Импульсный стабилизатор тока
Поскольку экономия энергии во многих приложениях является решающей, разработчики компонентов, схемотехники стараются снизить влияние этих недостатков, и, зачастую, преуспевают в этом.
Схемы импульсных преобразователей
Стабилизатор на базе импульсного преобразователя имеет устройство, регулирующее работу ключа, в зависимости от нагрузки. Стабилизатор напряжения регистрирует напряжение на нагрузке и изменяет работу ключа (схема «а»). Стабилизатор тока измеряет ток через нагрузку, например с помощью маленького измерительного сопротивления Ri (схема «б»), включенного последовательно с нагрузкой.
В современных ключевых преобразователях в качестве ключа обычно используется MOSFET транзистор.
Понижающий преобразователь
Рассмотренный выше вариант преобразователя называется понижающим, поскольку напряжение на нагрузке всегда ниже напряжения источника питания.
Поскольку в дросселе постоянно течёт однонаправленный ток, требования к выходному конденсатору могут быть снижены, дроссель с выходным конденсатором играют роль эффективного LC фильтра. В некоторых схемах стабилизаторов тока, например для светодиодов, выходной конденсатор может отсутствовать вообще. В западной литературе понижающий преобразователь называется Buck converter.
Повышающий преобразователь
Схема импульсного стабилизатора, приведённая ниже, также работает на основе дросселя, однако дроссель всегда подключен к выходу источника питания. Когда ключ разомкнут, питание поступает через дроссель и диод на нагрузку. Когда ключ замыкается, дроссель накапливает энергию, когда ключ размыкается, возникающее на его выводах ЭДС добавляется к ЭДС источника питания и напряжение на нагрузке возрастает.
В отличие от предыдущей схемы, выходной конденсатор заряжается прерывистым током, следовательно выходной конденсатор должен быть большим, и, возможно, понадобится дополнительный фильтр. В западной литературе повышающе-понижающий преобразователь называется Boost converter.
Инвертирующий преобразователь
Как и в предыдущей схеме, выходной конденсатор заряжается прерывистым током, следовательно выходной конденсатор должен быть большим, и, возможно, понадобится дополнительный фильтр. В западной литературе инвертирующий преобразователь называется Buck-Boost converter.
Применение импульсного конвертера в качестве стабилизатора тока
Большинство импульсных блоков питания выпускаются с стабилизацией выходного напряжения. Типичные схемы таких блоков питания, особенно мощных, кроме обратной связи по выходному напряжению, имеют схему контроля тока ключевого элемента, например резистор с малым сопротивлением. Такой контроль позволяет обеспечивать режим работы дросселя. Простейшие стабилизаторы тока используют этот элемент контроля для стабилизации выходного тока. Таким образом, стабилизатор тока оказывается даже проще стабилизатора напряжения.
Рассмотрим схему импульсного стабилизатора тока для светодиода на базе микросхемы NCL30100 от известного производителя электронных компонентов On Semiconductor:
Схема понижающего преобразователя работает в режиме неразрывного тока с внешним ключом. Схема выбрана из множества других, поскольку она показывает, насколько простой и эффективной может быть схема импульсного стабилизатора тока с внешним ключом. В приведённой схеме, управляющая микросхема IC1 управляет работой MOSFET ключа Q1. Поскольку преобразователь работает в режиме неразрывного тока, выходной конденсатор ставить необязательно. В многих схемах датчик тока устанавливается в цепи истока ключа, однако, это снижает скорость включения транзистора. В приведённой схеме датчик тока R4 установлен в цепи первичного питания, в результате схема получилась простой и эффективной. Ключ работает на частоте 700 кГц, что позволяет установить компактный дроссель. При выходной мощности 7 Ватт, входном напряжении 12 Вольт при работе на 700 мА (3 светодиода), эффективность устройства более 95%. Схема стабильно работает до 15 Ватт выходной мощности без применения дополнительных мер по отводу тепла.
Ещё более простая схема получается с использованием микросхем ключевых стабилизаторов с встроенным ключом. Например, схема ключевого стабилизатора тока светодиода на базе микросхемы CAV4201/CAT4201:
Источник
Завершение работ
Когда вся схема
стробоскопа на светодиодах собрана, его можно подключить к питанию и проверить
на работоспособность. Рассмотренный пример позволяет использовать различные
источники питания:
- Блок питания от
6 до 12 вольт – создает разный уровень свечения и яркость в зависимости от
требуемой задачи в разных помещениях. - Элемент питания
на 9 вольт. Помешается непосредственно внутри корпуса и дает возможность
использовать стробоскоп в автономном режиме вне помещения.
При использовании качественных фирменных компонентов стробоскоп будет работать достаточно долго и не потребует ремонта в ближайшие десятилетия.
Индикатор для микросхем – логический пробник
Научившись создавать простейший пробник электрика своими руками, на основе LED также можно сделать простой логический пробник, который поможет отыскать неисправности в цифровых устройствах.
Логические пробники появились на заре вычислительной техники. При помощи них специалисты анализировали логические уровни на входах и выходах цифровых микросхем. Высокому уровню (напряжению) на выходе логического элемента присваивается значение логической «единицы», а низкому уровню – логического «нуля». Сопоставляя уровни на входе и выходе цифровой микросхемы, можно судить о ее исправности.
Как подобрать драйвер для светодиодов
Разобравшись с принципом работы led driver, осталось научиться их правильно выбирать. Если ты не забыл основ электротехники, полученных в школе, то дело это нехитрое. Перечислим основные характеристики преобразователя для светодиодов, которые будут участвовать в выборе:
- входное напряжение;
- выходное напряжение;
- выходной ток;
- выходная мощность;
- степень защиты от окружающей среды.
Прежде всего, необходимо решить, от какого источника будет питаться твой светодиодный светильник. Это может быть сеть 220 В, бортовая сеть автомобиля или любой другой источник как переменного, так и постоянного тока. Первое требование: то напряжение, которое ты будешь использовать, должно укладываться в диапазон, указанный в паспорте на драйвер в графе «входное напряжение». Кроме величины, нужно учесть и род тока: постоянный или переменный. Ведь в розетке, к примеру, ток переменный, а в автомобиле – постоянный. Первый принято обозначать аббревиатурой АС, второй DC. Почти всегда эту информацию можно увидеть и на корпусе самого прибора.
Этот драйвер рассчитан для работы от сети переменного тока напряжением от 100 до 265 В
Далее переходим к выходным параметрам. Предположим, у тебя есть три светодиода на рабочее напряжение 3.3 В и ток 300 мА каждый (указано в сопроводительной документации). Ты решил сделать настольную лампу, схема соединения диодов последовательная. Складываем рабочие напряжения всех полупроводников, получаем падение напряжения на всей цепочке: 3.3 * 3 = 9.9 В. Ток при таком соединении остается тем же – 300 мА. Значит, тебе нужен драйвер с выходным напряжением 9.9 В, обеспечивающий стабилизацию тока на уровне 300 мА.
Конечно, именно на это напряжение прибор найти не удастся, но это и не нужно. Все драйверы рассчитаны не на конкретное напряжение, а на некоторый диапазон. Твоя задача – уложить свое значение в этот диапазон. А вот выходной ток должен точно соответствовать 300 мА. В крайнем случае он может быть несколько меньше (лампа будет светить не так ярко), но никогда не больше. Иначе твоя самоделка сгорит сразу либо через месяц.
Идем дальше. Выясняем, какой мощности драйвер нам нужен. Этот параметр должен как минимум совпадать с потребляемой мощностью нашей будущей лампы, а лучше превышать это значение на 10-20%. Как рассчитать мощность нашей «гирлянды» из трех светодиодов? Вспоминаем: электрическая мощность нагрузки – это ток, идущий через нее, умноженный на приложенное напряжение. Берем калькулятор и перемножаем общее рабочее напряжение всех светодиодов на ток, предварительно переведя последний в амперы: 9.9 * 0.3 = 2.97 Вт.
Последний штрих. Конструктивное исполнение. Прибор может быть как в корпусе, так и без него. Первый, естественно, боится пыли и влаги, и в плане электробезопасности он не лучший вариант. Если ты решил встроить драйвер в лампу, корпус которой является хорошей защитой от окружающей среды, тогда подойдет. Но если корпус лампы имеет кучу вентиляционных отверстий (светодиоды должны охлаждаться), а само устройство будет стоять в гараже, то лучше выбрать источник питания в собственном корпусе.
Итак, нам нужен светодиодный драйвер со следующими характеристиками:
- питающее напряжение – сеть 220 В переменного тока;
- выходное напряжение – 9.9 В;
- выходной ток – 300 мА;
- выходная мощность – не менее 3 Вт;
- корпус – пылевлагозащитный.
Отправляемся в магазин и смотрим. Вот он:
Драйвер для питания светодиодов
Причем не просто подходящий, а идеально соответствующий запросам. Слегка пониженный выходной ток продлит жизнь светодиодов, но на яркости их свечения это абсолютно никак не отразится. Потребляемая мощность упадет до 2.7 Вт – будет запас мощности драйвера.
Как подобрать драйвер для светодиодов
Разобравшись с принципом работы led driver, осталось научиться их правильно выбирать. Если ты не забыл основ электротехники, полученных в школе, то дело это нехитрое. Перечислим основные характеристики преобразователя для светодиодов, которые будут участвовать в выборе:
- входное напряжение;
- выходное напряжение;
- выходной ток;
- выходная мощность;
- степень защиты от окружающей среды.
Прежде всего, необходимо решить, от какого источника будет питаться твой светодиодный светильник. Это может быть сеть 220 В, бортовая сеть автомобиля или любой другой источник как переменного, так и постоянного тока. Первое требование: то напряжение, которое ты будешь использовать, должно укладываться в диапазон, указанный в паспорте на драйвер в графе «входное напряжение». Кроме величины, нужно учесть и род тока: постоянный или переменный. Ведь в розетке, к примеру, ток переменный, а в автомобиле – постоянный. Первый принято обозначать аббревиатурой АС, второй DC. Почти всегда эту информацию можно увидеть и на корпусе самого прибора.
Этот драйвер рассчитан для работы от сети переменного тока напряжением от 100 до 265 В
Далее переходим к выходным параметрам. Предположим, у тебя есть три светодиода на рабочее напряжение 3.3 В и ток 300 мА каждый (указано в сопроводительной документации). Ты решил сделать настольную лампу, схема соединения диодов последовательная. Складываем рабочие напряжения всех полупроводников, получаем падение напряжения на всей цепочке: 3.3 * 3 = 9.9 В. Ток при таком соединении остается тем же – 300 мА. Значит, тебе нужен драйвер с выходным напряжением 9.9 В, обеспечивающий стабилизацию тока на уровне 300 мА.
Мнение экспертаАлексей БартошСпециалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.Задать вопрос экспертуВажно! Все полупроводники, работающие от одного драйвера, должны быть однотипными и желательно из одной партии. В противном случае, неизбежен разброс параметров светодиодов, в результате которого один из них будет светить вполнакала, а второй быстро сгорит
Конечно, именно на это напряжение прибор найти не удастся, но это и не нужно. Все драйверы рассчитаны не на конкретное напряжение, а на некоторый диапазон. Твоя задача – уложить свое значение в этот диапазон. А вот выходной ток должен точно соответствовать 300 мА. В крайнем случае он может быть несколько меньше (лампа будет светить не так ярко), но никогда не больше. Иначе твоя самоделка сгорит сразу либо через месяц.
Идем дальше. Выясняем, какой мощности драйвер нам нужен. Этот параметр должен как минимум совпадать с потребляемой мощностью нашей будущей лампы, а лучше превышать это значение на 10-20%. Как рассчитать мощность нашей «гирлянды» из трех светодиодов? Вспоминаем: электрическая мощность нагрузки – это ток, идущий через нее, умноженный на приложенное напряжение. Берем калькулятор и перемножаем общее рабочее напряжение всех светодиодов на ток, предварительно переведя последний в амперы: 9.9 * 0.3 = 2.97 Вт.
Последний штрих. Конструктивное исполнение. Прибор может быть как в корпусе, так и без него. Первый, естественно, боится пыли и влаги, и в плане электробезопасности он не лучший вариант. Если ты решил встроить драйвер в лампу, корпус которой является хорошей защитой от окружающей среды, тогда подойдет. Но если корпус лампы имеет кучу вентиляционных отверстий (светодиоды должны охлаждаться), а само устройство будет стоять в гараже, то лучше выбрать источник питания в собственном корпусе.
Итак, нам нужен светодиодный драйвер со следующими характеристиками:
- питающее напряжение — сеть 220 В переменного тока;
- выходное напряжение – 9.9 В;
- выходной ток – 300 мА;
- выходная мощность — не менее 3 Вт;
- корпус — пылевлагозащитный.
Отправляемся в магазин и смотрим. Вот он:
Драйвер для питания светодиодов
Причем не просто подходящий, а идеально соответствующий запросам. Слегка пониженный выходной ток продлит жизнь светодиодов, но на яркости их свечения это абсолютно никак не отразится. Потребляемая мощность упадет до 2.7 Вт – будет запас мощности драйвера.
Мнение экспертаАлексей БартошСпециалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.Задать вопрос экспертуЕсли у тебя очень большое количество светодиодов, то при последовательном включении их общее напряжение может превысить максимально возможное для существующих драйверов. В этом случае обратись к разделу Схема подключения драйвера к светодиодам, который находится в конце этой статьи.
Схемы стабилизаторов и регуляторов тока
Существуют как минимум четыре варианта изготовления стабилизаторов напряжения на 12 вольт для авто своими руками:
- На кренке.
- На паре транзисторов.
- На операционном усилителе.
- На микросхеме импульсного стабилизатора.
Разберем, какие главные особенности имеет каждая из рассматриваемых модификаций.
На кренке
Для сборки своими руками простейшего стабилизатора для светодиодов для авто на 12 вольт потребуются:
- Микросхема LM317 или КРЕН8Б (более точнее КР142ЕН8Б), или KIA7812A.
- Резистор на 120 Ом.
- Печатное плато или перфорированная панель.
На изображениях наглядно представлено расположение основных компонентов схемы простейшего стабилизатора для светодиодов в авто:
На второй схеме на входе с АКБ применяется диод выпрямляющего типа 1n4007.
На двух транзисторах
Одним из самых популярных автомобильных стабилизаторов напряжения для светодиодов на 12 вольт, который также собирается своими руками, на сегодня является схема на двух транзисторах.
Переменное напряжение номиналом 12 вольт поступает на диодный мостик VD1 – VD4, выпрямляется и, проходя через фильтры С1 С2, сглаживается. Далее ток идет на стабилизатор параметрического типа VD1 и проходит к резистору R2. Затем с его движка передается на ключ составного транзистора VT1 VT2. Уровень его открытости определяется состоянием движка резистора переменного типа R2 – в нижнем положении регулятора транзисторы перекрыты и напряжение не поступает в нагрузку, а в верхнем состоянии регулятора R2 оно максимально и транзисторы полностью открыты, напряжение прилагается к нагрузке.
Приведенная модель стабилизатора напряжения для авто чаще всего применяется для дневных ходовых огней на базе светодиодов и позволяет успешно подстраивать параметры бортового тока под характеристики прибора освещения.
На операционном усилителе
Стабилизатор напряжения на 12 вольт для светодиодов в авто имеет смысл изготовить своими руками, когда возникает необходимость для его работы в расширенном диапазоне рабочих параметров. Ниже приведенная схема такого устройства. Главная его особенность в том, что сам усилитель включен в цепь обратной связи и питается прямо с выхода стабилизатора. Прибор характеризуется коэффициентом стабилизации – порядка 1000, при этом сопротивление на выходе – не более 10 мкОм при КПД около 50%. Ток нагрузки в номинале – не менее 200 мкА, при пульсации напряжения на выходе в двойной амплитуде – меньше 60 мкВ.
Среди главных особенностей его работы выделяются:
- Рабочий интервал температуры – от -20 до +60 градусов.
- Термический дрейф напряжения на выходе – меньше 0,05%.
- Возможность повышения напряжения на выходе до 27-30 вольт.
Для решения последней задачи нужно между выводами «7» и «+25» установить резистор на 200 Ом. Каскад транзистора VT1 выполняет роль динамической нагрузки для VT4 и при этом повышает общий коэффициент усиления. Транзистор П702А можно заменить на аналоги П702 или КТ805, при этом КТ603Г – соответственно на П308 или П309, а также КТ201В и КТ203В — на МП103 либо МП106.
На микросхеме импульсного стабилизатора
Когда от стабилизатора напряжения для авто требуется высокий коэффициент полезного действия, лучше собрать своими руками устройство с использование импульсных составляющих. Наиболее распространенной является ниже представленная схема МАХ771 (или аналогов 770, 772).
Стабилизатор импульсного типа на выходе имеет мощность в 15 ватт. Элементы цепи R1 и R2 разделяют показатели напряжения на точках выход. В случае, когда оно становится выше базового, импульсные выпрямители просто снижаются его выходное значение. В обратном случае прибор будет, напротив, увеличивать данный параметр на выходе.
Монтаж и установка своими руками импульсного стабилизатора напряжения для светодиодов в авто разумна, когда его показатель превышает 16 вольт. При возникновении повышенного падения нагрузки в цепь следует внедрить операционный усилитель.
Технические параметры
Самый главный критерий при выборе – напряжение питания.
Важные технические параметры:
- конструкция и степень защиты;
- возможность работать при осадках;
- уровень защищенности от пыли и засорения посторонними предметами;
- способность поддерживать температуру;
- светочувствительность, возможность ее регулировки.
Оборудование, поставляемое из заграницы, разработано для стандартного напряжения конкретной страны: 110 или 127 вольт. Такие датчики освещенности не могут работать от сети 220 или 380 вольт.
Эксплуатационные хаpaктеристики
При покупке необходимо ориентироваться на вид лампы и место установки.
Лампочки в светильниках бывают:
- накаливания (нагрузка активная);
- люминесцентные, светодиодные (нагрузка реактивная);
- ртутные, натриевые (требуется дополнительный контур, защищающий от колебаний пускового тока).
Модели со встроенным фотоэлементом разработаны для установки вне помещений. Они герметичные, степенью защит от IP 65, рабочая температура от -25 до +40оС. Оборудование с выносным датчиком покупают, если есть возможность размещения в щитке. При таком варианте достаточно степени защиты до IP 44.
Мощность нагрузки учитывается при необходимости подключить к одному фотодатчику несколько светильников. Выключатель будет служить дольше, если его мощность на 20% больше суммарной мощности осветительного оборудования.
Стандартный диапазон освещенности 2 – 50 Лк. Не стоит покупать оборудование без регулировки этого параметра. Исключение – подключение к одному светодиодному прожектору и отсутствие жестких требований по экономии электроэнергии.
Немаловажен так же вес и размер фотодатчика. Самые большие модели со встроенным трaнcформатором. Немало места занимает пускатель. При выборе устройства с отдельным датчиком учитывается наличие в щитке свободного прострaнcтва.
Если на участке один или два фонаря, вполне подойдет нерегулируемое реле, к которому светильники подключаются напрямую. При наличии большого количества светильников, подключенных параллельно, выключатель не сможет выдерживать проходящий через него электрический ток. Следует купить модель, оснащенную магнитным пускателем.
Возможности
Функциональность сумеречного выключателя зависит от его типа:
- для управления линией светодиодных прожекторов следует купить модель с силовыми переключателями, передающими комaнду, и сенсором движения;
- для большого загородного участка или многоквартирного городского дома подойдет фотореле с регулятором порога, позволяющим устанавливать показатели в зависимости от времени года;
- для промышленного помещение или склада нужно приобрести модель с выносным фотоэлементом;
Изготовление драйвера светодиодов на 220В своими руками
Для изготовления
самодельного драйвера своими руками потребуются радиодетали для создания трех
взаимодействующих сегментов:
- Делитель
напряжения, основанный на емкостном сопротивлении. - Мост из диодов.
- Стабилизатор.
Кроме того, понадобятся
следующие инструменты, приборы и расходники:
- Паяльная станция мощностью около 30 Вт.
- Нейтральный флюс.
- Припой оловянно-свинцового состава.
- Пассатижи для загиба выводов.
- Кусачки для отреза проводки.
- Многожильные медные проводники в изоляции сечением от 0,35 до 1 мм2.
- Прибор для контрольного измерения (мультиметр).
- Изолента/трубка термоусадочная.
- Монтажная макетная плата на базе текстолита.
Инструкция по сборке драйвера своими
руками
Инструкция по
изготовлению своими руками драйвера светодиода с питанием от 220 В включает
следующие действия:
- Подготавливается макетная плата необходимого размера.
- Сначала припаиваются крупные компоненты цепи.
- Затем поочередно в соответствии со схемой монтируются мелкие элементы – резисторы, диоды, конденсаторы.
- В последнюю очередь устанавливаются транзисторы и переменный резистор.
- Распределение компонентов должно быть таким, чтобы расстояние между ними было как можно меньше.
- Соединение диодов происходит с учетом полярности (для транзисторов – по распиновке).
- По завершении сборки схему нужно подключить и провести замеры мультиметром.
Создание драйвера для
светильника из светодиодов для подключения их к питанию на 220 В доступно
своими руками любому желающему, имеющему опыт работы с радиокомпонентами. В
ходе сборки не потребуется особых оборудования и материалов – все инструменты и
детали можно приобрести в специализированных магазинах. К тому же, при
правильном подходе и качественных составляющих собранная схема обеспечит
стабильность и долговечность прибору освещения не хуже покупного аналога.
Схема
Предложенная ниже схема
драйвера представляет собой совокупность трех последовательно взаимодействующих
между собой каскадов:
- Первая область
отвечает за понижение амплитуды напряжения. В основе лежит емкостный керамический
конденсатор (500 вольт) с резистором для самозарядки первого. Его номинал может
варьироваться в широких пределах – от 100 до 1000 кОм и от 500 до 1000 мВт.
Принцип действия его основан на том, что он пропускает ток до полной зарядки
обкладок. При емкости в 0,3 мкФ это время составит всего десятую часть период
полуволны 220 В – то есть всего 1/10 поступающего напряжения. - Второй сегмент
выполняет роль выпрямления тока из переменного в постоянный. Это цепь диодных
полярно соединенных элементов. В данной цепи на выходе его номинал составит
порядка 24 В (с учетом деления в предыдущем блоке). - Заключительный
элемент сглаживает и стабилизирует электроток. Для цели сглаживания применяется
параллельно подключенный конденсатор электролитической модификации (емкость
определяется мощностью нагрузки). Стабилизатором напряжения в предложенной
схеме выступает модуль L7812.
Конденсатор в сочетании с диодным мостиком выполняет задачу делителя напряжения, поэтому если входное напряжение будет меняться, соответственно иное значение его получится и на выходе.
Компоненты
Для сборки своими
руками предложенной выше схемы драйвера для светодиодов, питание которых
осуществляется от 220В, потребуется следующий набор радиокомпонентов:
- Светодиоды 12 штук с параметрами – 3,3 вольта 1 ватт (для сборки своими руками лэд-лампы питанием от 220 В).
- Конденсатор керамического типа – 0,3 мкФ, 500 вольт – 1 штука.
- Резисторный модуль – от 0,5 до 1 Ом и 0,5-1 Вт – 1 экземпляр.
- Четыре диода по 100 В каждый.
- Пара конденсаторов электролитического типа на 16 вольт 100 и 330 мкФ.
- 12-вольтовый стабилизатор напряжения модели L7812, либо его аналог.
Вариант драйвера без стабилизатора тока
Рассмотрим схему
подключения драйвера без блока стабилизатора. Как известно, отсутствие
трансформатора в подобном приборе приводит к пульсации напряжения и,
соответственно, яркости свечения светодиодов. Лишь частично эту проблему
устраняет идущий после диодного мостика конденсатор. Однако пульсировать
амплитуда все же будет – в рамках 2-3 вольт.
Вариант со
стабилизатором на 12 вольт решают эту задачу полностью, поэтому и
смонтированный своими руками такой драйвер по степени пульсации амплитуды
напряжения не будет уступать покупным дорогим аналогам.
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.
Правила подбора
Для обеспечения стабильности работы светодиодного светильника необходимо правильно подобрать драйвер. Делать это лучше всего на этапе планирования системы подсветки. При этом нужно учесть:
- Сколько и каких лед-элементов будет соединено.
- Какая схема подключения лежит в основе – параллельная, последовательная или последовательно по два.
- Суммарные характеристики монтируемых led-узлов (мощность, напряжение, сила тока).
Поэтому сначала нужно купить драйвер, а затем к нему подбирать светодиодные светильники. В противном случае на практике достаточно проблематично к уже имеющейся системе освещения подобрать преобразователь с заданными параметрами. Исключение могут составлять готовые в сборке заводские приборы подсветки, например, лампы Армстронг. Для них выпускаются специальные стабилизаторы с определенным набором характеристик.
Оптимальным подключением светодиодных элементов является последовательный способ. Независимо от расстояния в цепочке все лед-кристаллы в светильнике будут светить равномерно, так как сила тока в любой точке схемы одинакова. Однако, чем больше количество led-кристаллов, тем выше должен быть номинал напряжения у драйвера.
Основные характеристики регулятора NSI45020
- Регулируемый ток 20±10% мА;
- Максимальное напряжение анод-катод 45 В;
- Рабочий температурный диапазон -55…+150°С;
- Корпус SOD-123 выполненный с использованием без свинцовых технологий.
Сферы применения стабилизатора NSI45020AT1G: световые панели, декоративная подсветка, подсветка дисплеев. В автомобилях регулятор тока ставят на подсветку зеркал, приборной панели, кнопок. Также его используют в светодиодных лентах вместо обычных резисторов, что позволяет подключать LED ленты к источникам разного напряжения без потери яркости. Напряжение питания у NSI45020 до 45 В, на выходе стабильные 20 мА. Включается последовательно с цепочкой светодиодов, единственное условие: сумма падений напряжения на светодиодах должна быть меньше входного напряжения минимум на 0,7 В. В общем деталь полезная, и если бы ещё цена на них была низкая — можно смело закупать партию и ставить вместо резисторов, на все светодиоды в приборах и конструкциях. Даташит на NSI45020 здесь
Китайские преобразователи – что в них особенного
Китайские друзья славятся умением подделать оборудование так, что им становится невозможно пользоваться. По отношению к драйверам можно сказать так же. Приобретая китайское устройство будьте готовыми к завышенным заявленным характеристикам, низкому качеству и быстрому выходу преобразователя из строя. Если же собирается первый в жизни LED-светильник, потренироваться и получить навыки в радиоэлектронике, такие изделия незаменимы по причине низкой стоимости и простоты исполнения.
Если добавить в схему китайского преобразователя конденсатор, срок службы лампы увеличится
Что такое драйвер для LED-освещения и его необходимость
Поскольку светодиоды являются токовыми приборами, то соответственно они очень чувствительны к этому параметру. Для нормальной работы освещения требуется, чтобы через LED-элемент проходил стабилизированный ток с номинальной величиной. Для этих целей и был создан драйвер для светодиодных светильников.
Некоторые читатели, увидев слово драйвер, будут в недоумении, поскольку все мы привыкли, что этим термином обозначается некое ПО, позволяющее управлять программами и устройствами. В переводе с английского языка driver означает: водитель, машинист, поводок, мачта, управляющая программа и еще более 10 значений, но всех их объединяет одна функция – управление. Так обстоит дело и с драйверами для светодиодных светильников, только управляют они током. Итак, с термином разобрались, теперь перейдем к сути.
Драйвера ставят даже в энергосберегающих лампах с цоколем, правда он хорошо замаскирован
LED-драйвер – электронное устройство, на выходе которого, после стабилизации, образуется постоянный ток необходимой величины, обеспечивающий нормальную работу светодиодных элементов. В этом случае стабилизируется именно ток, а не напряжение. Устройства, стабилизирующие выходное напряжение называются блоками питания, которые также используются для питания светодиодных элементов освещения.
Как мы уже поняли, основным параметром драйвера для светодиодов является выходной ток, который устройство может обеспечивать длительное время при включении нагрузки. Для нормального и стабильного свечения LED-элементов требуется, чтобы через светодиод протекал ток, величина которого должна совпадать со значениями указанными в техническом паспорте полупроводника.
Основные выводы
Светодиод можно подключить к любой батарейке, но методика будет отличаться в зависимости от параметров источника:
- для элементов АА или ААА (1,5 В) потребуется
сборка усилителя, что для неподготовленного человека представляет определенную
сложность; - батарейки на 3 В можно подключать к светодиодам
напрямую, без промежуточных элементов; - элементы «Крона» лучше всего подключать к сборке
3 или 4 LED.
ПредыдущаяСветодиодыСхема и особенности подключения светодиодной подсветки к компьютеруСледующаяСветодиодыОсобенности и критерии выбора кабеля для светодиодной ленты
https://youtube.com/watch?v=%250A
