Сегодня светодиоды вытеснили лампы накаливания со многих позиций и занимают лидирующие места в освещении, декорации и рекламе. При этом маломощные модификации легко запитать от обычного блока питания через токоограничивающий резистор. Однако для мощных светодиодов такое решение неэффективно, поскольку на резисторах выделяется значительная энергия. Правильное решение – использовать источник тока, который называют драйвером. Предлагаем на выбор две схемы таких устройств.
Драйвер на 2 А для мощных светодиодов на LM3410X
Итак, мы уже зафиксировали основное отличие блока питания от драйвера для светодиодов. Если мы не хотим использовать большие и мощные резисторы, чтобы согревать ими атмосферу, рассмотрим специальную схему драйвера тока для питания силовых светодиодов напряжением около 12 В и мощностью до 3,5 Вт. Она может использоваться в любительской робототехнике для подсветки дисплеев или в системах технического зрения.
Основные параметры драйвера:
- выходная мощность 3,5 Вт;
- напряжение питания диода (при номинальном токе) 9 — 12 В;
- ШИМ-вход, позволяющий регулировать освещение в диапазоне 0 — 100%;
- тепловая защита и защита от включения без нагрузки;
- не устойчив к коротким замыканиям на выходе;
- входное питание 2,7 — 5 В.
Драйвер построен на специализированной микросхеме LM3410X. Она имеет в своей структуре повышающий преобразователь, работающий на постоянной частоте с переменной скважностью импульсов, а также систему стабилизации выходного тока и силовой ключ. Благодаря использованию LM3410X для создания источника питания светодиодов требуется всего несколько внешних компонентов.
Как работает блок питания
Схема блока питания представлена на рисунке ниже. Напряжение питания с разъема PWR подается на микросхему U1. Конденсатор С1 фильтрует напряжение источника питания, L1 — катушка повышающего преобразователя, D1 — запирающий диод, выходное напряжение фильтруется емкостью С2.
Ток светодиода, подключенного к разъему LED, вызывает падение напряжения на резисторах R2, R3, которое измеряется цепью обратной связи и стабилизируется U1. Напряжение на выводе FB составляет 190 мВ и определяет ток светодиода по следующему соотношению: I = U(FB) /(R3||R4).
При указанных на схеме номиналах элементов выходной ток поддерживается на уровне примерно 320 мА. Падение напряжения на светодиоде при номинальном токе должно находиться в пределах 9…12 В.
Стандартное применение микросхемы U1 дополнено защитой от перенапряжения с помощью цепочки DZ1, R2, которая предотвращает повреждение микросхемы при отключенном светодиоде (или последовательной цепочки светодиодов).
Вход DIM, при подаче на него низкого уровня напряжения, позволяет отключать микросхему, переводя ее в режим пониженного энергопотребления (Iq<100 нА). Также возможно уменьшение яркости свечения светодиода в диапазоне 0…100% при выработке ШИМ-сигнал на выходе. Частота сигнала ШИМ (широтно-импульсная модуляция) формируется в диапазоне 0,2…1 кГц. Управляющее напряжение на выводе DIM не должно превышать напряжение питания более, чем на 0,3 В.
Микросхема LM3410X имеет тепловую защиту, отключающую преобразователь при превышении температуры перехода более, чем на 185 градусов, при этом микросхема не устойчива к коротким замыканиям по выходу. КПД блока питания превышает 80% во всем диапазоне входных напряжений.
Сборка и настройка своими руками
Драйвер для светодиодов собран на небольшой двусторонней печатной плате. Расположение элементов показано на рисунке ниже. Подробного описания сборка не требует, только не забудьте правильно установить U1. После пайки промойте плату и удалите остатки флюса. Устройство не требует запуска.
После подключения светодиода к выходу стоит проверить, сохраняется ли заданный ток – путем измерения падения напряжения на R3 с помощью осциллографа или измерителя TRMS.
Используя даташит LM3410, Вы можете подобрать элементы схемы, адаптировав их для питания Вашего светодиода или светодиодной цепочки. Единственным ограничением является максимальный ток ключа около 2 А и выходное напряжение не выше примерно 23 В.
Перечень элементов схемы устройства
Сводный перечень элементов принципиальной схемы облегчит сборку устройства своими руками.
РЕЗИСТОРЫ:
- R1 — 100 кОм (SMD0805 1%);
- R2 — 100 Ом (SMD0805 1%);
- R3, R4 — 1,2 Ом (SMD0805 1%).
КОНДЕНСАТОРЫ:
- C1 — 10 мкФ/6,3 В SMD0805;
- C2 — 2,2 мкФ/25 В SMD1206.
ПОЛУПРОВОДНИКИ:
- D1 — MBRS130 диод Шотки;
- DZ1 — стабилитрон C15 SMD1206;
- U1 — LM3410X MSOP8.
ПРОЧЕЕ:
- L1 — дроссель HPI 10 мкГн HPI0630-100;
- 2-контактный разъем DG381-3,5-2;
- 3-контактный разъем DG381-3,5-3.
Драйвер на 1,2 А для силовых светодиодов на микросхеме PT4115
Следующий вариант драйвера для светодиодов также построен по импульсной схеме. Основа устройства – специализированная микросхема РТ4115. В этом случае мы получаем стабилизатор тока с коэффициентом полезного действия, приближающимся к 100%. Он обеспечивает простоту регулирования выходного тока, а значит, и яркости свечения светодиода (группы светодиодов).
Микросхема имеет внутреннюю схему защиты от перегрева, короткого замыкания выхода или отключения нагрузки. В итоге получается сделать простой и эффективный драйвер для светодиодов с минимальным количеством внешних компонентов.
Принципиальная схема драйвера представлена на рисунке. Напряжение в пределах от 8 до 30 В подается на вход через X1/J1. В любом случае оно должно быть минимум на 3,5 В выше, чем на нагрузке. При этом РТ4115 обеспечивает максимальный ток стабилизации не более 1,2 А. Номинальные значения элементов схемы в зависимости от тока светодиодов приведены в таблице.
| Мощность светодиода, Вт | 0,5 | 1 | 3 | 5 |
| Ток нагрузки, мА | 150 | 350 | 700 | 1050 |
| R1, Ом | 0,3 | 0,3 | 0,1 | 0,1 |
| R2, Ом | _ | _ | 0,1 | _ |
| R3, Ом | _ | _ | 0,3 | _ |
| R4, Ом | 0,3 | 0 | 0,1 | 0 |
| L1, мкГн | 68…220 | 47…100 | 33…82 | 27…47 |
Можно управлять яркостью свечения светодиодов, изменяя напряжение на контакте DIMM разъема X1/J1 в пределах от 0,5 до 2,5 В. При этом, как и в прошлом примере, управление освещением производится методом ШИМ-регулирования.
Расположение элементов на плате представлено на картинке. Устройство собрано на двусторонней печатной плате размерами 25×33 мм. Сборка типовая и не должна вызвать никаких проблем, но особое внимание следует обратить на то, как установлены полярные элементы и нет ли перемычек в местах пайки.
На следующих рисунках показано, как подключить питание к разъему X1/J1 модуля, а также примеры подключения светодиодов к X2/J2. При использовании светодиодов мощностью 3 Вт и более микросхему US1 следует обеспечить радиатором.
Loading...
