Закрыть ... [X]

Самодельный фонарик на 1 светодиоде

самодельный фонарик на 1 светодиоде Светодиодный драйвер с ШИМ входом Poorman's Buck

Мощные светодиоды 1 Вт и выше сейчас совсем недорогие. Я уверен, что многие из вас используют такие светодиоды в своих проектах.

Однако питание таких светодиодов по-прежнему не такое простое и требует специальных драйверов. Готовые драйвера удобны, но они не регулируемые, или зачастую их возможности излишни. Даже возможности моего собственного универсального светодиодного драйвера могут быть лишними. Некоторые проекты требуют самого простого драйвера, возможности которого хватит.

Poorman's Buck – простой светодиодный драйвер постоянного тока.

Этот светодиодный драйвер построен без микроконтроллера или специализированной микросхемы. Все используемые детали легкодоступные.

Хотя драйвер задумывался как самый простой, я добавил функцию регулировки тока. Ток может подстраиваться регулятором, установленным на плате или ШИМ сигналом. Это делает драйвер идеальным для использования с Arduino или другими управляющими устройствами - вы можете управлять мощными светодиодами микроконтроллером, просто отправляя ШИМ сигнал. С Arduino вы можете просто подавать сигнал с "AnalogWrite ()" для управления яркостью мощных светодиодов.

Светодиодный драйвер с ШИМ входом Poorman's Buck

Особенности драйвера

Работа по схеме buck-конвертера (импульсного понижающего (step-down) преобразователя)
Широкий диапазон выходных напряжения от 5 до 24В. Питание от батарей и адаптеров переменного тока.
Настраиваемый выходной ток до 1А.
Метод контроля тока "цикл за циклом"
До 18Вт выходной мощности (при напряжении питания 24В и шестью 3 Вт светодиодами)
Контроль тока при помощи потенциометра.
Контроль тока может быть использован как встроенный диммер.
Защита от короткого замыкания на выходе.
Возможность управления ШИМ сигналом.
Маленькие размеры - всего 1х1,5х0,5 дюйма(без учета ручки потенциометра).

Светодиодный драйвер с ШИМ входом Poorman's Buck

Схема светодиодного драйвера

Схема построена на очень распространенном интегральном двойном компараторе LM393, включённым по схеме понижающего преобразователя.

Индикатор выходного тока сделан на R10 и R11. В результате напряжение пропорционально току в соответствии с законом Ома. Это напряжение сравнивается с опорным напряжением на компараторе. Когда Q3 открывается, ток течёт через L1, светодиоды и резисторы R10 и R11. Индуктор не позволяют току повышаться резко, поэтому ток возрастает постепенно. Когда напряжение на резисторе повышается, напряжение на инвертирующем входе компаратора также увеличивается. Когда оно становится выше опорного напряжения, Q3 закрывается и ток через него перестаёт течь.

Поскольку индуктор "заряжен", в схеме остаётся ток. Он течет через диод Шоттки D3 и питает светодиоды. Постепенно этот ток затухает и цикл начинается снова. Этот метод контроля тока называется "цикл за циклом". Также этот метод имеет защиту от короткого замыкания на выходе.
Весь этот цикл происходит очень быстро - более чем 500 000 раз в секунду. Частота этих циклов изменяется в зависимости от напряжения питания, прямого падения напряжения на светодиоде и тока.

Опорное напряжение создается обычным диодом. Прямое падение напряжения на диоде составляет около 0,7В и после диода напряжение остаётся постоянным.  Затем это напряжение регулируется потенциометром VR1 для контроля выходного тока.  При помощи потенциометра выходной ток можно изменять в диапазоне около 11:01 или от 100% до 9%. Это очень удобно. Иногда после установки светодиодов они оказываются намного ярче, чем ожидалось. Вы можете просто уменьшить ток для получения необходимой вам яркости. Вы можете заменить потенциометр двумя обычными резисторами, если вы хотите установить яркость светодиодов один раз.

Преимущество такого регулятора в том, что он контролирует выходной ток без "сжигания" избыточной энергии. Энергии от источника питания берётся только столько, сколько нужно, чтобы получить необходимый выходной ток. Немного энергии теряется из-за сопротивления и других факторов, но эти потери минимальны. Такой конвертер  имеет эффективность 90% и выше.
Этот драйвер при работе мало греется и не требует теплоотвода.

Настройка выходного тока

Драйвер может быть настроен на выходной ток от 350 мА до 1А. Изменяя значение R2 и подключая сопротивление  R11, вы можете изменить выходной ток.

Выходной ток

R2

Использование R11

350mA (1W LED)

10k

-

700mA (3W LED)

10k

+

1А (5W LED)

2.7k

+

Потенциометр изменяет выходной ток от 9 до 100% от заданного тока. Если вы настроили драйвер на 1А на выходе, то минимальный возможный выходной ток будет 90мА. Это можно использовать для регулировки яркости светодиода.

ШИМ вход

Для основной работы схемы достаточно одного компаратора. Но в LM393 есть два компаратора. Чтобы второй компаратор не пропадал, я добавил управление ШИМ сигналом. Второй компаратор работает как логический, так что на входе ШИМ не должен быть никуда подключен или на нём должен быть высокий логический уровень.  Обычно этот вывод можно оставить не подключённым и драйвер будет работать без ШИМ. Но если вам нужен дополнительный контроль, вы можете подключить Arduino или микроконтроллер и управлять светодиодами при помощи его. При помощи одного Arduino  можно контролировать до 6 драйверов. 

ШИМ работает в пределах текущего уровня, установленного потенциометром. Т.е. если вы поставите минимальный ток и ШИМ на 10%, то ток будет ещё ниже.

Источник ШИМ сигнала не ограничивается микроконтроллером. Можно использовать все, что производит напряжение от 0 до 5В. Можете использовать фоторезисторы, таймеры, логические микросхемы. Максимальная частота ШИМ составляет около 2 кГц, но я думаю,  что максимальная частота 1 кГц будет оптимальной.

ШИМ вход также может быть использован в качестве входа для пульта дистанционного управления включения / выключения. Но схема будет работать, когда выключатель разомкнут и выключена, когда замкнут.

Радиодетали

Сборка схемы очень проста. Все использованные детали стандартные.

Аналоги

Индуктивность L1 может быть от 47 до 100 мкГн, с током как минимум 1.2А. C1 может быть от 1 до 10 мкФ. С4 может быть до 22 мкФ, на минимум 35В постоянного тока.
Q1 и Q2 можно заменить на практически любые транзисторы общего назначения. Q3 может быть заменен другим P-канальным MOSFET –транзистором с током утечки более 2А, напряжением сток-исток не менее 30 В, и входным порогом ниже 4В.

Плата

Сборка
Припаяйте детали начиная с самых маленьких, в данном случае это IC1. Все резисторы и диоды установлены вертикально. Будьте внимательны с полярностью и цоколёвкой диодов и транзисторов. 

Я разработал одностороннюю печатную плату, которую можно изготовить дома. Gerber файлы можно скачать ниже.

Подключение светодиодов

Напряжение питания должно быть не менее 2В, в соответствии с документацией к светодиодам. Напряжение питания белых светодиодов около 3.5В.

Светодиодный массив

При максимальном напряжении питания к этому драйверу можно подключить до 6 светодиодов, соединенных последовательно. Лучше подключать светодиоды так, чтобы все они получали одинаковый ток. Ниже показано количество светодиодов и требуемое им напряжение питания.

Кол-во светодиодов

Минимальное напряжение питания

1

2

3

12В

4

15В

5

20В

6

24В

Вы можете использовать последовательно-параллельное подключение светодиодов для подключения большего количества светодиодов по мере необходимости. Если у вас есть только источник питания 12В, но вы хотите подключить 6 светодиодов, сделать две строки из 3 светодиодов включенных последовательно и подключите их параллельно, как показано на схеме.

Я уверен, что есть множество применений для небольшого драйвера – фары, настольные лампы, фонари т.д.  Питать схему можно напряжением от  5 до 24В, от этого будет зависеть количество подключаемых светодиодов. Для питания лучше использовать батарейки.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот IC1 Q1 Q2 Q3 D1, D2 D3 L1 C1 C2, C3 C4 C5 R1, R4, R7 R2, R5, R6 R3, R9 R8 VR1 R10, R11
Компаратор

LM393

1 Поиск в Fivel В блокнот
Биполярный транзистор

2N5551

1 2222, 3904 и др. Поиск в Fivel В блокнот
Биполярный транзистор

2N5401

1 2907, 3906 и др. Поиск в Fivel В блокнот
MOSFET-транзистор

NTD2955

1 IRFU9024 Поиск в Fivel В блокнот
Выпрямительный диод

1N4148

2 Поиск в Fivel В блокнот
Диод Шоттки

SB140

1 Поиск в Fivel В блокнот
Катушка индуктивности 47-100 мкГн/1.2A 1 Поиск в Fivel В блокнот
Конденсатор 2.2 мкФ 1 Поиск в Fivel В блокнот
Конденсатор 0.1 мкФ 2 Поиск в Fivel В блокнот
Электролитический конденсатор 100мкФ 35В 1 Поиск в Fivel В блокнот
Конденсатор 22 пФ 1 Опционально Поиск в Fivel В блокнот
Резистор

4.7 кОм

3 Поиск в Fivel В блокнот
Резистор

10 кОм

3 Значение R2 для выходного ток 1А Поиск в Fivel В блокнот
Резистор

1 кОм

2 Поиск в Fivel В блокнот
Резистор

10 Ом

1 Поиск в Fivel В блокнот
Подстроечный резистор 10 кОм 1 Поиск в Fivel В блокнот
Резистор

1Ом 1Вт

2 Поиск в Fivel В блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Оригинал статьи

Прикрепленные файлы:

Теги:


Источник: http://cxem.net/pitanie/5-231.php


Поделись с друзьями



Рекомендуем посмотреть ещё:



Светодиодная подсветка рабочей зоны сверлильного станка - Сделать оригами мыши



Самодельный фонарик на 1 светодиоде Самодельный фонарик на 1 светодиоде Самодельный фонарик на 1 светодиоде Самодельный фонарик на 1 светодиоде Самодельный фонарик на 1 светодиоде Самодельный фонарик на 1 светодиоде Самодельный фонарик на 1 светодиоде Самодельный фонарик на 1 светодиоде Самодельный фонарик на 1 светодиоде

ШОКИРУЮЩИЕ НОВОСТИ