Driver - limitador para linterna LED
En el anterior hecho en casa «Linterna recargable - lámpara de mesa"Se consideró, incluido el cambio en la matriz de LED en la linterna comprada. El objetivo de la revisión era aumentar la confiabilidad de la fuente de luz, cambiando el diagrama de conexión de los LED, de paralelo a combinado.
Los LED son mucho más exigentes con una fuente de energía que otras fuentes de luz. Por ejemplo, un exceso de corriente en un 20% reducirá su vida útil varias veces.
La característica principal de los LED, que determinan el brillo de su brillo, no es el voltaje, sino la corriente. Para que los LED puedan calcular el número de horas declarado con garantía, se necesita un controlador que estabilice la corriente que fluye a través del circuito del LED y mantenga un brillo de luz constante durante mucho tiempo.
Para diodos emisores de luz de baja potencia, es posible usarlos sin un controlador, pero en este caso, las resistencias limitantes juegan su papel. Tal conexión se usó en el producto casero anterior. Esta solución simple protege a los LED de exceder la corriente permitida, dentro de los límites de la fuente de alimentación nominal, pero no hay estabilización.
En este artículo, consideramos la oportunidad de mejorar el diseño anterior y mejorar las propiedades operativas de una linterna alimentada por una batería externa.
Para estabilizar la corriente a través de los LED, agregamos un controlador lineal simple al diseño de la lámpara: un estabilizador de corriente con retroalimentación. Aquí, la corriente es el parámetro principal, y la tensión de alimentación del conjunto de LED puede variar automáticamente dentro de ciertos límites. El controlador proporciona estabilización de la corriente de salida con un voltaje de entrada inestable o fluctuaciones de voltaje en el sistema, y la corriente se ajusta suavemente sin crear interferencias de alta frecuencia inherentes a los estabilizadores de pulso. El esquema de tal controlador es extremadamente simple de fabricar y configurar, pero una eficiencia más baja (alrededor del 80%) es una tarifa por esto.
Para excluir una descarga crítica de la fuente de alimentación (por debajo de 12 V), que es especialmente peligrosa para las baterías de litio, introducimos adicionalmente la indicación del límite de descarga o desconexión de la batería a baja tensión en el circuito.
Fabricación de controladores
1. Para resolver estas propuestas, produciremos el siguiente circuito de suministro de energía para la matriz LED.
La corriente de alimentación de la matriz LED pasa a través del transistor regulador VT2 y la resistencia limitante R5. La corriente a través del transistor de control VT1 se establece mediante la selección de la resistencia R4 y puede variar según el cambio en la caída de voltaje a través de la resistencia R5, también utilizada como resistencia de retroalimentación de corriente. Con el aumento de la corriente en la cadena: LED, VT2, R5, por cualquier motivo, la caída de voltaje en R5 aumenta. El aumento correspondiente de voltaje en base al transistor VT1, lo abre, reduciendo así el voltaje en base a VT2. Y esto cubre el transistor VT2, reduciendo y estabilizando esto, la corriente a través de los LED. Con una disminución de la corriente en los LED y VT2, los procesos proceden en el orden inverso. Por lo tanto, debido a la retroalimentación, cuando el voltaje en la fuente de alimentación cambia (de 17 a 12 voltios) o posibles cambios en los parámetros del circuito (temperatura, falla del LED), la corriente a través de los LED es constante durante todo el período de descarga de la batería.
En el detector de voltaje, se ensambla un chip DA1 especializado, un dispositivo para el control de voltaje. El microcircuito funciona de la siguiente manera. A la tensión nominal, el chip DA1 está cerrado y en espera. Cuando el voltaje disminuye en el terminal 1 conectado al circuito controlado (en este caso, la fuente de alimentación) a un cierto valor, el terminal 3 (dentro del microcircuito) está conectado al terminal 2 conectado a un cable común.
El diagrama anterior tiene varias opciones de cambio.
Opcion 1 Si conectamos el LED indicador (LED1 - R3) conectado al cable positivo al terminal 3 (punto A) (vea el diagrama del circuito), obtenemos una indicación de la descarga máxima de la batería. Cuando el voltaje de suministro cae a un cierto valor (en nuestro caso 12 V), el LED1 se encenderá, lo que indica la necesidad de cargar la batería.
Opción 2 Si el punto A está conectado al punto B, cuando se alcanza un bajo voltaje (12 V) en la batería, desconectaremos automáticamente la matriz LED de la fuente de alimentación. El detector de voltaje, chip DA1, cuando se alcanza el voltaje de control, conecta la base del transistor VT2 con un cable común y cierra el transistor desconectando la matriz LED. Cuando la linterna se enciende nuevamente a bajo voltaje (menos de 12 V), los LED de la matriz se encienden durante un par de segundos (debido a la carga / descarga C1) y se apagan nuevamente, indicando que la batería está baja.
Opción 3Al combinar las opciones 2 y 3, cuando la matriz de LED está apagada, el LED1 se encenderá.
Las principales ventajas de los circuitos detectores de voltaje son la simplicidad de la conexión del circuito (casi no se requieren piezas de flejado adicionales) y el consumo extremadamente bajo de energía (microamperios) en estado de espera (en modo de espera).
2. Ensamblamos el circuito del controlador en la placa de circuito.
Realizamos la instalación de VT1, VT2, R4. Conectamos, como carga, la matriz de LED, considerada al comienzo del artículo. Incluimos un miliamperímetro en el circuito de alimentación de los LED. Para verificar y ajustar el circuito a un voltaje estable y específico, lo conectamos a una fuente de alimentación ajustable. Seleccionamos la resistencia de la resistencia R5, que permite estabilizar la corriente a través de los LED en todo el rango del ajuste planificado (de 12 a 17 V). Para aumentar la eficiencia, inicialmente se instaló una resistencia R5 con un valor nominal de 3.9 ohmios (ver foto), pero la estabilización de la corriente en todo el rango (con partes realmente instaladas) requirió un valor nominal de 20 ohmios, ya que no había suficiente voltaje para ajustar VT1 de para bajo consumo de corriente de la matriz LED.
El transistor VT1 es deseable para elegir con un gran coeficiente de transmisión de corriente base. El transistor VT2 debe proporcionar una corriente de colector aceptable que exceda la corriente de la matriz LED y el voltaje de operación.
3. Agregue el circuito indicador - limitador limitador a la placa de circuito. Los microcircuitos del detector de voltaje están disponibles para varios valores de control de voltaje. En nuestro caso, debido a la falta de un microcircuito de 12 V, utilicé el disponible a 4,5 V (a menudo se encuentra en electrodomésticos usados: televisores, grabadoras de video). Por esta razón, para controlar el voltaje de 12 V, agregamos al circuito un divisor de voltaje para la resistencia constante R1 y la variable R2, que es necesario para un ajuste fino al valor deseado. En nuestro caso, al ajustar R2, logramos un voltaje de 4.5 V en el pin 1 de DA1 a un voltaje de 12.1 ... 12.3 V en el bus de alimentación. De manera similar, al seleccionar un divisor de voltaje, puede usar otros microcircuitos similares: detectores de voltaje, varias compañías, nombres y voltajes de control.
Inicialmente, verificamos y configuramos el circuito para que funcione de acuerdo con el indicador LED. Luego verificamos el funcionamiento del circuito conectando los puntos A y B para apagar la matriz de LED. Nos detenemos en la opción seleccionada (1, 2, 3).
4. Preparamos el blanco para el tablero de trabajo cortando el tamaño deseado de un tablero universal típico.
5. Realizamos el cableado del circuito depurado a la placa de trabajo.
6. Conectamos la matriz de LED a la placa de trabajo y verificamos el funcionamiento del conjunto controlador - limitador, en todo el rango del ajuste planificado (de 12 a 17 V), conectando el controlador a una fuente de alimentación ajustable. Con resultados positivos, verificamos el funcionamiento del controlador conectado a la batería y como parte de la lámpara de la batería. Generalmente no se requiere configuración adicional.
