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Einige einfache LED-Stromversorgungsschemata

 

Einige einfache LED-StromversorgungsschemataTrotz der großen Auswahl an LED-Taschenlampen in verschiedenen Designs entwickeln Schinken ihre eigenen Optionen für die Stromversorgung von weißen, superhellen LEDs. Grundsätzlich läuft die Aufgabe darauf hinaus, die LED mit nur einer Batterie oder einem Akku zu versorgen, um praktische Forschung zu betreiben.

Nachdem ein positives Ergebnis erzielt wurde, wird das Schema zerlegt, die Details in eine Schachtel gelegt, das Experiment abgeschlossen, die moralische Zufriedenheit erfolgt. Oft hören Studien damit auf, aber manchmal geht die Erfahrung, eine bestimmte Baugruppe auf einem Steckbrett zusammenzubauen, in ein reales Design ein, das nach allen Regeln der Kunst erstellt wurde. Das Folgende sind einige einfache Schaltungen, die von Amateurfunkern entwickelt wurden.

In einigen Fällen ist es sehr schwierig festzustellen, wer der Autor des Schemas ist, da dasselbe Schema auf verschiedenen Websites und in verschiedenen Artikeln erscheint. Oft schreiben Autoren von Artikeln ehrlich, dass dieser Artikel im Internet gefunden wurde, aber wer dieses Schema zum ersten Mal veröffentlichte, ist unbekannt. Viele Schemata werden einfach von den Tafeln derselben chinesischen Laternen kopiert.

Der Autor des Artikels, den Sie lesen, behauptet auch nicht, der Autor der Schaltkreise zu sein. Dies ist nur eine kleine Auswahl von Schaltkreisen zum Thema „LED“.


Warum brauchen wir Konverter?

Die Sache ist, dass ein Gleichspannungsabfall an ist LEDIn der Regel nicht weniger als 2,4 ... 3,4 V, daher ist es bei einer einzelnen Batterie mit einer Spannung von 1,5 V und noch mehr bei einer Batterie mit einer Spannung von 1,2 V einfach unmöglich, eine LED zu beleuchten. Es gibt zwei Auswege. Verwenden Sie entweder eine Batterie mit drei oder mehr galvanischen Zellen oder bauen Sie mindestens die einfachste DC-DC-Wandler.

Mit diesem Konverter können Sie die Taschenlampe mit nur einer Batterie betreiben. Diese Lösung reduziert die Kosten für Netzteile und ermöglicht Ihnen außerdem eine umfassendere Nutzung Ladung einer galvanischen Zelle: Viele Wechselrichter arbeiten mit einer tiefen Batterieentladung bis zu 0,7 V! Die Verwendung eines Konverters reduziert auch die Größe der Taschenlampe.


Die einfachste Schaltung zur Stromversorgung einer LED

Die Schaltung ist ein blockierender Generator. Dies ist eine der klassischen Elektronikschaltungen. Bei ordnungsgemäßer Montage und zu wartenden Teilen funktioniert sie sofort. Die Hauptsache in dieser Schaltung ist, den Transformator Tr1 korrekt zu wickeln, nicht die Phasenlage der Wicklungen zu mischen.

Die einfachste Schaltung zur Stromversorgung einer LED

Als Kern für den Transformator können Sie einen Ferritring von der Platine aus dem unbrauchbaren verwenden Energiesparleuchtstofflampe. Es reicht aus, mehrere Windungen eines isolierten Drahtes aufzuwickeln und die Wicklungen zu verbinden, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

Transformator für Schaltung

Der Transformator kann mit einem PEV- oder PEL-Wicklungsdraht mit einem Durchmesser von nicht mehr als 0,3 mm gewickelt werden, wodurch etwas mehr Windungen (mindestens 10 ... 15) auf den Ring gelegt werden können, wodurch der Betrieb der Schaltung geringfügig verbessert wird.

Die Wicklungen sollten in zwei Drähte gewickelt werden und dann die Enden der Wicklungen wie in der Abbildung gezeigt verbinden. Der Beginn der Wicklungen im Diagramm ist durch einen Punkt gekennzeichnet. Als Transistor Sie können jede n-p-n-Leitfähigkeit eines Transistors mit geringer Leistung verwenden: KT315, KT503 und dergleichen. Es ist jetzt einfacher, einen importierten Transistor wie den BC547 zu finden.

Wenn der Transistor der n-p-n-Struktur nicht zur Hand ist, können Sie anwenden PNP-LeitfähigkeitstransistorB. KT361 oder KT502. In diesem Fall müssen Sie jedoch die Polarität der Batterie ändern.

Der Widerstand R1 wird entsprechend dem besten Leuchten der LED ausgewählt, obwohl die Schaltung auch dann funktioniert, wenn sie einfach durch einen Jumper ersetzt wird. Das obige Schema ist nur für die Seele gedacht, um Experimente durchzuführen. Nach acht Stunden Dauerbetrieb mit einer einzelnen LED setzt sich die Batterie von 1,5 V auf 1,42 V ab. Wir können sagen, dass es fast nicht entladen ist.

Um die Lastkapazitäten der Schaltung zu untersuchen, können Sie versuchen, mehrere weitere LEDs parallel zu schalten. Zum Beispiel arbeitet die Schaltung mit vier LEDs ziemlich stabil weiter, mit sechs LEDs beginnt sich der Transistor zu erwärmen, mit acht LEDs nimmt die Helligkeit merklich ab, der Transistor erwärmt sich sehr stark. Das System funktioniert jedoch weiterhin. Dies liegt jedoch nur in der Reihenfolge der wissenschaftlichen Forschung, da der Transistor in diesem Modus lange Zeit nicht funktionieren wird.


Konverter mit Gleichrichter

Wenn Sie auf der Grundlage dieses Schemas eine einfache Taschenlampe erstellen möchten, müssen Sie einige weitere Details hinzufügen, um ein helleres Leuchten der LED zu erzielen.

Konverter mit Gleichrichter

Es ist leicht zu erkennen, dass in dieser Schaltung die LED nicht durch Pulsieren, sondern durch Gleichstrom gespeist wird. In diesem Fall ist die Helligkeit des Glühens natürlich etwas höher und der Pulsationspegel des emittierten Lichts ist viel geringer. Als Diode kann jede Hochfrequenz, zum Beispiel KD521 (Funktionsprinzip einer Halbleiterdiode).


Drosselkonverter

Ein weiteres einfachstes Diagramm ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Es ist etwas komplizierter als das Diagramm in der Abbildung. 1enthält 2 Transistoren, hat aber anstelle eines Transformators mit zwei Wicklungen nur einen Induktor L1. Eine solche Drossel kann mit derselben Energiesparlampe auf den Ring gewickelt werden, für die Sie nur 15 Windungen eines Wickeldrahtes mit einem Durchmesser von 0,3 ... 0,5 mm aufwickeln müssen.

Drosselklappenwandlerkreis

Mit dem auf der LED angegebenen Drosselparameter kann eine Spannung von bis zu 3,8 V (direkter Spannungsabfall an der 5730 3,4 V LED) erreicht werden, die ausreicht, um eine 1 W LED mit Strom zu versorgen. Der Aufbau der Schaltung besteht darin, den Kondensator C1 im Bereich von ± 50% entsprechend der maximalen Helligkeit der LED auszuwählen. Die Schaltung ist betriebsbereit, wenn die Versorgungsspannung auf 0,7 V reduziert wird, wodurch eine maximale Nutzung der Batteriekapazität sichergestellt wird.

Wenn wir die betrachtete Schaltung mit einem Gleichrichter an der Diode D1, einem Filter am Kondensator C1 und einer Zenerdiode D2 ergänzen, erhalten wir eine Stromversorgung mit geringem Stromverbrauch, mit der Schaltkreise am Operationsverstärker oder anderen elektronischen Komponenten mit Strom versorgt werden können. In diesem Fall wird die Induktivität des Induktors innerhalb von 200 ... 350 μH ausgewählt, die Diode D1 mit einer Schottky-Barriere, die Zenerdiode D2 wird entsprechend der Spannung der zugeführten Schaltung ausgewählt.

niedrige Stromversorgung

Mit einer guten Kombination von Umständen können Sie mit einem solchen Wandler eine Spannung von 7 ... 12 V am Ausgang erhalten. Wenn Sie den Wandler nur zur Stromversorgung der LEDs verwenden möchten, kann die Zenerdiode D2 von der Schaltung ausgeschlossen werden.

Alle betrachteten Schaltkreise sind die einfachsten Spannungsquellen: Die Strombegrenzung durch die LED erfolgt ungefähr auf die gleiche Weise wie bei verschiedenen Schlüsselanhängern oder bei Feuerzeugen mit LEDs.

Die LED über den Netzschalter ohne Begrenzungswiderstand wird von 3 ... 4 kleinen Plattenbatterien gespeist, deren Innenwiderstand den Strom durch die LED auf ein sicheres Niveau begrenzt.


Stromrückkopplungskreise

Und die LED ist dennoch ein aktuelles Gerät. Nicht umsonst wird der Gleichstrom in der Dokumentation zu den LEDs angegeben. Daher enthalten diese Schemata zur Stromversorgung von LEDs eine Stromrückmeldung: Sobald der Strom durch die LED einen bestimmten Wert erreicht, wird die Ausgangsstufe von der Stromquelle getrennt.

Spannungsstabilisatoren funktionieren auch genau, nur gibt es Spannungsrückkopplung. Unten finden Sie ein Diagramm zur Stromversorgung von Stromrückkopplungs-LEDs.

Schaltung zur Stromversorgung von Stromrückkopplungs-LEDs

Eine sorgfältige Untersuchung zeigt, dass die Basis der Schaltung der gleiche Sperrgenerator ist, der auf dem Transistor VT2 montiert ist. Der Transistor VT1 ist die Steuerung in der Rückkopplungsschaltung. Die Rückkopplung in dieser Schaltung funktioniert wie folgt.

LEDs werden von einer Spannung gespeist, die sich am Elektrolytkondensator aufbaut. Der Kondensator wird durch die Diode durch die Impulsspannung vom Kollektor des Transistors VT2 aufgeladen. Zur Stromversorgung der LEDs wird eine gleichgerichtete Spannung verwendet.

Der Strom durch die LEDs verläuft auf folgendem Weg: plus Kondensator, LEDs mit Grenzwiderständen, Stromrückkopplungswiderstand (Sensor) Roc minus Elektrolytkondensator.

In diesem Fall wird am Rückkopplungswiderstand ein Spannungsabfall Uoc = I * Roc erzeugt, wobei I der Strom durch die LEDs ist. Mit zunehmender Spannung an Elektrolytkondensator (der Generator arbeitet jedoch und lädt den Kondensator auf), der Strom durch die LEDs steigt an und folglich steigt auch die Spannung über dem Rückkopplungswiderstand Roc.

Wenn Uoc 0,6 V erreicht, öffnet der Transistor VT1 und schließt den Basis-Emitter-Übergang von VT2. Der Transistor VT2 schließt, der Sperrgenerator stoppt und lädt den Elektrolytkondensator nicht mehr. Unter dem Einfluss der Last entlädt sich der Kondensator, die Spannung am Kondensator fällt ab.

Eine Abnahme der Spannung am Kondensator führt zu einer Abnahme des Stroms durch die LEDs und infolgedessen zu einer Abnahme der Rückkopplungsspannung Uoc. Daher ist der Transistor VT1 geschlossen und stört den Betrieb des Sperrgenerators nicht. Der Generator startet und der gesamte Zyklus wiederholt sich immer wieder.

Durch Ändern des Widerstands des Rückkopplungswiderstands ist es möglich, den Strom durch die LEDs stark zu variieren. Solche Schaltungen werden gepulste Stromstabilisatoren genannt.


Integrierte Stromregler

Derzeit sind Stromstabilisatoren für LEDs in integriertem Design erhältlich. Als Beispiele können spezielle Mikroschaltungen ZXLD381, ZXSC300 angeführt werden. Die unten gezeigten Diagramme stammen aus den Datenblättern dieser Mikroschaltungen.

Integrierter Stromregler

Die Abbildung zeigt den Gerätechip ZXLD381. Es enthält einen PWM-Generator (Pulse Control), einen Stromsensor (Rsense) und einen Ausgangstransistor. Es gibt nur zwei Anhänge. Dies ist eine LED-LED und eine L1-Induktivität. Ein typischer Schaltplan ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Der Chip ist im SOT23-Paket erhältlich. Die Erzeugungsfrequenz von 350 kHz wird durch interne Kondensatoren eingestellt, es ist unmöglich, sie zu ändern. Der Wirkungsgrad des Gerätes beträgt 85%, ein Start unter Last ist bereits mit einer Versorgungsspannung von 0,8V möglich.

Mikrochip-Gerät ZXLD381

Die Durchlassspannung der LED sollte nicht mehr als 3,5 V betragen, wie in der unteren Zeile unter der Abbildung angegeben. Der Strom durch die LED wird durch Ändern der Induktivität des Induktors reguliert, wie in der Tabelle auf der rechten Seite der Abbildung gezeigt. In der mittleren Spalte wird der Spitzenstrom angezeigt, in der letzten Spalte der Durchschnittsstrom durch die LED. Um die Welligkeit zu verringern und die Helligkeit des Glühens zu erhöhen, kann ein Gleichrichter mit Filter verwendet werden.

Mikrochip-Gerät ZXLD381

Hier wird eine LED mit einer Gleichspannung von 3,5 V verwendet, eine Hochfrequenzdiode D1 mit einer Schottky-Barriere, ein C1-Kondensator, vorzugsweise mit einem niedrigen Wert des äquivalenten Serienwiderstands (niedriger ESR). Diese Anforderungen sind erforderlich, um den Gesamtwirkungsgrad des Geräts zu erhöhen und die Diode und den Kondensator so wenig wie möglich zu erwärmen. Der Ausgangsstrom wird durch Auswahl der Induktivität des Induktors in Abhängigkeit von der Leistung der LED ausgewählt.


Chip ZXSC300

Es unterscheidet sich vom ZXLD381 dadurch, dass es keinen internen Ausgangstransistor und keinen Widerstandsstromsensor hat. Mit dieser Lösung können Sie den Ausgangsstrom des Geräts erheblich erhöhen und daher eine LED mit höherer Leistung anlegen.

Chip ZXSC300

Ein externer Widerstand R1 wird als Stromsensor verwendet, indem der Wert geändert wird, dessen erforderlicher Strom abhängig vom LED-Typ eingestellt werden kann. Die Berechnung dieses Widerstands erfolgt nach den im Datenblatt auf dem ZXSC300-Chip angegebenen Formeln. Wir werden diese Formeln hier nicht angeben, falls erforderlich, ist es einfach, ein Datenblatt und Spionageformeln von dort zu finden. Der Ausgangsstrom wird nur durch die Parameter des Ausgangstransistors begrenzt.

Wenn Sie alle beschriebenen Schaltkreise zum ersten Mal einschalten, ist es ratsam, die Batterie über einen 10Ω-Widerstand anzuschließen. Dies hilft, den Tod des Transistors zu vermeiden, wenn beispielsweise die Transformatorwicklungen falsch angeschlossen sind. Wenn die LED bei diesem Widerstand aufleuchtet, kann der Widerstand entfernt und weitere Einstellungen vorgenommen werden.

Boris Aladyshkin

Siehe auch auf i.electricianexp.com:

  • Transistortestsonde
  • Wie sind LED-Lampen
  • So stellen Sie eine Stromversorgung aus einem elektronischen Transformator her
  • Timer 555. Spannungswandler
  • PWM - 555 Motordrehzahlregler

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    Kommentare:

    # 1 schrieb: Ivan | [Zitat]

     
     

    Guten Tag. Eine solche Frage. In dem Punkt Konverter mit einer Drossel beschreibt das erste Diagramm, wie eine Drossel hergestellt wird: 15 Umdrehungen pro Ring von einer Energiesparlampe, und zum zweiten Stromkreis wird gerade geschrieben, dass eine Drossel 200 ... 350 μH beträgt. Sagen Sie mir, passt der für den ersten Stromkreis beschriebene Gashebel zum zweiten? Wenn nicht, wie wäre es dann mit dem Zusammenbau des Gashebels für den zweiten Stromkreis? Es besteht keine Möglichkeit, die Induktivität des Induktors zu ersetzen.

     
    Kommentare:

    # 2 schrieb: | [Zitat]

     
     

    Guten Tag. Toller Artikel. Interessanterweise werden interessante Lösungen gezeigt.

     
    Kommentare:

    # 3 schrieb: | [Zitat]

     
     

    Guten Abend. Und im ersten Diagramm gilt: Je mehr Umdrehungen, desto besser oder eine bestimmte Menge?