Драйвер для светодиода 3 вт своими руками: Драйвер для светодиодов своими руками: простые схемы с описанием
Содержание
Драйвер для светодиодов своими руками: простые схемы с описанием
Для применения светодиодов в качестве источников освещения обычно требуется специализированный драйвер. Но бывает так, что нужного драйвера под рукой нет, а требуется организовать подсветку, например, в автомобиле, или протестировать светодиод на яркость свечения. В этом случае можно сделать драйвер для светодиодов своими руками.
Содержание
- Как сделать драйвер для светодиодов
- Необходимые материалы и инструменты
- Схема простого драйвера для светодиода 1 Вт
- Схема мощного драйвера с входом ШИМ
- Особенности драйвера
- Принцип действия
- Сборка и настройка драйвера
- Заключение
Как сделать драйвер для светодиодов
В приведенных ниже схемах используются самые распространенные элементы, которые можно приобрести в любом радиомагазине. При сборке не требуется специальное оборудование, — все необходимые инструменты находятся в широком доступе.
Несмотря на это, при аккуратном подходе устройства работают достаточно долго и не сильно уступают коммерческим образцам.
Необходимые материалы и инструменты
Для того, чтобы собрать самодельный драйвер, потребуются:
- Паяльник мощностью 25-40 Вт. Можно использовать и большей мощности, но при этом возрастает опасность перегрева элементов и выхода их из строя. Лучше всего использовать паяльник с керамическим нагревателем и необгораемым жалом, т.к. обычное медное жало довольно быстро окисляется, и его приходится чистить.
- Флюс для пайки (канифоль, глицерин, ФКЭТ, и т.д.). Желательно использовать именно нейтральный флюс, — в отличие от активных флюсов (ортофосфорная и соляная кислоты, хлористый цинк и др.), он со временем не окисляет контакты и менее токсичен. Вне зависимости от используемого флюса после сборки устройства его лучше отмыть с помощью спирта. Для активных флюсов эта процедура является обязательной, для нейтральных — в меньшей степени.
- Припой.
Наиболее распространенным является легкоплавкий оловянно-свинцовый припой ПОС-61. Бессвинцовые припои менее вредны при вдыхании паров во время пайки, но обладают более высокой температурой плавления при меньшей текучести и склонностью к деградации шва со временем. - Небольшие плоскогубцы для сгибания выводов.
- Кусачки или бокорезы для обкусывания длинных концов выводов и проводов.
- Монтажные провода в изоляции. Лучше всего подойдут многожильные медные провода сечением от 0.35 до 1 мм2.
- Мультиметр для контроля напряжения в узловых точках.
- Изолента или термоусадочная трубка.
- Небольшая макетная плата из стеклотекстолита. Достаточно будет платы размерами 60х40 мм.
Наиболее распространенным является легкоплавкий оловянно-свинцовый припой ПОС-61. Бессвинцовые припои менее вредны при вдыхании паров во время пайки, но обладают более высокой температурой плавления при меньшей текучести и склонностью к деградации шва со временем.Макетная плата из текстолита для быстрого монтажа
Схема простого драйвера для светодиода 1 Вт
Одна из самых простых схем для питания мощного светодиода представлена на рисунке ниже:
Как видно, помимо светодиода в нее входят всего 4 элемента: 2 транзистора и 2 резистора.
В роли регулятора тока, проходящего через led, здесь выступает мощный полевой n-канальный транзистор VT2. Резистор R2 определяет максимальный ток, проходящий через светодиод, а также работает в качестве датчика тока для транзистора VT1 в цепи обратной связи.
Чем больший ток проходит через VT2, тем большее напряжение падает на R2, соответственно VT1 открывается и понижает напряжение на затворе VT2, тем самым уменьшая ток светодиода. Таким образом достигается стабилизация выходного тока.
Питание схемы осуществляется от источника постоянного напряжения 9 — 12 В, ток не менее 500 мА. Входное напряжение должно быть минимум на 1-2 В больше падения напряжения на светодиоде.
Резистор R2 должен рассеивать мощность 1-2 Вт, в зависимости от требуемого тока и питающего напряжения. Транзистор VT2 – n-канальный, рассчитанный на ток не менее 500 мА: IRF530, IRFZ48, IRFZ44N. VT1 – любой маломощный биполярный npn: 2N3904, 2N5088, 2N2222, BC547 и т.д. R1 – мощностью 0.125 — 0.25 Вт сопротивлением 100 кОм.
Ввиду малого количества элементов, сборку можно производить навесным монтажом:
Еще одна простая схема драйвера на основе линейного управляемого стабилизатора напряжения LM317:
Здесь входное напряжение может быть до 35 В. Сопротивление резистора можно рассчитать по формуле:
R=1,2/I
где I – сила тока в амперах.
В этой схеме на LM317 будет рассеиваться значительная мощность при большой разнице между питающим напряжением и падением на светодиоде. Поэтому ее придется разместить на небольшом радиаторе. Резистор также должен быть рассчитан на мощность не менее 2 Вт.
Более наглядно эта схема рассмотрена в следующем видео:
Здесь показано, как подключить мощный светодиод, используя аккумуляторы напряжением около 8 В. При падении напряжения на LED около 6 В разница получается небольшая, и микросхема нагревается несильно, поэтому можно обойтись и без радиатора.
Обратите внимание, что при большой разнице между напряжением питания и падением на LED необходимо ставить микросхему на теплоотвод.
Схема мощного драйвера с входом ШИМ
Ниже показана схема для питания мощных светодиодов:
Драйвер построен на сдвоенном компараторе LM393. Сама схема представляет собой buck-converter, то есть импульсный понижающий преобразователь напряжения.
Особенности драйвера
- Напряжение питания: 5 — 24 В, постоянное;
- Выходной ток: до 1 А, регулируемый;
- Выходная мощность: до 18 Вт;
- Защита от КЗ по выходу;
- Возможность управления яркостью при помощи внешнего ШИМ сигнала (интересно будет почитать, как регулировать яркость светодиодной ленты через диммер).
Принцип действия
Резистор R1 с диодом D1 образуют источник опорного напряжения около 0.7 В, которое дополнительно регулируется переменным резистором VR1. Резисторы R10 и R11 служат датчиками тока для компаратора.
Как только напряжение на них превысит опорное, компаратор закроется, закрывая таким образом пару транзисторов Q1 и Q2, а те, в свою очередь, закроют транзистор Q3. Однако индуктор L1 в этот момент стремится возобновить прохождение тока, поэтому ток будет протекать до тех пор, пока напряжение на R10 и R11 не станет меньше опорного, и компаратор снова не откроет транзистор Q3.
Пара Q1 и Q2 выступает в качестве буфера между выходом компаратора и затвором Q3. Это защищает схему от ложных срабатываний из-за наводок на затворе Q3, и стабилизирует ее работу.
Вторая часть компаратора (IC1 2/2) используется для дополнительной регулировки яркости при помощи ШИМ. Для этого управляющий сигнал подается на вход PWM: при подаче логических уровней ТТЛ (+5 и 0 В) схема будет открывать и закрывать Q3. Максимальная частота сигнала на входе PWM — порядка 2 КГц. Также этот вход можно использовать для включения и отключения устройства при помощи пульта ДУ.
D3 представляет собой диод Шоттки, рассчитанный на ток до 1 А.
Если не удастся найти именно диод Шоттки, можно использовать импульсный диод, например FR107, но выходная мощность тогда несколько снизится.
Максимальный ток на выходе настраивается подбором R2 и включением или исключением R11. Так можно получить следующие значения:
- 350 мА (LED мощностью 1 Вт): R2=10K, R11 отключен,
- 700 мА (3 Вт): R2=10K, R11 подключен, номинал 1 Ом,
- 1А (5Вт): R2=2,7K, R11 подключен, номинал 1 Ом.
В более узких пределах регулировка производится переменным резистором и ШИМ – сигналом.
Сборка и настройка драйвера
Монтаж компонентов драйвера производится на макетной плате. Сначала устанавливается микросхема LM393, затем самые маленькие компоненты: конденсаторы, резисторы, диоды. Потом ставятся транзисторы, и в последнюю очередь переменный резистор.
Размещать элементы на плате лучше таким образом, чтобы минимизировать расстояние между соединяемыми выводами и использовать как можно меньше проводов в качестве перемычек.
При соединении важно соблюдать полярность подключения диодов и распиновку транзисторов, которую можно найти в техническом описании на эти компоненты. Также диоды можно проверить с помощью мультиметра в режиме измерения сопротивления: в прямом направлении прибор покажет значение порядка 500-600 Ом.
Для питания схемы можно использовать внешний источник постоянного напряжения 5-24 В или аккумуляторы. У батареек 6F22 («крона») и других слишком маленькая емкость, поэтому их применение нецелесообразно при использовании мощных LED.
После сборки нужно подстроить выходной ток. Для этого на выход припаиваются светодиоды, а движок VR1 устанавливается в крайнее нижнее по схеме положение (проверяется мультиметром в режиме «прозвонки»). Далее на вход подаем питающее напряжение, и вращением ручки VR1 добиваемся требуемой яркости свечения.
Список элементов:
Заключение
Первые две из рассмотренных схем очень просты в изготовлении, но они не обеспечивают защиты от короткого замыкания и обладают довольно низким КПД.
Для долговременного использования рекомендуется третья схема на LM393, поскольку она лишена этих недостатков и обладает более широкими возможностями по регулировке выходной мощности.
Драйвер для светодиодов своими руками: диммируемый драйвер, схема
Светодиоды на современном строительном рынке занимают лидирующие позиции по продаже. Данные осветительные приборы имеют широкое применение.
Их используют в освещении:
- помещений жилых домов,
- офисов,
- автомобилей,
- прочее.
Также популярным и востребованным есть драйвер, предназначенный для питания светодиодов от электричества (переменного тока 220 В и частоты 50 Гц. Чтобы осветительные приборы (на 1 w,10 w и больше) имели хорошую яркость, не мигали во время работы и не перегорали раньше времени, для их питания нужен постоянный ток (350, 500, 700, 1000 мА).
Для этого изготавливают специальные модули. Они бывают разных типов. Драйвер может быть встроен в сам светодиодный прибор, а также подключаться отдельно.
Сделать самодельный драйвер для мощного светодиода можно собственными руками. Есть устройства специального назначения, например те, которые используют в rgp пикселях. Их называют rgp led pixel. Такие схемы также можно собрать своими силами или заказать у специалистов.
Эксплуатационные характеристики драйверов для светодиода
Светодиодные осветительные приборы (на 1 w, 10 w и больше) достаточно эффективны. С их помощью можно хорошо сэкономить на электричестве. Светодиоды в 8-9 раз эффективнее, чем обычные лампы накаливания (на 1 w, 10 w и больше). В случаях, когда драйвер установлен рядом с группой светодиодных приборов, он имеет хорошие технические показатели. Прибор будет работать даже в самых жарких условиях. Он выдерживает температуру окружающей среды до 800С. Также устройство имеет различные режимы работы. С его помощью можно регулировать яркость освещения в помещении, машине, улице прочее.
Для питания светодиодной ленты часто используют диммируемый драйвер.
Устройство идеально подходит для регулировки яркости осветительных приборов. Диммируемый драйвер обеспечивает настраивание выходной мощности плавно и без фликкерного шума. Собрать схему драйвера для светодиодов своими руками можно без проблем.
Схема подключения
Есть случаи, когда нет необходимости регулировать яркость осветительных приборов в помещении или другом пространстве. Тогда схема подключения драйвера достаточно проста. Светодиоды подключаются последовательно. В одной цепочке может быть от 1 до 8 штук осветительных приборов. Она подключается к одному выходу драйвера. Такая схема самая оптимальная. Любой повышающий драйвер для светодиода, будь он самодельный или нет, служит источником постоянного тока, но не напряжения. Это значит, что включать в схему специальный резистор, который будет ограничивать поступление тока, нет необходимости. На выходе драйвера устанавливается определенное напряжение (В) и мощность (Вт). Их величина зависит от количества подключенных осветительных приборов в цепочке.
Токоограничиющий резистор включается в схему, если светодиоды подключены и последовательно, и параллельно. Такие случаи бывают, когда нужно подключить более 8 осветительных приборов. Так светодиоды подсоединяют последовательно в отдельные цепи, которые связаны между собой параллельным подключением. Входное напряжение драйвера может быть в диапазоне от 2 до 18 В. А выходное – на 0,5 вольт меньше, чем изначальное. Напряжение падает на полевом транзисторе.
Важные моменты, которые стоит учитывать при выборе драйверов
Вольт – амперная характеристика у осветительных приборов, таких как светодиоды, под воздействием температуры изменяется. У разных моделей она имеет свои незначительные отличия. Стоит это учитывать при подключении схемы собственными руками. Повышающий яркость драйвер осветительных приборов должен давать постоянный ток в различных случаях. То есть его функции должны выполняться независимо от того, изменились ли характеристики светодиодов или произошел скачок входного напряжения.
Любой драйвер (диммируемый, из специальным стабилизатором прочее), должен обеспечивать поступление тока к осветительному прибору согласно его эксплуатационным характеристикам.
Простыми драйверами для светодиодов (на 10 w и больше) есть такие микросхемы, как LM 317. Они имеют свои отличие от резисторов. Микросхемы данного типа надежны в эксплуатации, их производство не занимает много времени и требует больших затрат расходного материала. Но все же они имеют недостатки. Микросхемы LM 317 отличаются низким КПД. Для них характерно малое входное напряжение.
Питание светодиодов от сети 220 В с помощью шим – стабилизаторов тока более практичное в эксплуатации. Активная мощность на драйвере минимальная. Шим – стабилизатор – это электронная схема специального назначения. Ее разработали для того, чтобы производить постоянный ток для питания осветительных приборов наилучшим способом. Такие драйверы используют в rgp пикселях. Шим – стабилизаторы дают дополнительные функции в управлении.
С помощью драйверов можно регулировать питание от сети 220 В, яркость и цвет rgp пикселя. Управление осуществляется с помощью, подключенных к шим – стабилизаторов, микроконтроллеров. Такие драйвера, как WS2801 или LDP8806, можно наблюдать на каждом rgp пикселе светодиодной ленты с управлением.
Так, как технологии прогрессируют стоимость мощных светодиодов (1 Вт и больше) уже достаточно доступная. Исходя из этого, приборы все чаще используют для освещения. Чтобы эффективность мощных светодиодов была высокой, их нужно правильно запитать, можно от сети 220 В. Самодельный драйвер, повышающий яркость освещения, можно собрать по простой схеме, основанной на дискретных элементах. Выходная мощность – 15 Вт, резервная – 0,5 Вт. Схема защищает от короткого замыкания.
Как спроектировать простые схемы драйверов светодиодов
В этом посте мы обсудим, как разработать собственные простые схемы драйверов светодиодов в домашних условиях.
Мы узнаем, как рассчитать конкретные конфигурации светодиодов для применения светодиодов с соответствующими блоками питания драйверов светодиодов. В этих источниках питания драйверов мы изучим две концепции: одну с использованием плат SMPS, а другую с использованием емкостных источников питания.
Что такое драйвер светодиодов
Драйвер светодиодов представляет собой электронную схему, специально разработанную для безопасного управления или освещения набора светодиодов за счет контролируемого выходного тока и напряжения в соответствии со спецификациями светодиодов.
Поскольку светодиоды являются уязвимыми полупроводниковыми устройствами, они должны приводиться в действие с помощью источника питания с регулируемым током и напряжением. Таким образом, мы также можем сказать, что драйверы светодиодов — это в основном источники питания, специально разработанные для работы или освещения светодиодов с помощью контролируемых параметров, чтобы светодиоды светились оптимально без риска перенапряжения или перегрузки по току.
Это означает, что драйвер светодиодов должен иметь постоянное напряжение и постоянный ток, чтобы светодиоды никогда не подвергались воздействию аномальных условий напряжения или тока, а также никогда не перегорали и не портились со временем.
Самым большим врагом светодиодов является перегрев, который может привести к тепловому выходу светодиодов из строя. Перегрев может быть вызван перегрузкой по току или перенапряжению, и именно поэтому эти два параметра должны строго регулироваться в любой конкретной схеме драйвера светодиодов.
Параметры светодиодов
Прежде чем мы начнем изучать схемы драйверов светодиодов, было бы важно понять некоторые характеристики светодиодов, которые имеют решающее значение для разработки драйверов для них. Это номинальное прямое напряжение светодиода или рейтинг VF и номинальный прямой ток светодиода или рейтинг ПЧ.
Номинальное прямое напряжение светодиода (VF): По сути, это оптимальное номинальное напряжение светодиода, которое должно обеспечиваться драйвером или блоком питания для освещения светодиода с оптимальной яркостью.
Это напряжение никогда не должно увеличиваться, чтобы обеспечить надлежащую безопасность светодиода.
Номинальный прямой ток светодиода (IF): Это максимальный рабочий ток светодиода, превышение которого может привести к ухудшению или даже необратимому повреждению светодиода.
Например, стандартный светодиод мощностью 1 Вт имеет номинальное прямое напряжение 3,3 В и прямой ток 0,303 Ампер. Превышение прямого напряжения 3,3 В может привести к увеличению потребляемого тока, превышающему его максимально допустимое значение ПЧ 0,303 А. Это может привести к перегреву светодиода, что в конечном итоге приведет к его возгоранию и необратимому повреждению.
Прямой ток можно рассчитать, разделив мощность светодиода на его прямое напряжение. Для приведенного выше примера это IF = 1 / 3,3 = 0,303 A
При разработке драйвера светодиодов необходимо убедиться, что он обеспечивает светодиоды с правильным значением VF и параметрами ПЧ, чтобы светодиоды способны оптимально освещать без риска повреждения.
Теперь мы увидим, как параметры VF и IF, как описано выше, могут быть правильно реализованы с использованием правильной конфигурации светодиода и правильного расчета резистора светодиода.
Конфигурация светодиодов
При проектировании драйверов светодиодов конфигурация светодиодов должна быть правильно согласована с выходным напряжением драйвера, чтобы напряжение драйвера было равно спецификациям прямого напряжения конфигурации светодиодов.
Это гарантирует, что правильное количество прямого тока проходит через светодиоды. Однако всегда невозможно согласовать выходной сигнал драйвера с доступной конфигурацией светодиодов.
В случае, если выходное напряжение драйвера не совсем совпадает со спецификацией прямого напряжения светодиода, мы используем последовательный токоограничивающий резистор для регулировки напряжения и тока драйвера со светодиодом.
Example#1
Допустим, выходное напряжение драйвера составляет 12 В постоянного тока (с током 1 А), и мы хотим подключить к этому выходу постоянного тока светодиод мощностью 3 Вт.
Предположим, у нас есть 3 светодиода мощностью 1 Вт с прямым напряжением 3,3 В каждый.
Мы хотим, чтобы прямое напряжение светодиодов как можно ближе соответствовало спецификации драйвера 12 В.
Поэтому мы добавляем 3 светодиода последовательно, чтобы общее прямое напряжение цепочки светодиодов стало 3,3 + 3,3 + 3,3 = 9.0,9 В. Это близко к 12 В, но все же не совсем равно.
Если мы подключим эту цепочку из 3 светодиодов напрямую к источнику питания 12 В драйвера, это приведет к тому, что каждый светодиод будет подвергаться прямому напряжению 12 / 3 = 4 В. Это выглядит слишком высоким для каждого из светодиодов, и это мгновенно сожжет всю цепочку из 3 светодиодов.
Чтобы предотвратить описанную выше проблему и обеспечить правильную работу цепочки из 3 светодиодов при напряжении 12 В от драйвера, мы добавили последовательный резистор с цепочкой светодиодов. Значение резистора рассчитывается с учетом общего прямого напряжения цепочки светодиодов, максимального тока цепочки светодиодов и входного напряжения питания от драйвера.
R = Напряжение питания — Суммарное прямое напряжение светодиода / Ток светодиода.
R = 12 — 9,9 / 0,303 (Все 3 светодиода будут иметь ток 0,303 А, поскольку они соединены последовательно.)
R = 6,93 Ом или 7 Ом.
Таким образом, нам потребуется резистор на 7 Ом, чтобы обеспечить безопасное использование 12 В с цепочкой из 3 светодиодов.
Мощность резистора можно рассчитать по формуле:
Вт = (Напряжение питания — Общее прямое напряжение светодиода) x Ток светодиода.
Вт = (12 — 9,9) x 0,303 = 0,63 Вт, или просто 1 Вт.
Пример №2
Давайте рассмотрим другой сценарий, в котором мы хотим настроить светодиод мощностью 6 Вт на выход драйвера 12 В, 1 А. Предполагая, что у нас есть 6 светодиодов мощностью 1 Вт, мы хотим убедиться, что общее прямое напряжение светодиодов как можно ближе к выходному напряжению 12 В постоянного тока.
Как и в предыдущем примере, последовательное подключение 3 светодиодов дает общее прямое напряжение 3,3 + 3,3 + 3,3 = 90,9 В. Поскольку у нас 6 светодиодов, значит, мы должны создать две такие цепочки по 3 светодиода в каждой цепочке.
После создания двух цепочек следующим шагом является расчет токоограничивающего резистора для двух цепочек светодиодов. Как было рассчитано в предыдущем примере, мы должны последовательно подключить резистор 7 Ом мощностью 1 Вт к каждой из двух цепочек светодиодов, а затем просто соединить две цепочки светодиодов параллельно.
Эта параллельная комбинация затем, наконец, может быть подключена к источнику питания 12 В для получения соответствующей конфигурации с источником питания.
Example#3
В приведенных выше двух примерах вычисления были довольно простыми, поскольку числа светодиодов были четными. Теперь давайте рассмотрим нечетную комбинацию светодиодов.
Предположим, мы хотим подключить светодиод мощностью 7 Вт к источнику питания 12 В драйвера.
Предположим, у нас есть 7 светодиодов мощностью 1 Вт для конфигурации светодиодов мощностью 7 Вт.
Выполняем те же процедуры, что и выше.
Сначала мы создаем две цепочки светодиодов, содержащие по 3 светодиода мощностью 1 Вт в каждой, а также последовательный резистор 7 Ом мощностью 1 Вт на каждой из цепочек.
Соединяем две вышеуказанные струны параллельно, как и раньше.
Для приведенной выше конфигурации мы используем 6 светодиодов, и обнаруживаем, что у нас остался еще один светодиод, который также необходимо включить в конструкцию.
У нас нет другого выхода, кроме как подключить один светодиод параллельно двум цепочкам.
Однако этому одиночному светодиоду также потребуется резистор, чтобы его прямое напряжение 3,3 В можно было согласовать с напряжением питания 12 В.
Мы используем ту же формулу, что и выше, для расчета ограничительного резистора для этой одиночной цепочки светодиодов:
R = Напряжение питания — Суммарное прямое напряжение светодиода / Ток светодиода.
R = 12 — 3,3/0,303 = 28,71 Ом или просто 30 Ом.
Мощность = 12 — 3,3 x 0,303 = 2,63 Вт или просто 3 Вт будет достаточно .
С помощью описанных выше методов можно сконфигурировать любое количество светодиодов в комбинации последовательно/параллельно для соответствия любому конкретному выходу источника питания.
Теперь, возвращаясь к теме нашего светодиодного драйвера, в этом посте мы обсудим два простых метода проектирования светодиодных драйверов: 1) метод SMPS, 2) метод емкостного источника питания.
Предупреждение. Цепи, описанные ниже, не изолированы от сети переменного тока, поэтому прикасаться к ним при включенном и разомкнутом состоянии крайне опасно. Вы должны быть предельно осторожны при построении и тестировании этих цепей и обязательно принять необходимые меры предосторожности. Автор не может нести ответственность за любой несчастный случай из-за какой-либо небрежности пользователя .
Драйверы светодиодов SMPS
Драйверы светодиодов SMPS построены с использованием технологии SMPS или технологии импульсного источника питания, которые на сегодняшний день являются наиболее эффективным типом источников питания из-за их низкого рассеивания и снижения потерь мощности.
Однако разработка источников питания SMPS непроста и требует большого количества расчетов, поэтому новички-любители могут счесть этот аспект SMPS нежелательным и неэффективным.
Таким образом, может показаться, что разработка драйверов светодиодов SMPS может быть действительно сложной задачей, и большинство энтузиастов или профессионалов в области электроники могут счесть это не таким уж предпочтительным.
Тем не менее, существует простой обходной путь, с помощью которого можно создать дешевые и быстрые драйверы светодиодов SMPS.
Приобретение готовых дешевых источников питания SMPS на рынке, а затем настройка светодиодного каскада на его выходе через схему управления током.
Пример дешевой платы SMPS на 12 В, 1 А, можно увидеть на следующем изображении:
Эти модули обеспечивают выходное напряжение 12 В постоянного тока, 1 А и мощность 12 Вт. Мы можем легко подключить правильно сконфигурированные цепочки светодиодов на выходе через каскад контроллера тока для преобразования этих плат SMPS в простые и безопасные драйверы светодиодов.
Зачем нам нужен контроллер тока
Нам нужен контроллер тока, чтобы гарантировать, что ток, подаваемый на светодиоды, не превысит допустимый предел, указанный в спецификациях светодиодов.
Регулятор тока необходим только для светодиодов высокой мощности или сильноточных светодиодов, как правило, для светодиодов со спецификацией тока выше 100 мА.
Для светодиодов с низким током ниже 100 мА ступень регулятора тока может не понадобиться, и ток можно регулировать просто с помощью расчетного последовательного резистора.
Вам может быть интересно, зачем может понадобиться регулятор тока для светодиодов высокой мощности, несмотря на то, что последовательно со светодиодами подключен токоограничивающий резистор?
Это происходит из-за значительного количества тепла, выделяемого светодиодами высокой мощности.
Маломощные или слаботочные светодиоды не излучают слишком много тепла, поэтому последовательного резистора становится достаточно для управления током.
В светодиодах с большой мощностью или большим током, несмотря на последовательный резистор, выделяется очень большое количество тепла, что приводит к пропорциональному увеличению потребляемого светодиодом тока. Это, в свою очередь, приводит к выделению большего количества тепла и большему потреблению тока.
Ситуация окончательно становится неуправляемой, что приводит к перегоранию светодиода. Это известно как ситуация с тепловым разгоном и часто встречается также в силовых транзисторах.
Ступень регулятора тока гарантирует, что ток, потребляемый светодиодом, никогда не превысит установленный предел. Этот предел обычно является самым высоким допустимым значением тока светодиода.
Наряду со ступенью контроллера тока, нам также необходимо установить светодиод высокой мощности над радиатором, чтобы гарантировать, что его температура никогда не станет слишком высокой, что в противном случае может привести к ухудшению срока службы светодиода.
Простая схема драйвера светодиодов SMPS мощностью 6 Вт
На следующем рисунке показан пример простого драйвера мощностью 6 Вт с использованием дешевой коммерческой платы SMPS.
Просто добавляя каскад контроллера тока между SMPS и светодиодами, мы превращаем схему SMPS в полностью совместимый модуль драйвера светодиодов для 6-ваттных светодиодов.
Список деталей
T1 = TIP122
T2 = 2N2222
R1 можно рассчитать по следующей формуле:0020
= (12 — 0,6) 1000 / (0,303 x 2) = 18811 = 18 К приблизительно.
Итак, R1 = 18 K
Мощность = P = V 2 / R = 12 2 / 18811 = 0,0076 Вт. Это означает, что резистора на 1/4 Вт будет достаточно.
R2 = 0,6 / максимальный постоянный ток = 0,6 / 0,606 = 0,99 Ом, или 1 Ом будет работать нормально.
Мощность = 0,6 x Максимальный постоянный ток = 0,6 x 0,606 = 0,36 Вт, или 1/2 ватта прекрасно справятся с этой задачей.
R3 и R4 уже рассчитаны ранее в Примере №2 выше.
12-ваттный драйвер светодиода SMPS Схема
Используя те же шаги, что описаны выше, можно спроектировать 12-ваттный светодиод, как показано на следующей схеме:
Резисторы можно рассчитать так же, как это было сделано для предыдущего 6-ваттного пример. Транзисторы управления током останутся прежними, так как TIP122 может выдерживать значительно более 1 ампер.
Поскольку максимальная мощность указанной платы SMPS составляет 12 Вт (12 В x 1 А), на ее выходе можно настроить светодиод мощностью не более 12 Вт. Для применения светодиодов более высокой мощности может потребоваться соответствующая модернизация модуля SMPS.
Приведенные выше примеры показывают нам, как любую готовую стандартную плату SMPS, приобретенную на рынке, можно легко преобразовать в полноценный работающий драйвер светодиодов путем соответствующей настройки схемы светодиода вместе с транзисторным каскадом управления током.
Тем не менее, те, кто не хочет использовать готовые платы SMPS, а хочет построить всю схему SMPS по отдельности, могут пройти по следующим ссылкам и попробовать представленные там конструкции.
2 Компактная схема 12 В 2 А SMPS для драйвера светодиодов
7-ваттная цепь драйвера светодиодов SMPS — с управлением по току
Сделайте это 3,3 В, 5 В, 9 В цепь SMPS
32 В, 3 А, цепь SMPS драйвера светодиодов
SMPS 50 Вт, цепь драйвера светодиодов уличного освещения
12 В, 1, 2 Amp MOSFET SMPS Circuit
5V, 12V Buck Converter Circuit SMPS 220V
Самая дешевая SMPS схема с использованием MJE13005
Простая 12V, 1A SMPS схема
Емкостный драйвер светодиодов
Встроенный емкостной источник питания также широко известен как бестрансформаторный источник питания.
Он состоит из высоковольтного конденсатора, соединенного последовательно с одной из входных клемм сети для ограничения тока до желаемого более низкого уровня, в зависимости от номинала и конфигурации светодиодов.
Пониженный переменный ток выпрямляется с помощью мостового выпрямителя и фильтрующего конденсатора, как и в любой другой стандартной цепи питания переменного тока в постоянный.
Однако есть несколько серьезных проблем с емкостными блоками питания.
- Хотя ток ограничен, выходной сигнал емкостного источника питания всегда дает пиковые уровни среднеквадратичного значения переменного тока. Это означает, что если на входе 220 В переменного тока, то на выходе постоянного тока от емкостного источника питания будет 310 В постоянного тока.
- При каждом включении емкостного источника питания на выходе генерируется сильный импульсный ток, который может мгновенно сжечь любой светодиод, подключенный к его выходу.
- Ток от емкостного драйвера светодиодов должен быть меньше, поскольку более высокий ток приводит к пропорционально более высокому импульсному току при включении питания. Как правило, характеристики выходного тока должны быть ниже 100 мА при разработке схем емкостных драйверов светодиодов.
Добавление стабилитрона к управляющему напряжению
Вышеуказанные две проблемы могут быть решены путем использования стабилитронов соответствующего номинала на выходе источника питания.
Но добавление стабилитрона также означает ненужное рассеивание тепла и потерю мощности.
Предположим, у нас есть светодиодная конфигурация, общее прямое напряжение которой составляет 24 В, тогда мы можем включить стабилитрон, чтобы ограничить выходное напряжение источника питания до 24 В, используя стабилитрон на 24 В.
Однако это будет означать понижение 310 В постоянного тока до 24 В постоянного тока, что может привести к потере значительного количества энергии из-за рассеяния стабилитрона.
Это просто означает, что не существует простого и эффективного способа понизить выходное напряжение емкостного источника питания до более низкого уровня. Поэтому кажется, что у нас нет другого выбора, кроме как использовать все 310 В постоянного тока от источника питания и настроить светодиоды, чтобы они соответствовали этим 310 В постоянного тока.
Для этого сначала делим 310 В на значение прямого падения напряжения светодиода.
310 / 3,3 = 93,93. Округление дает нам 94 числа светодиодов для конфигурации.
Чтобы оставить запас на случай низкого напряжения, мы уменьшили количество светодиодов примерно до 90.
Расчет ограничительного резистора
Мы используем ту же формулу для расчета ограничительного резистора:
R = Напряжение питания — Суммарное прямое напряжение светодиода / Ток светодиода.
R = 310 — (90 x 3,3) / 0,02 А (с использованием 5 мм светодиодов 20 мА для конфигурации)
R = 650 Ом
— Мощность = 9 0190 x 3,3 x 20 мА = 0,26 Вт
Чтобы обеспечить лучшую защиту от импульсных токов при включении, мы можем заменить резистор на проволочный резистор мощностью 1 Вт.
Окончательная конфигурация будет выглядеть так, как показано на следующем рисунке. Добавлен стабилитрон, чтобы гарантировать повышенную защиту от колебаний напряжения, а NTC обеспечивает усиленную защиту от импульсного тока при включении.
Как это работает
Как правило, конденсатор 1 мкФ/400 В генерирует ток 50 мА.
Итак, C1 здесь 1 мкФ/400 В, который может выдерживать нагрузку до 50 мА с выходным напряжением 310 В постоянного тока.
Первоначально конденсатор C1 полностью разряжен и действует как кратковременное короткое замыкание, пока полностью не зарядится и не стабилизируется.
Как только питание включается, NTC контролирует начальный скачок тока, и через несколько миллисекунд светодиоды загораются с полной яркостью. К этому моменту С1 уже стабилизируется и импульсный ток короткого замыкания устранен.
Однако в другом сценарии, если NTC не может контролировать скачок тока, стабилитрон включается при напряжении 300 В, что вызывает мгновенную зарядку конденсатора C1, что стабилизирует скачок тока через него, защищая светодиоды и стабилитрон. диод.
Примечание. Удалите C2 из указанного положения и подключите его параллельно стабилитрону
Из приведенного выше обсуждения мы понимаем, что для емкостных драйверов светодиодов идеальной ситуацией было бы использование конфигурации светодиодов, общая напряжение соответствует пиковому выходному постоянному току источника питания.
Однако, если эффективность не важна, можно использовать другие конфигурации светодиодов с гораздо более низким прямым напряжением, с соответствующими стабилитронами для управления пиковым постоянным током от емкостного источника питания.
Пример конструкции показан на следующем рисунке.
Примечание. Удалите C2 из указанного положения и подключите его между эмиттером T1 и линией заземления.
Как это работает
В приведенной выше схеме высокоемкостного драйвера светодиодов мы видим 5 параллельных цепочек светодиодов, каждая из которых имеет 10 светодиодов по 50 мА, соединенных последовательно.
Это означает, что общее потребление светодиодной сети составляет 50 x 5 = 250 мА.
Как описано ранее, учитывая, что 1 мкФ/400 В может генерировать ток 50 мА, для получения 250 мА нам потребуется C1, равный 5 мкФ/400 В.
количество тока включения, которое может легко вывести из строя светодиоды вместе со стабилитроном.
Помня об этой проблеме, мы представили транзисторный регулятор напряжения, который поддерживает стабилизацию выходного напряжения и, в свою очередь, предотвращает перегрузку по току на светодиодах.
Необходимо немного поэкспериментировать с резистором R3, чтобы убедиться, что транзистор способен обеспечить необходимые 250 мА для светодиодных цепочек.
В целом приведенная выше схема выглядит хорошо, однако она может быть крайне неэффективной из-за сильного рассеивания тепла транзистором.
Увеличение количества светодиодов в последовательных цепочках пропорционально повысит эффективность схемы. Однако для этого необходимо соответствующим образом изменить последовательный резистор, транзистор, значение стабилитрона.
Интересный способ управления импульсным током в цепях емкостных драйверов светодиодов
Как обсуждалось в предыдущих параграфах, основной проблемой сильноточных емкостных драйверов светодиодов является импульсный ток включения, который может мгновенно вывести из строя подключенные светодиоды.
Простым способом устранения вышеуказанной проблемы является использование стабилитрона, однако стабилитрон, являющийся полупроводниковым устройством, может сгореть во время резкого скачка напряжения при включении емкостного источника питания.
Новый способ решения этой проблемы — включение мини-реле слабого тока и переключение светодиодов через контакты реле.
Это обеспечивает несколько преимуществ общей конструкции. Сначала катушка реле поглощает весь первоначальный бросок тока включения и, кроме того, включает светодиоды с небольшой задержкой, дополнительно защищая от начального броска тока.
Полную схему устройства защиты от перенапряжения с задержкой включения реле для емкостных драйверов светодиодов можно увидеть на следующем рисунке.
Убедитесь, что реле рассчитано на минимальное напряжение 24 В с сопротивлением катушки 1 кОм или выше. Реле типа mini SPDT или SPST на 24 В прекрасно работают в вышеуказанном приложении.
Вам слово
Итак, что вы думаете о представленном выше подробном описании простых схем драйверов светодиодов? У вас есть какие-либо конкретные вопросы или какие-либо другие простые конструкции светодиодных драйверов, которыми вы хотели бы поделиться в этой статье? Пожалуйста, не стесняйтесь выражать свои ценные мысли и идеи в комментариях ниже.
Вот действительно простая и недорогая схема драйвера Power LED. Схема представляет собой «источник постоянного тока», что означает, что она поддерживает постоянную яркость светодиода независимо от того, какой источник питания вы используете или условия окружающей среды, которым вы подвергаете светодиоды. Или, говоря по-другому: «это лучше, чем использование резистора». Это более последовательно, более эффективно и более гибко. Он идеально подходит, в частности, для мощных светодиодов и может использоваться для любого количества и конфигурации обычных или мощных светодиодов с любым типом источника питания. В качестве простого проекта я построил схему драйвера и соединил ее с мощным светодиодом и силовым блоком, сделав подключаемый источник света. Мощные светодиоды сейчас стоят около 3 долларов, так что это очень недорогой проект с множеством применений, и вы можете легко изменить его, чтобы использовать больше светодиодов, батарей и т. Детали цепи (см. принципиальную схему) R1: резистор приблизительно 100 кОм (серия Yageo CFR-25JB) Прочие части: источник питания: я использовал старый трансформатор «настенная бородавка», или вы могли бы использовать батареи. для питания одного светодиода подойдет напряжение от 4 до 6 вольт с достаточным током. вот почему эта схема удобна! вы можете использовать самые разные источники питания, и он всегда будет светиться одинаково. радиаторы: здесь я делаю простой светильник без радиатора. что ограничивает нас током светодиода около 200 мА. для большего тока вам нужно поместить светодиод и Q2 на радиатор (см. макетные платы: изначально я не использовал прототипную плату, но позже я построил вторую на прототипной плате, в конце есть несколько фотографий, если вы хотите использовать прототипную плату. выбор R3: Цепь является источником постоянного тока, значение R3 задает ток. Расчеты: Я установил ток светодиода на 225 мА, используя резистор R3 2,2 Ом. Мощность резистора R3 составляет 0,1 Вт, поэтому подойдет стандартный резистор на 1/4 Вт. Здесь я объясню, как работает схема и каковы максимальные ограничения, вы можете пропустить это, если хотите. Характеристики: входное напряжение: от 2 до 18 В Максимальные пределы: единственным реальным ограничением для источника тока является Q2 и используемый источник питания. Указанный транзистор Q2 будет работать при напряжении питания примерно до 18 В. Если вам нужно больше, посмотрите мои инструкции по светодиодным схемам, чтобы увидеть, как нужно изменить схему. При полном отсутствии радиаторов Q2 может рассеивать только около 1/2 Вт, прежде чем сильно нагреется — этого достаточно для тока 200 мА с разницей до 3 вольт между источником питания и светодиодом. Функция цепи: — Q2 используется как переменный резистор. Q2 начинается с включения R1. — Q1 используется в качестве переключателя датчика перегрузки по току, а R3 является «чувствительным резистором» или «установочным резистором», который запускает Q1, когда протекает слишком большой ток. — Основной ток проходит через светодиоды, через Q2 и через R3. Когда через R3 протекает слишком большой ток, Q1 начинает включаться, что начинает выключать Q2. Выключение Q2 уменьшает ток через светодиоды и резистор R3. Таким образом, мы создали «контур обратной связи», который постоянно отслеживает ток и постоянно поддерживает его точно на заданном уровне. Эта схема настолько проста, что я соберу ее без печатной платы. я просто соединим провода частей в воздухе! но вы можете использовать небольшую макетную плату, если хотите (см. фотографии в конце для примера). сначала определите контакты на Q1 и Q2. укладывая детали перед собой этикетками вверх и штифтами вниз, штифт 1 слева, штырь 3 справа. по сравнению со схемой: Q1: итак: начнем с подключения провода от минуса светодиода к контакту 2 Q2 Теперь приступим к подключению Q1. сначала приклейте Q1 в перевернутом виде к передней части Q2, чтобы с ним было легче работать. у этого есть дополнительное преимущество: если Q2 сильно нагреется, это заставит Q1 уменьшить ограничение тока — функция безопасности! — соединить контакт 3 Q1 с контактом 1 Q2. — соединить контакт 2 Q1 с контактом 3 Q2. — припаять резистор одну ножку резистора R1 к этому болтающемуся проводу LED-plus — припаяйте другую ногу R1 к контакту 1 Q2. — присоединить плюсовой провод от аккумулятора или источника питания к плюсовому проводу светодиода. вероятно, было бы проще сделать это сначала на самом деле. — приклейте R3 сбоку от Q2, чтобы он оставался на месте. — подключить один вывод R3 к контакту 3 Q2 — подключите другой вывод R3 к контакту 1 Q1 Теперь подключите отрицательный провод от источника питания к контакту 1 Q1. готово! мы сделаем его менее хрупким на следующем шаге. Теперь проверьте цепь, подав питание. Кроме того, связывание двух проводов вместе также помогает снизить нагрузку на провода. Я также добавил фотографию той же схемы, но на макетной плате (это «Capital US-1008», доступна на digikey) и с 0,47-омным R3. Загрузки Схема драйвера светодиода питания — Ссылка
|
д.
мои заметки в других инструкциях по питанию, которые я сделал).
Q2 действует как переменный резистор, понижая напряжение источника питания, чтобы оно соответствовало потребностям светодиодов. поэтому Q2 потребуется радиатор, если есть большой ток светодиода или если напряжение источника питания намного выше, чем напряжение светодиодной цепочки. с большим радиатором эта схема может обрабатывать БОЛЬШУЮ мощность.
если это работает, нам просто нужно сделать его прочным. Самый простой способ — нанести большую каплю силиконового клея на всю цепь. это сделает его механически прочным и водонепроницаемым. просто капните на силикон и постарайтесь избавиться от пузырьков воздуха. я называю этот метод: «BLOB-TRONICS». это не выглядит как много, но это работает очень хорошо и дешево и легко.
Этот LC-метр позволяет измерять невероятно малые индуктивности, что делает его идеальным инструментом для изготовления всех типов ВЧ-катушек и катушек индуктивности. LC Meter может измерять индуктивность от 10 нГн до 1000 нГн, 1 мкГн — 1000 мкГн, 1 мГн — 100 мГн и емкости от 0,1 пФ до 900 нФ. Схема включает автоматический выбор диапазона, а также переключатель сброса и обеспечивает очень точные и стабильные показания.
Это очень полезное стендовое испытательное оборудование для тестирования и определения частоты различных устройств с неизвестной частотой, таких как генераторы, радиоприемники, передатчики, функциональные генераторы, кристаллы и т. д.
Его можно подключить к любому источнику стереозвука, такому как iPod, компьютер, ноутбук, CD-плеер, Walkman, телевизор, спутниковый ресивер, кассетная дека или другая стереосистема для передачи стереозвука с превосходной четкостью по всему дому, офису, двору или лагерная площадка.
Он также анализирует характеристики транзистора, такие как напряжение и коэффициент усиления. Это незаменимый инструмент для устранения неполадок и ремонта электронного оборудования путем определения работоспособности и исправности электролитических конденсаторов. В отличие от других измерителей ESR, которые измеряют только значение ESR, этот измеряет значение ESR конденсатора, а также его емкость одновременно.
д. Усилитель для наушников достаточно мал, чтобы поместиться в жестяную коробку Altoids, а благодаря низкому энергопотреблению может питаться от одного 9батарея В.
Плата оснащена 28-контактным разъемом DIP IC, заменяемым пользователем микроконтроллером ATmega328, прошитым загрузчиком Arduino, кварцевым резонатором 16 МГц и переключателем сброса. Он имеет 14 цифровых входов/выходов (0-13), 6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ и 6 аналоговых входов (A0-A5). Скетчи Arduino загружаются через любой адаптер USB-Serial, подключенный к разъему 6-PIN ICSP female. Плата питается напряжением 2-5 В и может питаться от батареи, такой как литий-ионный элемент, два элемента AA, внешний источник питания или адаптер питания USB.
