Driver - limiter voor LED-zaklamp
In de vorige zelfgemaakt «Oplaadbare zaklamp - tafellamp”Er werd overwogen, inclusief de verandering in de LED-matrix in de gekochte zaklamp. Het doel van de herziening was om de betrouwbaarheid van de lichtbron te vergroten door het aansluitschema van de leds te veranderen van parallel naar gecombineerd.
LED's stellen veel hogere eisen aan een stroombron dan andere lichtbronnen. Zo zal een overschrijding van de stroom met 20% hun levensduur meerdere keren verkorten.
Het belangrijkste kenmerk van LED's, die de helderheid van hun gloed bepalen, is niet de spanning, maar de stroom. Om de LED's het aangegeven aantal uren met garantie te laten berekenen, is een driver nodig die de stroom die door het LED-circuit stroomt, stabiliseert en gedurende lange tijd een constante lichthelderheid behoudt.
Voor light-emitting diodes met een laag vermogen is het mogelijk om ze zonder driver te gebruiken, maar in dit geval spelen beperkende weerstanden een rol. Een dergelijke verbinding werd gebruikt in het bovenstaande zelfgemaakte product. Deze eenvoudige oplossing beschermt de LED's tegen het overschrijden van de toegestane stroom binnen de nominale voeding, maar er is geen stabilisatie.
In dit artikel bekijken we de mogelijkheid om het bovenstaande ontwerp te verbeteren en de operationele eigenschappen van een zaklamp aangedreven door een externe batterij te verbeteren.
Om de stroom door de LED's te stabiliseren, voegen we een eenvoudige lineaire driver toe aan het lampontwerp - een stroomstabilisator met feedback. Hier is de stroom de leidende parameter en de voedingsspanning van de LED-assemblage kan automatisch binnen bepaalde limieten variëren. De driver zorgt voor stabilisatie van de uitgangsstroom met een onstabiele ingangsspanning of spanningsfluctuaties in het systeem, en de stroom wordt soepel aangepast zonder hoogfrequente interferentie te veroorzaken die inherent is aan pulsstabilisatoren. Het schema van een dergelijke driver is uiterst eenvoudig te vervaardigen en te configureren, maar een lager rendement (ongeveer 80%) is hiervoor een vergoeding.
Om een kritische ontlading van de stroombron (onder 12 V) uit te sluiten, wat vooral gevaarlijk is voor lithiumbatterijen, introduceren we bovendien de indicatie van de limietontlading of ontkoppeling van de batterij bij laagspanning in het circuit.
Driver fabricage
1. Om deze voorstellen op te lossen, produceren we het volgende voedingscircuit voor de LED-matrix.
De voedingsstroom van de LED-matrix gaat door de regeltransistor VT2 en de begrenzingsweerstand R5. De stroom door de stuurtransistor VT1 wordt ingesteld door de selectie van de weerstand R4 en kan variëren afhankelijk van de verandering in de spanningsval over de weerstand R5, ook gebruikt als stroomterugkoppelweerstand. Wanneer de stroom in het circuit toeneemt, verhogen de LED's, VT2, R5, om welke reden dan ook, de spanningsval over R5. De overeenkomstige spanningsverhoging op basis van de transistor VT1 opent deze, waardoor de spanning op basis van VT2 wordt verlaagd. En dit dekt de transistor VT2, waardoor deze wordt verminderd en gestabiliseerd, de stroom door de LED's. Met een afname van de stroom op de LED's en VT2, verlopen de processen in omgekeerde volgorde. Dus als gevolg van feedback, wanneer de spanning aan de stroombron verandert (van 17 tot 12 volt) of mogelijke veranderingen in de circuitparameters (temperatuur, uitval van de LED), is de stroom door de LED's constant gedurende de gehele batterijontlaadperiode.
Op de spanningsdetector, een gespecialiseerde chip DA1, is een apparaat voor spanningsregeling gemonteerd. De microschakeling werkt als volgt. Bij nominale spanning is de DA1-chip gesloten en staat in stand-by. Wanneer de spanning op klem 1 die is verbonden met het geregelde circuit (in dit geval de stroombron) afneemt tot een bepaalde waarde, is klem 3 (binnen de microschakeling) verbonden met klem 2 die is verbonden met een gemeenschappelijke draad.
Het bovenstaande diagram heeft verschillende schakelopties.
Optie 1 Als we de indicator-LED (LED1 - R3) aangesloten op de positieve draad aansluiten op klem 3 (punt A) (zie het schakelschema), krijgen we een indicatie van de maximale ontlading van de batterij. Wanneer de voedingsspanning daalt tot een bepaalde waarde (in ons geval 12 V), gaat LED1 branden, wat aangeeft dat de batterij moet worden opgeladen.
Optie 2 Als punt A is aangesloten op punt B, dan zullen we, wanneer een lage spanning (12 V) wordt bereikt op de batterij, de LED-matrix automatisch loskoppelen van de voeding. De spanningsdetector, chip DA1, wanneer de stuurspanning is bereikt, verbindt de basis van de transistor VT2 met een gemeenschappelijke draad en sluit de transistor door de LED-matrix los te koppelen. Wanneer de zaklamp weer wordt ingeschakeld bij lage spanning (minder dan 12 V), lichten de matrix-LED's een paar seconden op (vanwege opladen / ontladen C1) en gaan ze weer uit, wat aangeeft dat de batterij bijna leeg is.
Optie 3Bij het combineren van opties 2 en 3, wanneer de LED-matrix is uitgeschakeld, wordt de LED1 ingeschakeld.
De belangrijkste voordelen van de spanningsdetectorcircuits zijn de eenvoud van de circuitverbinding (bijna geen extra omsnoeringsonderdelen vereist) en het extreem lage stroomverbruik (microampère) in standby-modus (in standby-modus).
2. We monteren het stuurcircuit op de printplaat.
We voeren de installatie uit van VT1, VT2, R4. We verbinden als belasting de LED-matrix, die aan het begin van het artikel is overwogen. We nemen een milliampèremeter op in het voedingscircuit van de LED's. Om het circuit op een stabiele en specifieke spanning te controleren en af te stellen, sluiten we het aan op een instelbare stroombron. We selecteren de weerstand van de weerstand R5, waarmee de stroom door de LED's in het hele bereik van de geplande aanpassing kan worden gestabiliseerd (van 12 tot 17 V). Om de efficiëntie te verhogen, werd aanvankelijk een R5-weerstand met een nominale waarde van 3,9 ohm geïnstalleerd (zie foto), maar voor het stabiliseren van de stroom in het hele bereik (met daadwerkelijk geïnstalleerde onderdelen) was een nominale waarde van 20 ohm nodig, omdat er niet genoeg spanning was om VT1 aan te passen van voor een laag stroomverbruik van de LED-matrix.
De transistor VT1 is wenselijk om te kiezen met een grote basisstroomtransmissiecoëfficiënt. Transistor VT2 moet een acceptabele collectorstroom leveren die hoger is dan de LED-matrixstroom en bedrijfsspanning.
3. Voeg de indicatorcircuit - limiter limiter toe aan de printplaat. De microschakelingen van de spanningsdetector zijn beschikbaar voor verschillende spanningsregelwaarden. In ons geval, vanwege het ontbreken van een 12 V-microcircuit, gebruikte ik de beschikbare op 4,5 V (vaak te vinden in gebruikte huishoudelijke apparaten - televisies, videorecorders). Om deze reden, om de spanning van 12 V te regelen, voegen we aan het circuit een spanningsdeler toe voor de constante weerstand R1 en variabele R2, die nodig is voor fijnafstemming op de gewenste waarde. In ons geval bereiken we door R2 aan te passen een spanning van 4,5 V op pin 1 van DA1 bij een spanning van 12,1 ... 12,3 V op de powerbus. Evenzo kunt u bij het selecteren van een spanningsdeler andere vergelijkbare microschakelingen gebruiken - spanningsdetectoren, verschillende bedrijven, namen en stuurspanningen.
In eerste instantie controleren en configureren we het circuit om te werken volgens de LED-indicator. Vervolgens controleren we de werking van het circuit door de punten A en B te verbinden om de LED-matrix uit te schakelen. We stoppen bij de geselecteerde optie (1, 2, 3).
4. We bereiden de plano voor op het werkbord door de gewenste maat uit een typisch universeel bord te snijden.
5. We voeren de bedrading van het debugged circuit uit naar het werkbord.
6. We verbinden de LED-matrix met het werkbord en controleren de werking van de driver-limiter montage, in het gehele bereik van de geplande aanpassing (van 12 tot 17 V), door de driver aan te sluiten op een instelbare stroombron. Met positieve resultaten controleren we de werking van de driver die is aangesloten op de batterij en als onderdeel van de batterijlamp. Extra installatie is meestal niet vereist.
