Keletas paprastų LED galios schemų

Nepaisant plataus parduotuvių pasirinkimo įvairių dizaino LED žibintuvėlių, kumpiai kuria savo galimybes, kaip įjungti baltus ypač ryškius šviesos diodus. Iš esmės užduotis yra susijusi su tuo, kaip įjungti šviesos diodą iš vienos baterijos ar akumuliatoriaus ir atlikti praktinius tyrimus.

Gavus teigiamą rezultatą, schema išardoma, detalės sudedamos į dėžę, eksperimentas užbaigiamas, atsiranda moralinis pasitenkinimas. Dažnai studijos tuo sustoja, tačiau kartais tam tikro mazgo surinkimo ant duonos lentos patirtis pereina į tikrą dizainą, pagamintą pagal visas meno taisykles. Toliau pateikiamos kelios paprastos grandinės, kurias sukūrė kumpio radijo operatoriai.

Kai kuriais atvejais labai sunku nustatyti, kas yra schemos autorius, nes ta pati schema rodoma skirtingose ​​svetainėse ir skirtinguose straipsniuose. Dažnai straipsnių autoriai sąžiningai rašo, kad šis straipsnis buvo rastas internete, tačiau kas pirmą kartą paskelbė šią schemą, nežinoma. Daugybė schemų yra tiesiog nukopijuotos iš tų pačių Kinijos žibintų lentų.

Straipsnio, kurį skaitote, autorius taip pat nepretenduoja į grandinių autorių, tai tik nedidelis grandinių pasirinkimas tema „LED“.

Kodėl mums reikalingi keitikliai

Reikalas tas, kad įjungtas tiesioginis įtampos kritimas LEDpaprastai ne mažiau kaip 2,4 ... 3,4 V, taigi iš vienos baterijos, kurios įtampa yra 1,5 V, o dar labiau - iš akumuliatoriaus, kurio įtampa yra 1,2 V, tiesiog neįmanoma uždegti šviesos diodo. Yra dvi išeities galimybės. Arba naudokite trijų ar daugiau galvaninių elementų bateriją, arba pastatykite bent jau paprasčiausią DC-DC keitiklis.

Būtent keitiklis leis maitinti žibintuvėlį tik viena baterija. Šis sprendimas sumažina maitinimo šaltinių sąnaudas, be to, leidžia visapusiškiau naudoti galvaninio elemento įkrova: daugelis keitiklių dirba esant giliam akumuliatoriaus iškrovimui iki 0,7 V! Naudojant keitiklį taip pat sumažinamas žibintuvėlio dydis.

Paprasčiausia šviesos diodo maitinimo grandinė

Grandinė yra blokuojantis generatorius. Tai yra viena iš klasikinių elektronikos grandinių, todėl tinkamai surinkus ir prižiūrimas dalis jis nedelsdamas pradeda veikti. Pagrindinis šios grandinės dalykas yra teisingas transformatoriaus Tr1 apvija, nepainioti apvijų fazavimo.

Kaip transformatoriaus šerdį, jūs galite naudoti ferito žiedą iš lentos iš netinkamo naudoti energiją taupanti fluorescencinė lempa. Pakanka apvyti kelis izoliuotos vielos posūkius ir sujungti apvijas, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau.

Transformatorių galima apvynioti ne didesnio kaip 0,3 mm skersmens PEV arba PEL tipo apvijos viela, kuri leis ant žiedo uždėti šiek tiek daugiau posūkių, mažiausiai 10 ... 15, o tai šiek tiek pagerins grandinės veikimą.

Apvijos turi būti apvyniotos dviem laidais, tada apvijų galus prijunkite, kaip parodyta paveikslėlyje. Apvijų pradžia diagramoje pažymėta tašku. Kaip a tranzistorius galite naudoti bet kokį mažo galingumo tranzistoriaus n-p-n laidumą: KT315, KT503 ir panašiai. Dabar lengviau rasti importuotą tranzistorių, pvz., BC547.

Jei n-p-n struktūros tranzistoriaus nėra po ranka, tuomet galite kreiptis pnp laidumo tranzistoriuspvz., KT361 arba KT502. Tačiau tokiu atveju turėsite pakeisti akumuliatoriaus poliškumą.

Rezistorius R1 parenkamas atsižvelgiant į geriausią šviesos diodo švytėjimą, nors grandinė veikia net tada, jei ji pakeičiama tiesiog trumpikliu. Aukščiau pateikta schema yra skirta tiesiog sielai, eksperimentams atlikti. Taigi po aštuonių valandų nepertraukiamo darbo su vienu šviesos diodu akumuliatorius nuo 1,5 V „nusėda“ iki 1,42 V. Galime pasakyti, kad jis beveik neišleistas.

Norėdami ištirti grandinės apkrovos galimybes, galite pabandyti lygiagrečiai prijungti dar keletą šviesos diodų. Pavyzdžiui, turint keturis šviesos diodus, grandinė ir toliau veikia gana stabiliai, su šešiais šviesos diodais tranzistorius pradeda įkaisti, su aštuoniais šviesos diodais ryškumas pastebimai sumažėja, tranzistorius įkaista labai stipriai. Tačiau schema vis tiek veikia. Bet tai tik mokslinių tyrimų tvarka, nes tokiu režimu tranzistorius ilgai neveiks.

Keitiklis su lygintuvu

Jei pagal šią schemą planuojate sukurti paprastą žibintuvėlį, turėsite pridėti dar keletą detalių, kurios užtikrins ryškesnį šviesos diodo švytėjimą.

Nesunku pastebėti, kad šioje grandinėje šviesos diodas maitinamas ne pulsuojant, o naudojant nuolatinę srovę. Natūralu, kad tokiu atveju švytėjimo ryškumas bus šiek tiek didesnis, o skleidžiamos šviesos pulsacijos lygis bus daug mažesnis. Kaip diodas, bet koks aukšto dažnio, pvz., KD521 (puslaidininkio diodo veikimo principas).

Droselio keitikliai

Kita paprasčiausia schema parodyta paveikslėlyje žemiau. Tai šiek tiek sudėtingesnė, nei pavaizduota diagramoje. 1, turi 2 tranzistorius, tačiau vietoj transformatoriaus su dviem apvijomis turi tik induktorių L1. Tokį droselį ant žiedo galima suvynioti iš visos tos pačios energiją taupančios lempos, kuriai jums reikia apvynioti tik 15 apvijų vielos, kurios skersmuo yra 0,3 ... 0,5 mm.

Esant LED nurodytam akceleratoriaus parametrui, galima gauti iki 3,8 V įtampą (tiesioginis įtampos kritimas ant 5730 3,4 V šviesos diodo), kurios pakanka 1 W šviesos diodui įjungti. Grandinės sąranką sudaro kondensatoriaus C1 parinkimas ± 50% intervale pagal maksimalų šviesos diodo ryškumą. Ši grandinė veikia, kai maitinimo įtampa sumažėja iki 0,7 V, o tai užtikrina maksimalų akumuliatoriaus talpos naudojimą.

Jei papildytume svarstomą grandinę su lygintuvu ant diodo D1, filtru ant kondensatoriaus C1 ir su zenerio diodu D2, gautume mažos galios maitinimo šaltinį, kurį galima panaudoti optinio stiprintuvo ar kitų elektroninių komponentų grandinėms. Tokiu atveju induktoriaus induktyvumas pasirenkamas per 200 ... 350 μH, diodas D1 su Schottky barjeru, zenerio diodas D2 parenkamas atsižvelgiant į tiekiamos grandinės įtampą.

Gerai derinant aplinkybes, naudodamiesi tokiu keitikliu, išėjime galite gauti 7 ... 12 V įtampą. Jei keitiklį planuojate naudoti tik šviesos diodams maitinti, „Zener“ diodas D2 gali būti neįtrauktas į grandinę.

Visos nagrinėjamos grandinės yra paprasčiausi įtampos šaltiniai: srovės ribojimas per šviesos diodą atliekamas maždaug taip pat, kaip ir įvairiuose raktų pakabukuose arba žiebtuvėliuose su šviesos diodais.

Šviesos diodas, esantis per maitinimo mygtuką, be jokių ribojamųjų varžų, maitinamas 3 ... 4 mažų diskų baterijomis, kurių vidinis pasipriešinimas riboja srovę per LED iki saugaus lygio.

Dabartinės grįžtamojo ryšio grandinės

Ir vis dėlto šviesos diodas yra dabartinis įrenginys. Ne veltui nuolatinė srovė nurodoma šviesos diodų dokumentacijoje. Todėl šiose šviesos diodų maitinimo schemose yra dabartinis grįžtamasis ryšys: kai tik srovė per šviesos diodą pasiekia tam tikrą vertę, išvesties etapas yra atjungtas nuo maitinimo šaltinio.

Įtampos stabilizatoriai taip pat veikia tiksliai, tik yra įtampos grįžtamasis ryšys. Žemiau yra srovės grįžtamojo ryšio šviesos diodų maitinimo schema.

Atidus tyrimas rodo, kad grandinės pagrindas yra tas pats blokuojantis generatorius, surinktas ant tranzistoriaus VT2. Tranzistorius VT1 yra valdymas grįžtamojo ryšio grandinėje. Atsiliepimai apie šią grandinę veikia taip.

Šviesos diodai maitinami įtampa, kuri kaupiasi ant elektrolitinio kondensatoriaus. Kondensatorius įkraunamas per diodą impulsų įtampa iš tranzistoriaus VT2 kolektoriaus. Ištaisyta įtampa naudojama šviesos diodams maitinti.

Srovė per šviesos diodus eina šiuo keliu: plius kondensatorius, šviesos diodai su ribiniais rezistoriais, srovės grįžtamasis varžas (jutiklis) Roc, atėmus elektrolitinį kondensatorių.

Tokiu atveju grįžtamojo ryšio rezistoriuje sukuriamas įtampos kritimas Uoc = I * Roc, kur aš esu srovė per šviesos diodus. Didėjant įtampa elektrolitinis kondensatorius (generatorius vis dėlto veikia ir įkrauna kondensatorių), srovė per šviesos diodus padidėja, todėl padidėja ir grįžtamojo ryšio rezistoriaus „Roc“ įtampa.

Kai „Uoc“ pasiekia 0,6 V, atsidaro tranzistorius VT1, uždarantis VT2 bazinės spinduliuotės jungtį. Tranzistorius VT2 užsidaro, blokuojantis generatorius sustoja ir nustoja krauti elektrolitinį kondensatorių. Esant apkrovai, kondensatorius išsikrauna, įtampa visame kondensatoriuje krenta.

Įtampos sumažėjimas visame kondensatoriuje lemia srovės sumažėjimą per šviesos diodus ir dėl to grįžtamojo ryšio įtampos Uoc sumažėjimą. Todėl tranzistorius VT1 yra uždarytas ir netrukdo blokuojančio generatoriaus veikimui. Generatorius įsijungia ir visas ciklas kartojasi vėl ir vėl.

Keičiant grįžtamojo ryšio rezistoriaus atsparumą, galima plačiai keisti srovę per šviesos diodus. Tokios grandinės vadinamos impulsinės srovės stabilizatoriais.

Integruoti srovės reguliatoriai

Šiuo metu šviesos diodų stabilizatoriai yra integruoto dizaino. Kaip pavyzdžius galima paminėti specializuotas mikroschemas ZXLD381, ZXSC300. Žemiau pateiktos diagramos paimtos iš šių mikroschemų duomenų lapų.

Paveikslėlyje parodytas įrenginio lustas ZXLD381. Jame yra PWM generatorius („Pulse Control“), srovės jutiklis („Rsense“) ir išėjimo tranzistorius. Yra tik du priedai. Tai yra LED lemputė ir L1 induktorius. Tipiška elektros instaliacijos schema parodyta šiame paveikslėlyje. Lustą galima įsigyti SOT23 pakuotėje. 350 KHz generavimo dažnį nustato vidiniai kondensatoriai, jo pakeisti neįmanoma. Įrenginio efektyvumas yra 85%, paleidimas esant apkrovai jau įmanomas esant 0,8 V maitinimo įtampai.

Kaip nurodyta apatinėje eilutėje po paveikslu, priekinė šviesos diodo įtampa neturėtų būti didesnė kaip 3,5 V. Srovė per LED yra reguliuojama keičiant induktoriaus induktyvumą, kaip parodyta lentelėje dešinėje paveikslo pusėje. Viduriniame stulpelyje nurodoma didžiausia srovė, paskutiniame stulpelyje - vidutinė srovė per LED. Norėdami sumažinti virpėjimo lygį ir padidinti spindesio ryškumą, galima naudoti lygintuvą su filtru.

Čia naudojamas šviesos diodas, kurio tiesioginė įtampa yra 3,5 V, aukšto dažnio diodas D1 su Schottky barjeru, C1 kondensatorius, pageidautina su maža ekvivalentiškos serijos varžos verte (maža ESR). Šie reikalavimai yra būtini norint padidinti bendrą prietaiso efektyvumą, kuo mažiau pašildyti diodą ir kondensatorių. Išėjimo srovė pasirenkama pasirenkant induktoriaus induktyvumą atsižvelgiant į šviesos diodo galią.

Lustas ZXSC300

Nuo ZXLD381 jis skiriasi tuo, kad neturi vidinio išėjimo tranzistoriaus ir rezistoriaus-srovės jutiklio. Šis sprendimas leidžia žymiai padidinti įrenginio išėjimo srovę, todėl įjungti didesnės galios šviesos diodą.

Išorinis rezistorius R1 naudojamas kaip srovės jutiklis, pakeitus jo vertę, atsižvelgiant į šviesos diodo tipą, galima nustatyti reikiamą srovę. Šio rezistoriaus skaičiavimas atliekamas pagal formules, pateiktas duomenų lape ant ZXSC300 lusto. Mes neduosime šių formulių čia; jei reikia, iš ten nesunku rasti duomenų lapą ir šnipinėjimo formules. Išėjimo srovę riboja tik išėjimo tranzistoriaus parametrai.

Kai pirmą kartą įjungiate visas aprašytas grandines, patariama akumuliatorių prijungti per 10 a varžą. Tai padės išvengti tranzistoriaus mirties, jei, pavyzdžiui, neteisingai prijungtos transformatoriaus apvijos. Jei šviesos diodas užsidega su šiuo rezistoriumi, rezistorių galima pašalinti ir atlikti papildomus nustatymus.

Borisas Aladyshkinas