Řidič - omezovač pro LED svítilnu
V předchozím domácí «Dobíjecí svítilna - stolní lampa„Bylo zváženo, včetně změny matice LED v zakoupené baterce. Cílem revize bylo zvýšit spolehlivost světelného zdroje změnou schématu zapojení LED, z paralelní na kombinovanou.
LED diody jsou mnohem náročnější na zdroj energie než jiné zdroje světla. Například překročení proudu o 20% zkrátí jejich životnost několikrát.
Hlavní charakteristikou LED, které určují jas jejich záře, není napětí, ale proud. Aby bylo zajištěno, že diody LED budou zpracovávat deklarovaný počet hodin, je třeba ovladač, který stabilizuje proud protékající obvodem LED a udržuje stabilní jas světla po dlouhou dobu.
Pro diody emitující světlo s nízkou spotřebou je možné je použít bez ovladače, ale v tomto případě hrají svou roli omezující odpory. Takové spojení bylo použito ve výše uvedeném domácím produktu. Toto jednoduché řešení chrání LED diody před překročením přípustného proudu v mezích jmenovitého napájení, ale nedochází ke stabilizaci.
V tomto článku uvažujeme o možnosti vylepšit výše uvedený design a zlepšit provozní vlastnosti baterky napájené externí baterií.
Pro stabilizaci proudu pomocí LED diod přidáváme k designu lampy jednoduchý lineární ovladač - stabilizátor proudu se zpětnou vazbou. Proud je zde hlavním parametrem a napájecí napětí sestavy LED se může automaticky měnit v určitých mezích. Ovladač zajišťuje stabilizaci výstupního proudu nestabilním vstupním napětím nebo kolísáním napětí v systému a proud se plynule nastavuje bez vytváření vysokofrekvenčního rušení, které je vlastní impulzním stabilizátorům. Schéma takového ovladače je velmi jednoduchá na výrobu a konfiguraci, ale za to je nižší účinnost (asi 80%).
Abychom vyloučili kritické vybití zdroje energie (pod 12 V), což je zvláště nebezpečné pro lithiové baterie, zavádíme navíc indikaci mezního vybití v obvodu nebo odpojení baterie při nízkém napětí.
Výroba řidičů
1. Pro vyřešení těchto návrhů vyrobíme následující napájecí obvod pro matici LED.
Napájecí proud matice LED prochází regulačním tranzistorem VT2 a omezovacím odporem R5. Proud přes řídicí tranzistor VT1 se nastavuje volbou odporu R4 a může se měnit v závislosti na změně úbytku napětí na rezistoru R5, který se také používá jako rezistor zpětné vazby. Když se proud v obvodu zvyšuje, LED, VT2, R5, z jakéhokoli důvodu zvyšují úbytek napětí na R5. Odpovídající nárůst napětí na základě tranzistoru VT1 jej otevírá, čímž se snižuje napětí na základě VT2. A to se vztahuje na tranzistor VT2, který redukuje a stabilizuje tento proud prostřednictvím LED. Při poklesu proudu na LED a VT2 probíhají procesy v opačném pořadí. Takže díky zpětné vazbě, když se napětí na zdroji energie mění (od 17 do 12 voltů) nebo možné změny parametrů obvodu (teplota, porucha LED), je proud skrz LED konstantní po celou dobu vybití baterie.
Na detektoru napětí, specializovaném čipu DA1, je namontováno zařízení pro řízení napětí. Mikroobvod funguje následovně. Při jmenovitém napětí je čip DA1 uzavřen a je v pohotovostním režimu. Když napětí na svorce 1 připojené k řízenému obvodu (v tomto případě ke zdroji energie) klesne na určitou hodnotu, svorka 3 (uvnitř mikroobvodu) je připojena ke svorce 2 připojené ke společnému vodiči.
Výše uvedený diagram má různé možnosti přepínání.
Varianta 1 Pokud připojíme indikační LED (LED1 - R3) připojenou na kladný vodič ke svorce 3 (bod A) (viz schéma zapojení), dostaneme informaci o maximálním vybití baterie. Když napájecí napětí klesne na určitou hodnotu (v našem případě 12 V), LED1 se rozsvítí, což signalizuje potřebu nabití baterie.
Možnost 2 Pokud je bod A připojen k bodu B, pak když je na baterii dosaženo nízkého napětí (12 V), automaticky odpojíme matici LED od napájení. Detektor napětí, čip DA1, když je dosaženo řídicího napětí, spojí základnu tranzistoru VT2 společným drátem a uzavře tranzistor odpojením matice LED. Když se baterka znovu zapne při nízkém napětí (méně než 12 V), matice LED se na několik sekund rozsvítí (kvůli nabíjení / vybití C1) a znovu se vypnou, což signalizuje, že je baterie vybitá.
Možnost 3Při kombinaci možností 2 a 3, když je matice LED vypnutá, LED1 se rozsvítí.
Hlavními výhodami obvodů detektoru napětí jsou jednoduchost zapojení obvodu (nejsou potřeba žádné další páskovací části) a extrémně nízká spotřeba energie (mikroampéry) v pohotovostním stavu (v pohotovostním režimu).
2. Montujeme obvod ovladače na desku plošných spojů.
Provádíme instalaci VT1, VT2, R4. Jako zátěž připojujeme matici LED, uvažovanou na začátku článku. Do obvodu napájení LED diod zapojujeme milimetr. Abychom zkontrolovali a nastavili obvod na stabilní a měrné napětí, připojíme jej k nastavitelnému zdroji energie. Vybereme odpor rezistoru R5, který umožňuje stabilizovat proud pomocí LED v celém rozsahu plánovaného nastavení (od 12 do 17 V). Aby se zvýšila účinnost, odpor R5 byl původně nainstalován s nominální hodnotou 3,9 ohmů (viz foto), ale stabilizace proudu v celém rozsahu (s skutečně nainstalovanými částmi) vyžadovala jmenovitou hodnotu 20 ohmů, protože nebylo dostatečné napětí pro úpravu VT1 od pro nízkou spotřebu proudu matice LED.
Tranzistor VT1 je žádoucí zvolit s velkým koeficientem přenosu základního proudu. Tranzistor VT2 musí poskytovat přijatelný kolektorový proud přesahující proud matice LED a provozní napětí.
3. Přidejte obvod obvodu omezovače omezovače na desku s obvody. Mikroobvody detektoru napětí jsou k dispozici pro různé kontrolní hodnoty napětí. V našem případě jsem kvůli nedostatku 12 V mikroobvodu použil ten, který máme k dispozici při 4,5 V (často se vyskytuje v použitých domácích spotřebičích - televizory, videorekordéry). Z tohoto důvodu k řízení napětí 12 V přidáme do obvodu dělič napětí pro konstantní rezistor R1 a proměnnou R2, který je nezbytný pro jemné doladění na požadovanou hodnotu. V našem případě seřízením R2 dosáhneme napětí 4,5 V na pinu 1 DA1 při napětí 12,1 ... 12,3 V na napájecí sběrnici. Podobně při výběru děliče napětí můžete použít další podobné mikroobvody - detektory napětí, různé společnosti, jména a řídicí napětí.
Zpočátku zkontrolujeme a nakonfigurujeme obvod tak, aby pracoval podle kontrolky LED. Poté zkontrolujeme činnost obvodu spojením bodů A a B, abychom zhasli matici LED. Zastavíme se na vybrané možnosti (1, 2, 3).
4. Připravíme polotovar pro pracovní desku vystřihnutím požadované velikosti z typické univerzální desky.
5. Provádíme zapojení ladicího obvodu k pracovní desce.
6. Připojíme matici LED k pracovní desce a zkontrolujeme činnost sestavy řidič - omezovač, v celém rozsahu plánovaného seřízení (od 12 do 17 V), připojení ovladače k nastavitelnému zdroji energie. Při pozitivních výsledcích kontrolujeme činnost ovladače připojeného k baterii a jako součást lampy baterie. Další nastavení obvykle není nutné.
