Driver - limitatore per torcia a LED
Nel precedente prodotto fatto in casa «Torcia ricaricabile - lampada da tavolo"È stato preso in considerazione, inclusa la modifica della matrice LED nella torcia acquistata. Lo scopo della revisione era aumentare l'affidabilità della sorgente luminosa modificando lo schema di collegamento dei LED, da parallelo a combinato.
I LED richiedono molta più energia rispetto ad altre fonti di luce. Ad esempio, un eccesso di corrente del 20% ridurrà la vita utile di diverse volte.
La caratteristica principale dei LED, che determinano la luminosità del loro bagliore, non è la tensione, ma la corrente. Affinché i LED possano garantire il calcolo del numero di ore dichiarato, è necessario un driver che stabilizzi la corrente che scorre attraverso il circuito LED e mantenga una luminosità della luce costante per lungo tempo.
Per diodi emettitori di luce a bassa potenza, è possibile utilizzarli senza driver, ma in questo caso i resistori limitatori svolgono il loro ruolo. Tale connessione è stata utilizzata nel prodotto fatto in casa sopra. Questa semplice soluzione protegge i LED dal superamento della corrente consentita, entro i limiti dell'alimentazione nominale, ma non c'è stabilizzazione.
In questo articolo, consideriamo l'opportunità di migliorare il design di cui sopra e migliorare le proprietà operative di una torcia alimentata da una batteria esterna.
Per stabilizzare la corrente attraverso i LED, aggiungiamo un semplice driver lineare al design della lampada: uno stabilizzatore di corrente con feedback. Qui, la corrente è il parametro principale e la tensione di alimentazione del gruppo LED può variare automaticamente entro determinati limiti. Il driver fornisce la stabilizzazione della corrente di uscita con una tensione di ingresso instabile o fluttuazioni di tensione nel sistema e la corrente viene regolata uniformemente senza creare interferenze ad alta frequenza inerenti agli stabilizzatori di impulsi. Lo schema di un tale driver è estremamente semplice da produrre e configurare, ma una minore efficienza (circa l'80%) è un costo per questo.
Per escludere una scarica critica della fonte di alimentazione (inferiore a 12 V), che è particolarmente pericolosa per le batterie al litio, introduciamo inoltre un'indicazione della scarica limite nel circuito o scollegando la batteria a bassa tensione.
Produzione di driver
1. Per risolvere queste proposte, produrremo il seguente circuito di alimentazione per la matrice LED.
La corrente di alimentazione della matrice LED passa attraverso il transistor di regolazione VT2 e la resistenza di limitazione R5. La corrente attraverso il transistore di controllo VT1 è impostata dalla selezione della resistenza R4 e può variare a seconda della variazione della caduta di tensione attraverso il resistore R5, utilizzata anche come resistenza di retroazione di corrente. Con l'aumento della corrente nella catena - LED, VT2, R5, per qualsiasi motivo, la caduta di tensione su R5 aumenta. Il corrispondente aumento di tensione sulla base del transistor VT1, lo apre, riducendo così la tensione sulla base di VT2. E questo copre il transistor VT2, riducendo e stabilizzando questo, la corrente attraverso i LED. Con una diminuzione della corrente sui LED e VT2, i processi procedono nell'ordine inverso. Pertanto, a causa del feedback, quando la tensione alla fonte di alimentazione cambia (da 17 a 12 volt) o possibili cambiamenti nei parametri del circuito (temperatura, guasto del LED), la corrente attraverso i LED è costante durante l'intero periodo di scarica della batteria.
Sul rilevatore di tensione, viene assemblato un chip DA1 specializzato, un dispositivo per il controllo della tensione. Il microcircuito funziona come segue. Alla tensione nominale, il chip DA1 è chiuso ed è in standby. Quando la tensione diminuisce sul terminale 1 collegato al circuito controllato (in questo caso, la fonte di alimentazione) ad un certo valore, il terminale 3 (all'interno del microcircuito) viene collegato al terminale 2 collegato a un filo comune.
Lo schema sopra ha varie opzioni di commutazione.
Opzione 1 Se colleghiamo il LED indicatore (LED1 - R3) collegato al filo positivo al terminale 3 (punto A) (vedere lo schema elettrico), otteniamo un'indicazione della scarica massima della batteria. Quando la tensione di alimentazione scende a un certo valore (nel nostro caso 12 V), il LED1 si accenderà, segnalando la necessità di caricare la batteria.
Opzione 2 Se il punto A è collegato al punto B, quando viene raggiunta una bassa tensione (12 V) sulla batteria, disconnetteremo automaticamente la matrice LED dall'alimentazione. Il rilevatore di tensione, chip DA1, quando viene raggiunta la tensione di controllo, collega la base del transistor VT2 con un filo comune e chiude il transistor scollegando la matrice LED. Quando la torcia viene riaccesa a bassa tensione (inferiore a 12 V), i LED della matrice si accendono per un paio di secondi (a causa della carica / scarica C1) e si spengono di nuovo, segnalando che la batteria è scarica.
Opzione 3Quando si combinano le opzioni 2 e 3, quando la matrice LED è spenta, il LED1 si accenderà.
I principali vantaggi dei circuiti del rivelatore di tensione sono la semplicità del collegamento del circuito (non sono necessarie quasi ulteriori parti di reggiatura) e il consumo energetico estremamente basso (condivisione di ampere di microampere) in stato di attesa (in modalità standby).
2. Montiamo il circuito del driver sul circuito.
Eseguiamo l'installazione di VT1, VT2, R4. Colleghiamo, come carico, la matrice LED, considerata all'inizio dell'articolo. Includiamo un milliamperometro nel circuito di alimentazione dei LED. Per verificare e regolare il circuito a una tensione stabile e specifica, lo colleghiamo a una fonte di alimentazione regolabile. Selezioniamo la resistenza del resistore R5, che consente di stabilizzare la corrente attraverso i LED nell'intera gamma della regolazione prevista (da 12 a 17 V). Per aumentare l'efficienza, è stata inizialmente installata una resistenza R5 con un valore nominale di 3,9 ohm (vedi foto), ma stabilizzare la corrente nell'intero intervallo (con parti effettivamente installate) ha richiesto un valore nominale di 20 ohm, poiché non c'era abbastanza tensione per regolare VT1 da per un basso consumo di corrente della matrice LED.
Il transistor VT1 è desiderabile scegliere con un coefficiente di trasmissione della corrente di base elevato. Il transistor VT2 deve fornire una corrente di collettore accettabile superiore alla corrente della matrice LED e alla tensione operativa.
3. Aggiungere il circuito indicatore - limitatore limitatore al circuito. I microcircuiti del rilevatore di tensione sono disponibili per vari valori di controllo della tensione. Nel nostro caso, a causa della mancanza di un microcircuito a 12 V, ho usato quello disponibile a 4,5 V (spesso presente negli elettrodomestici usati - televisori, videoregistratori). Per questo motivo, per controllare la tensione di 12 V, aggiungiamo al circuito un divisore di tensione per la resistenza costante R1 e la variabile R2, necessaria per la regolazione fine del valore desiderato. Nel nostro caso, regolando R2, otteniamo una tensione di 4,5 V sul pin 1 di DA1 a una tensione di 12,1 ... 12,3 V sul bus di alimentazione. Allo stesso modo, quando si seleziona un partitore di tensione, è possibile utilizzare altri microcircuiti simili: rilevatori di tensione, varie società, nomi e tensioni di controllo.
Inizialmente, controlliamo e configuriamo il circuito per funzionare in base all'indicatore LED. Quindi controlliamo il funzionamento del circuito collegando i punti A e B per spegnere la matrice LED. Ci fermiamo sull'opzione selezionata (1, 2, 3).
4. Prepariamo il pezzo grezzo per il tavolo da lavoro tagliando le dimensioni desiderate da un tipico pannello universale.
5. Effettuiamo il cablaggio del circuito di debug sul tavolo di lavoro.
6. Colleghiamo la matrice LED al piano di lavoro e controlliamo il funzionamento del gruppo driver - limitatore, nell'intera gamma della regolazione pianificata (da 12 a 17 V), collegando il driver a una fonte di alimentazione regolabile. Con risultati positivi, controlliamo il funzionamento del driver collegato alla batteria e come parte della lampada della batteria. Di solito non è necessaria un'installazione aggiuntiva.
