Μερικά απλά συστήματα ισχύος LED

Παρά την ευρεία επιλογή στα καταστήματα φακών LED διαφόρων σχεδίων, τα ζαμπόν αναπτύσσουν τις δικές τους επιλογές για την τροφοδοσία λευκών υπερ-έντονων LED. Βασικά, το έργο βράζει κάτω από το πώς να τροφοδοτήσει το LED από μια μόνο μπαταρία ή συσσωρευτή, για τη διεξαγωγή πρακτικής έρευνας.

Μετά από ένα θετικό αποτέλεσμα, το σχέδιο αποσυναρμολογείται, οι λεπτομέρειες τοποθετούνται σε ένα κουτί, το πείραμα ολοκληρώνεται, η ηθική ικανοποίηση που προκύπτει. Συχνά, οι σπουδές σταματούν σε αυτό, αλλά μερικές φορές η εμπειρία της συναρμολόγησης μιας συγκεκριμένης συναρμολόγησης σε ένα breadboard πηγαίνει σε ένα πραγματικό σχέδιο, που γίνεται σύμφωνα με όλους τους κανόνες της τέχνης. Τα παρακάτω είναι μερικά απλά κυκλώματα που αναπτύχθηκαν από τους χειριστές ραδιοφώνου ραδιοφώνου.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, είναι πολύ δύσκολο να διαπιστωθεί ποιος είναι ο δημιουργός του προγράμματος, δεδομένου ότι το ίδιο σύστημα εμφανίζεται σε διαφορετικούς τόπους και σε διαφορετικά άρθρα. Συχνά, συντάκτες άρθρων ειλικρινά γράφουν ότι αυτό το άρθρο βρέθηκε στο Διαδίκτυο, αλλά ο οποίος δημοσίευσε αυτό το σχήμα για πρώτη φορά είναι άγνωστος. Πολλά σχέδια απλά αντιγράφονται από τα διοικητικά συμβούλια των ίδιων κινέζικων φανών.

Ο συγγραφέας του άρθρου που διαβάζετε δεν ισχυρίζεται ότι είναι ο συγγραφέας των κυκλωμάτων είτε πρόκειται για μια μικρή επιλογή κυκλωμάτων στο θέμα "LED".

Γιατί χρειαζόμαστε μετατροπείς

Το πράγμα είναι ότι μια άμεση πτώση τάσης LEDκατά κανόνα, δεν είναι μικρότερη από 2.4 ... 3.4V, έτσι ώστε από μια μόνο μπαταρία με τάση 1.5V, και ακόμη περισσότερο από μια μπαταρία με τάση 1.2V, είναι απλά αδύνατο να ανάψει ένα LED. Υπάρχουν δύο τρόποι έξω. Χρησιμοποιήστε μια μπαταρία τριών ή περισσότερων γαλβανικών κυψελών ή δημιουργήστε τουλάχιστον τα πιο απλά Μετατροπέας DC-DC.

Είναι ο μετατροπέας που θα σας επιτρέψει να τροφοδοτήσετε το φακό με μία μόνο μπαταρία. Αυτή η λύση μειώνει το κόστος των τροφοδοτικών και επιπλέον σας επιτρέπει να χρησιμοποιήσετε πλήρως φορτίο ενός γαλβανικού στοιχείου: Πολλοί μετατροπείς λειτουργούν με βαθιά εκφόρτιση μπαταρίας έως 0.7V! Η χρήση μετατροπέα μειώνει επίσης το μέγεθος του φανού.

Το απλούστερο κύκλωμα για την τροφοδοσία ενός LED

Το κύκλωμα είναι μια γεννήτρια μπλοκαρίσματος. Αυτό είναι ένα από τα κλασικά κυκλώματα ηλεκτρονικών, επομένως, με τα κατάλληλα εξαρτήματα συναρμολόγησης και επισκευής, αρχίζει να λειτουργεί άμεσα. Το κύριο πράγμα σε αυτό το κύκλωμα είναι η σωστή περιέλιξη του μετασχηματιστή Tr1, για να μην συγχέουμε τη φάση των περιελίξεων.

Ως πυρήνας για το μετασχηματιστή, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα δακτύλιο φερρίτη από τον πίνακα από το μη χρησιμοποιήσιμο λαμπτήρας φθορισμού εξοικονόμησης ενέργειας. Αρκεί να ανεβείτε αρκετές στροφές ενός μονωμένου καλωδίου και να συνδέσετε τις περιελίξεις, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Ο μετασχηματιστής μπορεί να τυλιχθεί με σύρμα περιέλιξης PEV ή PEL με διάμετρο όχι μεγαλύτερο από 0,3 mm, γεγονός που θα επιτρέψει την τοποθέτηση λίγο περισσότερων στροφών, τουλάχιστον 10 ... 15, στον δακτύλιο, πράγμα που θα βελτιώσει ελαφρώς τη λειτουργία του κυκλώματος.

Οι περιελίξεις πρέπει να τυλίγονται σε δύο σύρματα και στη συνέχεια να συνδέονται τα άκρα των περιελίξεων, όπως φαίνεται στην εικόνα. Η αρχή των περιελίξεων στο διάγραμμα υποδεικνύεται με μια κουκκίδα. Ως α τρανζίστορ μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιαδήποτε αγωγιμότητα n-p-n τρανζίστορ χαμηλής ισχύος: KT315, KT503 και τα παρόμοια. Τώρα είναι ευκολότερο να βρείτε ένα εισαγόμενο τρανζίστορ, όπως το BC547.

Εάν το τρανζίστορ της δομής n-p-n δεν είναι κοντά, τότε μπορείτε να εφαρμόσετε τρανζίστορ αγωγιμότητας pnpπ.χ. KT361 ή KT502. Ωστόσο, σε αυτή την περίπτωση, θα πρέπει να αλλάξετε την πολικότητα της μπαταρίας.

Η αντίσταση R1 επιλέγεται σύμφωνα με την καλύτερη λάμψη της λυχνίας LED, αν και το κύκλωμα λειτουργεί ακόμα και αν αντικαθίσταται απλά με έναν βραχυκυκλωτήρα. Το παραπάνω σχήμα προορίζεται απλά για την ψυχή, για τη διεξαγωγή πειραμάτων. Έτσι μετά από οκτώ ώρες συνεχούς λειτουργίας σε μία μόνο LED, η μπαταρία από 1.5V "στέκεται" σε 1.42V. Μπορούμε να πούμε ότι σχεδόν δεν απορρίπτεται.

Για να μελετήσετε τις δυνατότητες φόρτισης του κυκλώματος, μπορείτε να δοκιμάσετε να συνδέσετε παράλληλα μερικές περισσότερες λυχνίες LED. Για παράδειγμα, με τέσσερις λυχνίες LED, το κύκλωμα συνεχίζει να λειτουργεί αρκετά σταθερά, με έξι LED, το τρανζίστορ αρχίζει να θερμαίνεται, ενώ με οκτώ LED η φωτεινότητα μειώνεται αισθητά, ο τρανζίστορ θερμαίνεται πολύ δυνατά. Ωστόσο, το σύστημα συνεχίζει να λειτουργεί. Αλλά αυτό είναι μόνο στη σειρά της επιστημονικής έρευνας, δεδομένου ότι το τρανζίστορ σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας δεν θα λειτουργήσει για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Μετατροπέας με ανορθωτή

Εάν σχεδιάζετε να δημιουργήσετε ένα απλό φακό με βάση αυτό το σχέδιο, θα πρέπει να προσθέσετε μερικές περισσότερες λεπτομέρειες, οι οποίες θα παρέχουν μια πιο φωτεινή λάμψη του LED.

Είναι εύκολο να διαπιστώσετε ότι σε αυτό το κύκλωμα η λυχνία LED δεν τροφοδοτείται με παλμούς αλλά με συνεχές ρεύμα. Φυσικά, σε αυτή την περίπτωση, η φωτεινότητα της λάμψης θα είναι ελαφρώς υψηλότερη και το επίπεδο των παλμών του εκπεμπόμενου φωτός θα είναι πολύ μικρότερο. Ως δίοδος, οποιαδήποτε υψηλή συχνότητα, για παράδειγμα KD521 (αρχή της λειτουργίας μιας διόδου ημιαγωγού).

Τσοκ μετατροπείς

Ένα άλλο απλούστερο διάγραμμα εμφανίζεται στο παρακάτω σχήμα. Είναι κάπως πιο περίπλοκο από το διάγραμμα του σχήματος. 1, περιέχει 2 τρανζίστορ, αλλά αντί ενός μετασχηματιστή με δύο περιελίξεις, έχει μόνο έναν επαγωγέα L1. Ένας τέτοιος τσοκ μπορεί να τυλιχτεί στον δακτύλιο όλος από τον ίδιο λαμπτήρα εξοικονόμησης ενέργειας, για τον οποίο πρέπει να ανεμοστρέψετε μόνο 15 στροφές καλωδίου περιέλιξης με διάμετρο 0,3 ... 0,5 mm.

Με την ενδεικνυόμενη παράμετρο γκαζιού στη λυχνία LED, είναι εφικτή η απόκτηση τάσης μέχρι 3.8 V (άμεση πτώση τάσης στο LED 5730 3.4V), η οποία είναι αρκετή για να τροφοδοτήσει ένα 1W LED. Η ρύθμιση του κυκλώματος συνίσταται στην επιλογή του πυκνωτή C1 στο εύρος ± 50% ανάλογα με τη μέγιστη φωτεινότητα της λυχνίας LED. Το κύκλωμα λειτουργεί όταν η τάση τροφοδοσίας μειώνεται στο 0,7V, πράγμα που εξασφαλίζει τη μέγιστη δυνατή χρήση της χωρητικότητας της μπαταρίας.

Αν συμπληρώσουμε το θεωρούμενο κύκλωμα με έναν ανορθωτή στη δίοδο D1, ένα φίλτρο στον πυκνωτή C1 και μια δίοδο Zener D2, θα έχουμε μια τροφοδοσία χαμηλής ισχύος που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία κυκλωμάτων στον ενισχυτή ή σε άλλα ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Σε αυτή την περίπτωση, η επαγωγή του επαγωγέα επιλέγεται μέσα σε 200 ... 350 μΗ, η δίοδος D1 με φράγμα Schottky, η δίοδος Zener D2 επιλέγεται σύμφωνα με την τάση του παρεχόμενου κυκλώματος.

Με έναν καλό συνδυασμό συνθηκών, χρησιμοποιώντας έναν τέτοιο μετατροπέα, μπορείτε να πάρετε μια τάση 7 ... 12 V στην έξοδο. Αν σκοπεύετε να χρησιμοποιήσετε τον μετατροπέα για να τροφοδοτήσετε μόνο τις λυχνίες LED, η δίοδος Zener D2 μπορεί να αποκλειστεί από το κύκλωμα.

Όλα τα κυκλώματα που θεωρούνται είναι οι απλούστερες πηγές τάσης: Ο περιορισμός του ρεύματος μέσω της λυχνίας LED πραγματοποιείται κατά προσέγγιση με τον ίδιο τρόπο όπως σε διάφορα εξαρτήματα κλειδιού ή σε αναπτήρες με LED.

Η λυχνία LED μέσω του κουμπιού τροφοδοσίας χωρίς περιοριστική αντίσταση τροφοδοτείται από 3 ... 4 μικρές μπαταρίες δίσκου, των οποίων η εσωτερική αντίσταση περιορίζει το ρεύμα μέσω της LED σε ασφαλές επίπεδο.

Τρέχοντα κυκλώματα ανάδρασης

Και το LED είναι, ωστόσο, μια τρέχουσα συσκευή. Δεν είναι καθόλου το γεγονός ότι το συνεχές ρεύμα δηλώνεται στην τεκμηρίωση για τις λυχνίες LED. Επομένως, αυτά τα σχήματα για τροφοδοσία των LED περιέχουν τρέχουσα ανατροφοδότηση: μόλις το ρεύμα μέσω της λυχνίας LED φτάσει σε κάποια τιμή, το στάδιο εξόδου αποσυνδέεται από την πηγή τροφοδοσίας.

Οι σταθεροποιητές τάσης λειτουργούν επίσης ακριβώς, μόνο υπάρχει ανατροφοδότηση τάσης. Παρακάτω υπάρχει ένα διάγραμμα για την τροφοδοσία των LED ανάδρασης ρεύματος.

Μια προσεκτική εξέταση μπορεί να δει ότι η βάση του κυκλώματος είναι η ίδια γεννήτρια μπλοκαρίσματος συναρμολογημένη στο τρανζίστορ VT2. Το τρανζίστορ VT1 είναι ο έλεγχος στο κύκλωμα ανάδρασης. Η ανατροφοδότηση σε αυτό το κύκλωμα λειτουργεί ως εξής.

Οι λυχνίες LED τροφοδοτούνται από μια τάση που συσσωρεύεται στον ηλεκτρολυτικό πυκνωτή. Ο πυκνωτής φορτίζεται μέσω της διόδου με τάση παλμού από τον συλλέκτη του τρανζίστορ VT2. Η διορθωμένη τάση χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία των LED.

Το ρεύμα μέσω των οδηγήσεων πηγαίνει κατά μήκος της ακόλουθης διαδρομής: συν πυκνωτής, LED με οριακές αντιστάσεις, αντίσταση αντίδρασης ρεύματος (αισθητήρας) Roc, μείον ηλεκτρολυτικό πυκνωτή.

Σε αυτή την περίπτωση, μια πτώση τάσης Uoc = I * Roc δημιουργείται στην αντίσταση ανάδρασης, όπου I είναι το ρεύμα μέσω των LED. Με την αύξηση της τάσης ηλεκτρολυτικό πυκνωτή (η γεννήτρια, παρ 'όλα αυτά, λειτουργεί και φορτίζει τον πυκνωτή), το ρεύμα μέσω των LED αυξάνεται και, συνεπώς, αυξάνεται και η τάση διαμέσου της αντιστάσεως αναδράσεως Roc.

Όταν το Uoc φτάσει σε 0.6V, ανοίγει το τρανζίστορ VT1, κλείνοντας τη σύνδεση βάσης-εκπομπού του τρανζίστορ VT2. Το τρανζίστορ VT2 κλείνει, η γεννήτρια μπλοκαρίσματος σταματά και σταματά τη φόρτιση του ηλεκτρολυτικού πυκνωτή. Υπό την επίδραση του φορτίου, ο πυκνωτής αποφορτίζεται, πέφτει η τάση στον πυκνωτή.

Μία μείωση της τάσης κατά μήκος του πυκνωτή οδηγεί σε μείωση του ρεύματος μέσω των LED και, κατά συνέπεια, σε μείωση της τάσης ανατροφοδότησης Uoc. Συνεπώς, το τρανζίστορ VT1 είναι κλειστό και δεν παρεμβαίνει στη λειτουργία της γεννήτριας μπλοκαρίσματος. Η γεννήτρια αρχίζει και ολόκληρος ο κύκλος επαναλαμβάνεται ξανά και ξανά.

Αλλάζοντας την αντίσταση της αντίστασης ανάδρασης, είναι δυνατό να μεταβάλλεται ευρέως το ρεύμα μέσω των LED. Τέτοια κυκλώματα ονομάζονται παλμικά σταθεροποιητές ρεύματος.

Ενσωματωμένοι ρυθμιστές ρεύματος

Επί του παρόντος, οι τρέχοντες σταθεροποιητές για τα LED διατίθενται σε ολοκληρωμένο σχεδιασμό. Ως παραδείγματα, μπορούν να αναφερθούν εξειδικευμένα μικροκυκλώματα ZXLD381, ZXSC300. Τα παρακάτω διαγράμματα λαμβάνονται από τα φύλλα δεδομένων αυτών των μικροκυκλωμάτων.

Το σχήμα δείχνει το τσιπ της συσκευής ZXLD381. Περιέχει μια γεννήτρια PWM (Pulse Control), έναν αισθητήρα ρεύματος (Rsense) και ένα τρανζίστορ εξόδου. Υπάρχουν μόνο δύο συνημμένα. Πρόκειται για μια λυχνία LED και έναν επαγωγέα L1. Ένα τυπικό διάγραμμα συνδεσμολογίας φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Το τσιπ είναι διαθέσιμο στο πακέτο SOT23. Η συχνότητα παραγωγής 350KHz καθορίζεται από εσωτερικούς πυκνωτές, είναι αδύνατο να αλλάξει. Η αποδοτικότητα της συσκευής είναι 85%, η εκκίνηση υπό φορτίο είναι ήδη εφικτή με τάση τροφοδοσίας 0.8V.

Η τάση προς τα εμπρός της λυχνίας LED δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 3,5V, όπως υποδεικνύεται στην κάτω γραμμή κάτω από το σχήμα. Το ρεύμα μέσω του LED ρυθμίζεται με αλλαγή της επαγωγής του επαγωγέα, όπως φαίνεται στον πίνακα στην δεξιά πλευρά του σχήματος. Στη μεσαία στήλη, το ρεύμα κορυφής υποδεικνύεται, στην τελευταία στήλη, το μέσο ρεύμα μέσω του LED. Για να μειώσετε το επίπεδο κυματισμού και να αυξήσετε τη φωτεινότητα της λάμψης, είναι δυνατόν να χρησιμοποιήσετε έναν ανορθωτή με ένα φίλτρο.

Χρησιμοποιείται εδώ μια LED με μία τάση συνεχούς τάσης 3,5 V, μια δίοδο D1 υψηλής συχνότητας με φράγμα Schottky, πυκνωτή C1, κατά προτίμηση με χαμηλή τιμή ισοδύναμης αντίστασης σειράς (χαμηλή ESR). Αυτές οι απαιτήσεις είναι απαραίτητες προκειμένου να αυξηθεί η συνολική απόδοση της συσκευής, να θερμανθεί η δίοδος και ο πυκνωτής όσο το δυνατόν λιγότερο. Το ρεύμα εξόδου επιλέγεται επιλέγοντας την επαγωγή του επαγωγέα ανάλογα με την ισχύ του LED.

Chip ZXSC300

Διαφέρει από το ZXLD381 στο ότι δεν διαθέτει εσωτερικό τρανζίστορ εξόδου και αισθητήρα ρεύματος αντιστάσεως. Αυτή η λύση σας επιτρέπει να αυξήσετε σημαντικά το ρεύμα εξόδου της συσκευής και, συνεπώς, να εφαρμόσετε μια LED με μεγαλύτερη ισχύ.

Μια εξωτερική αντίσταση R1 χρησιμοποιείται ως αισθητήρας ρεύματος, αλλάζοντας την τιμή της οποίας είναι δυνατόν να ρυθμίσετε το απαιτούμενο ρεύμα ανάλογα με τον τύπο του LED. Ο υπολογισμός αυτής της αντιστάσεως πραγματοποιείται σύμφωνα με τους τύπους που δίδονται στο φύλλο δεδομένων στο τσιπ ZXSC300. Δεν θα δώσουμε εδώ τις εν λόγω φόρμουλες · εάν είναι απαραίτητο, είναι εύκολο να βρείτε ένα δελτίο δεδομένων και τις μορφές κατασκόπων από εκεί. Το ρεύμα εξόδου περιορίζεται μόνο από τις παραμέτρους του τρανζίστορ εξόδου.

Όταν ενεργοποιείτε όλα τα κυκλώματα που περιγράφονται για πρώτη φορά, συνιστάται η σύνδεση της μπαταρίας μέσω μιας αντίστασης 10Ω. Αυτό θα βοηθήσει να αποφευχθεί ο θάνατος του τρανζίστορ αν, για παράδειγμα, οι περιελίξεις του μετασχηματιστή είναι συνδεδεμένες λανθασμένα. Εάν η λυχνία LED ανάβει με αυτήν την αντίσταση, τότε η αντίσταση μπορεί να αφαιρεθεί και να πραγματοποιηθούν περαιτέρω ρυθμίσεις.

Μπόρις Αλαντίσκιν