Kilka prostych schematów zasilania LED

Pomimo szerokiego wyboru w sklepach latarek LED o różnych wzorach, szynki opracowują własne opcje zasilania białymi superjasnymi diodami LED. Zasadniczo zadanie sprowadza się do sposobu zasilania diody LED tylko z jednej baterii lub akumulatora, aby przeprowadzić praktyczne badania.

Po uzyskaniu pozytywnego wyniku schemat jest demontowany, szczegóły są umieszczane w pudełku, eksperyment jest zakończony, następuje moralna satysfakcja. Często studia się na tym kończą, ale czasami doświadczenie montażu konkretnego zestawu na płycie chlebowej przechodzi w prawdziwy projekt, wykonany zgodnie z wszystkimi zasadami sztuki. Oto kilka prostych obwodów opracowanych przez operatorów radiowych szynek.

W niektórych przypadkach bardzo trudno jest ustalić, kto jest autorem programu, ponieważ ten sam schemat pojawia się na różnych stronach i w różnych artykułach. Często autorzy artykułów szczerze piszą, że ten artykuł został znaleziony w Internecie, ale kto opublikował ten schemat po raz pierwszy, nie jest znany. Wiele schematów jest po prostu kopiowanych z tablic tych samych chińskich lampionów.

Autor artykułu, który czytasz, również nie twierdzi, że jest autorem obwodów, to tylko niewielki wybór obwodów na temat „LED”.

Dlaczego potrzebujemy konwerterów

Chodzi o to, że następuje bezpośredni spadek napięcia LEDz reguły nie mniej niż 2,4 ... 3,4 V, więc z pojedynczej baterii o napięciu 1,5 V, a jeszcze bardziej z baterii o napięciu 1,2 V, po prostu nie można zapalić diody LED. Istnieją dwa wyjścia. Użyj baterii składającej się z co najmniej trzech ogniw galwanicznych lub zbuduj co najmniej najprostszy Konwerter DC-DC.

Jest to konwerter, który pozwoli Ci zasilać latarkę za pomocą tylko jednej baterii. To rozwiązanie zmniejsza koszt zasilaczy, a ponadto pozwala na pełniejsze wykorzystanie ładunek ogniwa galwanicznego: wiele falowników pracuje z głębokim rozładowaniem akumulatora do 0,7 V. Korzystanie z konwertera zmniejsza również rozmiar latarki.

Najprostszy obwód do zasilania diody LED

Obwód jest generatorem blokującym. Jest to jeden z klasycznych układów elektronicznych, dlatego przy prawidłowym montażu i częściach serwisowych natychmiast zaczyna działać. Najważniejsze w tym obwodzie jest prawidłowe nawijanie transformatora Tr1, aby nie mylić fazowania uzwojeń.

Jako rdzeń transformatora możesz użyć pierścienia ferrytowego z płyty z bezużytecznego energooszczędna lampa fluorescencyjna. Wystarczy nawijać kilka zwojów izolowanego drutu i podłączyć uzwojenia, jak pokazano na poniższym rysunku.

Transformator można uzwoić drutem uzwojenia typu PEV lub PEL o średnicy nie większej niż 0,3 mm, co pozwoli na ułożenie nieco więcej zwojów, co najmniej 10 ... 15, na pierścieniu, co nieznacznie poprawi działanie obwodu.

Uzwojenia należy nawinąć na dwa przewody, a następnie połączyć końce uzwojeń, jak pokazano na rysunku. Początek uzwojenia na schemacie jest oznaczony kropką. Jako tranzystor możesz użyć dowolnego przewodnika n-p-n o niskiej mocy: KT315, KT503 i tym podobnych. Łatwiej jest teraz znaleźć importowany tranzystor, taki jak BC547.

Jeśli tranzystor struktury n-p-n nie jest pod ręką, możesz zastosować tranzystor przewodności pnpnp. KT361 lub KT502. Jednak w takim przypadku będziesz musiał zmienić biegunowość baterii.

Rezystor R1 jest wybierany zgodnie z najlepszym świeceniem diody LED, chociaż obwód działa, nawet jeśli zostanie zastąpiony zworką. Powyższy schemat jest przeznaczony po prostu „dla duszy”, do przeprowadzania eksperymentów. Tak więc po ośmiu godzinach ciągłej pracy na jednej diodzie LED akumulator od 1,5 V „siada” do 1,42 V. Można powiedzieć, że prawie się nie rozładowuje.

Aby zbadać obciążenia obwodu, możesz spróbować podłączyć kilka kolejnych diod LED równolegle. Na przykład, przy czterech diodach LED obwód nadal działa dość stabilnie, przy sześciu diodach LED tranzystor zaczyna się nagrzewać, przy ośmiu diodach LED wyraźnie zmniejsza się jasność, tranzystor nagrzewa się bardzo mocno. Jednak program nadal działa. Ale dzieje się to tylko w kolejności badań naukowych, ponieważ tranzystor w tym trybie nie będzie działał przez długi czas.

Konwerter z prostownikiem

Jeśli planujesz stworzyć prostą latarkę na podstawie tego schematu, będziesz musiał dodać kilka dodatkowych szczegółów, które zapewnią jaśniejszy blask diody LED.

Łatwo zauważyć, że w tym obwodzie dioda LED jest zasilana nie przez pulsowanie, ale przez prąd stały. Oczywiście w tym przypadku jasność blasku będzie nieco wyższa, a poziom pulsacji emitowanego światła będzie znacznie mniejszy. Jako dioda dowolna wysoka częstotliwość, na przykład KD521 (zasada działania diody półprzewodnikowej).

Konwertery dławików

Kolejny najprostszy schemat pokazano na poniższym rysunku. Jest to nieco bardziej skomplikowane niż schemat na rysunku. 1, zawiera 2 tranzystory, ale zamiast transformatora z dwoma uzwojeniami ma tylko cewkę indukcyjną L1. Taki dławik można owinąć na pierścieniu z tej samej energooszczędnej lampy, dla której trzeba nawijać tylko 15 zwojów drutu o średnicy 0,3 ... 0,5 mm.

Przy wskazanym parametrze przepustnicy na diodzie LED można uzyskać napięcie do 3,8 V (bezpośredni spadek napięcia na diodzie LED 5730 3,4 V), co wystarcza do zasilania diody LED o mocy 1 W. Konfiguracja obwodu polega na wybraniu kondensatora C1 w zakresie ± 50% zgodnie z maksymalną jasnością diody LED. Obwód działa, gdy napięcie zasilania jest zmniejszone do 0,7 V, co zapewnia maksymalne wykorzystanie pojemności akumulatora.

Jeśli uzupełnimy rozpatrywany obwód prostownikiem na diodzie D1, filtrem na kondensatorze C1 i diodą Zenera D2, otrzymamy zasilacz o niskiej mocy, który można wykorzystać do zasilania obwodów wzmacniacza operacyjnego lub innych elementów elektronicznych. W tym przypadku indukcyjność cewki indukcyjnej jest wybierana w zakresie 200 ... 350 μH, dioda D1 z barierą Schottky'ego, dioda Zenera D2 jest wybierana zgodnie z napięciem dostarczanego obwodu.

Przy dobrej kombinacji okoliczności, stosując taki konwerter, można uzyskać napięcie 7 ... 12 V na wyjściu. Jeśli planujesz używać konwertera do zasilania tylko diod LED, diodę Zenera D2 można wyłączyć z obwodu.

Wszystkie rozważane obwody są najprostszymi źródłami napięcia: ograniczenie prądu przez diodę LED odbywa się w przybliżeniu w taki sam sposób, jak w różnych pilotach lub zapalniczkach z diodami LED.

Dioda LED przez przycisk zasilania, bez żadnego opornika ograniczającego, jest zasilana przez 3 ... 4 małe dyskowe baterie, których wewnętrzna rezystancja ogranicza prąd przez diodę LED do bezpiecznego poziomu.

Obwody prądu zwrotnego

A dioda LED jest jednak bieżącym urządzeniem. Nie bez powodu prąd stały jest wskazany w dokumentacji diod LED. Dlatego te schematy zasilania diod LED zawierają prądowe sprzężenie zwrotne: gdy tylko prąd przez diodę LED osiągnie określoną wartość, stopień wyjściowy zostaje odłączony od źródła zasilania.

Stabilizatory napięcia również działają dokładnie, tylko występuje sprzężenie zwrotne napięcia. Poniżej znajduje się schemat zasilania diod LED sprzężenia zwrotnego prądu.

Dokładne badanie pokazuje, że podstawą obwodu jest ten sam generator blokujący zamontowany na tranzystorze VT2. Tranzystor VT1 jest sterowaniem w obwodzie sprzężenia zwrotnego. Sprzężenie zwrotne w tym obwodzie działa w następujący sposób.

Diody LED są zasilane napięciem, które gromadzi się na kondensatorze elektrolitycznym. Kondensator jest ładowany przez diodę napięciem impulsowym z kolektora tranzystora VT2. Napięcie wyprostowane służy do zasilania diod LED.

Prąd przez diody LED przebiega następująco: plus kondensator, diody LED z rezystorami ograniczającymi, rezystor zwrotny prądu (czujnik) Roc, minus kondensator elektrolityczny.

W tym przypadku na rezystorze sprzężenia zwrotnego powstaje spadek napięcia Uoc = I * Roc, gdzie I jest prądem przez diody LED. Przy włączonym rosnącym napięciu kondensator elektrolityczny (generator jednak działa i ładuje kondensator), prąd przez diody LED rośnie, a w konsekwencji napięcie na rezystorze zwrotnym Roc również rośnie.

Gdy Uoc osiągnie 0,6 V, tranzystor VT1 otwiera się, zamykając złącze tranzystora VT2 bazy-emitera. Tranzystor VT2 zamyka się, generator blokujący zatrzymuje się i przestaje ładować kondensator elektrolityczny. Pod wpływem obciążenia kondensator rozładowuje się, napięcie na kondensatorze spada.

Spadek napięcia na kondensatorze prowadzi do zmniejszenia prądu przez diody LED, aw rezultacie do spadku napięcia sprzężenia zwrotnego Uoc. Dlatego tranzystor VT1 jest zamknięty i nie zakłóca działania generatora blokującego. Generator uruchamia się i cały cykl powtarza się w kółko.

Zmieniając rezystancję rezystora sprzężenia zwrotnego, można znacznie zmieniać prąd przez diody LED. Takie obwody nazywane są impulsowymi stabilizatorami prądu.

Zintegrowane regulatory prądu

Obecnie stabilizatory prądu do diod LED są dostępne w wersji zintegrowanej. Jako przykłady można podać wyspecjalizowane mikroukłady ZXLD381, ZXSC300. Schematy przedstawione poniżej pochodzą z kart danych tych mikroukładów.

Rysunek pokazuje układ urządzenia ZXLD381. Zawiera generator PWM (Pulse Control), czujnik prądu (Rsense) i tranzystor wyjściowy. Są tylko dwa załączniki. To dioda LED i cewka L1. Typowy schemat połączeń pokazano na poniższym rysunku. Chip jest dostępny w pakiecie SOT23. Częstotliwość generowania 350 kHz jest ustalana przez wewnętrzne kondensatory, nie można jej zmienić. Sprawność urządzenia wynosi 85%, rozruch pod obciążeniem jest już możliwy przy napięciu zasilania 0,8 V.

Napięcie przewodzenia diody LED nie powinno przekraczać 3,5 V, jak wskazano w dolnym wierszu pod rysunkiem. Prąd przesyłany przez diodę LED jest regulowany przez zmianę indukcyjności cewki indukcyjnej, jak pokazano w tabeli po prawej stronie rysunku. W środkowej kolumnie wskazany jest prąd szczytowy, w ostatniej kolumnie średni prąd przez diodę LED. Aby zmniejszyć poziom tętnienia i zwiększyć jasność blasku, można zastosować prostownik z filtrem.

Zastosowano tutaj diodę LED o napięciu stałym 3,5 V, diodę wysokiej częstotliwości D1 z barierą Schottky'ego, pożądany jest kondensator C1 o niskiej wartości równoważnej rezystancji szeregowej (niska ESR). Wymagania te są konieczne w celu zwiększenia ogólnej wydajności urządzenia, aby możliwie jak najmniej ogrzać diodę i kondensator. Prąd wyjściowy wybiera się, wybierając indukcyjność cewki indukcyjnej w zależności od mocy diody LED.

Chip ZXSC300

Różni się od ZXLD381 tym, że nie ma wewnętrznego tranzystora wyjściowego i czujnika prądu rezystorowego. To rozwiązanie pozwala znacznie zwiększyć prąd wyjściowy urządzenia, a zatem zastosować diodę LED o większej mocy.

Zewnętrzny rezystor R1 służy jako czujnik prądu, zmieniając wartość, w której można ustawić wymagany prąd w zależności od rodzaju diody LED. Obliczenie tego rezystora odbywa się zgodnie ze wzorami podanymi w arkuszu danych układu ZXSC300. Nie podamy tutaj tych formuł; w razie potrzeby łatwo jest znaleźć arkusz danych i formuły szpiegowskie. Prąd wyjściowy jest ograniczony tylko przez parametry tranzystora wyjściowego.

Po włączeniu wszystkich opisanych obwodów po raz pierwszy zaleca się podłączenie akumulatora przez rezystor 10 Ω. Pomoże to uniknąć śmierci tranzystora, jeśli na przykład uzwojenia transformatora zostaną nieprawidłowo podłączone. Jeśli dioda LED zaświeci się z tym rezystorem, wówczas można go usunąć i dokonać dalszych ustawień.

Boris Aladyshkin