Förargränsare för LED-ficklampa
I föregående hemgjorda produkt «Uppladdningsbar ficklampa - bordslampa”Övervägdes, inklusive förändringen i LED-matrisen i den köpta ficklampan. Syftet med revisionen var att öka ljuskällans tillförlitlighet genom att ändra anslutningsdiagrammet för lysdioderna, från parallell till kombinerad.
Lysdioder är mycket mer krävande för en strömkälla än andra ljuskällor. Exempelvis kommer ett överskott av ström med 20% att minska deras livslängd med flera gånger.
Huvudkarakteristiken för lysdioder som bestämmer glödens ljusstyrka är inte spänning utan ström. För att lysdioderna ska garanteras att arbeta med det deklarerade antalet timmar behövs en drivrutin som stabiliserar strömmen som strömmar genom LED-kretsen och upprätthåller en stabil ljusstyrka under lång tid.
För ljusdioder med låg effekt är det möjligt att använda dem utan förare, men i detta fall spelar begränsande motstånd sin roll. En sådan anslutning användes i ovannämnda hemlagade produkt. Denna enkla lösning skyddar lysdioderna från att överskrida den tillåtna strömmen inom den nominella strömförsörjningen, men det finns ingen stabilisering.
I den här artikeln överväger vi möjligheten att förbättra ovanstående design och förbättra driftsegenskaperna för en ficklampa som drivs av ett externt batteri.
För att stabilisera strömmen genom lysdioderna lägger vi till en enkel linjär drivrutin till lampkonstruktionen - en strömstabilisator med feedback. Här är strömmen den ledande parametern och matningsspänningen för LED-aggregatet kan automatiskt variera inom vissa gränser. Drivrutinen tillhandahåller stabilisering av utgångsströmmen med en instabil ingångsspänning eller spänningsfluktuationer i systemet, och strömmen justeras smidigt utan att skapa högfrekventa störningsegenskaper för pulsstabilisatorer. Schema för en sådan förare är extremt enkelt att tillverka och konfigurera, men lägre effektivitet (cirka 80%) är en avgift för detta.
För att utesluta en kritisk urladdning av strömkällan (under 12 V), vilket är särskilt farligt för litiumbatterier, introducerar vi dessutom indikationen på batteriets begränsning eller urladdning vid låg spänning i kretsen.
Driver Manufacturing
1. För att lösa dessa förslag kommer vi att producera följande strömförsörjningskrets för LED-matrisen.
LED-matrisens matningsström passerar genom regleringstransistorn VT2 och begränsningsmotståndet R5. Strömmen genom styrtransistorn VT1 ställs in genom valet av motståndet R4 och kan variera beroende på förändringen i spänningsfallet över motståndet R5, som också används som strömåterkopplingsmotstånd. När strömmen i kretsen ökar ökar lysdioderna, VT2, R5, av någon anledning spänningsfallet över R5. Motsvarande spänningsökning på basis av transistorn VT1 öppnar den och reducerar därigenom spänningen på basis av VT2. Och detta täcker transistorn VT2, minskar och stabiliserar denna, strömmen genom lysdioderna. Med en minskning av strömmen på lysdioderna och VT2 fortsätter processerna i omvänd ordning. På grund av återkoppling, när spänningen vid strömkällan ändras (från 17 till 12 volt) eller möjliga förändringar i kretsparametrarna (temperatur, lysdioden på felet), är strömmen genom lysdioderna konstant under hela batteriets urladdningsperiod.
På spänningsdetektorn, ett specialiserat chip DA1, är en enhet för spänningskontroll monterad. Mikrokretsen fungerar enligt följande. Vid nominell spänning är DA1-chipet stängt och är i vänteläge. När spänningen minskar vid terminal 1 ansluten till den styrda kretsen (i detta fall strömkällan) till ett visst värde, är terminal 3 (inuti mikrokretsen) ansluten till terminal 2 ansluten till en gemensam tråd.
Diagrammet ovan har olika omkopplingsalternativ.
Alternativ 1 Om vi ansluter indikatorlampan (LED1 - R3) ansluten till den positiva ledningen till plint 3 (punkt A) (se kretsschemat) får vi en indikation på batteriets maximala urladdning. När matningsspänningen sjunker till ett visst värde (i vårt fall 12 V) kommer LED1 att slås på, vilket signalerar behovet av batteriladdning.
Alternativ 2 Om punkt A är ansluten till punkt B kommer vi automatiskt att koppla bort LED-matrisen från strömförsörjningen när en lågspänning (12 V) nås på batteriet. Spänningsdetektorn, chip DA1, när styrspänningen nås, ansluter basen på transistorn VT2 med en gemensam tråd och stänger transistorn genom att koppla bort LED-matrisen. När ficklampan slås på igen vid låg spänning (mindre än 12 V) tänds matris-lysdioderna i ett par sekunder (på grund av laddning / urladdning C1) och stängs av igen, vilket betyder att batteriet är lågt.
Alternativ 3När man kombinerar alternativ 2 och 3, när LED-matrisen är avstängd, tänds LED1.
De huvudsakliga fördelarna med spänningsdetektorkretsarna är enkelheten i kretsanslutningen (nästan inga extra banddelar krävs) och den extremt låga effektförbrukningen (mikroampamprar) i standby-läge (i standby-läge).
2. Vi monterar drivkretsen på kretskortet.
Vi utför installationen av VT1, VT2, R4. Vi ansluter, som en last, LED-matrisen som beaktas i början av artikeln. Vi inkluderar en milliammeter i strömförsörjningskretsen för lysdioderna. För att kontrollera och justera kretsen med en stabil och specifik spänning ansluter vi den till en justerbar strömkälla. Vi väljer motståndet hos motståndet R5, som gör det möjligt att stabilisera strömmen genom lysdioderna inom hela den planerade justeringen (från 12 till 17 V). För att öka effektiviteten installerades R5-motståndet initialt med ett nominellt värde av 3,9 ohm (se foto), men stabiliseringen av strömmen i hela intervallet (med faktiskt installerade delar) krävde ett nominellt värde på 20 ohm, eftersom det inte fanns tillräckligt med spänning för att justera VT1 från för låg strömförbrukning av LED-matrisen.
Transistorn VT1 är önskvärd att välja med en stor basströmöverföringskoefficient. Transistor VT2 måste tillhandahålla en acceptabel kollektorström som överskrider LED-matrisströmmen och driftspänningen.
3. Lägg till indikatorkretsen - begränsarbegränsaren till kretskortet. Spänningsdetektorens mikrokretsar finns tillgängliga för olika spänningsstyrvärden. I vårt fall, på grund av bristen på en 12 V mikrokrets, använde jag den tillgängliga på 4,5 V (ofta finns i begagnade hushållsapparater - TV-apparater, videobandspelare). Av denna anledning lägger vi till kretsen en spänningsdelare för konstantmotståndet R1 och variabel R2 till kretsen, vilket är nödvändigt för finjustering till önskat värde. I vårt fall, genom att justera R2, uppnår vi en spänning på 4,5 V vid stift 1 på DA1 vid en spänning på 12,1 ... 12,3 V på kraftbussen. På samma sätt, när du väljer en spänningsdelare, kan du använda andra liknande mikrokretsar - spänningsdetektorer, olika företag, namn och styrspänningar.
Till att börja med kontrollerar vi och konfigurerar kretsen att fungera enligt LED-indikatorn. Sedan kontrollerar vi kretsens funktion genom att ansluta punkterna A och B för att stänga av LED-matrisen. Vi stannar på det valda alternativet (1, 2, 3).
4. Vi förbereder ämnet för arbetsskivan genom att klippa ut önskad storlek från en typisk universalskiva.
5. Vi utför kablarna på den felsökta kretsen till arbetsbordet.
6. Vi ansluter LED-matrisen till arbetsbordet och kontrollerar driften för föraren - begränsaraggregatet, inom hela den planerade justeringen (från 12 till 17 V), ansluter föraren till en justerbar strömkälla. Med positiva resultat kontrollerar vi hur drivrutinen är ansluten till batteriet och som en del av batterilampan. Ytterligare installation krävs vanligtvis inte.
