Driver - ogranicznik do latarki LED
W poprzednim domowej roboty «Ładowalna latarka - lampa stołowa”Rozważano, w tym zmianę matrycy LED w zakupionej latarce. Celem zmiany było zwiększenie niezawodności źródła światła poprzez zmianę schematu połączeń diod LED z równoległego na kombinowany.
Diody LED są znacznie bardziej wymagające dla źródła zasilania niż inne źródła światła. Na przykład nadmiar prądu o 20% kilkakrotnie skróci ich żywotność.
Główną cechą diod LED, które określają jasność ich blasku, nie jest napięcie, ale prąd. Aby diody LED mogły z gwarancją przepracować deklarowaną liczbę godzin, potrzebny jest sterownik, który stabilizuje prąd przepływający przez obwód diod i utrzymuje stałą jasność światła przez długi czas.
W przypadku diod elektroluminescencyjnych o niskiej mocy można je stosować bez sterownika, ale w tym przypadku rolę odgrywają oporniki ograniczające. Takie połączenie zastosowano w powyższym produkcie domowej roboty. To proste rozwiązanie chroni diody LED przed przekroczeniem dopuszczalnego prądu w zasilaczu znamionowym, ale nie ma stabilizacji.
W tym artykule rozważamy możliwość ulepszenia powyższego projektu i poprawy właściwości operacyjnych latarki zasilanej zewnętrzną baterią.
Aby ustabilizować prąd przez diody LED, dodajemy prosty liniowy sterownik do konstrukcji lampy - stabilizator prądu ze sprzężeniem zwrotnym. Tutaj prąd jest parametrem wiodącym, a napięcie zasilania zespołu LED może automatycznie zmieniać się w określonych granicach. Sterownik zapewnia stabilizację prądu wyjściowego przy niestabilnym napięciu wejściowym lub fluktuacjach napięcia w systemie, a prąd jest płynnie regulowany bez tworzenia zakłóceń wysokiej częstotliwości właściwych dla stabilizatorów impulsowych. Schemat takiego sterownika jest niezwykle prosty w produkcji i konfiguracji, ale za to jest niższa wydajność (około 80%).
Aby wykluczyć krytyczne rozładowanie źródła zasilania (poniżej 12 V), które jest szczególnie niebezpieczne dla akumulatorów litowych, dodatkowo wprowadzamy wskazanie limitu rozładowania lub odłączenia akumulatora przy niskim napięciu w obwodzie.
Produkcja sterowników
1. Aby rozwiązać te propozycje, wyprodukujemy następujący obwód zasilania dla matrycy LED.
Prąd zasilający matrycy LED przechodzi przez tranzystor regulacyjny VT2 i rezystancję ograniczającą R5. Prąd przepływający przez tranzystor sterujący VT1 jest ustawiany przez wybór rezystancji R4 i może zmieniać się w zależności od zmiany spadku napięcia na rezystorze R5, również stosowanym jako rezystor sprzężenia zwrotnego prądu. Gdy prąd w obwodzie rośnie, diody LED, VT2, R5, z jakiegokolwiek powodu zwiększają spadek napięcia na R5. Odpowiedni wzrost napięcia na podstawie tranzystora VT1 otwiera go, zmniejszając w ten sposób napięcie na podstawie VT2. I to obejmuje tranzystor VT2, zmniejszając i stabilizując ten prąd przez diody LED. Wraz ze spadkiem prądu na diodach LED i VT2 procesy przebiegają w odwrotnej kolejności. Zatem ze względu na sprzężenie zwrotne, gdy zmienia się napięcie w źródle zasilania (z 17 do 12 woltów) lub możliwe zmiany parametrów obwodu (temperatura, awaria diody LED), prąd przez diody LED jest stały przez cały okres rozładowania akumulatora.
Na detektorze napięcia, w specjalnym układzie DA1, montowane jest urządzenie do kontroli napięcia. Mikroukład działa w następujący sposób. Przy napięciu znamionowym układ DA1 jest zamknięty i znajduje się w trybie gotowości. Gdy napięcie spada na zacisku 1 podłączonym do obwodu sterowanego (w tym przypadku źródła zasilania) do pewnej wartości, zacisk 3 (wewnątrz mikroukładu) jest podłączony do zacisku 2 połączonego wspólnym przewodem.
Powyższy schemat ma różne opcje przełączania.
Opcja 1 Jeśli podłączymy wskaźnik LED (LED1 - R3) podłączony do przewodu dodatniego do zacisku 3 (punkt A) (patrz schemat połączeń), otrzymamy wskazanie maksymalnego rozładowania akumulatora. Kiedy napięcie zasilania spadnie do określonej wartości (w naszym przypadku 12 V), dioda LED1 zaświeci się, sygnalizując potrzebę naładowania akumulatora.
Opcja 2 Jeśli punkt A jest podłączony do punktu B, to po osiągnięciu niskiego napięcia (12 V) na akumulatorze, automatycznie odłączymy matrycę LED od źródła zasilania. Detektor napięcia, układ DA1, po osiągnięciu napięcia sterującego, łączy podstawę tranzystora VT2 wspólnym drutem i zamyka tranzystor poprzez odłączenie matrycy LED. Kiedy latarka jest ponownie włączana przy niskim napięciu (mniejszym niż 12 V), matrycowe diody LED zapalają się na kilka sekund (z powodu ładowania / rozładowania C1) i gasną ponownie, sygnalizując niski poziom naładowania baterii.
Opcja 3Podczas łączenia opcji 2 i 3, gdy matryca LED jest wyłączona, dioda LED1 zaświeci się.
Głównymi zaletami obwodów wykrywaczy napięcia są prostota podłączenia obwodu (prawie nie są wymagane żadne dodatkowe części opasujące) i wyjątkowo niski pobór mocy (amper amper) w stanie gotowości (w trybie gotowości).
2. Montujemy obwód sterownika na płytce drukowanej.
Przeprowadzamy instalację VT1, VT2, R4. Łączymy jako ładunek matrycę LED, rozważaną na początku artykułu. Zawieramy miliamperomierz w obwodzie zasilania diod LED. Aby sprawdzić i wyregulować obwód przy stabilnym i określonym napięciu, podłączamy go do regulowanego źródła zasilania. Wybieramy rezystancję rezystora R5, który pozwala ustabilizować prąd przez diody LED w całym zakresie planowanej regulacji (od 12 do 17 V). W celu zwiększenia wydajności rezystor R5 został początkowo zainstalowany o wartości nominalnej 3,9 oma (patrz zdjęcie), ale stabilizacja prądu w całym zakresie (z faktycznie zainstalowanymi częściami) wymagała wartości nominalnej 20 omów, ponieważ nie było wystarczającego napięcia, aby wyregulować VT1 od dla niskiego zużycia prądu matrycy LED.
Tranzystor VT1 jest pożądany do wyboru z dużym współczynnikiem transmisji prądu podstawowego. Tranzystor VT2 musi zapewniać dopuszczalny prąd kolektora przekraczający prąd matrycy LED i napięcie robocze.
3. Dodaj obwód wskaźnika - ogranicznik ogranicznika do płytki drukowanej. Mikroukłady detektora napięcia są dostępne dla różnych wartości kontroli napięcia. W naszym przypadku, z powodu braku mikroukładu 12 V, wykorzystałem dostępny na 4,5 V (często spotykany w używanych urządzeniach gospodarstwa domowego - telewizorach, magnetowidach). Z tego powodu, aby kontrolować napięcie 12 V, dodajemy do obwodu dzielnik napięcia dla rezystora stałego R1 i zmiennej R2, który jest niezbędny do dokładnego dostrojenia do pożądanej wartości. W naszym przypadku, regulując R2, osiągamy napięcie 4,5 V na styku 1 DA1 przy napięciu 12,1 ... 12,3 V na szynie zasilającej. Podobnie przy wyborze dzielnika napięcia można użyć innych podobnych mikroukładów - detektorów napięcia, różnych firm, nazw i napięć sterujących.
Początkowo sprawdzamy i konfigurujemy obwód do działania zgodnie ze wskaźnikiem LED. Następnie sprawdzamy działanie obwodu, łącząc punkty A i B, aby wyłączyć matrycę LED. Zatrzymujemy się na wybranej opcji (1, 2, 3).
4. Przygotowujemy blankiet do deski roboczej, wycinając pożądany rozmiar z typowej tablicy uniwersalnej.
5. Przeprowadzamy okablowanie debugowanego obwodu do płyty roboczej.
6. Podłączamy matrycę LED do płyty roboczej i sprawdzamy działanie zespołu sterownika - ogranicznika, w całym zakresie planowanej regulacji (od 12 do 17 V), podłączając sterownik do regulowanego źródła zasilania. Z pozytywnymi wynikami sprawdzamy działanie sterownika podłączonego do akumulatora i jako część lampki akumulatora. Dodatkowa konfiguracja zwykle nie jest wymagana.
