Několik jednoduchých schémat napájení LED

Navzdory široké nabídce v obchodech s LED svítilnami různých designů, šunky vyvíjejí své vlastní možnosti pro napájení bílých super-jasných LED. Úloha se v podstatě omezuje na to, jak napájet LED pouze z jedné baterie nebo akumulátoru, a provádět tak praktický výzkum.

Po dosažení pozitivního výsledku je schéma rozebráno, podrobnosti jsou vloženy do krabice, experiment je dokončen, dochází k morální spokojenosti. Studie se u toho často zastavují, ale někdy zkušenost s montáží konkrétní sestavy na prkénko jde do skutečného designu, vyrobeného podle všech pravidel umění. Následuje několik jednoduchých obvodů vyvinutých radioamatéry.

V některých případech je velmi obtížné určit, kdo je autorem tohoto systému, protože stejný režim se objevuje na různých webech a v různých článcích. Autoři článků čestně píšou, že tento článek byl nalezen na internetu, ale kdo toto schéma publikoval poprvé, není znám. Mnoho schémat je jednoduše zkopírováno z desek stejných čínských luceren.

Autor článku, který čtete, také netvrdí, že je autorem obvodů, jedná se pouze o malý výběr obvodů na téma „LED“.

Proč potřebujeme převaděče

Jde o to, že se zapne přímý pokles napětí LEDzpravidla ne méně než 2,4 ... 3,4 V, takže z jedné baterie s napětím 1,5 V, a ještě více z baterie s napětím 1,2 V, je jednoduše nemožné rozsvítit LED. Existují dvě cesty ven. Buď použijte baterii tří nebo více galvanických článků, nebo postavte alespoň ty nejjednodušší Převodník DC-DC.

Je to převodník, který vám umožní napájet baterku pouze jednou baterií. Toto řešení snižuje náklady na napájecí zdroje a navíc vám umožňuje plně využívat náboj galvanického článku: mnoho střídačů pracuje s hlubokým vybitím baterie až do 0,7 V! Použití převaděče také snižuje velikost baterky.

Nejjednodušší obvod pro napájení LED

Obvod je blokovací generátor. Jedná se o jeden z klasických elektronických obvodů, a proto s řádnou montáží a opravitelnými díly začne okamžitě fungovat. Hlavní věcí v tomto obvodu je správné navinutí transformátoru Tr1, nepletení fázování vinutí.

Jako jádro transformátoru můžete použít feritový kroužek z desky z nepoužitelné energeticky úsporná zářivka. Stačí navinout několik závitů izolovaného drátu a připojit vinutí, jak je znázorněno na obrázku níže.

Transformátor lze navíjet navíjecím drátem typu PEV nebo PEL o průměru nejvýše 0,3 mm, což vám umožní položit na kroužek trochu více zákrutů, nejméně 10 ... 15, což mírně zlepší fungování obvodu.

Vinutí by se mělo navíjet dvěma dráty a pak spojit konce vinutí, jak je znázorněno na obrázku. Začátek vinutí v diagramu je označen tečkou. Jako a tranzistor můžete použít jakoukoli tranzistorovou n-p-n vodivost s nízkým výkonem: KT315, KT503 a podobně. Nyní je snazší najít importovaný tranzistor, například BC547.

Pokud tranzistor struktury n-p-n není po ruce, můžete použít tranzistor vodivosti pnpnapř. KT361 nebo KT502. V takovém případě však musíte změnit polaritu baterie.

Rezistor R1 je vybrán podle nejlepšího záře LED, přestože obvod funguje, i když je nahrazen jednoduše propojkou. Výše uvedené schéma je určeno jednoduše pro duši, pro provádění experimentů. Takže po osmi hodinách nepřetržitého provozu na jedné LED se baterie z 1,5 V „posadí“ na 1,42 V. Můžeme říci, že téměř není vybitá.

Chcete-li studovat zátěžové kapacity obvodu, můžete zkusit připojit několik dalších LED současně. Například se čtyřmi LED diodami obvod pracuje stále stabilně, u šesti LED diod se tranzistor zahřívá, u osmi LED diod se jas výrazně snižuje, tranzistor se velmi silně zahřívá. Tento program však nadále funguje. Je to však pouze v pořadí vědeckého výzkumu, protože tranzistor v tomto režimu nebude fungovat dlouho.

Převodník s usměrňovačem

Pokud plánujete vytvořit na základě tohoto schématu jednoduchou baterku, budete muset přidat několik dalších podrobností, které zajistí jasnější záři LED.

Je snadno vidět, že v tomto obvodu není LED napájena pulzací, ale stejnosměrným proudem. V tomto případě bude přirozeně jas záře mírně vyšší a úroveň pulzací emitovaného světla bude mnohem menší. Jako dioda, jakákoli vysokofrekvenční, například KD521 (princip činnosti polovodičové diody).

Měniče sytiče

Další nejjednodušší schéma je uvedeno na obrázku níže. Je to poněkud komplikovanější než schéma na obrázku. 1, obsahuje 2 tranzistory, ale místo transformátoru se dvěma vinutími má pouze induktor L1. Takovou tlumivku lze na kroužek navinout ze stejné energeticky úsporné lampy, pro kterou musíte navinout pouze 15 závitů navíjecího drátu o průměru 0,3 ... 0,5 mm.

S uvedeným parametrem škrticí klapky na LED je možné získat napětí až 3,8 V (přímý pokles napětí na 5730 3,4 V LED), což je dostatečné pro napájení 1W LED. Nastavení obvodu spočívá ve výběru kondenzátoru C1 v rozsahu ± 50% podle maximálního jasu LED. Obvod je funkční, když je napájecí napětí sníženo na 0,7 V, což zajišťuje maximální využití kapacity baterie.

Pokud doplníme uvažovaný obvod usměrňovačem na diodě D1, filtrem na kondenzátoru C1 a zenerovou diodou D2, získáme nízkoenergetický napájecí zdroj, který lze použít k napájení obvodů na operačním zesilovači nebo jiných elektronických součástkách. V tomto případě je indukčnost induktoru vybrána v rozmezí 200 ... 350 μH, dioda D1 se Schottkyho bariérou, zenerova dioda D2 je vybrána podle napětí dodávaného obvodu.

Při dobré kombinaci okolností lze při použití takového převodníku na výstupu dosáhnout napětí 7 ... 12 V. Pokud plánujete použít převodník k napájení pouze LED, může být Zenerova dioda D2 vyloučena z obvodu.

Všechny uvažované obvody jsou nejjednoduššími napěťovými zdroji: omezení proudu pomocí LED se provádí přibližně stejným způsobem jako v různých ovladačích klíčů nebo v zapalovačích s LED.

LED dioda prostřednictvím tlačítka napájení, bez jakéhokoli omezovacího odporu, je napájena 3 ... 4 malými diskovými bateriemi, jejichž vnitřní odpor omezuje proud přes LED na bezpečnou úroveň.

Obvody zpětné vazby proudu

A LED je přesto aktuální zařízení. Není to nic za to, že stejnosměrný proud je uveden v dokumentaci LED. Proto tato schémata pro napájení LED obsahují aktuální zpětnou vazbu: jakmile proud přes LED dosáhne určité hodnoty, výstupní stupeň je odpojen od zdroje energie.

Stabilizátory napětí také fungují přesně, pouze existuje zpětná vazba napětí. Níže je schéma napájení proudových zpětných vazeb LED.

Pečlivé zkoumání ukazuje, že základem obvodu je stejný blokovací generátor sestavený na tranzistoru VT2. Tranzistor VT1 je řízení v obvodu zpětné vazby. Zpětná vazba v tomto obvodu funguje následovně.

LED diody jsou napájeny napětím, které se hromadí na elektrolytickém kondenzátoru. Kondenzátor je nabíjen diodou pulzním napětím z kolektoru tranzistoru VT2. Usměrněné napětí se používá k napájení LED.

Proud skrz LED jde podél následující cesty: plus kondenzátor, LED diody s omezovacími odpory, proudový zpětný odpor (senzor) Roc, minus elektrolytický kondenzátor.

V tomto případě se na zpětnovazebním odporu vytvoří úbytek napětí Uoc = I * Roc, kde I je proud prostřednictvím LED. Se zvyšujícím se napětím elektrolytický kondenzátor (generátor nicméně pracuje a nabíjí kondenzátor), zvyšuje se proud LED diodami a v důsledku toho se také zvyšuje napětí přes zpětný odpor Roc.

Když Uoc dosáhne 0,6 V, otevře se tranzistor VT1, čímž se uzavře spojení mezi bází a emitorem tranzistoru VT2. Tranzistor VT2 se uzavře, blokovací generátor se zastaví a zastaví nabíjení elektrolytického kondenzátoru. Vlivem zátěže se kondenzátor vybije, napětí na kondenzátoru klesá.

Snížení napětí na kondenzátoru vede ke snížení proudu prostřednictvím LED a v důsledku toho ke snížení zpětného napětí Uoc. Tranzistor VT1 je proto uzavřen a nezasahuje do činnosti blokovacího generátoru. Generátor se spustí a celý cyklus se opakuje znovu a znovu.

Změnou odporu zpětnovazebního odporu je možné značně měnit proud pomocí LED. Takové obvody se nazývají stabilizátory pulzního proudu.

Integrované regulátory proudu

V současné době jsou stávající stabilizátory pro LED diody dostupné v integrovaném designu. Jako příklady lze uvést specializované mikroobvody ZXLD381, ZXSC300. Níže uvedené diagramy jsou převzaty z datových listů těchto mikroobvodů.

Obrázek ukazuje čip zařízení ZXLD381. Obsahuje generátor PWM (Pulse Control), proudový senzor (Rsense) a výstupní tranzistor. Existují pouze dvě přílohy. Toto je LED LED a induktor L1. Na následujícím obrázku je znázorněno typické schéma zapojení. Čip je k dispozici v balíčku SOT23. Generační kmitočet 350 kHz je nastaven interními kondenzátory, nelze jej změnit. Účinnost zařízení je 85%, spuštění pod zátěží je již možné s napájecím napětím 0,8 V.

Přední napětí LED by nemělo být vyšší než 3,5 V, jak je uvedeno ve spodním řádku pod obrázkem. Proud procházející LED je regulován změnou indukčnosti induktoru, jak je uvedeno v tabulce na pravé straně obrázku. Ve středním sloupci je špičkový proud označen v posledním sloupci průměrným proudem prostřednictvím LED. Pro snížení úrovně zvlnění a zvýšení jasu záře je možné použít usměrňovač s filtrem.

Zde se používá LED s přímým napětím 3,5 V, vysokofrekvenční dioda Dl s Schottkyho bariérou, kondenzátor C1, s výhodou s nízkou hodnotou ekvivalentního sériového odporu (nízká ESR). Tyto požadavky jsou nezbytné pro zvýšení celkové účinnosti zařízení, pro ohřev diody a kondenzátoru co nejméně. Výstupní proud se volí volbou indukčnosti induktoru v závislosti na výkonu LED.

Čip ZXSC300

Od ZXLD381 se liší v tom, že nemá interní výstupní tranzistor a odporový proudový senzor. Toto řešení umožňuje výrazně zvýšit výstupní proud zařízení, a proto použít LED s větším výkonem.

Jako proudový senzor se používá externí odpor R1, změnou hodnoty, kterou je možné nastavit požadovaný proud v závislosti na typu LED. Výpočet tohoto rezistoru se provádí podle vzorců uvedených v datovém listu na čipu ZXSC300. Zde nebudeme dávat tyto vzorce, je-li to nutné, je snadné najít datasheet a odtud špionážní vzorce. Výstupní proud je omezen pouze parametry výstupního tranzistoru.

Při prvním zapnutí všech popsaných obvodů je vhodné připojit baterii přes odpor 10Ω. To pomůže vyhnout se smrti tranzistoru, pokud jsou například vinutí transformátoru nesprávně připojena. Pokud se LED s tímto rezistorem rozsvítí, lze rezistor vyjmout a provést další nastavení.

Boris Aladyshkin