Alguns esquemas simples de energia LED

Apesar da ampla variedade de lojas de lanternas LED de vários modelos, os presuntos estão desenvolvendo suas próprias opções para alimentar LEDs brancos super brilhantes. Basicamente, a tarefa se resume a como alimentar o LED com apenas uma bateria ou acumulador, para realizar pesquisas práticas.

Depois que um resultado positivo é obtido, o esquema é desmontado, os detalhes são colocados em uma caixa, o experimento é concluído e a satisfação moral se segue. Frequentemente, os estudos param por aí, mas às vezes a experiência de montar uma montagem específica em uma placa de ensaio entra em um design real, feito de acordo com todas as regras da arte. A seguir, são apresentados alguns circuitos simples desenvolvidos por operadores de rádio amador.

Em alguns casos, é muito difícil estabelecer quem é o autor do esquema, pois o mesmo esquema aparece em sites diferentes e em artigos diferentes. Muitas vezes, os autores de artigos escrevem honestamente que este artigo foi encontrado na Internet, mas quem publicou esse esquema pela primeira vez é desconhecido. Muitos esquemas são simplesmente copiados das placas das mesmas lanternas chinesas.

O autor do artigo que você está lendo também não afirma ser o autor dos circuitos; isso é apenas uma pequena seleção de circuitos no tópico “LED”.

Por que precisamos de conversores

O fato é que uma queda direta de tensão na LEDvia de regra, não menos que 2,4 ... 3,4V; portanto, a partir de uma única bateria com voltagem de 1,5V, e ainda mais de uma bateria com voltagem de 1,2V, é simplesmente impossível acender um LED. Existem duas maneiras de sair. Use uma bateria de três ou mais células galvânicas ou crie pelo menos a mais simples Conversor DC-DC.

É o conversor que permite alimentar a lanterna com apenas uma bateria. Esta solução reduz o custo das fontes de alimentação e, além disso, permite que você use mais plenamente carga de uma célula galvânica: muitos inversores trabalham com descarga profunda da bateria de até 0,7V! O uso de um conversor também reduz o tamanho da lanterna.

O circuito mais simples para alimentar um LED

O circuito é um gerador de bloqueio. Este é um dos circuitos eletrônicos clássicos, portanto, com peças de montagem e manutenção adequadas, começa a funcionar imediatamente. O principal neste circuito é enrolar corretamente o transformador Tr1, para não confundir a fase dos enrolamentos.

Como núcleo do transformador, você pode usar um anel de ferrite da placa a partir do inutilizável lâmpada fluorescente de economia de energia. Basta enrolar várias voltas de um fio isolado e conectar os enrolamentos, conforme mostrado na figura abaixo.

O transformador pode ser enrolado com um fio de enrolamento do tipo PEV ou PEL com um diâmetro não superior a 0,3 mm, o que permitirá colocar um pouco mais de voltas, pelo menos 10 ... 15, no anel, o que melhorará ligeiramente a operação do circuito.

Os enrolamentos devem ser enrolados em dois fios e, em seguida, conecte as extremidades dos enrolamentos, conforme mostrado na figura. O início dos enrolamentos no diagrama é indicado por um ponto. Como transistor você pode usar qualquer condutividade n-p-n de transistor de baixa potência: KT315, KT503 e similares. Agora é mais fácil encontrar um transistor importado, como o BC547.

Se o transistor da estrutura n-p-n não estiver disponível, você poderá aplicar transistor de condutividade pnppor exemplo, KT361 ou KT502. No entanto, neste caso, você terá que alterar a polaridade da bateria.

O resistor R1 é selecionado de acordo com o melhor brilho do LED, embora o circuito funcione mesmo que seja substituído simplesmente por um jumper. O esquema acima se destina simplesmente à alma, para a realização de experimentos. Então, após oito horas de operação contínua em um LED, a bateria de 1,5V "fica" para 1,42V. Podemos dizer que quase não é descarregado.

Para estudar as capacidades de carga do circuito, você pode tentar conectar vários outros LEDs em paralelo. Por exemplo, com quatro LEDs, o circuito continua a funcionar de maneira estável, com seis LEDs que o transistor começa a aquecer, com oito LEDs o brilho diminui visivelmente, o transistor aquece muito fortemente. Mas o esquema, no entanto, continua funcionando. Mas isso é apenas na ordem das pesquisas científicas, uma vez que o transistor nesse modo não funcionará por muito tempo.

Conversor com retificador

Se você planeja criar uma lanterna simples com base nesse esquema, precisará adicionar mais alguns detalhes, o que proporcionará um brilho mais brilhante do LED.

É fácil ver que neste circuito o LED é alimentado não por pulsação, mas por corrente contínua. Naturalmente, nesse caso, o brilho do brilho será um pouco mais alto e o nível de pulsações da luz emitida será muito menor. Como diodo, qualquer alta frequência, por exemplo, KD521 (princípio de funcionamento de um diodo semicondutor).

Conversores de estrangulamento

Outro diagrama mais simples é mostrado na figura abaixo. É um pouco mais complicado que o diagrama da figura. 1, contém 2 transistores, mas em vez de um transformador com dois enrolamentos, ele possui apenas um indutor L1. Esse estrangulamento pode ser enrolado no anel com a mesma lâmpada de economia de energia, para a qual você precisa enrolar apenas 15 voltas de um fio de enrolamento com um diâmetro de 0,3 ... 0,5 mm.

Com o parâmetro do acelerador indicado no LED, é possível obter uma tensão de até 3,8 V (queda direta de tensão no LED 5730 3,4V), suficiente para alimentar um LED de 1W. A configuração do circuito consiste na seleção do capacitor C1 na faixa de ± 50%, de acordo com o brilho máximo do LED. O circuito é operável quando a tensão de alimentação é reduzida para 0,7V, o que garante o uso máximo da capacidade da bateria.

Se suplementarmos o circuito considerado com um retificador no diodo D1, um filtro no capacitor C1 e um diodo zener D2, obteremos uma fonte de alimentação de baixa potência que pode ser usada para alimentar circuitos no amplificador operacional ou em outros componentes eletrônicos. Neste caso, a indutância do indutor é selecionada entre 200 ... 350 μH, o diodo D1 com uma barreira Schottky, o diodo zener D2 é selecionado de acordo com a tensão do circuito fornecido.

Com uma boa combinação de circunstâncias, usando esse conversor, você pode obter uma tensão de 7 ... 12 V na saída. Se você planeja usar o conversor para alimentar apenas os LEDs, o diodo Zener D2 pode ser excluído do circuito.

Todos os circuitos considerados são as fontes de tensão mais simples: a limitação de corrente através do LED é realizada aproximadamente da mesma maneira que em vários porta-chaves ou em isqueiros com LEDs.

O LED através do botão liga / desliga, sem nenhum resistor limitador, é alimentado por 3 ... 4 baterias pequenas, cuja resistência interna limita a corrente através do LED a um nível seguro.

Circuitos de realimentação de corrente

E o LED é, no entanto, um dispositivo atual. Não é à toa que a corrente direta é indicada na documentação dos LEDs. Portanto, esses esquemas para alimentar os LEDs contêm realimentação de corrente: assim que a corrente através do LED atinge um determinado valor, o estágio de saída é desconectado da fonte de energia.

Os estabilizadores de tensão também funcionam exatamente, apenas há feedback de tensão. Abaixo está um diagrama para alimentar os LEDs de feedback de corrente.

Um exame cuidadoso mostra que a base do circuito é o mesmo gerador de bloqueio montado no transistor VT2. O transistor VT1 é o controle no circuito de realimentação. O feedback neste circuito funciona da seguinte maneira.

Os LEDs são alimentados por uma tensão que se acumula no capacitor eletrolítico. O capacitor é carregado através do diodo pela tensão de pulso do coletor do transistor VT2. A tensão retificada é usada para alimentar os LEDs.

A corrente através dos LEDs segue o seguinte caminho: mais capacitor, LEDs com resistores de limite, resistor de feedback de corrente (sensor) Roc, menos capacitor eletrolítico.

Neste caso, uma queda de tensão Uoc = I * Roc é criada no resistor de realimentação, onde eu é a corrente através dos LEDs. Com o aumento da tensão ligada capacitor eletrolítico (o gerador, no entanto, funciona e carrega o capacitor), a corrente através dos LEDs aumenta e, consequentemente, a tensão no resistor de feedback Roc também aumenta.

Quando Uoc atinge 0,6V, o transistor VT1 é aberto, fechando a junção base-emissor do transistor VT2. O transistor VT2 é fechado, o gerador de bloqueio para e pára de carregar o capacitor eletrolítico. Sob a influência da carga, o capacitor descarrega, a tensão no capacitor cai.

Uma diminuição na tensão através do capacitor leva a uma diminuição na corrente através dos LEDs e, como resultado, uma diminuição na tensão de retorno Uoc. Portanto, o transistor VT1 está fechado e não interfere na operação do gerador de bloqueio. O gerador inicia e todo o ciclo se repete repetidamente.

Alterando a resistência do resistor de realimentação, é possível variar amplamente a corrente através dos LEDs. Tais circuitos são chamados estabilizadores de corrente pulsada.

Reguladores de corrente integrados

Atualmente, os estabilizadores de corrente para LEDs estão disponíveis em design integrado. Como exemplos, podem ser citados microcircuitos especializados ZXLD381, ZXSC300. Os diagramas mostrados abaixo são retirados das folhas de dados desses microcircuitos.

A figura mostra o chip do dispositivo ZXLD381. Ele contém um gerador PWM (controle de pulso), um sensor de corrente (Rsense) e um transistor de saída. Existem apenas dois anexos. Este é um LED LED e um indutor L1. Um diagrama de fiação típico é mostrado na figura a seguir. O chip está disponível no pacote SOT23. A frequência de geração de 350KHz é definida por capacitores internos, é impossível alterá-lo. A eficiência do dispositivo é de 85%, começando com carga já é possível com uma tensão de alimentação de 0,8V.

A voltagem direta do LED não deve ser superior a 3,5V, conforme indicado na linha inferior abaixo da figura. A corrente através do LED é regulada alterando a indutância do indutor, conforme mostrado na tabela no lado direito da figura. Na coluna do meio, a corrente de pico é indicada, na última coluna, a corrente média através do LED. Para reduzir o nível de ondulação e aumentar o brilho do brilho, é possível usar um retificador com um filtro.

Um LED com tensão direta de 3,5 V é usado aqui, um diodo de alta frequência D1 com uma barreira Schottky, um capacitor C1, de preferência com um valor baixo de resistência em série equivalente (ESR baixo). Esses requisitos são necessários para aumentar a eficiência geral do dispositivo, para aquecer o diodo e o capacitor o menos possível. A corrente de saída é selecionada selecionando a indutância do indutor, dependendo da potência do LED.

Chip ZXSC300

Difere do ZXLD381 por não possuir um transistor de saída interno e um sensor de corrente do resistor. Esta solução permite aumentar significativamente a corrente de saída do dispositivo e, portanto, aplicar um LED de maior potência.

Um resistor externo R1 é usado como sensor de corrente, alterando o valor do qual é possível definir a corrente necessária, dependendo do tipo de LED. O cálculo desse resistor é realizado de acordo com as fórmulas fornecidas na folha de dados no chip ZXSC300. Não forneceremos essas fórmulas aqui; se necessário, é fácil encontrar uma folha de dados e fórmulas de espionagem a partir daí. A corrente de saída é limitada apenas pelos parâmetros do transistor de saída.

Quando você liga todos os circuitos descritos pela primeira vez, é recomendável conectar a bateria através de um resistor de 10Ω. Isso ajudará a evitar a morte do transistor se, por exemplo, os enrolamentos do transformador estiverem conectados incorretamente. Se o LED acender com esse resistor, é possível removê-lo e fazer outras configurações.

Boris Aladyshkin