Ovládač - obmedzovač pre LED baterku
V predchádzajúcom domáci produkt «Nabíjacie svietidlo - stolná lampa„Zvažovalo sa to vrátane zmeny matice LED v zakúpenej baterke. Cieľom revízie bolo zvýšiť spoľahlivosť svetelného zdroja zmenou schémy zapojenia LED diód z paralelného na kombinovaný.
LED diódy sú oveľa náročnejšie na zdroj energie ako iné zdroje svetla. Napríklad prekročenie prúdu o 20% zníži ich životnosť niekoľkokrát.
Hlavnou charakteristikou diód LED, ktoré určujú jas ich žiarenia, nie je napätie, ale prúd. Aby diódy LED mohli so stanoveným počtom hodín so zárukou pracovať, je potrebný vodič, ktorý stabilizuje prúd tečúci cez obvod LED a dlhodobo udržuje stabilný jas svetla.
Pre diódy vyžarujúce svetlo s nízkou spotrebou je možné ich použiť bez ovládača, ale v tomto prípade hrajú svoju úlohu obmedzovacie odpory. Takéto spojenie sa použilo vo vyššie uvedenom domácom produkte. Toto jednoduché riešenie chráni LED pred prekročením dovoleného prúdu v rámci menovitého napájacieho napätia, ale nedochádza k stabilizácii.
V tomto článku zvažujeme príležitosť na zlepšenie vyššie uvedeného dizajnu a zlepšenie prevádzkových vlastností baterky napájanej z externej batérie.
Na stabilizáciu prúdu pomocou LED diód pridávame do dizajnu žiaroviek jednoduchý lineárny ovládač - stabilizátor prúdu so spätnou väzbou. Prúd je tu hlavným parametrom a napájacie napätie zostavy LED sa môže automaticky meniť v rámci určitých limitov. Ovládač zaisťuje stabilizáciu výstupného prúdu nestabilným vstupným napätím alebo kolísaním napätia v systéme a prúd sa plynulo nastavuje bez vytvárania vysokofrekvenčného rušenia spojeného so stabilizátormi impulzov. Schéma takého ovládača je veľmi jednoduchá výroba a konfigurácia, ale za to je nižšia účinnosť (asi 80%).
Aby sme vylúčili kritické vybitie zdroja energie (pod 12 V), ktoré je zvlášť nebezpečné pre lítiové batérie, uvádzame dodatočne indikáciu limitného vybitia alebo odpojenia batérie pri nízkom napätí v obvode.
Výroba vodičov
1. Na vyriešenie týchto návrhov vyrobíme nasledujúci napájací obvod pre maticu LED.
Napájací prúd matice LED prechádza cez regulačný tranzistor VT2 a obmedzujúci odpor R5. Prúd cez riadiaci tranzistor VT1 sa nastavuje výberom odporu R4 a môže sa meniť v závislosti od zmeny úbytku napätia na rezistore R5, ktorý sa tiež používa ako rezistor na spätnú väzbu. Keď sa prúd v obvode zvýši, LED, VT2, R5 z akéhokoľvek dôvodu zvýšia úbytok napätia na R5. Zodpovedajúce zvýšenie napätia na základe tranzistora VT1 ho otvára, čím sa znižuje napätie na základe VT2. A to sa týka tranzistora VT2, ktorý redukuje a stabilizuje tento prúd cez LED. Pri poklese prúdu na LED a VT2 prebiehajú procesy v opačnom poradí. Takže vďaka spätnej väzbe, keď sa napätie na zdroji energie zmení (zo 17 na 12 voltov) alebo možné zmeny parametrov obvodu (teplota, porucha LED), prúd cez LED je konštantný počas celej doby vybíjania batérie.
Na detektore napätia je namontovaný špecializovaný čip DA1, zariadenie na kontrolu napätia. Mikroobvod funguje nasledovne. Pri menovitom napätí je čip DA1 uzavretý a je v pohotovostnom režime. Keď napätie na svorke 1 pripojenej k riadenému obvodu (v tomto prípade na zdroj energie) klesne na určitú hodnotu, svorka 3 (vo vnútri mikroobvodu) sa pripojí na svorku 2 pripojenú na spoločný vodič.
Vyššie uvedený diagram má rôzne možnosti prepínania.
Možnosť 1 Ak pripojíme indikačnú LED (LED1 - R3) pripojenú na kladný vodič na svorku 3 (bod A) (pozri schému zapojenia), dostaneme indikáciu maximálneho vybitia batérie. Keď napájacie napätie klesne na určitú hodnotu (v našom prípade 12 V), LED1 sa rozsvieti, čo signalizuje potrebu nabitia batérie.
Možnosť 2 Ak je bod A pripojený k bodu B, potom keď sa na batérii dosiahne nízke napätie (12 V), automaticky odpojíme maticu LED od zdroja napájania. Detektor napätia, čip DA1, keď sa dosiahne riadiace napätie, spojí základňu tranzistora VT2 spoločným vodičom a tranzistor uzavrie odpojením matice LED. Keď sa baterka znova zapne pri nízkom napätí (menej ako 12 V), matice LED sa rozsvietia na pár sekúnd (kvôli nabitiu / vybitiu C1) a znova sa vypnú, čo signalizuje, že batéria je vybitá.
Možnosť 3Keď kombinujete možnosti 2 a 3, keď je matica LED vypnutá, LED1 sa rozsvieti.
Hlavnými výhodami detektorov napätia sú jednoduchosť zapojenia obvodu (nie sú potrebné žiadne ďalšie páskovacie časti) a extrémne nízka spotreba energie (mikroampéry) v pohotovostnom stave (v pohotovostnom režime).
2. Zostavíme obvod vodiča na dosku plošných spojov.
Vykonávame inštaláciu VT1, VT2, R4. Ako záťaž spájame maticu LED, ktorá sa zvažuje na začiatku článku. Do obvodu napájania diód LED sme zaradili miliameter. Aby sme skontrolovali a nastavili obvod pri stabilnom a špecifickom napätí, pripojíme ho k nastaviteľnému zdroju energie. Vyberáme odpor rezistora R5, ktorý umožňuje stabilizovať prúd pomocou LED v celom rozsahu plánovaného nastavenia (od 12 do 17 V). Aby sa zvýšila účinnosť, bol pôvodne nainštalovaný odpor R5 s menovitou hodnotou 3,9 ohmov (pozri fotografiu), ale stabilizácia prúdu v celom rozsahu (s skutočne nainštalovanými časťami) si vyžadovala nominálnu hodnotu 20 ohmov, pretože na nastavenie VT1 nebolo dostatočné napätie pre nízku spotrebu prúdu matice LED.
Tranzistor VT1 je žiaduce zvoliť s veľkým koeficientom prenosu základného prúdu. Tranzistor VT2 musí poskytovať prijateľný kolektorový prúd presahujúci prúd matice LED a prevádzkové napätie.
3. Pridajte dosku obvodov do obvodu obvodov ukazovateľa obmedzovača. Mikroobvody detektora napätia sú k dispozícii pre rôzne kontrolné hodnoty napätia. V našom prípade, kvôli nedostatku 12 V mikroobvodu, som použil ten, ktorý je k dispozícii pri 4,5 V (často sa vyskytuje v použitých domácich spotrebičoch - televízory, videorekordéry). Z tohto dôvodu na reguláciu napätia 12 V pridávame do obvodu delič napätia pre konštantný odpor R1 a premennú R2, ktorý je potrebný na jemné doladenie na požadovanú hodnotu. V našom prípade nastavením R2 dosiahneme napätie 4,5 V na pine 1 DA1 pri napätí 12,1 ... 12,3 V na napájacej zbernici. Podobne pri výbere deliča napätia môžete použiť ďalšie podobné mikroobvody - detektory napätia, rôzne spoločnosti, názvy a kontrolné napätia.
Najprv skontrolujeme a nakonfigurujeme obvod tak, aby pracoval podľa kontrolky LED. Potom skontrolujeme fungovanie obvodu spojením bodov A a B, aby sme zhasli maticu LED. Zastavíme sa na vybranej možnosti (1, 2, 3).
4. Polotovar pre pracovnú dosku pripravíme vystrihnutím požadovanej veľkosti z typickej univerzálnej dosky.
5. Vykonávame zapojenie ladeného obvodu k pracovnej doske.
6. Maticu LED pripojíme k pracovnej doske a skontrolujeme fungovanie zostavy vodič - obmedzovač v celom rozsahu plánovaného nastavenia (od 12 do 17 V), pričom vodič pripojíme k nastaviteľnému zdroju energie. Pri pozitívnych výsledkoch kontrolujeme činnosť vodiča pripojeného k batérii a ako súčasť kontrolky batérie. Dodatočné nastavenie sa zvyčajne nevyžaduje.
