Em segundo lugar, existe um parâmetro importante - a emissão de luz (lm / W), que, a propósito, é totalmente normalizada pela “Resolução”. Obviamente, a eficiência tem um efeito significativo na emissão de luz.

Requisitos EMC. Emissão


Os requisitos EMC são divididos em imunidade a ruídos e emissão de interferências. A primeira é como o produto suporta ruídos externos e a segunda - como emite interferências.

A emissão inclui:

  • Interferência conduzida
  • Interferência irradiada
  • Emissão de corrente harmônica

Interferência conduzida- isto é interferência propagando-se através dos fios - de fato - ondulações de corrente que o driver "envia" para a rede, se falarmos sobre interferência nos circuitos de alimentação. A medição é realizada usando um analisador de espectro. O produto (driver de LED ou luminária) é conectado à rede elétrica através do "equivalente à rede" (LISN) e o sinal do equivalente à rede é enviado ao analisador de espectro. Durante os testes de certificação, isso ocorre quando há um plano aterrado e em uma determinada posição do produto de teste em relação a esse plano (tanto quanto me lembro, a uma distância de 40 cm). Ao testar no laboratório da própria empresa (ou laboratório doméstico, se foi possível acumular em um analisador de espectro), é possível realizar pesquisas sobre a mesa. Mas ainda recomendo criar condições o mais próximo possível das condições do laboratório de certificação.

Os padrões de emissão são descritos pelo GOST CISPR 15-2014. Por exemplo, os padrões para ruído conduzido nos contatos de rede (fornecimento) na faixa de frequência de 9 kHz a 30 MHz são assim:

Em geral, este GOST também normaliza o nível de interferência na saída e nos circuitos de controle do driver de LED. No entanto, esse é um caso bastante raro, porque geralmente uma lâmpada com um driver já instalado geralmente é certificada e somente os circuitos de potência são emitidos. De qualquer forma, na minha prática, nunca foi para os drivers de LED que tive que medir o ruído conduzido nos circuitos de saída ou controle.

Por exemplo, darei uma varredura em busca de ruído conduzido, pode ser assim:


Ou então:


Interferência irradiada é a interferência que está sendo transmitida. O teste é realizado em uma sala anecóica especial:


Para medições, é usada uma antena especial ou um conjunto de antenas, as medições são realizadas em polarização horizontal e vertical, o sinal da antena, bem como no caso de ruído conduzido, é emitido para o analisador de espectro. As normas para interferência emitida nos contatos de rede (fornecimento) na faixa de frequência de 9 kHz a 30 MHz são assim:


Emissão de componentes de corrente harmônica. Em essência, essas são as amplitudes dos harmônicos da corrente consumida. Padronizado pela GOST IEC 61000-3-2-2017. Deixe-me lembrá-lo de que o equipamento de LED de acordo com este GOST é classificado como equipamento de classe C. Componentes harmônicos:


Requisitos EMC. Imunidade a ruídos


A imunidade ao ruído é padronizada pela norma GOST R 51514-2013 e inclui imunidade aos seguintes fatores:

  • Descarga eletrostática
  • Campo eletromagnético de radiofrequência
  • Campo magnético de frequência industrial
  • Interferência pulsada em nanossegundos
  • Correntes injetadas
  • Ruído de impulso de microssegundos de alta energia
  • Quedas de tensão e interrupções

Este tópico é muito extenso e, talvez, esteja além do escopo deste artigo. Pela minha experiência em testes de certificação, posso dizer que testes para descargas eletrostáticas e interferência pulsada de microssegundos de alta energia podem ser especialmente críticos. Obviamente, a interferência em nanossegundos também é um teste sério, mas geralmente se os "microssegundos" passaram, os "nanossegundos" passam automaticamente.

Requisitos de segurança


Se falamos sobre requisitos de segurança, esses são principalmente requisitos de design, por isso proponho deixá-los ao designer. No entanto, o que afeta a escolha da estrutura e dos circuitos do driver de LED são as classes de equipamentos de segurança elétrica e as tensões de isolamento galvânico correspondentes entre os lados primário e secundário. GOST R IEC 60598-1-2011 descreve as classes da seguinte maneira:


Classe II:


1 — :

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

b) , , - . II .

c) , ) b) .

2 — II, , .

3 — , II. , , , , , , .

Nota 4 - Uma luminária com isolamento duplo e / ou reforçado com uma braçadeira de contato ou um pino de aterramento é classificada como uma luminária classe I. No entanto, uma luminária estacionária da classe de proteção II projetada para um método de conexão do tipo loop pode ter uma braçadeira de contato de aterramento interna para garantir a continuidade do aterramento. fios que não terminam nesta luminária, desde que esse grampo seja isolado de peças metálicas acessíveis por isolamento da classe de proteção II.

Nota 5 - As luminárias da classe de proteção II podem ter elementos nos quais a proteção contra choque elétrico é fornecida pelo uso de SELV.

Classe III:


Um pouco sobre a certificação CE


Aproximadamente o que espera por você:


Algumas dicas:

  • . ;
  • 5-7 , 10. , 1 , , «Fail», 3 , ;
  • – . ;
  • Não faça testes para produtos de teste que já foram aprovados em pulsos de microssegundo e nanossegundo. Esses efeitos podem levar à degradação dos elementos de proteção (fusíveis, resistores fusíveis, varistores) e o dispositivo pode queimar na hora errada.

Conclusão


Portanto, a análise de requisitos no desenvolvimento de circuitos de driver de LED é um tópico grande e importante. Especialmente se você for certificar honestamente seus produtos. Ou ainda mais, obtenha um certificado CE e venda para exportação. Deixe-me lembrá-lo de que este material é uma introdução ao meu artigo sobre o desenvolvimento de drivers de LED, então, até breve.

Desenvolvimentos interessantes e para que, quando o teste foi apenas "Pass"!

O poder é legal - lide com isso.

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