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Alcuni semplici schemi di alimentazione a LED
Nonostante l'ampia scelta nei negozi di torce a LED di vari design, i prosciutti stanno sviluppando le proprie opzioni per alimentare LED bianchi super luminosi. Fondamentalmente, il compito si riduce a come alimentare il LED da una sola batteria o accumulatore, per condurre ricerche pratiche.
Dopo aver ottenuto un risultato positivo, lo schema viene smontato, i dettagli vengono messi in una scatola, l'esperimento viene completato, la soddisfazione morale ne consegue. Spesso gli studi si fermano a questo, ma a volte l'esperienza di assemblare un particolare assemblaggio su una breadboard va in un vero design, realizzato secondo tutte le regole dell'arte. Di seguito sono riportati alcuni semplici circuiti sviluppati da radioamatori.
In alcuni casi, è molto difficile stabilire chi è l'autore del sistema, poiché lo stesso schema appare su siti diversi e in articoli diversi. Spesso, gli autori di articoli scrivono onestamente che questo articolo è stato trovato su Internet, ma chi ha pubblicato questo schema per la prima volta non è noto. Molti schemi sono semplicemente copiati dalle assi delle stesse lanterne cinesi.
L'autore dell'articolo che stai leggendo non afferma di essere l'autore dei circuiti, questa è solo una piccola selezione di circuiti sull'argomento "LED".
Perché abbiamo bisogno di convertitori
Il fatto è che si verifica una caduta di tensione diretta LEDdi norma, non meno di 2,4 ... 3,4 V, quindi da una singola batteria con una tensione di 1,5 V, e ancora di più di una batteria con una tensione di 1,2 V, è semplicemente impossibile accendere un LED. Ci sono due vie d'uscita. Utilizza una batteria di tre o più celle galvaniche o costruisci almeno la più semplice Convertitore DC-DC.
È il convertitore che ti permetterà di alimentare la torcia con una sola batteria. Questa soluzione riduce il costo degli alimentatori e inoltre consente un utilizzo più completo carica di una cella galvanica: molti inverter funzionano con una scarica profonda della batteria fino a 0,7 V! L'uso di un convertitore riduce anche le dimensioni della torcia.
Il circuito più semplice per l'alimentazione di un LED
Il circuito è un generatore di blocco. Questo è uno dei circuiti elettronici classici, quindi, con un corretto assemblaggio e parti riparabili, inizia a funzionare immediatamente. La cosa principale in questo circuito è avvolgere correttamente il trasformatore Tr1, non confondere la fase degli avvolgimenti.
Come nucleo del trasformatore, puoi usare un anello di ferrite dalla scheda dall'insolubile lampada fluorescente a risparmio energetico. È sufficiente avvolgere diversi giri di un filo isolato e collegare gli avvolgimenti, come mostrato nella figura seguente.
Il trasformatore può essere avvolto con un filo di avvolgimento di tipo PEV o PEL con un diametro non superiore a 0,3 mm, che consentirà di posare un po 'più giri, almeno 10 ... 15, sull'anello, migliorando leggermente il funzionamento del circuito.
Gli avvolgimenti devono essere avvolti in due fili, quindi collegare le estremità degli avvolgimenti, come mostrato nella figura. L'inizio degli avvolgimenti nel diagramma è indicato da un punto. Come a transistor è possibile utilizzare qualsiasi conduttività n-p-n a transistor a bassa potenza: KT315, KT503 e simili. Ora è più facile trovare un transistor importato, come il BC547.
Se il transistor della struttura n-p-n non è a portata di mano, è possibile applicare transistor di conducibilità pnpad es. KT361 o KT502. Tuttavia, in questo caso, dovrai cambiare la polarità della batteria.
Il resistore R1 viene selezionato in base al miglior bagliore del LED, sebbene il circuito funzioni anche se viene sostituito semplicemente da un ponticello. Lo schema sopra è inteso semplicemente per l'anima, per condurre esperimenti. Quindi dopo otto ore di funzionamento continuo su un LED, la batteria da 1,5 V “si arresta” a 1,42 V. Possiamo dire che non è quasi scaricato.
Per studiare le capacità di carico del circuito, puoi provare a collegare più altri LED in parallelo. Ad esempio, con quattro LED, il circuito continua a funzionare abbastanza stabilmente, con sei LED il transistor inizia a riscaldarsi, con otto LED la luminosità diminuisce notevolmente, il transistor si riscalda molto fortemente. Ma lo schema, tuttavia, continua a funzionare. Ma questo è solo nell'ordine della ricerca scientifica, poiché il transistor in questa modalità non funzionerà per molto tempo.
Convertitore con raddrizzatore
Se hai intenzione di creare una semplice torcia sulla base di questo schema, dovrai aggiungere un paio di dettagli in più, che forniranno un bagliore più luminoso del LED.
È facile vedere che in questo circuito il LED non è alimentato da pulsazioni, ma da corrente continua. Naturalmente, in questo caso, la luminosità del bagliore sarà leggermente più alta e il livello delle pulsazioni della luce emessa sarà molto inferiore. Come diodo, qualsiasi alta frequenza, ad esempio KD521 (principio di funzionamento di un diodo a semiconduttore).
Convertitori Choke
Un altro diagramma più semplice è mostrato nella figura seguente. È un po 'più complicato del diagramma nella figura. 1, contiene 2 transistor, ma invece di un trasformatore con due avvolgimenti, ha solo un induttore L1. Tale strozzatura può essere avvolta sull'anello dalla stessa lampada a risparmio energetico, per la quale è necessario avvolgere solo 15 giri di un filo di avvolgimento con un diametro di 0,3 ... 0,5 mm.
Con il parametro dell'acceleratore indicato sul LED, è possibile ottenere una tensione fino a 3,8 V (caduta di tensione diretta sul LED 5730 3,4 V), che è sufficiente per alimentare un LED 1W. L'impostazione del circuito consiste nella selezione del condensatore C1 nell'intervallo di ± 50% in base alla luminosità massima del LED. Il circuito è operativo quando la tensione di alimentazione è ridotta a 0,7 V, il che garantisce il massimo utilizzo della capacità della batteria.
Se integriamo il circuito considerato con un raddrizzatore sul diodo D1, un filtro sul condensatore C1 e un diodo zener D2, otteniamo un alimentatore a bassa potenza che può essere utilizzato per alimentare i circuiti sull'amplificatore operazionale o altri componenti elettronici. In questo caso, l'induttanza dell'induttore viene selezionata entro 200 ... 350 μH, il diodo D1 con una barriera di Schottky, il diodo zener D2 viene selezionato dalla tensione del circuito fornito.
Con una buona combinazione di circostanze, utilizzando un tale convertitore, è possibile ottenere una tensione di 7 ... 12 V in uscita. Se si prevede di utilizzare il convertitore per alimentare solo i LED, il diodo Zener D2 può essere escluso dal circuito.
Tutti i circuiti considerati sono le fonti di tensione più semplici: la limitazione di corrente attraverso il LED viene eseguita approssimativamente allo stesso modo di in vari telecomandi o in accendini con LED.
Il LED attraverso il pulsante di accensione, senza alcuna resistenza di limitazione, è alimentato da 3 ... 4 batterie a disco piccolo, la cui resistenza interna limita la corrente attraverso il LED a un livello sicuro.
Circuiti di feedback attuali
E il LED è, tuttavia, un dispositivo attuale. Non è per niente che la corrente continua è indicata nella documentazione per i LED. Pertanto, questi schemi per alimentare i LED contengono feedback di corrente: non appena la corrente attraverso il LED raggiunge un certo valore, lo stadio di uscita viene disconnesso dalla fonte di alimentazione.
Anche gli stabilizzatori di tensione funzionano esattamente, solo che c'è un feedback di tensione. Di seguito è riportato un diagramma per l'alimentazione dei LED di feedback della corrente.
Un attento esame mostra che la base del circuito è lo stesso generatore di blocco montato sul transistor VT2. Il transistor VT1 è il controllo nel circuito di retroazione. Il feedback in questo circuito funziona come segue.
I LED sono alimentati da una tensione che si accumula sul condensatore elettrolitico. Il condensatore viene caricato attraverso il diodo dalla tensione di impulso dal collettore del transistor VT2. La tensione rettificata viene utilizzata per alimentare i LED.
La corrente attraverso i LED segue il seguente percorso: più condensatore, LED con resistori di limite, resistore di retroazione di corrente (sensore) Roc, meno condensatore elettrolitico.
In questo caso, viene creata una caduta di tensione Uoc = I * Roc sul resistore di retroazione, dove I è la corrente attraverso i LED. Con tensione crescente attivata condensatore elettrolitico (il generatore, tuttavia, funziona e carica il condensatore), aumenta la corrente attraverso i LED e, di conseguenza, aumenta anche la tensione attraverso il resistore di retroazione Roc.
Quando Uoc raggiunge 0,6 V, si apre il transistor VT1, chiudendo la giunzione emettitore di base del transistor VT2. Il transistor VT2 si chiude, il generatore di blocco si arresta e interrompe la carica del condensatore elettrolitico. Sotto l'influenza del carico, il condensatore si scarica, la tensione attraverso il condensatore diminuisce.
Una diminuzione della tensione attraverso il condensatore porta a una diminuzione della corrente attraverso i LED e, di conseguenza, a una diminuzione della tensione di retroazione Uoc. Pertanto, il transistor VT1 è chiuso e non interferisce con il funzionamento del generatore di blocco. Il generatore si avvia e l'intero ciclo si ripete all'infinito.
Modificando la resistenza del resistore di retroazione, è possibile variare ampiamente la corrente attraverso i LED. Tali circuiti sono chiamati stabilizzatori di corrente pulsata.
Regolatori di corrente integrati
Attualmente, gli stabilizzatori di corrente per LED sono disponibili nella progettazione integrata. Ad esempio, è possibile citare i microcircuiti specializzati ZXLD381, ZXSC300. I diagrammi mostrati di seguito sono tratti dalle schede tecniche di questi microcircuiti.
La figura mostra il chip del dispositivo ZXLD381. Contiene un generatore PWM (Pulse Control), un sensore di corrente (Rsense) e un transistor di uscita. Ci sono solo due allegati. Questo è un LED LED e un induttore L1. Uno schema di cablaggio tipico è mostrato nella figura seguente. Il chip è disponibile nel pacchetto SOT23. La frequenza di generazione di 350 KHz è impostata da condensatori interni, è impossibile cambiarla. L'efficienza del dispositivo è dell'85%, l'avvio sotto carico è già possibile con una tensione di alimentazione di 0,8 V.
La tensione diretta del LED non deve essere superiore a 3,5 V, come indicato nella riga inferiore sotto la figura. La corrente attraverso il LED viene regolata modificando l'induttanza dell'induttore, come mostrato nella tabella sul lato destro della figura. Nella colonna centrale, la corrente di picco è indicata, nell'ultima colonna, la corrente media attraverso il LED. Per ridurre il livello di ondulazione e aumentare la luminosità del bagliore, è possibile utilizzare un raddrizzatore con un filtro.
Qui viene utilizzato un LED con una tensione diretta di 3,5 V, un diodo ad alta frequenza D1 con una barriera Schottky, un condensatore C1, preferibilmente con un valore basso di resistenza in serie equivalente (basso ESR). Questi requisiti sono necessari per aumentare l'efficienza complessiva del dispositivo, per riscaldare il diodo e il condensatore il meno possibile. La corrente di uscita viene selezionata selezionando l'induttanza dell'induttore in base alla potenza del LED.
Chip ZXSC300
Si differenzia da ZXLD381 in quanto non ha un transistor di uscita interno e un sensore di corrente resistore. Questa soluzione consente di aumentare in modo significativo la corrente di uscita del dispositivo e quindi applicare un LED di maggiore potenza.
Un resistore esterno R1 viene utilizzato come sensore di corrente, modificando il valore di cui è possibile impostare la corrente richiesta in base al tipo di LED. Il calcolo di questo resistore viene eseguito secondo le formule fornite nella scheda tecnica sul chip ZXSC300. Non forniremo queste formule qui; se necessario, è facile trovare un foglio dati e formule spia da lì. La corrente di uscita è limitata solo dai parametri del transistor di uscita.
Quando si accendono tutti i circuiti descritti per la prima volta, è consigliabile collegare la batteria tramite una resistenza da 10 Ω. Ciò contribuirà ad evitare la morte del transistor se, ad esempio, gli avvolgimenti del trasformatore non sono collegati correttamente. Se il LED si illumina con questo resistore, è possibile rimuovere il resistore e apportare ulteriori impostazioni.
Boris Aladyshkin
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