Teholedien hakkuriteholähteet
Sorosuo, Kimmo (2014)
2014
Automaatiotekniikan koulutusohjelma
Tieto- ja sähkötekniikan tiedekunta - Faculty of Computing and Electrical Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2014-10-08
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201409261451
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201409261451
Tiivistelmä
Teholedien valontuotto perustuu elektroluminesenssiprosessiin, jossa ne myötäsuuntaan biasoituina tuottavat säteilyä, jolla on tietty taajuus. Teholedien ydin on puolijohteille tyypillinen PN-liitos, jonka virta-jännite suhde ei ole lineaarinen vaan eksponentiaalinen. Pienelläkin teholedin myötäsuuntaisen jännitteen vaihtelulla saadaan merkittäviä muutoksia aikaan ledin läpi kulkevaan virtaan. Virranmuutos edelleen vaikuttaa suoranaisesti ledin tuottamaan valovirtaan eli valon kirkkauteen. Jotta saadaan aikaiseksi teholedeillä valmistettu valonlähde, joka valaisee tasaisesti tietyllä kirkkaudella, pitää teholedeille syöttää vakiovirtaa. Tarvitaan ohjauselektroniikkaa.
Jänniteregulaattori on yksinkertainen tapa tuottaa vakiovirtaa. Jänniteregulaattorin toiminta perustuu siihen, että se lähtöjännitteellään biasoi kuormassa olevaa teholedia saamansa takaisinkytkentä informaation sanelemana. Takaisinkytkentä informaatio saadaan jännitehäviö tietona ledin kanssa sarjaan kytketyltä sarjavastukselta. Jänniteregulaattori pyrkii pitämään kyseisen jännitehäviön vakiona, koska jännitehäviön ollessa vakio on myös ohmin lain mukaisesti kuormassa kulkeva virtakin vakio. Jänniteregulaattoreita ovat esimerkiksi lineaarinen regulaattori sekä hakkuri-tyyppinen regulaattori.
Hakkuri-tyyppisistä regulaattoreista yleisimmät ovat jännitettä nostava boost-hakkuri, jännitettä laskeva buck-hakkuri sekä näiden yhdistelmä buck-boost. Kaikkien toiminta kuitenkin pohjautuu siihen, että kuinka ulostulohaaran energiavarastona toimivaa kelaa kytketään ohjauksen toimesta.
Kaupallisia hakkuripiirejä on lukuisia tarjolla ja oikean piirin valinnassa pitää ottaa eri asioita huomioon. Valitun piirin toimintaan ja mitoitukseen tulee perehtyä oman laitteen suunnittelussa. Sovelluksen todellinen toimivuus tulee varmistaa erinäisten mittausten ja laskennallisten operaatioiden kuten hyötysuhteen tukemana.
Jänniteregulaattori on yksinkertainen tapa tuottaa vakiovirtaa. Jänniteregulaattorin toiminta perustuu siihen, että se lähtöjännitteellään biasoi kuormassa olevaa teholedia saamansa takaisinkytkentä informaation sanelemana. Takaisinkytkentä informaatio saadaan jännitehäviö tietona ledin kanssa sarjaan kytketyltä sarjavastukselta. Jänniteregulaattori pyrkii pitämään kyseisen jännitehäviön vakiona, koska jännitehäviön ollessa vakio on myös ohmin lain mukaisesti kuormassa kulkeva virtakin vakio. Jänniteregulaattoreita ovat esimerkiksi lineaarinen regulaattori sekä hakkuri-tyyppinen regulaattori.
Hakkuri-tyyppisistä regulaattoreista yleisimmät ovat jännitettä nostava boost-hakkuri, jännitettä laskeva buck-hakkuri sekä näiden yhdistelmä buck-boost. Kaikkien toiminta kuitenkin pohjautuu siihen, että kuinka ulostulohaaran energiavarastona toimivaa kelaa kytketään ohjauksen toimesta.
Kaupallisia hakkuripiirejä on lukuisia tarjolla ja oikean piirin valinnassa pitää ottaa eri asioita huomioon. Valitun piirin toimintaan ja mitoitukseen tulee perehtyä oman laitteen suunnittelussa. Sovelluksen todellinen toimivuus tulee varmistaa erinäisten mittausten ja laskennallisten operaatioiden kuten hyötysuhteen tukemana.