Niektoré jednoduché schémy napájania pomocou LED

Napriek širokému výberu v obchodoch s LED baterkami rôznych vzorov, šunky vyvíjajú svoje vlastné možnosti pre napájanie bielych super-jasných LED diód. Úloha sa v zásade obmedzuje na to, ako napájať LED z jednej batérie alebo akumulátora, aby sa uskutočnil praktický výskum.

Po dosiahnutí pozitívneho výsledku sa schéma rozloží, podrobnosti sa vložia do škatule, experiment sa dokončí, nasleduje morálna spokojnosť. Štúdie sa to často zastavujú, ale niekedy je skúsenosť so zostavením konkrétnej zostavy na prkénku doska skutočným dizajnom vyrobeným podľa všetkých pravidiel umenia. Nasleduje niekoľko jednoduchých obvodov vyvinutých operátormi rádioamatérov.

V niektorých prípadoch je veľmi ťažké určiť, kto je autorom schémy, pretože tá istá schéma sa objavuje na rôznych miestach av rôznych článkoch. Autori článkov čestne píšu, že tento článok bol nájdený na internete, ale kto prvýkrát zverejnil túto schému, nie je známy. Mnohé schémy sa jednoducho skopírujú z dosiek tých istých čínskych lampášov.

Autor článku, ktorý čítate, tiež netvrdí, že je autorom okruhov, je to iba malý výber okruhov na tému „LED“.

Prečo potrebujeme prevodníky

Ide o to, že priamy pokles napätia je zapnutý LEDspravidla nie menej ako 2,4 ... 3,4 V, takže z jednej batérie s napätím 1,5 V, a ešte viac z batérie s napätím 1,2 V, je jednoducho nemožné zapnúť LED. Existujú dva spôsoby, ako sa dostať von. Použite buď batériu troch alebo viacerých galvanických článkov, alebo zostavte aspoň tie najjednoduchšie Prevodník DC-DC.

Je to prevodník, ktorý vám umožní napájať baterku iba jednou batériou. Toto riešenie znižuje náklady na napájacie zdroje a navyše vám umožňuje úplnejšie využitie náboj galvanického článku: Mnoho invertorov pracuje s hlbokým vybitím batérie až do 0,7 V! Použitie prevodníka tiež znižuje veľkosť baterky.

Najjednoduchší obvod na napájanie LED

Obvod je blokovací generátor. Toto je jeden z klasických elektronických obvodov, a preto so správnou montážou a opraviteľnými časťami začne pracovať okamžite. Hlavnou vecou v tomto obvode je správne navinúť transformátor Tr1, nie zamieňať fázovanie vinutí.

Ako jadro transformátora môžete použiť feritový prsteň z dosky z nepoužitého úsporná žiarivka, Stačí zatočiť niekoľko závitov izolovaného drôtu a spojiť vinutia, ako je znázornené na obrázku nižšie.

Transformátor môže byť navinutý navíjacím drôtom typu PEV alebo PEL s priemerom nie väčším ako 0,3 mm, čo umožní položiť trochu viac zákrutov, najmenej 10 ... 15, na krúžok, čo mierne zlepší fungovanie obvodu.

Vinutia by sa mali navíjať dvoma vodičmi a potom spojiť konce vinutí, ako je to znázornené na obrázku. Začiatok vinutia v diagrame je označený bodkou. Ako a tranzistor môžete použiť vodivosť n-p-n s nízkou spotrebou energie: KT315, KT503 a podobne. Teraz je ľahšie nájsť importovaný tranzistor, napríklad BC547.

Ak tranzistor štruktúry n-p-n nie je po ruke, môžete použiť tranzistor vodivosti pnpnapr. KT361 alebo KT502. V takom prípade však musíte zmeniť polaritu batérie.

Rezistor R1 je vybraný podľa najlepšieho žiarenia LED, avšak obvod funguje, aj keď je nahradený jednoducho prepojkou. Vyššie uvedená schéma je určená jednoducho pre dušu, pre uskutočňovanie experimentov. Takže po ôsmich hodinách nepretržitej prevádzky na jednej LED sa batéria z 1,5 V „posadí“ na 1,42 V. Môžeme povedať, že takmer nie je prepustený.

Ak chcete študovať záťažové kapacity obvodu, môžete sa pokúsiť paralelne pripojiť niekoľko ďalších diód LED. Napríklad so štyrmi LED diódami obvod pracuje stále stabilne, so šiestimi LED diódami sa tranzistor začne zahrievať, s ôsmimi LED diódami sa jas výrazne zníži, tranzistor sa veľmi silne zahrieva. Táto schéma však stále funguje. Je to však iba v poradí vedeckého výskumu, pretože tranzistor v tomto režime nebude dlho fungovať.

Prevodník s usmerňovačom

Ak plánujete na základe tejto schémy vytvoriť jednoduchú baterku, budete musieť pridať niekoľko ďalších detailov, ktoré poskytnú jasnejšiu žiaru LED.

Je ľahké vidieť, že v tomto obvode LED nie je napájaná pulzáciou, ale jednosmerným prúdom. V tomto prípade bude prirodzene jas žiarenia mierne vyšší a úroveň pulzácií emitovaného svetla bude oveľa menšia. Ako dióda môže byť použitá akákoľvek vysokofrekvenčná napríklad KD521 (princíp činnosti polovodičovej diódy).

Tlmivky

Ďalšia jednoduchá schéma je znázornená na obrázku nižšie. Je to trochu komplikovanejšie ako schéma na obrázku. 1, obsahuje 2 tranzistory, ale namiesto transformátora s dvoma vinutiami má iba induktor L1. Takýto sýtič môže byť navinutý na krúžok z tej istej energeticky úspornej žiarovky, pre ktorú potrebujete navinúť iba 15 závitov navíjacieho drôtu s priemerom 0,3 ... 0,5 mm.

S uvedeným parametrom škrtiacej klapky na LED je možné získať napätie až 3,8 V (priamy pokles napätia na 5730 3,4 V LED), čo je dostatočné na napájanie 1W LED. Nastavenie obvodu spočíva vo výbere kondenzátora C1 v rozsahu ± 50% podľa maximálneho jasu LED. Okruh je funkčný, keď je napájacie napätie znížené na 0,7 V, čo zaisťuje maximálne využitie kapacity batérie.

Ak doplníme uvažovaný obvod usmerňovačom na dióde D1, filtrom na kondenzátore C1 a zenerovou diódou D2, dostaneme nízkoenergetický napájací zdroj, ktorý sa dá použiť na napájanie obvodov na operačnom zosilňovači alebo iných elektronických komponentoch. V tomto prípade sa indukčnosť induktora vyberie v rozmedzí 200 ... 350 μH, dióda D1 so Schottkyho bariérou, zenerova dióda D2 sa vyberie podľa napätia dodávaného obvodu.

Pri dobrej kombinácii okolností možno pomocou takého prevodníka na výstupe dosiahnuť napätie 7 ... 12 V. Ak plánujete používať prevodník na napájanie iba LED diód, Zenerova dióda D2 môže byť z obvodu vylúčená.

Všetky uvažované obvody sú najjednoduchšie zdroje napätia: prúdové obmedzenie prostredníctvom LED sa vykonáva približne rovnakým spôsobom ako v rôznych ovládacích páčkach alebo zapaľovačoch s LED.

LED dióda pomocou vypínača bez akéhokoľvek odporu je napájaná 3 ... 4 malými diskovými batériami, ktorých vnútorný odpor obmedzuje prúd cez LED na bezpečnú úroveň.

Okruhy spätnej väzby prúdu

A LED je napriek tomu aktuálnym zariadením. Nie je nič za to, že jednosmerný prúd je uvedený v dokumentácii pre LED. Preto tieto schémy napájania LED obsahujú spätnú väzbu: akonáhle prúd cez LED dosiahne určitú hodnotu, výstupný stupeň sa odpojí od zdroja energie.

Stabilizátory napätia tiež fungujú presne, iba existuje spätná väzba napätia. Nižšie je uvedený diagram napájania prúdových LED spätnej väzby.

Dôkladné preskúmanie ukazuje, že základom obvodu je rovnaký blokovací generátor zostavený na tranzistore VT2. Tranzistor VT1 je riadenie v obvode spätnej väzby. Spätná väzba v tomto obvode funguje nasledovne.

LED diódy sú napájané napätím, ktoré sa hromadí na elektrolytickom kondenzátore. Kondenzátor sa nabíja cez diódu impulzným napätím z kolektora tranzistora VT2. Na napájanie LED sa používa usmernené napätie.

Prúd cez LED diódy prechádza touto cestou: plus kondenzátor, LED diódy s limitnými odpormi, odpor spätnej väzby (senzor) Roc, mínus elektrolytický kondenzátor.

V tomto prípade sa na odpore spätnej väzby vytvorí úbytok napätia Uoc = I * Roc, kde I je prúd cez LED. So zvyšujúcim sa napätím zapnutým elektrolytický kondenzátor (generátor napriek tomu pracuje a nabíja kondenzátor), zvyšuje sa prúd cez LED a následne sa zvyšuje aj napätie cez spätnoväzbový odpor Roc.

Keď Uoc dosiahne 0,6 V, tranzistor VT1 sa otvorí a uzavrie spojenie báza-emitor tranzistora VT2. Tranzistor VT2 sa uzavrie, blokovací generátor sa zastaví a zastaví nabíjanie elektrolytického kondenzátora. Vplyvom záťaže kondenzátor vybíja, napätie naprieč kondenzátorom klesá.

Pokles napätia na kondenzátore vedie k zníženiu prúdu prostredníctvom LED a následkom toho k poklesu Uoc spätnoväzbového napätia. Tranzistor VT1 je preto uzavretý a nezasahuje do činnosti blokovacieho generátora. Generátor sa spustí a celý cyklus sa opakuje znova a znova.

Zmenou odporu spätnoväzbového odporu je možné značne meniť prúd pomocou LED. Takéto obvody sa nazývajú stabilizátory impulzného prúdu.

Integrované regulátory prúdu

V súčasnej dobe sú súčasné stabilizátory pre LED diódy dostupné v integrovanom dizajne. Ako príklady možno uviesť špecializované mikroobvody ZXLD381, ZXSC300. Diagramy uvedené nižšie sú prevzaté z dátových listov týchto mikroobvodov.

Obrázok ukazuje čip zariadenia ZXLD381. Obsahuje generátor PWM (Pulse Control), prúdový senzor (Rsense) a výstupný tranzistor. Existujú iba dve prílohy. Toto je LED dióda LED a induktor L1. Typická schéma zapojenia je zobrazená na nasledujúcom obrázku. Čip je k dispozícii v balení SOT23. Frekvenciu generovania 350 kHz nastavujú interné kondenzátory, nie je možné ju zmeniť. Účinnosť zariadenia je 85%, štartovanie pri záťaži je možné už pri napájacom napätí 0,8 V.

Predné napätie LED by nemalo byť väčšie ako 3,5 V, ako je uvedené v spodnom riadku pod obrázkom. Prúd cez LED je regulovaný zmenou indukčnosti induktora, ako je uvedené v tabuľke na pravej strane obrázku. V strednom stĺpci je špičkový prúd v poslednom stĺpci označený ako priemerný prúd prostredníctvom LED. Na zníženie úrovne zvlnenia a zvýšenie jasu žiara je možné použiť usmerňovač s filtrom.

Tu sa používa LED s jednosmerným napätím 3,5 V, vysokofrekvenčná dióda Dl so Schottkyho bariérou, kondenzátor C1, výhodne s nízkou hodnotou ekvivalentného sériového odporu (nízky ESR). Tieto požiadavky sú potrebné na zvýšenie celkovej účinnosti zariadenia, na čo najmenšie zahriatie diódy a kondenzátora. Výstupný prúd sa volí výberom indukčnosti induktora v závislosti od výkonu LED.

Čip ZXSC300

Od ZXLD381 sa líši tým, že nemá interný výstupný tranzistor a snímač odporového prúdu. Toto riešenie vám umožňuje výrazne zvýšiť výstupný prúd zariadenia, a preto použiť LED s vyšším výkonom.

Ako snímač prúdu sa používa externý odpor R1, zmenou hodnoty ktorého je možné nastaviť požadovaný prúd v závislosti od typu LED. Výpočet tohto rezistora sa vykonáva podľa vzorcov uvedených v dátovom liste na čipe ZXSC300. Tieto vzorce nebudeme uvádzať tu, v prípade potreby je ľahké nájsť datasheet a odtiaľ špionážne vzorce. Výstupný prúd je obmedzený iba parametrami výstupného tranzistora.

Pri prvom zapnutí všetkých opísaných obvodov sa odporúča pripojiť batériu cez odpor 10 Ω. Pomôže to predísť smrti tranzistora, ak sú napríklad vinutia transformátora nesprávne zapojené. Ak sa LED s týmto odporom rozsvieti, je možné rezistor odstrániť a vykonať ďalšie nastavenia.

Boris Aladyshkin

Comments

[#1 ivan]

ahoj Takáto otázka. V časti Konvertory s tlmivkou prvý diagram opisuje, ako vyrobiť tlmivku: 15 otáčok na krúžok z energeticky úspornej žiarovky a do druhého okruhu sa len píše, že tlmivka má 200 ... 350 μH. Povedzte mi, vyhovuje druhý opísaný plyn pre prvý okruh? Ak nie, tak ako zostaviť škrtiacu klapku pre druhý okruh sám. Neexistuje žiadna možnosť nahradiť indukčnosť induktora.

[#2]

ahoj Skvelý článok. Je zaujímavé, že sú zobrazené zaujímavé riešenia.

[#3]

Dobrý večer A v prvom diagrame, čím viac otočí, tým lepšie alebo isté množstvo?