Jaký je správný ovladač pro 10W LED. Domácí ovladač pro vysoce výkonné LED. Jak vybrat ovladač pro LED. Způsoby připojení LED

19.05.2024

Použití LED jako světelných zdrojů obvykle vyžaduje specializovaný ovladač. Stává se však, že potřebný ovladač není po ruce, ale musíte uspořádat osvětlení, například v autě, nebo otestovat jas LED. V tomto případě to můžete udělat sami pro LED.

Jak vytvořit ovladač pro LED diody

Níže uvedené obvody používají nejběžnější prvky, které lze zakoupit v každém obchodě s rádiem. Pro montáž není potřeba žádné speciální vybavení, všechny potřebné nástroje jsou běžně dostupné. Navzdory tomu, s pečlivým přístupem, zařízení fungují poměrně dlouho a nejsou o moc horší než komerční vzorky.

Potřebné materiály a nástroje

K sestavení domácího ovladače budete potřebovat:

Páječka o výkonu 25-40W. Můžete použít větší výkon, ale tím se zvyšuje riziko přehřátí prvků a jejich selhání. Nejlepší je použít páječku s keramickým topným tělesem a nehořícím hrotem, protože... běžný měděný hrot poměrně rychle oxiduje a musí se čistit.
Tavidlo pro pájení (kalafuna, glycerin, FKET atd.). Je vhodné použít neutrální tavidlo - na rozdíl od aktivních tavidel (kyselina fosforečná a chlorovodíková, chlorid zinečnatý atd.) časem neoxiduje kontakty a je méně toxické. Bez ohledu na použité tavidlo je po sestavení zařízení lepší jej omýt alkoholem. Pro aktivní toky je tento postup povinný, pro neutrální - v menší míře.
Pájka. Nejběžnější je nízkotavitelná cíno-olověná pájka POS-61. Bezolovnaté pájky jsou méně škodlivé při vdechování výparů při pájení, ale mají vyšší bod tání s nižší tekutostí a tendenci časem degradovat svar.
Malé kleště na ohýbání vodičů.
Drátové řezačky nebo boční řezačky pro řezání dlouhých konců vodičů a vodičů.
Instalační vodiče jsou izolované. Nejlépe se hodí lankové měděné dráty o průřezu 0,35 až 1 mm2.
Multimetr pro sledování napětí v uzlových bodech.
Elektrická páska nebo teplem smrštitelná bužírka.
Malá prototypová deska vyrobená ze sklolaminátu. Postačí deska o rozměrech 60x40 mm.

Vývojová deska PCB pro rychlou instalaci

Jednoduchý budicí obvod pro 1W LED

Jeden z nejjednodušších obvodů pro napájení výkonné LED je znázorněn na obrázku níže:

Jak vidíte, kromě LED obsahuje pouze 4 prvky: 2 tranzistory a 2 odpory.

Výkonný n-kanálový tranzistor s efektem pole VT2 zde funguje jako regulátor proudu procházejícího LED. Rezistor R2 určuje maximální proud procházející LED a zároveň funguje jako proudový snímač pro tranzistor VT1 ve zpětnovazebním obvodu.

Čím více proudu prochází VT2, tím větší je pokles napětí na R2, v souladu s tím VT1 otevírá a snižuje napětí na bráně VT2, čímž se snižuje proud LED. Tímto způsobem je dosaženo stabilizace výstupního proudu.

Obvod je napájen ze zdroje konstantního napětí 9 - 12 V, proudem minimálně 500 mA. Vstupní napětí by mělo být alespoň o 1-2 V větší než úbytek napětí na LED.

Rezistor R2 by měl odvádět výkon 1-2 W v závislosti na požadovaném proudu a napájecím napětí. Tranzistor VT2 je n-kanálový, navržený pro proud minimálně 500 mA: IRF530, IRFZ48, IRFZ44N. VT1 – jakýkoli bipolární npn s nízkým výkonem: 2N3904, 2N5088, 2N2222, BC547 atd. R1 - výkon 0,125 - 0,25 W s odporem 100 kOhm.

Vzhledem k malému počtu prvků lze montáž provést závěsnou instalací:

Další jednoduchý obvod ovladače založený na lineárním řízeném regulátoru napětí LM317:

Zde může být vstupní napětí až 35 V. Odpor odporu lze vypočítat pomocí vzorce:

kde I je aktuální síla v ampérech.

V tomto obvodu bude LM317 rozptylovat významný výkon vzhledem k velkému rozdílu mezi napájecím napětím a poklesem LED. Proto bude muset být umístěn na malém. Rezistor musí být také dimenzován na minimálně 2 W.

Toto schéma je podrobněji popsáno v následujícím videu:

Zde si ukážeme, jak připojit výkonnou LED pomocí baterií s napětím asi 8 V. Když je úbytek napětí na LED asi 6 V, rozdíl je malý a čip se moc nezahřívá, takže se obejdete bez chladič.

Upozorňujeme, že pokud je velký rozdíl mezi napájecím napětím a poklesem na LED, je nutné umístit mikroobvod na chladič.

Napájecí obvod se vstupem PWM

Níže je uveden obvod pro napájení vysoce výkonných LED diod:

Ovladač je postaven na duálním komparátoru LM393. Samotný obvod je buck-konvertor, to znamená pulzní snižovací měnič napětí.

Funkce ovladače

Napájecí napětí: 5 - 24 V, konstantní;
Výstupní proud: až 1 A, nastavitelný;
Výstupní výkon: až 18 W;
Ochrana proti zkratu na výstupu;
Možnost ovládat jas pomocí externího PWM signálu (bude zajímavé si přečíst jak).

Princip fungování

Rezistor R1 s diodou D1 tvoří zdroj referenčního napětí cca 0,7 V, které je navíc regulováno proměnným rezistorem VR1. Rezistory R10 a R11 slouží jako proudové snímače pro komparátor. Jakmile napětí na nich překročí referenční, komparátor se uzavře a tím uzavře dvojici tranzistorů Q1 a Q2 a ty zase uzavřou tranzistor Q3. Induktor L1 má však v tomto okamžiku tendenci obnovit tok proudu, takže proud poteče, dokud napětí na R10 a R11 nebude nižší než referenční napětí a komparátor znovu otevře tranzistor Q3.

Dvojice Q1 a Q2 funguje jako vyrovnávací paměť mezi výstupem komparátoru a hradlem Q3. To chrání obvod před falešnými pozitivními výsledky v důsledku rušení na bráně Q3 a stabilizuje jeho provoz.

Druhá část komparátoru (IC1 2/2) slouží k dodatečné regulaci jasu pomocí PWM. K tomu je řídicí signál přiveden na vstup PWM: když jsou aplikovány logické úrovně TTL (+5 a 0 V), obvod se otevře a zavře Q3. Maximální frekvence signálu na vstupu PWM je asi 2 kHz. Tento vstup lze také použít k zapnutí a vypnutí zařízení pomocí dálkového ovladače.

D3 je Schottkyho dioda dimenzovaná na proud do 1 A. Pokud Schottkyho diodu nenajdete, můžete použít pulzní diodu, např. FR107, ale výstupní výkon se pak mírně sníží.

Maximální výstupní proud se nastavuje výběrem R2 a zapnutím nebo vypnutím R11. Tímto způsobem můžete získat následující hodnoty:

350 mA (1 W LED): R2=10K, R11 neaktivní,
700 mA (3 W): R2=10K, připojený R11, jmenovitý 1 Ohm,
1A (5W): R2=2,7K, připojen R11, jmenovitý 1 Ohm.

V užších mezích se nastavení provádí pomocí proměnného odporu a signálu PWM.

Sestavení a konfigurace ovladače

Komponenty ovladače jsou namontovány na prkénku. Nejprve je nainstalován čip LM393, poté nejmenší součástky: kondenzátory, odpory, diody. Poté jsou instalovány tranzistory a nakonec proměnný rezistor.

Prvky na desce je lepší umístit tak, aby se minimalizovala vzdálenost mezi připojenými piny a použít co nejméně vodičů co nejvíce propojek.

Při zapojování je důležité dodržet polaritu diod a pinout tranzistorů, které naleznete v technickém popisu těchto součástek. Diody lze použít i v režimu měření odporu: v propustném směru bude zařízení ukazovat hodnotu řádově 500-600 Ohmů.

K napájení obvodu lze použít externí zdroj stejnosměrného napětí 5-24 V nebo baterie. 6F22 („korunka“) a další baterie mají příliš malou kapacitu, takže jejich použití je nepraktické při použití vysoce výkonných LED.

Po montáži je potřeba upravit výstupní proud. K tomu jsou k výstupu připájeny LED diody a motor VR1 je nastaven do nejnižší polohy podle schématu (kontrolováno multimetrem v režimu „testování“). Dále na vstup přivedeme napájecí napětí a otáčením knoflíku VR1 dosáhneme požadovaného jasu žhavení.

Seznam prvků:

Závěr

První dva z uvažovaných obvodů jsou velmi jednoduché na výrobu, ale neposkytují ochranu proti zkratu a mají spíše nízkou účinnost. Pro dlouhodobé použití se doporučuje třetí obvod na LM393, protože nemá tyto nevýhody a má větší možnosti pro nastavení výstupního výkonu.

Standardní obvod ovladače LED RT4115 je znázorněn na obrázku níže:

Napájecí napětí by mělo být alespoň o 1,5-2 voltů vyšší než celkové napětí na LED. Podle toho lze v rozsahu napájecího napětí od 6 do 30 voltů k ovladači připojit 1 až 7-8 LED.

Maximální napájecí napětí mikroobvodu 45V, ale provoz v tomto režimu není zaručen (raději věnujte pozornost podobnému mikroobvodu).

Proud procházející LED diodami má trojúhelníkový tvar s maximální odchylkou od průměrné hodnoty ±15 %. Průměrný proud procházející LED diodami je nastaven rezistorem a vypočítán podle vzorce:

I LED = 0,1 / R

Minimální přípustná hodnota je R = 0,082 Ohm, což odpovídá maximálnímu proudu 1,2 A.

Odchylka proudu procházejícího LED od vypočteného nepřesahuje 5% za předpokladu, že je instalován odpor R s maximální odchylkou od jmenovité hodnoty 1%.

Takže pro rozsvícení LED při konstantním jasu necháme DIM pin viset ve vzduchu (je vytažen až na úroveň 5V uvnitř PT4115). V tomto případě je výstupní proud určen pouze odporem R.

Pokud mezi pin DIM a zem připojíme kondenzátor, získáme efekt plynulého rozsvícení LED diod. Doba potřebná k dosažení maximálního jasu bude záviset na kapacitě kondenzátoru, tím déle bude lampa svítit.

Pro referenci: Každý nanofarad kapacity prodlužuje dobu zapnutí o 0,8 ms.

Pokud chcete vytvořit stmívatelný ovladač pro LED s nastavením jasu od 0 do 100 %, můžete se uchýlit k jedné ze dvou metod:

První způsob předpokládá, že na vstup DIM je přiváděno konstantní napětí v rozsahu od 0 do 6V. V tomto případě se nastavení jasu od 0 do 100 % provádí při napětí na kolíku DIM od 0,5 do 2,5 voltů. Zvýšení napětí nad 2,5 V (a až 6 V) nijak neovlivňuje proud LED diodami (jas se nemění). Naopak snížení napětí na úroveň 0,3V nebo nižší vede k vypnutí obvodu a jeho přepnutí do pohotovostního režimu (odběr proudu klesne na 95 μA). Můžete tak efektivně ovládat provoz ovladače bez odpojení napájecího napětí.
Druhý způsob zahrnuje dodávku signálu z pulsně-šířkového měniče s výstupní frekvencí 100-20000 Hz, jas bude určen pracovním cyklem (pulsní pracovní cyklus). Pokud například vysoká úroveň trvá 1/4 periody a nízká úroveň 3/4, bude to odpovídat úrovni jasu 25 % maxima. Musíte pochopit, že pracovní frekvence ovladače je určena indukčností induktoru a v žádném případě nezávisí na frekvenci stmívání.

Obvod ovladače LED PT4115 se stmívačem konstantního napětí je znázorněn na obrázku níže:

Tento obvod pro nastavení jasu LED funguje skvěle díky tomu, že uvnitř čipu je pin DIM „vytažen“ na 5V sběrnici přes odpor 200 kOhm. Když je tedy jezdec potenciometru v nejnižší poloze, vytvoří se dělič napětí 200 + 200 kOhm a na pinu DIM se vytvoří potenciál 5/2 = 2,5V, což odpovídá 100% jasu.

Jak schéma funguje

V prvním okamžiku, kdy je přivedeno vstupní napětí, je proud přes R a L nulový a výstupní spínač zabudovaný v mikroobvodu je rozpojený. Proud přes LED začne postupně narůstat. Rychlost nárůstu proudu závisí na hodnotě indukčnosti a napájecím napětí. Obvodový komparátor porovnává potenciály před a za rezistorem R a jakmile je rozdíl 115 mV, objeví se na jeho výstupu nízká úroveň, která sepne výstupní spínač.

Díky energii uložené v indukčnosti proud přes LED nezmizí okamžitě, ale začne postupně klesat. Úbytek napětí na rezistoru R se postupně snižuje Jakmile dosáhne hodnoty 85 mV, komparátor opět vydá signál k rozepnutí výstupního spínače. A celý cyklus se opakuje dokola.

Pokud je potřeba zmenšit rozsah vlnění proudu přes LED, je možné paralelně s LED zapojit kondenzátor. Čím větší je jeho kapacita, tím více se vyhladí trojúhelníkový tvar proudu procházejícího LED a tím více se bude podobat sinusovému. Kondenzátor neovlivňuje provozní frekvenci nebo účinnost budiče, ale prodlužuje dobu potřebnou k vytvoření specifikovaného proudu přes LED.

Důležité montážní detaily

Důležitým prvkem obvodu je kondenzátor C1. Nejenže vyhlazuje vlnění, ale také kompenzuje energii akumulovanou v induktoru v okamžiku sepnutí výstupního spínače. Bez C1 bude energie uložená v induktoru proudit přes Schottkyho diodu do napájecí sběrnice a může způsobit poruchu mikroobvodu. Pokud tedy zapnete ovladač bez kondenzátoru, který posunuje napájení, je téměř zaručeno, že se mikroobvod vypne. A čím větší je indukčnost induktoru, tím větší je pravděpodobnost spálení mikrokontroléru.

Minimální kapacita kondenzátoru C1 je 4,7 µF (a když je obvod napájen pulzujícím napětím za diodovým můstkem - alespoň 100 µF).

Kondenzátor by měl být umístěn co nejblíže čipu a mít co nejnižší hodnotu ESR (tj. tantalové kondenzátory jsou vítány).

Velmi důležité je také zodpovědně přistupovat k výběru diody. Musí mít nízký úbytek napětí v propustném směru, krátkou dobu zotavení při spínání a stabilitu parametrů při zvyšování teploty p-n přechodu, aby se zabránilo nárůstu svodového proudu.

V zásadě můžete vzít běžnou diodu, ale pro tyto požadavky jsou nejvhodnější Schottkyho diody. Například STPS2H100A v SMD verzi (napětí vpřed 0,65V, vzad - 100V, pulzní proud do 75A, provozní teplota do 156°C) nebo FR103 v pouzdře DO-41 (zpětné napětí do 200V, proud do 30A, teplota do 150 °C). Velmi dobře si vedly běžné SS34, které můžete vytáhnout ze starých desek nebo koupit celé balení za 90 rublů.

Indukčnost induktoru závisí na výstupním proudu (viz tabulka níže). Nesprávně zvolená hodnota indukčnosti může vést ke zvýšení výkonu rozptýleného na mikroobvodu a překročení limitů provozní teploty.

Pokud se přehřeje nad 160°C, mikroobvod se automaticky vypne a zůstane ve vypnutém stavu, dokud nevychladne na 140°C, poté se automaticky spustí.

Navzdory dostupným tabulkovým údajům je přípustné instalovat cívku s odchylkou indukčnosti větší, než je jmenovitá hodnota. V tomto případě se účinnost celého okruhu změní, ale zůstane funkční.

Můžete si vzít tovární tlumivku, nebo si ji můžete vyrobit sami z feritového kroužku ze spálené základní desky a drátu PEL-0,35.

Pokud je důležitá maximální autonomie zařízení (přenosné lampy, lucerny), pak má smysl věnovat čas pečlivému výběru tlumivky, aby se zvýšila účinnost obvodu. Při nízkých proudech musí být indukčnost větší, aby se minimalizovaly chyby řízení proudu vyplývající ze zpoždění při spínání tranzistoru.

Tlumivka by měla být umístěna co nejblíže SW pinu, ideálně připojena přímo k němu.

A nakonec nejpřesnějším prvkem obvodu budiče LED je rezistor R. Jak již bylo řečeno, jeho minimální hodnota je 0,082 Ohmů, což odpovídá proudu 1,2 A.

Bohužel není vždy možné najít rezistor vhodné hodnoty, takže je čas si zapamatovat vzorce pro výpočet ekvivalentního odporu, když jsou rezistory zapojeny do série a paralelně:

R last = R1+R2 +...+Rn;
R páry = (R1xR2) / (R1+R2).

Kombinací různých způsobů připojení můžete získat požadovaný odpor z několika rezistorů po ruce.

Je důležité vést desku tak, aby proud Schottkyho diody neprotékal po dráze mezi R a VIN, protože to může vést k chybám v měření zatěžovacího proudu.

Nízká cena, vysoká spolehlivost a stabilita charakteristik ovladače na RT4115 přispívají k jeho širokému použití v LED lampách. Téměř každá druhá 12voltová LED lampa se základnou MR16 je namontována na PT4115 (nebo CL6808).

Odpor rezistoru s nastavením proudu (v ohmech) se vypočítá pomocí přesně stejného vzorce:

R = 0,1 / I LED[A]

Typické schéma zapojení vypadá takto:

Jak vidíte, vše je velmi podobné obvodu LED lampy s ovladačem RT4515. Popis činnosti, úrovně signálu, vlastnosti použitých prvků a rozložení desky plošných spojů jsou naprosto stejné, takže nemá smysl se opakovat.

CL6807 se prodává za 12 rublů/ks, jen je třeba dávat pozor, aby neklouzaly pájené (doporučuji vzít).

SN3350

SN3350 je další levný čip pro LED ovladače (13 rublů/kus). Jedná se téměř o úplnou obdobu PT4115 s jediným rozdílem, že napájecí napětí se může pohybovat od 6 do 40 voltů a maximální výstupní proud je omezen na 750 miliampér (nepřetržitý proud by neměl překročit 700 mA).

Stejně jako všechny výše popsané mikroobvody je SN3350 pulzní snižující převodník s funkcí stabilizace výstupního proudu. Jako obvykle je proud v zátěži (a v našem případě jedna nebo více LED diod působí jako zátěž) nastaven odporem rezistoru R:

R = 0,1 / I LED

Aby nebyl překročen maximální výstupní proud, odpor R by neměl být nižší než 0,15 Ohm.

Čip je dostupný ve dvou balíčcích: SOT23-5 (maximálně 350 mA) a SOT89-5 (700 mA).

Jako obvykle přivedením konstantního napětí na pin ADJ změníme obvod na jednoduchý nastavitelný ovladač pro LED.

Charakteristickým rysem tohoto mikroobvodu je mírně odlišný rozsah nastavení: od 25% (0,3V) do 100% (1,2V). Když potenciál na pinu ADJ klesne na 0,2 V, mikroobvod přejde do režimu spánku se spotřebou kolem 60 µA.

Typické schéma zapojení:

Další podrobnosti viz specifikace mikroobvodu (soubor pdf).

ZXLD1350

Navzdory skutečnosti, že tento mikroobvod je dalším klonem, některé rozdíly v technických vlastnostech neumožňují jejich přímé vzájemné nahrazení.

Zde jsou hlavní rozdíly:

mikroobvod začíná na 4,8 V, ale normálního provozu dosáhne pouze s napájecím napětím 7 až 30 V (až 40 V lze dodávat po dobu půl sekundy);
maximální zatěžovací proud - 350 mA;
odpor výstupního spínače v rozepnutém stavu je 1,5 - 2 Ohmy;
Změnou potenciálu na pinu ADJ z 0,3 na 2,5 V můžete měnit výstupní proud (jas LED) v rozsahu od 25 do 200 %. Při napětí 0,2 V po dobu alespoň 100 µs přejde ovladač do režimu spánku s nízkou spotřebou energie (asi 15-20 µA);
pokud se nastavení provádí pomocí PWM signálu, pak při frekvenci opakování pulzu pod 500 Hz je rozsah změn jasu 1-100 %. Pokud je frekvence nad 10 kHz, pak od 25 % do 100 %;

Maximální napětí, které lze přivést na vstup ADJ, je 6V. V tomto případě v rozsahu od 2,5 do 6V budič produkuje maximální proud, který je nastaven odporem omezujícím proud. Odpor odporu se vypočítá přesně stejným způsobem jako u všech výše uvedených mikroobvodů:

R = 0,1 / I LED

Minimální odpor rezistoru je 0,27 Ohm.

Typické schéma zapojení se neliší od svých protějšků:

Bez kondenzátoru C1 NENÍ MOŽNÉ napájet obvod!!! V nejlepším případě se mikroobvod přehřeje a vytvoří nestabilní charakteristiky. V nejhorším případě okamžitě selže.

Podrobnější charakteristiku ZXLD1350 naleznete v datasheetu k tomuto čipu.

Náklady na mikroobvod jsou nepřiměřeně vysoké (), navzdory skutečnosti, že výstupní proud je poměrně malý. Obecně platí, že je to moc pro každého. Já bych se do toho nepletl.

QX5241

QX5241 je čínský analog MAX16819 (MAX16820), ale ve výhodnějším balení. Dostupné také pod názvy KF5241, 5241B. Je označena „5241a“ (viz foto).

V jednom známém obchodě se prodávají téměř na váhu (10 kusů za 90 rublů).

Budič funguje na úplně stejném principu jako všechny výše popsané (kontinuální step-down měnič), ale neobsahuje výstupní spínač, takže provoz vyžaduje připojení externího tranzistoru s efektem pole.

Můžete použít jakýkoli N-kanálový MOSFET s vhodným odběrovým proudem a napětím zdroje kolektoru. Vhodné jsou například: SQ2310ES (do 20V!!!), 40N06, IRF7413, IPD090N03L, IRF7201. Obecně platí, že čím nižší je otevírací napětí, tím lépe.

Zde jsou některé klíčové funkce ovladače LED na QX5241:

maximální výstupní proud - 2,5 A;
Účinnost až 96 %;
maximální frekvence stmívání - 5 kHz;
maximální pracovní frekvence převodníku je 1 MHz;
přesnost stabilizace proudu pomocí LED - 1%;
napájecí napětí - 5,5 - 36 Voltů (běžně funguje při 38!);
výstupní proud se vypočítá podle vzorce: R = 0,2 / I LED

Přečtěte si specifikaci (v angličtině) pro více podrobností.

Ovladač LED na QX5241 obsahuje několik dílů a je vždy sestaven podle tohoto schématu:

Čip 5241 je dodáván pouze v balení SOT23-6, takže je nejlepší se k němu nepřibližovat páječkou na pájecí pánve. Po instalaci by měla být deska důkladně omyta, aby se odstranila jakákoli neznámá kontaminace, která může negativně ovlivnit činnost mikroobvodu.

Rozdíl mezi napájecím napětím a celkovým úbytkem napětí na diodách by měl být 4 volty (nebo více). Pokud je menší, pak jsou pozorovány některé závady v provozu (nestálost proudu a pískání induktoru). Berte to tedy s rezervou. Navíc, čím větší je výstupní proud, tím větší je napěťová rezerva. I když jsem možná právě narazil na špatnou kopii mikroobvodu.

Pokud je vstupní napětí menší než celkový pokles na LED, pak generování selže. V tomto případě se spínač výstupního pole úplně otevře a LED svítí (samozřejmě ne na plný výkon, protože napětí nestačí).

AL9910

Společnost Diodes Incorporated vytvořila jeden velmi zajímavý IC driver LED: AL9910. Kuriózní je tím, že rozsah jeho provozního napětí umožňuje jeho přímé připojení do sítě 220V (přes jednoduchý diodový usměrňovač).

Zde jsou jeho hlavní charakteristiky:

vstupní napětí - až 500V (až 277V pro střídavé);
vestavěný stabilizátor napětí pro napájení mikroobvodu, který nevyžaduje zhášecí odpor;
možnost nastavení jasu změnou potenciálu na ovládací noze z 0,045 na 0,25 V;
vestavěná ochrana proti přehřátí (spouští se při 150°C);
pracovní frekvence (25-300 kHz) se nastavuje externím rezistorem;
pro provoz je nutný externí tranzistor s efektem pole;
K dispozici v osminohých obalech SO-8 a SO-8EP.

Ovladač namontovaný na čipu AL9910 nemá galvanické oddělení od sítě, takže by měl být používán pouze tam, kde není možný přímý kontakt s prvky obvodu.

Když jsem potřeboval ovladač pro 10wattovou LED, která by fungovala od 16-17 V (usměrněné a vyhlazené napětí z „elektronického transformátoru“), napadlo mě vyrobit jej podle nestandardního obvodu z „ šrot“, protože to nebylo příliš atraktivní Myšlenkou bylo objednat řidiče z Číny za 150-200 rublů. (Popsaný ovladač bude stát 50 rublů, i když si koupíte díly „v obchodě za rohem“) a zejména počkejte alespoň měsíc, než zásilka dorazí. Navíc jsem chtěl „složit“ něco nestandardního. Výsledkem je takové zařízení.

Níže uvedený obvod ovladače je navržen pro práci s 10wattovou LED matricí (3x3, s provozním napětím 10-12 V) a skládá se z levných a nedostatkových dílů s minimálními náklady, které lze zakoupit v jakémkoli obchodě s rádiovými díly. nebo nalezené ve vaší domácnosti. Zařízení je sestaveno podle obvodu regulátoru Step-Down. Jedinečnost řešení spočívá v použití široce používaného TL431, který se obvykle používá v lineárních regulátorech, jako komparátor.

Vysvětlení činnosti okruhu

Při přivedení napájecího napětí neprotéká LED diodou, a tedy ani odporem snímače proudu R1, žádný proud. Tranzistor VT1 je uzavřen, na řídicím vstupu regulátoru A1 je nulový potenciál, a proto je katoda vypnutá. Hradlo tranzistoru VT2 je napájeno napětím přes řetězec R4-R6, který je omezen na bezpečnou úroveň zenerovou diodou VD1. Tranzistor se otevře a prvky R1, HL1, L1, VT2 začne protékat proud, který se lineárně zvyšuje v důsledku přítomnosti induktoru L1 s indukčností přibližně 400-500 mikrohenry. Když proud dosáhne hodnoty, při které napětí na rezistoru R1 klesne dostatečně k otevření VT1, tranzistor se mírně otevře a při napětí 2,5 V na kolíku 1 TL431 katoda A1 uzavře hradlo VT2 s tělem přes R5. . Tranzistor se vypne a diodou VD2, R1 a LED protéká proud L1 (nyní lineárně klesající). Napětí na přechodu báze-emitor VT1 klesá, uzavře se, což nakonec vede k otevření VT2 a proces se opakuje. Kondenzátor C1 poskytuje malý vnitřní odpor napájecímu obvodu obvodu, C2 mírně snižuje spínací frekvenci a celkově zlepšuje stabilitu obvodu. Rezistor R5 omezuje vybíjecí proud vstupní kapacity VT2 na úroveň, která je pro TL431 bezpečná.

Hlavní nevýhodou obvodu je značný čas potřebný k nabití vstupní kapacity tranzistoru MOSFET VT2 přes odpor R4. Přidání prvků, které vynucují nabíjení stanovené kapacity, by obvod výrazně zkomplikovalo, proto byla přijata řada opatření, která snižují negativní dopad tohoto jevu na provoz zařízení, aniž by jej komplikovaly. Za prvé, hodnocení R4 je zvoleno tak, aby bylo co nejmenší, přičemž je zachován kompromis s výkonem, který je mu přidělen, a maximálním proudem katody A1. Za druhé, provozní frekvence obvodu je zvolena relativně nízká (20-75 kHz), aby se snížil výkon přidělený VT2 kvůli dlouhé době otevření. Za třetí, tranzistor byl vybrán podle minimální dostupné vstupní kapacity - pro IRFZ44N je to 1350 pF podle datasheetu. Kromě toho, jak se vstupní napětí zvyšuje, spolu se zvýšením frekvence se také zvyšuje proud přes R4, čímž se zkracuje doba nabíjení vstupní kapacity, a tedy i doznívání pulsu na kolektoru VT2.

Zařízení je osazeno na desce plošných spojů z jednostranné fóliové sklolaminátové fólie o rozměrech 40 mm x 60 mm. Tištěné „dráhy“ jsou poměrně široké, což pomáhá dále rozptýlit energii uvolněnou na částech obvodu a také umožňuje, pokud je to žádoucí, nevrtat otvory, ale pájet části ze strany tištěných vodičů - vybral jsem to varianta a fólii vyřízněte řezačkou (na obrázku - možnost instalace dílů z boku bez pokovování).

Deska je určena pro instalaci tranzistoru VT2 v pouzdře D2PAK, lze ji však použít i v pouzdře TO-220, což se v mém případě podařilo. Jako zářič tranzistoru je použit fóliový mnohoúhelník o ploše asi 6 centimetrů čtverečních, ke kterému je připájen přímo kolektorem dobře zahřátou páječkou (pájení ne více než 3 sekundy!). Záměrně jsem odmítl použití všech SMD součástek z důvodu, že mnoho radioamatérů má s jejich používáním potíže. V provedení zobrazeném na fotografiích se teplota tranzistoru ukázala být menší než 55 stupňů při Uin = 14-20 V, s rostoucím vstupním napětím se také zvyšuje a při Uin = 30 V dosahuje 70 stupňů.

Při jmenovité hodnotě R1 uvedené v diagramu je proud LED asi 0,8 A, při kterém byl naměřený úbytek napětí na ní 11,3 V, což dává výkon přibližně 9 wattů (kvůli spolehlivosti o 10 % nižší než na typovém štítku). Hodnota jmenovitého proudu 980 mA uvedená v popisu čínských LED udává napětí na LED přibližně 11,5 V a výkon téměř 11,5 Wattů, což pravděpodobně nebude mít příznivý vliv na životnost! Proporcionální změnou hodnoty R1 můžete změnit proud LED v určitých mezích. Pro snazší výběr může být R1 sestaven ze dvou paralelně zapojených (na desce je prostor pro přídavný rezistor)

Tlumivka je navinuta (asi 80 závitů) na „slavný“ žlutý kroužek z počítačové napájecí jednotky, ze které bylo odstraněno „původní“ vinutí. Jeho rozměry jsou patrné z fotografií. Tlumivka se šroubem a maticí přišroubuje k desce a pod ní se umístí pryžový uzávěr z ampule s léky. To umožnilo jej vycentrovat a zabránit jeho kroucení.

Při použití konvenčního feritového prstence 500NM-4000NM musí být průřez výrazně větší, jinak může dojít k nasycení induktoru, což povede k prudkému poklesu účinnosti a zahřívání VT2. Je možné použít tlumivku s jádry jiných typů (pokud to konstrukce umožňuje, nejlépe s mezerou alespoň 0,1-0,3 mm) nebo tovární s jmenovitým proudem alespoň 1,5 A.

Jako VT1 je vhodný téměř jakýkoli p-n-p s přípustným kolektorovým napětím ne menším než vstupní napětí. Jako VT2 je použití tranzistoru uvedeného ve schématu optimální. FDD8447 používaný v LCD TV invertorech v pouzdře DPAK (vstupní kapacita 2000 pF a odpor otevřeného kanálu 8 mOhm) by měl fungovat dobře, ale nezkoušel jsem to. Zkoušel jsem tranzistory IRF3205 (teplota pouzdra je o 7-10 stupňů vyšší než IRFZ44N) a BUZ11 (vyšší o 10-15 stupňů), ale hned udělám výhradu: testoval jsem je se vstupním napětím do 24 V. Při použití specifikovaných tranzistorů (zejména s velkým vstupním napětím) by měl být tranzistor instalován na samostatném radiátoru o ploše 30-50 m2. viz a možná zvyšte kapacitu C2 na 2200-3300 pF, abyste snížili spínací frekvenci.

Zenerova dioda VD1 - libovolná 10-12 Volt. Je lepší použít Schottkyho diodu VD2, ale jako poslední možnost ji můžete použít z řady HER (101-104 nebo 201-204). Pokud vstupní napětí nepřekročí 24 V, lze rezistor R4 nastavit na výkon 0,5 W.

Podle mých měření byla účinnost driveru: při vstupním napětí 13-20 V - minimálně 90%; při napětí 30 V - asi 83% (více výkonu je přiděleno VT2 a R4). Proud LED je celkem stabilní pro celý rozsah vstupních napětí - plus minus 10-20 mA.

Toto zařízení má zajímavou vlastnost - když vstupní napětí klesne pod 13 V, zařízení začne pracovat v lineárním režimu a jas v okamžiku přechodu se mírně změní a účinnost se znatelně nesníží. S následným zvýšením vstupního napětí na úroveň vyšší, než je napětí na LED o 1,5 - 2 V, začne zařízení plynule generovat a přejde do režimu stabilizace klíče.

Přiložený soubor obsahuje model Proteus a desku ve formátu LAY

Seznam radioprvků

Označení	Typ	Označení	Množství	Poznámka	Můj poznámkový blok
A1	Referenční napětí IC	TL431	1		Do poznámkového bloku
VT1	Bipolární tranzistor	KT361V	1	A1015, A966	Do poznámkového bloku
VT2	MOSFET tranzistor	IRFZ44N	1		Do poznámkového bloku
VD1	Zenerova dioda	1N4741A	1	11 V	Do poznámkového bloku
VD2	Schottkyho dioda	1N5819	1	1N5822	Do poznámkového bloku
C1	Kondenzátor	470 µF 35V	1		Do poznámkového bloku
C2	Kondenzátor	560 pF	1		Do poznámkového bloku
R1	Rezistor	0,68 Ohm	1	1 W	Do poznámkového bloku
R2, R3	Rezistor	10 kOhm	2

LED diody pro jejich napájení vyžadují použití zařízení, která budou stabilizovat proud procházející jimi. V případě indikačních a jiných nízkopříkonových LED si vystačíte s odpory. Jejich jednoduchý výpočet lze dále zjednodušit pomocí LED kalkulačky.

Pro použití vysoce výkonných LED diod se neobejdete bez použití zařízení pro stabilizaci proudu - ovladačů. Správné ovladače mají velmi vysokou účinnost - až 90-95%. Navíc poskytují stabilní proud i při změně napájecího napětí. A to může být relevantní, pokud je LED napájena například bateriemi. Nejjednodušší proudové omezovače - odpory - to ze své podstaty nemohou zajistit.

Něco málo o teorii lineárních a pulzních stabilizátorů proudu se můžete dozvědět v článku „Ovladače pro LED“.

Samozřejmě si můžete koupit již hotový ovladač. Ale mnohem zajímavější je vyrobit si to sami. To bude vyžadovat základní dovednosti při čtení elektrických schémat a používání páječky. Podívejme se na několik jednoduchých domácích obvodů ovladače pro vysoce výkonné LED.

Jednoduchý ovladač. Sestaven na prkénku na krájení, pohání mocný Cree MT-G2

Velmi jednoduchý lineární budicí obvod pro LED. Q1 – N-kanálový tranzistor s efektem pole s dostatečným výkonem. Vhodné například IRFZ48 nebo IRF530. Q2 je bipolární tranzistor NPN. Použil jsem 2N3004, můžete použít jakýkoli podobný. Rezistor R2 je 0,5-2W rezistor, který určuje proud ovladače. Odpor R2 2,2Ohm poskytuje proud 200-300mA. Vstupní napětí by nemělo být příliš vysoké - je vhodné nepřekračovat 12-15V. Budič je lineární, takže účinnost budiče bude určena poměrem V LED / V IN, kde V LED je úbytek napětí na LED a V IN je vstupní napětí. Čím větší je rozdíl mezi vstupním napětím a poklesem na LED a čím větší je proud budiče, tím více se bude tranzistor Q1 a rezistor R2 zahřívat. V IN by však mělo být větší než V LED alespoň o 1-2V.

Pro testy jsem sestavil obvod na prkénku a napájel jej výkonnou LED CREE MT-G2. Napájecí napětí je 9V, úbytek napětí na LED je 6V. Řidič pracoval okamžitě. A i při tak malém proudu (240mA) odvede mosfet 0,24 * 3 = 0,72 W tepla, což není vůbec málo.

Obvod je velmi jednoduchý a lze jej namontovat i do hotového zařízení.

Okruh dalšího domácího řidiče je také extrémně jednoduchý. Zahrnuje použití čipu LM317 snižovacího měniče napětí. Tento mikroobvod lze použít jako stabilizátor proudu.

Ještě jednodušší ovladač na čipu LM317

Vstupní napětí může být až 37V, musí být alespoň o 3V vyšší než úbytek napětí na LED. Odpor rezistoru R1 se vypočítá podle vzorce R1 = 1,2 / I, kde I je požadovaný proud. Proud by neměl překročit 1,5A. Ale při tomto proudu by měl být rezistor R1 schopen odvést 1,5 * 1,5 * 0,8 = 1,8 W tepla. Čip LM317 se také velmi zahřeje a bez chladiče to nepůjde. Ovladač je také lineární, takže aby byla účinnost maximální, měl by být rozdíl mezi V IN a V LED co nejmenší. Jelikož je obvod velmi jednoduchý, lze jej sestavit i závěsnou instalací.

Na stejném prkénku byl sestaven obvod se dvěma jednowattovými rezistory s odporem 2,2 Ohm. Síla proudu se ukázala být menší než vypočítaná, protože kontakty v prkénku nejsou ideální a zvyšují odpor.

Dalším ovladačem je pulzní budič. Je sestaven na čipu QX5241.

Obvod je také jednoduchý, ale skládá se z o něco většího počtu dílů a zde se neobejdete bez výroby plošného spoje. Samotný čip QX5241 je navíc vyroben v docela malém pouzdru SOT23-6 a vyžaduje pozornost při pájení.

Vstupní napětí by nemělo přesáhnout 36V, maximální stabilizační proud je 3A. Vstupní kondenzátor C1 může být jakýkoliv - elektrolytický, keramický nebo tantalový. Jeho kapacita je až 100 µF, maximální provozní napětí není menší než 2x větší než vstupní. Kondenzátor C2 je keramický. Kondenzátor C3 je keramický, kapacita 10 μF, napětí - ne méně než 2krát větší než vstup. Rezistor R1 musí mít výkon alespoň 1W. Jeho odpor se vypočítá podle vzorce R1 = 0,2 / I, kde I je požadovaný proud budiče. Rezistor R2 - libovolný odpor 20-100 kOhm. Schottkyho dioda D1 musí snést zpětné napětí s rezervou - minimálně 2násobek hodnoty příkonu. A musí být navržen pro proud, který není menší než požadovaný proud řidiče. Jedním z nejdůležitějších prvků obvodu je tranzistor Q1 s efektem pole. Mělo by se jednat o N-kanálový polní přístroj s minimálním možným odporem v otevřeném stavu, samozřejmě by měl s rezervou vydržet vstupní napětí a požadovanou proudovou sílu. Dobrou volbou jsou tranzistory s efektem pole SI4178, IRF7201 atd. Tlumivka L1 by měla mít indukčnost 20-40 μH a maximální provozní proud ne menší než požadovaný proud budiče.

Počet dílů tohoto ovladače je velmi malý, všechny jsou kompaktní. Výsledkem může být docela miniaturní a zároveň výkonný ovladač. Jedná se o pulzní budič, jeho účinnost je výrazně vyšší než u lineárních budičů. Doporučuje se však zvolit vstupní napětí, které je pouze o 2-3V vyšší než úbytek napětí na LED. Ovladač je zajímavý i tím, že výstup 2 (DIM) čipu QX5241 lze použít pro stmívání - regulaci proudu ovladače a podle toho i jasu LED. K tomu je třeba na tento výstup přivést impulsy (PWM) s frekvencí až 20 KHz. S tím si poradí každý vhodný mikrokontrolér. Výsledkem může být ovladač s několika provozními režimy.

(13 hodnocení, průměr 4,58 z 5)

Výkonné LED diody v osvětlovacích zařízeních jsou připojeny prostřednictvím elektronických ovladačů, které stabilizují proud na jejich výstupu.

V dnešní době se rozšířily takzvané energeticky úsporné zářivky (kompaktní zářivky - CFL), ale postupem času selhávají. Jednou z příčin poruchy je spálení vlákna žárovky. S likvidací takových lamp nespěchejte, protože elektronická deska obsahuje mnoho komponent, které lze v budoucnu použít v jiných domácích zařízeních. Jsou to tlumivky, tranzistory, diody, kondenzátory. Tyto lampy mají obvykle funkční elektronickou desku, která je umožňuje použít jako napájecí zdroj nebo ovladač pro LED. Ve výsledku tímto způsobem získáme zdarma ovladač pro připojení LED diod, což je ještě zajímavější.

Postup výroby domácích produktů můžete sledovat ve videu:

Seznam nástrojů a materiálů
-energeticky úsporná zářivka;
-šroubovák;
- páječka;
-tester;
-bílá LED 10W;
-smaltovaný drát o průměru 0,4 mm;
-tepelná pasta;
- diody značky HER, FR, UF pro 1-2A
-stolní lampa.

Krok první. Demontáž lampy.
Úspornou zářivku rozebereme tak, že ji opatrně vypáčíme šroubovákem. Žárovku nelze rozbít, protože uvnitř jsou rtuťové páry. Vlákno žárovky nazýváme testerem. Pokud je alespoň jeden závit prasklý, je žárovka vadná. Pokud existuje funkční podobná lampa, můžete z ní připojit žárovku k převáděné elektronické desce, abyste se ujistili, že funguje správně.

Krok dva. Předělání elektronického převodníku.
Pro úpravu jsem použil 20W výbojku, jejíž tlumivka snese zátěž až 20W. Pro 10W LED to stačí. Pokud potřebujete připojit výkonnější zátěž, můžete použít elektronickou desku měniče lamp s odpovídajícím výkonem, nebo vyměnit tlumivku za větší jádro.

Je také možné napájet LED nižšího výkonu volbou požadovaného napětí počtem závitů na tlumivce.
Na kolíky jsem namontoval drátové propojky pro připojení vláken lampy.

Přes primární vinutí induktoru je třeba navinout 20 závitů smaltovaného drátu. Poté připájeme sekundární vinutí k usměrňovacímu diodovému můstku. Na svítilnu připojíme napětí 220V a změříme napětí na výstupu z usměrňovače. Bylo to 9,7V. LED připojená přes ampérmetr spotřebuje proud 0,83A. Tato LED má jmenovitý proud 900mA, ale pro zvýšení její životnosti je speciálně snížena spotřeba proudu. Diodový můstek lze na desku osadit povrchovou montáží.

Schéma převedené desky elektronického převodníku. V důsledku toho z induktoru získáme transformátor s připojeným usměrňovačem. Přidané komponenty jsou zobrazeny zeleně.

Krok tři. Sestavení LED stolní lampy.
Odstraníme 220voltovou objímku žárovky. Instaloval jsem 10W LED pomocí teplovodivé pasty na kovové stínidlo staré stolní lampy. Stínidlo stolní lampy slouží jako chladič pro LED.