Driver - bộ giới hạn cho đèn pin LED
Trong trước tự làm «Đèn pin sạc - đèn bànNgười ta đã cân nhắc, bao gồm cả sự thay đổi trong ma trận LED trong đèn pin đã mua. Mục đích của việc sửa đổi là tăng độ tin cậy của nguồn sáng, bằng cách thay đổi sơ đồ kết nối của đèn LED, từ song song sang kết hợp.
Đèn LED đòi hỏi nhiều hơn về nguồn điện so với các nguồn sáng khác. Ví dụ, vượt quá 20% hiện tại sẽ làm giảm tuổi thọ dịch vụ của họ nhiều lần.
Đặc tính chính của đèn LED, xác định độ sáng phát sáng của chúng, không phải là điện áp, mà là dòng điện. Để các đèn LED hoạt động với số giờ được tuyên bố một cách bảo đảm, cần có một trình điều khiển để ổn định dòng điện chạy qua mạch LED và duy trì độ sáng ánh sáng ổn định trong một thời gian dài.
Đối với các điốt phát sáng công suất thấp, có thể sử dụng chúng mà không cần trình điều khiển, nhưng trong trường hợp này, các điện trở giới hạn đóng vai trò của nó. Một kết nối như vậy đã được sử dụng trong các sản phẩm tự chế ở trên. Giải pháp đơn giản này bảo vệ đèn LED vượt quá dòng điện cho phép trong nguồn điện định mức, nhưng không có sự ổn định.
Trong bài viết này, chúng tôi xem xét cơ hội để cải thiện thiết kế trên và cải thiện các đặc tính hoạt động của đèn pin được cung cấp bởi pin bên ngoài.
Để ổn định dòng điện thông qua đèn LED, chúng tôi thêm một trình điều khiển tuyến tính đơn giản vào thiết kế đèn - bộ ổn định dòng điện có phản hồi. Ở đây, dòng điện là thông số hàng đầu và điện áp cung cấp của cụm đèn LED có thể tự động thay đổi trong một số giới hạn nhất định. Trình điều khiển cung cấp ổn định dòng điện đầu ra với điện áp đầu vào không ổn định hoặc dao động điện áp trong hệ thống, và dòng điện được điều chỉnh trơn tru mà không tạo ra nhiễu tần số cao vốn có cho bộ ổn định xung. Sơ đồ của trình điều khiển như vậy là cực kỳ đơn giản để sản xuất và cấu hình, nhưng hiệu quả thấp hơn (khoảng 80%) là một khoản phí cho việc này.
Để loại trừ sự phóng điện nghiêm trọng của nguồn điện (dưới 12 V), đặc biệt nguy hiểm đối với pin lithium, chúng tôi cũng giới thiệu thêm chỉ báo về việc xả giới hạn hoặc ngắt kết nối pin ở điện áp thấp trong mạch.
Sản xuất trình điều khiển
1. Để giải quyết các đề xuất này, chúng tôi sẽ sản xuất mạch cấp điện sau cho ma trận LED.
Dòng cung cấp của ma trận LED đi qua bóng bán dẫn điều chỉnh VT2 và điện trở giới hạn R5. Dòng điện qua bóng bán dẫn điều khiển VT1 được đặt bằng cách chọn điện trở R4 và có thể thay đổi tùy thuộc vào sự thay đổi điện áp rơi trên điện trở R5, cũng được sử dụng làm điện trở hồi tiếp hiện tại. Khi dòng điện trong mạch tăng, đèn LED, VT2, R5, vì bất kỳ lý do gì, làm tăng sụt áp trên R5. Sự tăng điện áp tương ứng trên cơ sở của bóng bán dẫn VT1, mở ra, do đó làm giảm điện áp trên cơ sở VT2. Và điều này bao gồm các bóng bán dẫn VT2, làm giảm và ổn định này, dòng điện thông qua các đèn LED. Với sự giảm dòng điện trên đèn LED và VT2, các quá trình tiến hành theo thứ tự ngược lại. Do đó, do phản hồi, khi điện áp ở nguồn điện thay đổi (từ 17 đến 12 volt) hoặc có thể thay đổi các thông số mạch (nhiệt độ, lỗi của đèn LED), dòng điện qua đèn LED không đổi trong toàn bộ thời gian xả pin.
Trên máy dò điện áp, một chip chuyên dụng DA1, một thiết bị để điều khiển điện áp được lắp ráp. Các vi mạch hoạt động như sau. Ở điện áp định mức, chip DA1 được đóng và ở chế độ chờ. Khi điện áp giảm ở đầu 1 được nối với mạch điều khiển (trong trường hợp này là nguồn điện) đến một giá trị nhất định, đầu 3 (bên trong vi mạch) được nối với đầu 2 được nối với một dây chung.
Sơ đồ trên có các tùy chọn chuyển đổi khác nhau.
Lựa chọn 1 Nếu chúng ta kết nối đèn LED chỉ báo (LED1 - R3) được kết nối với dây dương với đầu 3 (điểm A) (xem sơ đồ mạch), chúng ta sẽ nhận được chỉ báo về mức xả tối đa của pin. Khi điện áp cung cấp giảm xuống một giá trị nhất định (trong trường hợp của chúng tôi là 12 V), LED1 sẽ bật, báo hiệu sự cần thiết phải sạc pin.
Lựa chọn 2 Nếu điểm A được kết nối với điểm B, thì khi đạt đến điện áp thấp (12 V) trên pin, chúng tôi sẽ tự động ngắt kết nối ma trận LED khỏi nguồn điện. Đầu dò điện áp, chip DA1, khi đạt được điện áp điều khiển, kết nối cơ sở của bóng bán dẫn VT2 với một dây chung và đóng bóng bán dẫn bằng cách ngắt kết nối ma trận LED. Khi đèn pin được bật lại ở điện áp thấp (dưới 12 V), đèn LED ma trận sẽ sáng trong vài giây (do sạc / xả C1) và tắt lại, báo hiệu pin yếu.
Lựa chọn 3Khi kết hợp tùy chọn 2 và 3, khi tắt ma trận LED, LED1 sẽ bật.
Ưu điểm chính của mạch dò điện áp là sự đơn giản của kết nối mạch (hầu như không cần thêm bộ phận đóng đai) và mức tiêu thụ điện cực thấp (chia sẻ microamp ampere) ở trạng thái chờ (ở chế độ chờ).
2. Chúng tôi lắp ráp mạch điều khiển trên bảng mạch.
Chúng tôi tiến hành cài đặt VT1, VT2, R4. Chúng tôi kết nối, như một tải, ma trận LED, được xem xét ở đầu bài viết. Chúng tôi bao gồm một milliammeter trong mạch cung cấp điện của đèn LED. Để kiểm tra và điều chỉnh mạch ở điện áp ổn định và cụ thể, chúng tôi kết nối nó với nguồn điện có thể điều chỉnh. Chúng tôi chọn điện trở của điện trở R5, cho phép ổn định dòng điện thông qua các đèn LED trong toàn bộ phạm vi điều chỉnh theo kế hoạch (từ 12 đến 17 V). Để tăng hiệu quả, một điện trở R5 có giá trị danh nghĩa là 3,9 ohms ban đầu được cài đặt (xem ảnh), nhưng để ổn định dòng điện trong toàn bộ phạm vi (với các bộ phận thực sự được cài đặt) cần có giá trị danh nghĩa là 20 ohms, vì không có đủ điện áp để điều chỉnh VT1 từ cho mức tiêu thụ hiện tại thấp của ma trận LED.
Các bóng bán dẫn VT1 là mong muốn để lựa chọn với một hệ số truyền dòng cơ sở lớn. Transitor VT2 phải cung cấp dòng thu có thể chấp nhận vượt quá dòng ma trận LED và điện áp hoạt động.
3. Thêm mạch chỉ thị - bộ giới hạn giới hạn vào bảng mạch. Các vi mạch dò điện áp có sẵn cho các giá trị điều khiển điện áp khác nhau. Trong trường hợp của chúng tôi, do không có microcircuit 12 V, tôi đã sử dụng loại có sẵn ở 4,5 V (thường được tìm thấy trong các thiết bị gia dụng đã qua sử dụng - tivi, máy quay video). Vì lý do này, để điều khiển điện áp 12 V, chúng tôi thêm vào mạch một bộ chia điện áp cho điện trở không đổi R1 và biến R2, cần thiết để tinh chỉnh đến giá trị mong muốn. Trong trường hợp của chúng tôi, bằng cách điều chỉnh R2, chúng tôi đạt được điện áp 4,5 V ở chân 1 của DA1 ở điện áp 12,1 ... 12,3 V trên bus công suất. Tương tự, khi chọn một bộ chia điện áp, bạn có thể sử dụng các vi mạch tương tự khác - máy dò điện áp, các công ty khác nhau, tên và điện áp điều khiển.
Ban đầu, chúng tôi kiểm tra và cấu hình mạch để hoạt động theo chỉ báo LED. Sau đó, chúng tôi kiểm tra hoạt động của mạch bằng cách kết nối các điểm A và B để tắt ma trận LED. Chúng tôi dừng lại ở tùy chọn đã chọn (1, 2, 3).
4. Chúng tôi chuẩn bị trống cho bảng làm việc bằng cách cắt ra kích thước mong muốn từ một bảng phổ thông điển hình.
5. Chúng tôi thực hiện nối dây của mạch gỡ lỗi đến bảng làm việc.
6. Chúng tôi kết nối ma trận LED với bảng làm việc và kiểm tra hoạt động của bộ điều khiển - bộ giới hạn, trong toàn bộ phạm vi điều chỉnh theo kế hoạch (từ 12 đến 17 V), kết nối trình điều khiển với nguồn điện có thể điều chỉnh. Với kết quả khả quan, chúng tôi kiểm tra hoạt động của trình điều khiển được kết nối với pin và là một phần của đèn pin. Thiết lập bổ sung thường không được yêu cầu.
