Algunos esquemas de energía LED simples

A pesar de la amplia variedad en tiendas de linternas LED de varios diseños, los jamones están desarrollando sus propias opciones para alimentar LED blancos súper brillantes. Básicamente, la tarea se reduce a cómo alimentar el LED desde una sola batería o acumulador, para realizar una investigación práctica.

Después de obtener un resultado positivo, el esquema se desmonta, los detalles se colocan en una caja, se completa el experimento y se produce la satisfacción moral. A menudo, los estudios se detienen en esto, pero a veces la experiencia de ensamblar un ensamblaje particular en una placa de prueba se convierte en un diseño real, hecho de acuerdo con todas las reglas del arte. Los siguientes son algunos circuitos simples desarrollados por operadores de radioaficionados.

En algunos casos, es muy difícil establecer quién es el autor del esquema, ya que el mismo esquema aparece en diferentes sitios y en diferentes artículos. A menudo, los autores de artículos escriben honestamente que este artículo se encontró en Internet, pero se desconoce quién publicó este esquema por primera vez. Muchos esquemas simplemente se copian de los tableros de las mismas linternas chinas.

El autor del artículo que está leyendo tampoco pretende ser el autor de los circuitos, esto es solo una pequeña selección de circuitos sobre el tema "LED".

¿Por qué necesitamos convertidores?

La cosa es que una caída de voltaje directo en LEDcomo regla, no menos de 2.4 ... 3.4V, por lo tanto, desde una sola batería con un voltaje de 1.5V, y aún más de una batería con un voltaje de 1.2V, es simplemente imposible encender un LED. Hay dos salidas. Use una batería de tres o más celdas galvánicas, o construya al menos la más simple Convertidor DC-DC.

Es el convertidor que le permitirá alimentar la linterna con una sola batería. Esta solución reduce el costo de las fuentes de alimentación y, además, le permite utilizar más completamente carga de una celda galvánica: ¡muchos inversores funcionan con una descarga profunda de la batería de hasta 0.7V! El uso de un convertidor también reduce el tamaño de la linterna.

El circuito más simple para alimentar un LED

El circuito es un generador de bloqueo. Este es uno de los circuitos electrónicos clásicos, por lo tanto, con un ensamblaje adecuado y piezas reparables, comienza a funcionar de inmediato. Lo principal en este circuito es enrollar correctamente el transformador Tr1, no confundir la fase de los devanados.

Como núcleo del transformador, puede usar un anillo de ferrita de la placa desde el inutilizable lámpara fluorescente de ahorro de energía. Es suficiente enrollar varias vueltas de un cable aislado y conectar los devanados, como se muestra en la figura a continuación.

El transformador se puede enrollar con un cable de devanado tipo PEV o PEL con un diámetro de no más de 0.3 mm, lo que permitirá colocar un poco más de vueltas, al menos 10 ... 15, en el anillo, lo que mejorará ligeramente el funcionamiento del circuito.

Los devanados deben enrollarse en dos cables, luego conectar los extremos de los devanados, como se muestra en la figura. El comienzo de los devanados en el diagrama se indica con un punto. Como un transistor puede usar cualquier conductividad n-p-n de transistor de baja potencia: KT315, KT503 y similares. Ahora es más fácil encontrar un transistor importado, como el BC547.

Si el transistor de la estructura n-p-n no está disponible, entonces puede aplicar pnp transistor de conductividadpor ejemplo, KT361 o KT502. Sin embargo, en este caso tendrá que cambiar la polaridad de la batería.

La resistencia R1 se selecciona de acuerdo con el mejor brillo del LED, aunque el circuito funciona incluso si se reemplaza simplemente por un puente. El esquema anterior está destinado simplemente "para el alma", para realizar experimentos. Entonces, después de ocho horas de operación continua en un solo LED, la batería de 1.5V "se sienta" a 1.42V. Podemos decir que casi no se descarga.

Para estudiar las capacidades de carga del circuito, puede intentar conectar varios LED más en paralelo. Por ejemplo, con cuatro LED, el circuito continúa funcionando de manera bastante estable, con seis LED el transistor comienza a calentarse, con ocho LED el brillo disminuye notablemente, el transistor se calienta muy fuertemente. Pero el esquema, sin embargo, sigue funcionando. Pero esto es solo en el orden de la investigación científica, ya que el transistor en este modo no funcionará durante mucho tiempo.

Convertidor con rectificador

Si planea crear una linterna simple sobre la base de este esquema, tendrá que agregar un par de detalles más, lo que proporcionará un brillo más brillante del LED.

Es fácil ver que en este circuito el LED se alimenta no pulsando, sino por corriente continua. Naturalmente, en este caso, el brillo del resplandor será ligeramente mayor, y el nivel de pulsaciones de la luz emitida será mucho menor. Como diodo, cualquier alta frecuencia, por ejemplo, KD521 (principio de funcionamiento de un diodo semiconductor).

Convertidores de choque

Otro diagrama más simple se muestra en la figura a continuación. Es algo más complicado que el diagrama de la figura. 1contiene 2 transistores, pero en lugar de un transformador con dos devanados, solo tiene un inductor L1. Tal estrangulador se puede enrollar en el anillo, todo desde la misma lámpara de ahorro de energía, para lo que necesita enrollar solo 15 vueltas de un cable de bobinado con un diámetro de 0.3 ... 0.5 mm.

Con el parámetro de aceleración indicado en el LED, es posible obtener un voltaje de hasta 3.8 V (caída de voltaje directa en el LED 5730 3.4V), que es suficiente para alimentar un LED de 1W. La configuración del circuito consiste en seleccionar el condensador C1 en el rango de ± 50% de acuerdo con el brillo máximo del LED. El circuito funciona cuando la tensión de alimentación se reduce a 0,7 V, lo que garantiza el uso máximo de la capacidad de la batería.

Si complementamos el circuito considerado con un rectificador en el diodo D1, un filtro en el condensador C1 y un diodo zener D2, obtenemos una fuente de alimentación de baja potencia que puede usarse para alimentar circuitos en el amplificador operacional u otros componentes electrónicos. En este caso, la inductancia del inductor se selecciona dentro de 200 ... 350 μH, el diodo D1 con una barrera Schottky, el diodo zener D2 se selecciona de acuerdo con el voltaje del circuito suministrado.

Con una buena combinación de circunstancias, utilizando un convertidor de este tipo, puede obtener un voltaje de 7 ... 12 V en la salida. Si planea usar el convertidor para alimentar solo los LED, el diodo Zener D2 puede excluirse del circuito.

Todos los circuitos considerados son las fuentes de voltaje más simples: la limitación de corriente a través del LED se realiza aproximadamente de la misma manera que en varios llaveros o en encendedores con LED.

El LED a través del botón de encendido, sin ninguna resistencia limitadora, funciona con 3 ... 4 baterías de disco pequeño, cuya resistencia interna limita la corriente a través del LED a un nivel seguro.

Circuitos de retroalimentación de corriente

Y el LED es, sin embargo, un dispositivo actual. No en vano, la corriente continua se indica en la documentación de los LED. Por lo tanto, estos esquemas para alimentar LED contienen retroalimentación de corriente: tan pronto como la corriente a través del LED alcanza un cierto valor, la etapa de salida se desconecta de la fuente de alimentación.

Los estabilizadores de voltaje también funcionan exactamente, solo hay retroalimentación de voltaje. A continuación se muestra un diagrama para alimentar los LED de retroalimentación de corriente.

Un examen cuidadoso muestra que la base del circuito es el mismo generador de bloqueo montado en el transistor VT2. El transistor VT1 es el control en el circuito de retroalimentación. La retroalimentación en este circuito funciona de la siguiente manera.

Los LED están alimentados por un voltaje que se acumula en el condensador electrolítico. El condensador se carga a través del diodo por un voltaje de pulso del colector del transistor VT2. El voltaje rectificado se utiliza para alimentar los LED.

La corriente a través de los LED sigue la siguiente ruta: más condensador, LED con resistencias límite, resistencia de retroalimentación de corriente (sensor) Roc, menos condensador electrolítico.

En este caso, se crea una caída de voltaje Uoc = I * Roc en la resistencia de retroalimentación, donde I es la corriente a través de los LED. Con tensión creciente en condensador electrolítico (sin embargo, el generador funciona y carga el condensador), la corriente a través de los LED aumenta y, en consecuencia, el voltaje a través de la resistencia de retroalimentación Roc también aumenta.

Cuando Uoc alcanza 0.6V, el transistor VT1 se abre, cerrando la unión base-emisor de VT2. El transistor VT2 se cierra, el generador de bloqueo se detiene y deja de cargar el condensador electrolítico. Bajo la influencia de la carga, el condensador se descarga, el voltaje a través del condensador cae.

Una disminución en el voltaje a través del condensador conduce a una disminución en la corriente a través de los LED y, como resultado, una disminución en el voltaje de retroalimentación Uoc. Por lo tanto, el transistor VT1 está cerrado y no interfiere con el funcionamiento del generador de bloqueo. El generador arranca y todo el ciclo se repite una y otra vez.

Al cambiar la resistencia de la resistencia de retroalimentación, es posible variar ampliamente la corriente a través de los LED. Dichos circuitos se denominan estabilizadores de corriente pulsada.

Reguladores de corriente integrados

Actualmente, los estabilizadores de corriente para LED están disponibles en diseño integrado. Como ejemplos, se pueden citar microcircuitos especializados ZXLD381, ZXSC300. Los diagramas que se muestran a continuación están tomados de las hojas de datos de estos microcircuitos.

La figura muestra el chip del dispositivo ZXLD381. Contiene un generador PWM (control de pulso), un sensor de corriente (Rsense) y un transistor de salida. Solo hay dos archivos adjuntos. Este es un LED LED y un inductor L1. Un diagrama de cableado típico se muestra en la siguiente figura. El chip está disponible en el paquete SOT23. La frecuencia de generación de 350KHz se establece mediante condensadores internos, es imposible cambiarla. La eficiencia del dispositivo es del 85%, el arranque bajo carga ya es posible con un voltaje de suministro de 0.8V.

El voltaje directo del LED no debe ser más de 3.5V, como se indica en la línea inferior debajo de la figura. La corriente a través del LED se regula cambiando la inductancia del inductor, como se muestra en la tabla en el lado derecho de la figura. En la columna central, se indica la corriente máxima, en la última columna, la corriente promedio a través del LED. Para reducir el nivel de ondulación y aumentar el brillo del resplandor, es posible utilizar un rectificador con filtro.

Aquí se utiliza un LED con un voltaje directo de 3.5 V, un diodo de alta frecuencia D1 con una barrera Schottky, un capacitor C1, preferiblemente con un valor bajo de resistencia en serie equivalente (ESR bajo). Estos requisitos son necesarios para aumentar la eficiencia general del dispositivo, para calentar el diodo y el condensador lo menos posible. La corriente de salida se selecciona seleccionando la inductancia del inductor dependiendo de la potencia del LED.

Chip ZXSC300

Se diferencia de ZXLD381 en que no tiene un transistor de salida interno y un sensor de resistencia de corriente. Esta solución le permite aumentar significativamente la corriente de salida del dispositivo y, por lo tanto, aplicar un LED de mayor potencia.

Se usa una resistencia externa R1 como sensor de corriente, cambiando el valor del cual es posible establecer la corriente requerida dependiendo del tipo de LED. El cálculo de esta resistencia se realiza de acuerdo con las fórmulas que figuran en la hoja de datos del chip ZXSC300. No daremos estas fórmulas aquí; si es necesario, es fácil encontrar una hoja de datos y fórmulas espías desde allí. La corriente de salida está limitada solo por los parámetros del transistor de salida.

Cuando enciende todos los circuitos descritos por primera vez, es aconsejable conectar la batería a través de una resistencia de 10Ω. Esto ayudará a evitar la muerte del transistor si, por ejemplo, los devanados del transformador están conectados incorrectamente. Si el LED se ilumina con esta resistencia, entonces la resistencia se puede quitar y realizar más ajustes.

Boris Aladyshkin