Driver - begrenser for LED lommelykt
I forrige hjemmelaget produkt «Oppladbar lommelykt - bordlampe”Ble vurdert, inkludert endringen i LED-matrisen i den kjøpte lommelykten. Målet med revisjonen var å øke påliteligheten til lyskilden ved å endre tilkoblingsskjema for lysdiodene, fra parallell til kombinert.
Lysdioder er mye mer krevende på en strømkilde enn andre lyskilder. For eksempel vil et overskudd av strøm med 20% redusere levetiden med flere ganger.
Den viktigste egenskapen til lysdioder, som bestemmer lysstyrken på glødet, er ikke spenning, men strøm. For at LED-ene skal være garantert å regne ut det deklarerte antall timer, trengs en driver som stabiliserer strømmen som strømmer gjennom LED-kretsen og opprettholder en jevn lysstyrke i lang tid.
For lysdioder med lite strøm er det mulig å bruke dem uten driver, men i dette tilfellet spiller begrensende motstander sin rolle. En slik forbindelse ble brukt i ovennevnte hjemmelagde produkt. Denne enkle løsningen beskytter LEDene mot å overskride den tillatte strømmen i den nominelle strømforsyningen, men det er ingen stabilisering.
I denne artikkelen vurderer vi muligheten til å forbedre designen ovenfor og forbedre driftsegenskapene til en lommelykt drevet av et eksternt batteri.
For å stabilisere strømmen gjennom lysdiodene legger vi til en enkel lineær driver til lampedesignen - en strømstabilisator med tilbakemelding. Her er strømmen den ledende parameteren, og forsyningsspenningen til LED-enheten kan automatisk variere innenfor visse grenser. Driveren sørger for stabilisering av utgangsstrømmen med en ustabil inngangsspenning eller spenningssvingninger i systemet, og strømmen justeres jevnt uten å skape høyfrekvente interferensegenskaper for pulsstabilisatorer. Opplegget med en slik driver er ekstremt enkelt å produsere og konfigurere, men lavere effektivitet (ca. 80%) er et gebyr for dette.
For å utelukke en kritisk utladning av strømkilden (under 12 V), som er spesielt farlig for litiumbatterier, introduserer vi i tillegg en indikasjon på grenseutladningen i kretsen eller kobler fra batteriet ved lav spenning.
Driverprodusering
1. For å løse disse forslagene, produserer vi følgende strømforsyningskrets for LED-matrisen.
Tilførselsstrømmen til LED-matrisen går gjennom reguleringstransistoren VT2 og begrensningsmotstanden R5. Strømmen gjennom kontrolltransistoren VT1 settes av valg av motstand R4 og kan variere avhengig av endringen i spenningsfallet over motstanden R5, også brukt som en strømtilbakemotstand. Når strømmen i kretsen øker, øker LED-ene, VT2, R5, uansett årsak spenningsfallet over R5. Den tilsvarende økningen i spenningen på basis av transistoren VT1 åpner den, og reduserer dermed spenningen på basis av VT2. Og dette dekker transistoren VT2, reduserer og stabiliserer denne, strømmen gjennom lysdiodene. Med en nedgang i strøm på LED og VT2, fortsetter prosessene i motsatt rekkefølge. På grunn av tilbakemelding, når spenningen ved strømkilden endres (fra 17 til 12 volt) eller mulige endringer i kretsparametrene (temperatur, LED-feil), er strømmen gjennom lysdiodene konstant i hele batteriets utladningsperiode.
På spenningsdetektoren, en spesialisert brikke DA1, er en enhet for spenningskontroll montert. Mikrokretsen fungerer som følger. Ved nominell spenning er DA1-brikken lukket og er i ventemodus. Når spenningen avtar ved terminal 1 koblet til den kontrollerte kretsen (i dette tilfellet strømkilden) til en viss verdi, er terminal 3 (inne i mikrokretsen) koblet til terminal 2 koblet til en felles ledning.
Diagrammet ovenfor har forskjellige koblingsalternativer.
Alternativ 1 Hvis vi kobler indikator-LED (LED1 - R3) koblet til den positive ledningen til klemme 3 (punkt A) (se kretsskjema), får vi en indikasjon på maksimal utladning av batteriet. Når forsyningsspenningen synker til en viss verdi (i vårt tilfelle 12 V), vil LED1 slå seg på, noe som signaliserer behovet for batterilading.
Alternativ 2 Hvis punkt A er koblet til punkt B, vil vi når LED-matriksen kobles fra strømforsyningen når en lavspenning (12 V) er nådd på batteriet. Spenningsdetektoren, chip DA1, når kontrollspenningen er nådd, forbinder basisen til transistoren VT2 med en felles ledning og lukker transistoren ved å koble fra LED-matrisen. Når lommelykten slås på igjen ved lav spenning (mindre enn 12 V), lyser matriks-LED-ene i et par sekunder (på grunn av lading / utladning C1) og slås av igjen, og signaliserer at batteriet er lite.
Alternativ 3Når du kombinerer alternativ 2 og 3, når LED-matrisen er slått av, vil LED1 slå seg på.
De viktigste fordelene med spenningsdetektorkretsene er enkelhet i kretsforbindelsen (nesten ingen ekstra stroppedeler er nødvendig) og det ekstremt lave strømforbruket (mikroamp ampereandel) i standbytilstand (i standby-modus).
2. Vi monterer driverkretsen på kretskortet.
Vi utfører installasjonen av VT1, VT2, R4. Vi kobler, som en last, LED-matrisen, vurdert i begynnelsen av artikkelen. Vi inkluderer en milliammeter i strømforsyningskretsen til LEDene. For å sjekke og justere kretsen ved en stabil og spesifikk spenning, kobler vi den til en justerbar strømkilde. Vi velger motstanden til motstanden R5, som gjør det mulig å stabilisere strømmen gjennom lysdiodene i hele området for den planlagte justeringen (fra 12 til 17 V). For å øke effektiviteten ble R5-motstanden først installert med en pålydende verdi på 3,9 ohm (se foto), men stabiliseringen av strømmen i hele rekkevidden (med deler som faktisk er installert) krevde en nominell verdi på 20 ohm, siden det ikke var nok spenning til å justere VT1 fra for lavt strømforbruk av LED-matrisen.
Transistoren VT1 er ønskelig å velge med en stor basestrømoverføringskoeffisient. Transistor VT2 må tilveiebringe en akseptabel kollektorstrøm utover LED-matriksstrøm og driftsspenning.
3. Legg til indikatorkretsen - begrensningsbegrenser til kretskortet. Spenningsdetektorens mikrokretser er tilgjengelige for forskjellige spenningsreguleringsverdier. I vårt tilfelle, på grunn av mangelen på en 12 V-mikrokrets, brukte jeg den tilgjengelige på 4,5 V (ofte funnet i brukte husholdningsapparater - TV-apparater, videoopptakere). Av denne grunn, for å kontrollere spenningen på 12 V, legger vi til kretsen en spenningsdelere for konstant motstand R1 og variabel R2, som er nødvendig for å finjustere til ønsket verdi. I vårt tilfelle, ved å justere R2, oppnår vi en spenning på 4,5 V ved pinne 1 på DA1 ved en spenning på 12,1 ... 12,3 V på kraftbussen. På samme måte, når du velger en spenningsdelere, kan du bruke andre lignende mikrokretser - spenningsdetektorer, forskjellige selskaper, navn og kontrollspenninger.
Til å begynne med kontrollerer og konfigurerer vi kretsen til å fungere i henhold til LED-indikatoren. Deretter sjekker vi driften av kretsen ved å koble punktene A og B for å slå av LED-matrisen. Vi stopper på det valgte alternativet (1, 2, 3).
4. Vi forbereder emnet for arbeidsbrettet ved å kutte ut ønsket størrelse fra et typisk universalbrett.
5. Vi utfører kabling av den feilsøkte kretsen til arbeidsstyret.
6. Vi kobler LED-matrisen til arbeidsbordet og sjekker driften til driver - begrenserenheten, i hele rekkevidden for den planlagte justeringen (fra 12 til 17 V), og kobler driveren til en justerbar strømkilde. Med positive resultater sjekker vi driften av driveren som er koblet til batteriet og som en del av batterilampen. Tilleggsoppsett er vanligvis ikke nødvendig.
