Андрей Смирнов
Время чтения: ~7 мин.
Просмотров: 0

Простой драйвер постоянного тока на lm317 и pt4115 для подключения мощных светодиодов

Драйвер для светодиодов своими руками

Самый простой драйвер светодиода это обычный резистор. Но у этой простоты есть большой недостаток: стабильность тока сильно зависит от стабильности напряжения блока питания. Если стабилизированные блоки питания гарантируют стабильность напряжения, то напряжение на аккумуляторе зависит от степени его заряда. Конечно можно сначала стабилизировать напряжение, а потом уже подключить светодиоды через резистор, но есть более правильный способ: стабилизатор тока. Он стабилизирует в широком диапазоне входных напряжений: минимум определяется падением напряжения на светодиодах плюс падение на шунте, а максимум — пробивным напряжением силового транзистора его мощностью рассеивания.

Ниже приведена схема драйвера светодиода который можно сделать своими руками используя всего лишь 4 компонента: 2 резистора, транзистор и стабилитрон.

На стабилитроне VD1 создается опорное напряжение. Чтобы создать это напряжение через стабилитрон нужно пропустить минимальный ток при котором стабилитрон войдет в режим стабилизации. Например выберем стабилитрон с напряжением стабилизации 2,4В минимальный ток стабилизации которого равен 3мА, а минимальное напряжение питания будет равно 12В.

Рассчитаем резистор R1=(Uбп-Uст)/Iст=(12-2,4)/0,003=3200 Ом, выбираем резистор по ряду номиналов 3,3кОм.

Транзистор VT1 работает в режиме с общим эмиттером и отрицательной обратной связью по току. Регулирование по току осуществляется с помощью резистора R2. В расчетах можно пренебречь базовым током транзистора, так как он многократно меньше тока через стабилитрон или токов коллектора и эмиттера. Транзистор VT1 поддерживает ток через коллектор примерно равный току эмиттера, а ток эмиттера можно определить как:

Iэ=(Uст-0,6В)/R2.

Где, 0,6В напряжение перехода база-эмиттер транзистора. Принцип работы обратной связи по току: если эмиттерный ток маленький, то и падение на R2 маленькое, значит на между выводами базы и эмиттера прикладывается напряжение больше 0,6В и транзистор открывается. Открываясь транзистор начинает пропускать через себя все больше тока, значит и падение напряжения на R2 возрастает это приводит к снижению напряжения на база-эмиттерном переходе транзистора. В какой-то момент времени напряжение на входе транзистора станет равным 0,6 и транзистор перестанет открываться и выходной ток стабилизируется. Если в какой-то момент времени возрастет ток коллектора (например из-за повышения питающего напряжения), то возрастет напряжение на R2, следовательно уменьшиться напряжение на входе транзистора и транзистор начнет закрываться, до того момента, как напряжение на входе снова станет 0,6В.

Допустим нам нужен ток стабилизации 300мА, тогда:

R2=(Uст-0,6В)/Iэ=(2,4-0,6)/0,3=6 Ом.

Из стандартного ряда можно выбирать 6,2 Ома, но так как скорее всего резисторы придется ставить мощные, то будем ориентироваться на два параллельно включенных резистора по 12 Ом или три по 18 Ом.

Теперь нужно рассчитать мощность резистора R2:

P=I*I*R=0,3*0,3*6=0,54Вт,

Широко распространены 1/8 и 1/4 Ваттные  резисторы. Поэтому возьмем три 18 Омные резисторы на 1/4 Ватта. Так же можно использовать 5 резисторов по 30 Ом, на мощность 1/8 Вт.

Осталось выбрать транзистор, напряжение КЭ его должно быть больше напряжения питания, максимальный ток коллектора больше или равен току стабилизации, а максимальная рассеиваемая мощность должна быть больше произведения напряжения блока питания на ток стабилизации.

 Драйвер для светодиодов своими руками с низким падением напряжения

При использовании низковольтного источника питания, даже падение напряжения в 1,8В способно существенно уменьшить диапазон работы стабилизатора. Но нас спасет применение биполярного транзистора вместо стабилитрона, падение снизиться до 0,6В. Правда стабилизация такого стабилизатора будет зависеть от температуры: чем выше температура VT1 тем ниже ток стабилизации.

В расчетах упоминается величина 0,6В — падение напряжение на переходе база-эмиттер кремниевого биполярного транзистора. Но на самом деле эта величина зависит от многих факторов, в том числе и от температуры. И рассчитав собрав такой драйвер ток через светодиоды будет несколько отличатся от расчетного значения. Если потребуется более точно задать ток, то для снижения тока нужно будет увеличивать R2, соответственно для увеличения тока снижать сопротивление R2.

Схема выпрямления переменного тока для драйвера светодиода.

Как подобрать драйвер для светодиода: некоторые нюансы

Перед тем, как приобретать преобразователь, рассчитывают потребляемую светодиодами мощность. Номинальная мощность устройства должна превышать этот показатель на 25÷30%. Так же стабилизатор должен совпадать по выходному напряжению.

Если планируется скрытое размещение, лучше выбрать преобразователь без корпуса – стоимость выйдет ниже при тех же технических характеристиках.

Важно! Драйверы китайского производства обычно не соответствуют заявленным характеристикам. Не стоит экономить на приобретении преобразователя «made in оттуда»

Лучше отдать предпочтение российскому производителю.

Основные характеристики

При подборе нужно учитывать три основных параметра: выходное напряжение, ток и потребляемая нагрузкой мощность.

Напряжение на выходе драйвера зависит от нескольких факторов:

  • падение напряжения на светодиоде;
  • количество светодиодов;
  • способ подключения.

Ток на выходе драйвера определяется характеристиками светодиодов и зависит от следующих параметров:

  • мощность светодиодов;
  • яркость.

Мощность светодиодов влияет на потребляемый ими ток, который может варьироваться в зависимости от требуемой яркости. Драйвер должен обеспечить им этот ток.

Мощность нагрузки зависит от:

  • мощности каждого светодиода;
  • их количества;
  • цвета.

В общем случае потребляемую мощность можно рассчитать как

где Pled — мощность светодиода,

N — количество подключаемых светодиодов.

Максимальная мощность драйвера не должна быть меньше .

Стоит учесть, что для стабильной работы драйвера и предотвращения выхода его из строя следует обеспечить запас по мощности хотя бы 20-30%. То есть должно выполняться следующее соотношение:

где Pmax   — максимальная мощность драйвера.

Кроме мощности и количества светодиодов, мощность нагрузки зависит еще от их цвета. Светодиоды разных цветов имеют разное падение напряжения при одинаковом токе. Например, красный светодиод CREE XP-E обладает падением напряжения 1.9-2.4 В при токе 350 мА. Средняя потребляемая им мощность таким образом составляет около 750 мВт.

У XP-E зеленого цвета падение 3.3-3.9 В при том же токе, и его средняя мощность составит уже около 1.25 Вт. То есть драйвером, рассчитанным на 10 ватт, можно питать либо 12-13 красных светодиодов, либо 7-8 зеленых.

Диммируемый драйвер для LED-элементов — что это?

Последние модели преобразователей для светодиодов адаптированы для работы с регуляторами яркости свечения полупроводниковых кристаллов – диммерами. Использование этих устройств позволяет более рационально использовать электроэнергию и увеличить ресурс LED-элемента.

Диммируемые драйвера позволят управлять яркостью ламп и сделать освещение более комфортным для глаз

Диммируемые преобразователи бывают двух типов. Одни включены в цепь между стабилизатором и светодиодными элементами освещения и работают посредством ШИМ-управления. Преобразователи подобного типа используются для работы со светодиодными лентами, бегущей строкой и т.п.

Во втором варианте диммер устанавливается на разрыве между источником питания и стабилизатором, а принцип работы заключается, как в управлении параметрами тока, проходящего через светодиоды, так и при помощи широтно-импульсной модуляции.

Рассчитываем характеристики преобразователя для светодиодов

Для точного расчета сначала определяемся с потребляемой мощностью светодиодов. После решается вопрос со схемой подключения – будет она параллельной или последовательной. От этого будет зависеть выходное напряжение и номинальная мощность необходимого преобразователя. Это вся работа, которую нужно выполнить. Теперь в магазине электротехники или на онлайн ресурсе подбираем драйвер согласно высчитанным показателям.

Полезно знать! Приобретая преобразователь, спрашивайте у продавца сертификат соответствия на изделие. Если он отсутствует, от покупки лучше воздержаться.

Характеристики драйверов, достойные внимания

Характеристики преобразователей, необходимых в том или ином случае, определяются, исходя из параметров LED-потребителей. Основными можно назвать:

  1. Номинальную мощность драйвера – этот параметр должен превышать общую мощность, потребляемую световыми диодами, которые будут в его схеме.
  2. Выходное напряжение – зависит от величин падения напряжения на каждом из световых диодов.
  3. Номинальный ток, который зависит от яркости свечения и потребляемой мощности элемента.

Важно знать! Падение напряжения на светодиоде зависит от его цвета. К примеру, если к БП 12 В получится подключить 16 светодиодов красного цвета, то максимальное количество зеленых составит уже 9

Простой драйвер для светодиодов | Поделки своими руками для авто, дачи и дома

Меня привлекла простая схемотехника драйвера, к слову многие драйверы продаются именно на этой микросхеме, стоимость которых в разы выше, нежели себестоимость изготовления.

Номинал резистора Rs вычисляется по формуле: Rs = 0.1 / Iout (A). Например, если необходимо получить выходной ток величиной 500мА для управления светодиодом, тогда Rs = 0.1 / 0.5A = 0.2? (200м?)

Компоненты:LED драйвер PT4115;Катушка индуктивности;Электролитический конденсатор 100мкФ 35В;Диод Шоттки 1N5819;Выпрямительный диод 1N4007 (если собирать мост) 4 шт;

Сама схема:

Плата в формате lay: скачать…

Автор; Игорь    г.Харьков, Украина

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации