Някои прости схеми за захранване с LED

Въпреки големия избор в магазините на LED фенерчета от различни дизайни, хамовете разработват свои собствени опции за захранване на бели супер ярки светодиоди. По принцип задачата се свежда до това как да захранвате светодиода само от една батерия или акумулатор, за да провеждате практически изследвания.

След получаване на положителен резултат схемата се разглобява, детайлите се поставят в кутия, експериментът е завършен, настъпва морално удовлетворение. Често проучванията се спират на това, но понякога опитът за сглобяването на определен сбор на дъска преминава в истински дизайн, направен според всички правила на изкуството. По-долу са някои прости схеми, разработени от радиооператори с шунка.

В някои случаи е много трудно да се установи кой е авторът на схемата, тъй като една и съща схема се появява на различни сайтове и в различни статии. Често авторите на статии честно пишат, че тази статия е намерена в Интернет, но кой е публикувал тази схема за първи път, не е известно. Много схеми са просто копирани от дъските на същите китайски фенери.

Авторът на статията, която четете, също не твърди, че е автор на схемите, това е само малък избор от схеми по темата „LED“.

Защо се нуждаем от конвертори

Работата е там, че се включва директен спад на напрежението LEDкато правило не по-малко от 2,4 ... 3,4 V, така че от една батерия с напрежение 1,5 V, и още повече от батерия с напрежение 1,2 V, е просто невъзможно да се запали светодиод. Има два изхода. Или използвайте батерия от три или повече галванични клетки или изградете поне най-простите DC-DC преобразувател.

Преобразувателят ще ви позволи да захранвате фенерчето само с една батерия. Това решение намалява разходите за захранване и в допълнение ви позволява да използвате по-пълноценно зареждане на галванична клетка: много инвертори работят с дълбоко разреждане на батерията до 0,7 V! Използването на конвертор също намалява размера на фенерчето.

Най-простата схема за захранване на LED

Веригата е блокиращ генератор. Това е една от класическите схеми на електрониката, следователно, при правилно сглобяване и обслужващи части, тя започва да работи веднага. Основното в тази верига е правилно да навиете трансформатора Tr1, а не да обърквате фазирането на намотките.

Като сърцевина за трансформатора можете да използвате феритен пръстен от дъската от неизползваемия енергоспестяваща луминесцентна лампа, Достатъчно е да навиете няколко оборота на изолирана жица и да свържете намотките, както е показано на фигурата по-долу.

Трансформаторът може да бъде навит с намотка с намотка тип PEV или PEL с диаметър не повече от 0,3 mm, което ще позволи полагането на малко повече завои, поне 10 ... 15, на пръстена, което леко ще подобри работата на веригата.

Намотките трябва да бъдат навити в два проводника, след което свържете краищата на намотките, както е показано на фигурата. Началото на намотките в диаграмата е обозначено с точка. Като a транзистор можете да използвате всеки транзистор с ниска мощност n-p-n проводимост: KT315, KT503 и други подобни. Вече е по-лесно да намерите внесен транзистор, като BC547.

Ако транзисторът на n-p-n структурата не е под ръка, тогава можете да приложите pnp транзистор за проводимостнапример KT361 или KT502. В този случай обаче ще трябва да промените полярността на батерията.

Резистор R1 е избран според най-доброто светене на светодиода, въпреки че веригата работи дори ако е заменена просто от джъмпер. Горната схема е предназначена просто за душата, за провеждане на експерименти. Така след осем часа непрекъсната работа на един светодиод, батерията от 1.5V „седи“ до 1.42V. Можем да кажем, че почти не се изхвърля.

За да изучите товароносимостта на веригата, можете да опитате да свържете още няколко светодиода паралелно. Например с четири светодиода веригата продължава да работи доста стабилно, с шест светодиода транзисторът започва да се нагрява, с осем светодиода яркостта намалява забележимо, транзисторът се загрява много силно. Но схемата, въпреки това, продължава да работи. Но това е само в реда на научните изследвания, тъй като транзисторът в този режим няма да работи дълго време.

Преобразувател с токоизправител

Ако планирате да създадете обикновен фенер на базата на тази схема, ще трябва да добавите още няколко детайли, които ще осигурят по-ярък блясък на светодиода.

Лесно е да се види, че в тази верига светодиодът се захранва не от пулсиращ, а от постоянен ток. Естествено, в този случай яркостта на сиянието ще бъде малко по-висока, а нивото на пулсации на излъчената светлина ще бъде много по-малко. Като диод, всеки високочестотен, например, KD521 (принцип на работа на полупроводников диод).

Дроселни преобразуватели

Друга най-проста диаграма е показана на фигурата по-долу. Тя е малко по-сложна от схемата на фигурата. 1, съдържа 2 транзистора, но вместо трансформатор с две намотки, той има само индуктор L1. Такъв дросел може да бъде навит на пръстена всичко от една и съща енергоспестяваща лампа, за която е необходимо да навиете само 15 оборота на намотаващ проводник с диаметър 0,3 ... 0,5 мм.

С посочения параметър на дросела на светодиода е възможно да се получи напрежение до 3,8 V (директен спад на напрежението на 5730 3,4 V LED), което е достатъчно за захранване на 1W светодиод. Настройката на веригата се състои в избора на кондензатор С1 в диапазона ± 50% според максималната яркост на светодиода. Веригата работи, когато захранващото напрежение е намалено до 0,7 V, което осигурява максимално използване на капацитета на батерията.

Ако допълним разглежданата схема с токоизправител на диода D1, филтър върху кондензатора С1 и ценеров диод D2, получаваме захранване с ниска мощност, което може да се използва за захранване на вериги на усилвателя или други електронни компоненти. В този случай индуктивността на индуктора се избира в рамките на 200 ... 350 μH, диод D1 с бариера на Шотки, ценеровият диод D2 се избира според напрежението на доставената верига.

При добра комбинация от обстоятелства, използвайки такъв преобразувател, можете да получите напрежение от 7 ... 12 V на изхода. Ако планирате да използвате преобразувателя за захранване само на светодиодите, Zener диод D2 може да бъде изключен от веригата.

Всички разглеждани вериги са най-простите източници на напрежение: ограничаването на тока през светодиода се извършва приблизително по същия начин, както в различни ключодържатели или в запалки с светодиоди.

Светодиодът чрез бутона за захранване, без ограничаващ резистор, се захранва от 3 ... 4 малки дискови батерии, чието вътрешно съпротивление ограничава тока през светодиода до безопасно ниво.

Текущи вериги за обратна връзка

И въпреки това светодиодът е текущо устройство. Не е направо постоянният ток да е посочен в документацията за светодиодите. Следователно, тези схеми за захранване на светодиодите съдържат обратна връзка на тока: щом токът през светодиода достигне определена стойност, изходният етап се изключва от източника на захранване.

Стабилизаторите на напрежението също работят точно, само има обратна връзка с напрежението. По-долу е представена диаграма за захранване на текущите светодиоди за обратна връзка.

Внимателното изследване показва, че основата на веригата е същият блокиращ генератор, сглобен върху транзистора VT2. Транзистор VT1 е управлението във веригата за обратна връзка. Обратната връзка в тази схема работи по следния начин.

Светодиодите се захранват от напрежение, което се натрупва върху електролитния кондензатор. Кондензаторът се зарежда през диода чрез импулсното напрежение от колектора на транзистора VT2. Изправено напрежение се използва за захранване на светодиодите.

Токът през светодиодите върви по следния път: плюс кондензатор, светодиоди с ограничителни резистори, резистор за обратна връзка (сензор) Roc, минус електролитен кондензатор.

В този случай на резистора за обратна връзка се създава спад на напрежението Uoc = I * Roc, където I е токът през светодиодите. С увеличаване на напрежението на електролитен кондензатор (въпреки това генераторът работи и зарежда кондензатора), токът през светодиодите се увеличава и съответно напрежението през резистора за обратна връзка Roc също се увеличава.

Когато Uoc достигне 0.6V, транзисторът VT1 се отваря, затваряйки кръстовището между базовия емитер на транзистора VT2. Транзисторът VT2 се затваря, блокиращият генератор спира и спира зареждането на електролитния кондензатор. Под влияние на натоварването кондензаторът се освобождава, напрежението в кондензатора пада.

Намаляването на напрежението в кондензатора води до намаляване на тока през светодиодите и в резултат на това намаляване на напрежението за обратна връзка Uoc. Следователно транзисторът VT1 е затворен и не пречи на работата на блокиращия генератор. Генераторът се стартира и целият цикъл се повтаря отново и отново.

Чрез промяна на съпротивлението на резистора за обратна връзка е възможно да променяте тока чрез светодиодите. Такива вериги се наричат ​​импулсни стабилизатори на тока.

Интегрирани регулатори на тока

В момента настоящите стабилизатори за светодиоди се предлагат в интегриран дизайн. Като примери могат да бъдат посочени специализирани микросхеми ZXLD381, ZXSC300. Диаграмите, показани по-долу, са взети от информационните листове на тези микросхеми.

На фигурата е показан чипът на устройството ZXLD381. Той съдържа PWM генератор (Pulse Control), сензор за ток (Rsense) и изходен транзистор. Има само две прикачени файлове. Това е LED светодиод и L1 индуктор. Типична схема на свързване е показана на следната фигура. Чипът се предлага в пакета SOT23. Честотата на генериране на 350KHz се задава от вътрешни кондензатори, невъзможно е да се промени. Ефективността на устройството е 85%, стартирането под товар вече е възможно с захранващо напрежение от 0.8V.

Предното напрежение на светодиода трябва да бъде не повече от 3,5 V, както е посочено в долния ред под фигурата. Токът през светодиода се регулира чрез промяна на индуктивността на индуктора, както е показано в таблицата от дясната страна на фигурата. В средната колона се посочва пиков ток, в последната колона - среден ток през светодиода. За да се намали нивото на пулсацията и да се увеличи яркостта на сиянието, е възможно да се използва токоизправител с филтър.

Тук се използва светодиод с директно напрежение 3,5 V, високочестотен диод D1 с бариера на Шотки, кондензатор С1, за предпочитане с ниска стойност на еквивалентно серийно съпротивление (ниско ESR). Тези изисквания са необходими, за да се увеличи общата ефективност на устройството, да се нагрее диода и кондензатора възможно най-малко. Изходният ток се избира чрез избор на индуктивността на индуктора в зависимост от мощността на светодиода.

Чип ZXSC300

Тя се различава от ZXLD381 по това, че няма вътрешен изходен транзистор и сензор за токов резистор. Това решение ви позволява значително да увеличите изходния ток на устройството и следователно да приложите по-голям светодиод.

Външен резистор R1 се използва като сензор за ток, чрез промяна на стойността на който е възможно да се зададе необходимия ток в зависимост от вида на светодиода. Изчисляването на този резистор се извършва съгласно формулите, дадени в листа с данни на чипа ZXSC300. Тук няма да дадем тези формули; ако е необходимо, лесно е да намерите формуляр с данни и шпионски формули от там. Изходният ток е ограничен само от параметрите на изходния транзистор.

Когато включите за първи път всички описани вериги, препоръчително е да свържете батерията през 10Ω резистор. Това ще помогне да се избегне смъртта на транзистора, ако например намотките на трансформатора са неправилно свързани. Ако светодиодът светне с този резистор, тогава резисторът може да бъде отстранен и да се направят допълнителни настройки.

Борис Аладишкин