Egyszerű Power LED lineáris áramszabályozó, felülvizsgálva és tisztázva: 3 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

Ez az Instructable lényegében Dan lineáris áramszabályozó áramkörének ismétlése. Az ő verziója természetesen nagyon jó, de valami hiányzik az egyértelműségből. Ez a próbálkozásom ezzel foglalkozni. Ha megérti és meg tudja építeni Dan verzióját, akkor az én verzióm valószínűleg nem mond majd valami rettenetesen újat. Azonban…… Míg a Dan szabályozója alapján összeszereltem a saját szabályozómat, folyamatosan nézegettem a fényképeit az alkatrészekről, és hunyorítottam- melyik csap melyik másik csaphoz csatlakozik ?? Ez összefügg ezzel vagy sem? Ez persze egy egyszerű áramkör, de én nem vagyok villamosmérnök, és nem akartam félreérteni … Mert ha rosszul, akár egy kicsit is, néha a dolgok lerombolása okozza. Hozzáadtam egy alkatrészt: egy kapcsolót az egyenáramú tápegység pozitív vezetéke és az áramkör többi része között, hogy be- és kikapcsolhassam. Nincs ok kizárni, és nagyon praktikus. Itt is meg kell jegyeznem az elején: bármennyire is állítják "Dan" állításai az ellenkezőjét, ez az áramkör végső soron NEM alkalmas arra, hogy a LED-et olyan tápegységről vezesse, amely jelentősen meghaladja a LED feszültségcsökkenését. Próbáltam egyetlen 3,2 V-os kék LED-et vezetni 140 mAh-val (a tesztelt áram valójában 133 mAh volt- nagyon közel) egy 9,5 voltos tápegységről, és a végeredmény az volt, hogy 60 másodpercen belül a LED villogni kezdett, majd végül kapcsolja ki… Ezt többször is megtette, a bekapcsolás és a hiba között egyre rövidebb idő alatt. Most egyáltalán nem kapcsol be. Ezt követően egy RGB nagy teljesítményű LED-et hajtottam szinte folyamatosan egy hónapja, más tápegységet használva, amely jobban illeszkedik a LED feszültségcsökkenéséhez- így ez az áramkör működhet, valahogy, de nem mindig, biztosan nem az eredeti ígéret szerint, és nagyon tönkreteheti a tápellátás LED -jét. A tapasztalat hangja azt mondja, hogy mindaddig működni fog, amíg a LED -ek igényei szorosan megegyeznek a tápegységből származó feszültséggel. Ha villogást észlel, az azt jelenti, hogy a LED -ek kigyulladnak és már véglegesen megsérültek. Hat elpusztított tápfeszültség -ledre volt szükségem, hogy rájöjjek erre. "Sok Bothan meghalt, hogy eljuttassa hozzánk ezeket az információkat …" Kellékek: Itt van Dan alkatrészlistája, szóról szóra, de javítva az első tételnél (Dan tévesen 10K ohmos, nem 100K ohmos termékszámot adott meg) a lista most a megfelelő típus számát mutatja). Linkeket is hozzáadtam az említett tényleges termékekhez:-R1: körülbelül 100 k ohmos ellenállás (például: Yageo FMP100JR-52-100K) R3: áramellenállás-lásd alább Q1: kis NPN tranzisztor (például: Fairchild 2N5088BU)) 2. kérdés: nagy N-csatornás FET (például: Fairchild FQP50N06L) LED: teljesítmény LED (például: Luxeon 1 wattos fehér csillag LXHL-MWEC)

- Az S1 kapcsolóelemet a használni kívánt egyenáramú tápegység feszültségéhez kell igazítani. Például a 12 V -os kapcsoló nem alkalmas a 18 V -os tápellátás kezelésére. Vegye figyelembe, hogy a Q2-t MOSFET-nek, nMOSFET-nek, NMOS-nak, n-csatornás MOSFET-nek és n-csatornás QFET MOSFET-nek is nevezik felcserélhetően, a Q1-et NPN bipoláris csomópont tranzisztornak vagy NPN BJT-nek is nevezik. Dan nem foglalkozik azzal, hogy mit jelent a "megközelítőleg", és azt sem magyarázza meg, hogy milyen messzire mehet, vagy mit fog ez befolyásolni; és nem magyarázza meg a "kicsi" vagy "nagy" és azok esetleges hatásait. Sajnos, én sem. Úgy tűnik, hogy ragaszkodunk ezekhez az egyedi alkatrészekhez, hacsak nem szerezünk villamosmérnöki diplomát. Különösen tekintettel az érintett LED finomságára, a szigorú betartás tűnik az egyetlen ésszerű megoldásnak.

Ami az R3 -at illeti:

Dan szerint az R3 ohmban kifejezett értékét ahhoz a áramhoz kell kapcsolni, amelyen a LED -et hajtani kívánja (amelynek határait a gyártó már beállította) úgy, hogy a kívánt áram amperben = 0,5/R3. Egy ilyen egyenletben az R3 nagyobb ellenállása azt eredményezi, hogy kevesebb áram folyik a LED -en. Ez intuitív módon arra a következtetésre vezet, hogy a tökéletes ellenállás (azaz az ellenállás hiánya) azt jelentené, hogy a LED nem fog működni (0,5/végtelen = nullánál kisebb). Valójában egyáltalán nem vagyok biztos abban, hogy ez igaz, és a saját empirikus tesztjeim ezt az áramkört jelzik, hogy nem így van. Ennek ellenére, ha Dan terve szerint járunk el, akkor az 5 ohmos R3 0,5/5 = 0,1 amper vagy 100 miliamper állandó áramot termel. Úgy tűnik, hogy a tápellátás LED -ek nagy része 350 mAh körül működik, ezért ezekhez R3 értéket kell beállítani, amely körülbelül 1,5 ohm. Azok számára, akik kevésbé ismerik az ellenállásokat, ne feledje, hogy a különböző ellenállások párhuzamos kombinációjának használatával megállapíthatja, hogy 1,5 ohm, amennyiben a végső eredmény 1,5 ohm. Ha például két ellenállást használ, akkor az R3 értéke megegyezik az 1 -es ellenállás értékével, megszorozva a 2 -es ellenállás értékével, és a szorzatot el kell osztani az R1+R2 összegével. Egy másik példa: 1 5 ohmos ellenállás párhuzamosan egy másik, mondjuk 3 ohmos ellenállással (5x3)/(5+3) = 15/8 = 1,875 ohm, ami ezután állandó áramot eredményez ebben az áramkörben 0,5/1,875 = 0,226 amper vagy 266 mAh.

Az ellenállások különböző képességekkel rendelkeznek az energia eloszlatására. A kis ellenállások kevesebb energiát tudnak elvezetni, mint a nagyobbak, mert a nagyobbak nem égnek el olyan gyorsan, ha túl sok áram folyik rajtuk. Ebben az áramkörben nem használhat felületre szerelt ellenállást, mert az nem képes kezelni a teljesítményveszteséget. Ezenkívül nem talál "túl nagy" ellenállást. A nagyobb/ fizikailag nagyobb ellenállások több energiát képesek kezelni, mint a kisebbek. A nagyobbak beszerzése többe kerülhet, és több helyet foglalnak el, de a költségek általában elhanyagolhatóak (minden törött sztereó készülékben száz ellenállás van, hatalmas teljesítményértékekkel), és a térbeli különbség nagyságrendben köbmilliméter. nyugodtan tévedjen az óvatosság mellett, és használja a legnagyobb ellenállást, amelyet talál. Kiválaszthat egy túl kicsi, de lehetetlen túl nagyot.

Ne feledje, hogy ha véletlenül nikróm nagy ellenállású huzal van a kezében, akkor ezt valószínűleg olyan hosszúságúra vághatja le, amely megfelel az ellenállási igényeinek, anélkül, hogy több ellenállással kellene futznia. Szüksége lesz egy Ohm -mérőre a tényleges ellenállási érték teszteléséhez, és ne feledje, hogy az Ohm -mérő két vezetéke között valószínűleg bizonyos fokú ellenállás (talán 1 ohm) van: először ezt tesztelje ha megérinti őket, és megnézi, mit olvas a készülék, akkor vegye figyelembe ezt, amikor meghatározza, hogy mennyi nikróm huzalt fog használni (ha 0,5 ohm ellenállást észlel, amikor együtt érinti az ohmmérő vezetékét, és be kell fejeznie mondjuk 1,5 ohm ellenállással a nikróm vezetékén, akkor szüksége van arra a huzalra, hogy "mérje" 2,0 ohmos ellenállást az Ohm -mérőn).

Alternatív megoldásként lehetőség van arra is, hogy egy kis nikróm huzal segítségével befejezze ezt az áramkört még egy olyan LED esetében is, amelynek névleges áramát nem ismeri! Ha az áramkör befejeződött, de hiányzik az R3, használjon legalább egy -két hüvelyk hosszúságú nikróm huzalt, amely határozottan meghaladja a szükséges ellenállást (minél vastagabb ez a vezeték, annál hosszabb darabra lesz szüksége. Ezután kapcsolja be az áramkör- semmi sem fog történni. Most csatlakoztasson egy fúrót a nikróm huzal U közepére úgy, hogy a fúró csavarásakor elkezdje a drótot egy fúrófej köré csavarni. Lassan kapcsolja be a fúrót. Ha minden más alkatrész Ha az áramkört megfelelően csatlakoztatta, a LED hamarosan nagyon halványan bekapcsol, és a vezeték rövidülésével egyre világosabb lesz! Álljon le, amikor a fény erős- ha a vezeték túl rövid lesz, a LED ki fog égni. Ezt a pillanatot azonban nem feltétlenül könnyű megítélni, így ezzel a technikával kockáztatni fog.

A hűtőbordákkal kapcsolatban: Dan megemlíti a hűtőbordák lehetséges fontosságát ebben a projektben, valamint a 4 és 18 volt közötti külső egyenáramú tápegység szükségességét (nyilvánvalóan az erősítők nem számítanak ennek a tápegységnek, bár ezt nem tudom bizonyos). Ha tápellátás LED -et működtet, akkor valamilyen hűtőbordára lesz szüksége, és valószínűleg egy olyanra is szüksége lesz, amely túlmutat a sok Luxeon LED -del ellátott egyszerű alumínium ütő "csillag" hatáskörén. Csak akkor lesz szüksége hűtőbordára a Q2 -hez, ha több mint 200 mAh áramot használ az áramkörön, és/ vagy a feszültségkülönbség az egyenáramú tápegység és a LED -ek kombinált feszültségcsökkenése között „nagy” (ha a a különbség több mint 2 volt, biztos vagyok benne, hogy hűtőbordát használok). Bármely hűtőborda leghatékonyabb felhasználásához csekély mennyiségű hőzsír is szükséges (az Arctic Silver minőségi terméknek számít): tisztítsa meg mind a hűtőbordát, mind a MOSFET/ LED testét alkohollal, kenje meg simára, egyenletes, vékony rétegű termikus zsírt minden felületen (szeretek X-acto kés pengét használni az abszolút legegyenletesebb, legegyenletesebb, legvékonyabb eredmény érdekében), majd nyomja össze a felületeket és rögzítse egy vagy több csavar segítségével a megfelelő helyen. Alternatív megoldásként többféle termikus szalag is létezik, amelyek szintén ezt a célt szolgálják. Íme néhány megfelelő lehetőség a hűtőborda és a tápegység számára egy tipikus, egyetlen LED-es rendszerhez (ne feledje, hogy sok beállítás esetén szükség lehet KÉT hűtőbordára- egy a LED-re és egy a MOSFET-re): Hűtőborda

Tápegységekkel kapcsolatban: Gyors megjegyzés a tápegységekről: gyakorlatilag minden tápegység feltünteti valahol a csomagoláson, hogy hány voltot és amperet tud leadni. A voltok száma azonban szinte általánosan alulértékelt, és gyakorlatilag minden tápegység valóban nagyobb feszültséget szállít, mint a csomagoláson feltüntetett. Emiatt fontos lesz minden olyan tápegység tesztelése, amely állítólag feszültséget szolgáltat spektrumunk felső vége közelében (azaz 18 volt közelében), hogy megbizonyosodjon arról, hogy valójában nem szolgáltat túl sok energiát (25 volt valószínűleg túllépjük áramkörünk tervezési korlátait). Szerencsére az áramkör jellege miatt ez a túlfeszültség jellemzően nem jelent problémát, mivel az áramkör a feszültségek széles skáláját képes kezelni anélkül, hogy károsítaná a LED -eket.

1. lépés: Hűtőborda (k) létrehozása

Ha szüksége lesz egy hűtőbordára a Q2 -hez, előfordulhat, hogy lyukat kell fúrnia a hűtőbordában, hogy csavarja át a MOSFET testének nagy lyukát. Nincs szükség pontos csavarra, amíg a csavarja befér a MOSFET -furatba, a csavarfej nagyobb (csak kissé), mint ez a lyuk, és a hűtőbordában létrehozott lyuk átmérője nem sokkal kisebb, mint a csavar hengerének átmérője. Általában, ha olyan fúrót használ, amelynek átmérője közel van a csavar hengerátmérőjéhez, de valamivel kisebb, akkor nem okoz nehézséget a MOSFET rögzítése a hűtőbordához. A legtöbb acélcsavar menete több mint elég erős ahhoz, hogy belevágjon egy hűtőbordába (feltéve, hogy alumínium vagy réz), és ezáltal "létrehozza" a szükséges menetes lyukat. Az alumíniumba való fúrást néhány csepp nagyon vékony gépolajjal kell végezni a fúróhegy csúcsán (például 3 az egyben vagy varrógépolaj), és a fúrót enyhe, határozott nyomással le kell nyomni 600 fordulat / perc és 115 körül in-lbs nyomaték (ez a Black & Decker fúró vagy valami hasonló jól fog működni). Legyen óvatos: ez egy nagyon kicsi, sekély lyuk lesz, és nagyon vékony fúrószára eltörhet, ha túl sokáig túl nagy nyomást gyakorol rá! Jegyezze meg jól: a Q2 "teste" elektromosan csatlakozik a Q2 "forrás" tűjéhez- ha az áramkörében bármi megérinti ezt a hűtőbordát, kivéve a MOSFET testét, elektromos rövidzárlatot hozhat létre, amely megfújhatja a LED-et. Fontolja meg, hogy a hűtőborda vezetékek felé eső oldalát egy elektromos szalagréteggel borítsa be, hogy ez ne fordulhasson elő (de ne zárja be a hűtőbordát a szükségesnél többel, mivel célja a hő áthelyezése a MOSFET -ről a a környező levegő- az elektromos szalag hőszigetelő, nem pedig vezető).

2. lépés: Az áramkör

Az áramkör létrehozásához a következőket kell tennie:

* Forrasztja a tápellátás pozitív vezetékét a LED pozitív csomópontjához. Forrasztja a 100K ellenállás egyik végét ugyanabba a pontba (a LED pozitív csomópontja).

* Forrasztja az ellenállás másik végét a MOSFET GATE csapjához és a kisebb tranzisztor COLLECTOR csapjához. Ha összeragasztotta volna a két tranzisztorot, és a MOSFET fémes oldala felfelé nézett volna, és mind a hat tranzisztorcsap lefelé nézzen, akkor a GATE és a COLLECTOR csap az első két tranzisztor, azaz másképpen., forrasztjuk össze a tranzisztorok két bal szélső csapját, és forrasztjuk a 100K ellenállás rögzítetlen végéhez.

* Csatlakoztassa a MOSFET középső csapját, a DRAIN csapot a LED negatív csomópontjához egy vezetékkel. Semmi több nem lesz rögzítve a LED -hez.

* Csatlakoztassa a kis tranzisztor BASE csapját (azaz a középső tűt) a MOSFET SOURCE csapjához (amely a jobb szélső csapja).

* Csatlakoztassa a kisebb tranzisztor EMITTER csapját (a jobb szélső csapját) a tápegység negatív vezetékéhez.

* Csatlakoztassa ugyanazt a tűt az R3 egyik végéhez, a LED -ek igényei szerint választott ellenállás (ok) hoz.

* Csatlakoztassa az ellenállás MÁS végét mindkét tranzisztor BASE/ SOURCE csapjához.

Összegzés: mindez azt jelenti, hogy a kis tranzisztor középső és szélső jobb oldali csapjait az R3 ellenálláson keresztül egymáshoz csatlakoztatja, a tranzisztorokat pedig közvetlenül kétszer (GATE - GYŰJTŐ, FORRÁS - BÁZIS), majd ismét közvetve az R3 -on keresztül (EMITTER - FORRÁS). A MOSFET középső csapjának, a DRAIN -nek nincs más dolga, mint csatlakozni a LED negatív csomópontjához. A LED csatlakozik a bejövő tápkábelhez és az R1 egyik végéhez, a 100K ellenálláshoz (a LED másik csomópontja a DRAIN csaphoz van csatlakoztatva, ahogy az imént említettük). Az EMITTER csap közvetlenül csatlakozik a tápegység negatív vezetékéhez, majd visszakapcsol saját magához (saját BASE csapján) és a MOSFET -hez harmadszor és utoljára az R3 ellenálláson keresztül, amely szintén közvetlenül csatlakozik a negatív vezetékhez a tápegységet. A MOSFET soha nem csatlakozik közvetlenül a tápegység negatív vagy pozitív vezetékeihez, de mindkettőhöz CSATLAKOZIK a két ellenálláson keresztül! Nincs ellenállás a kis tranzisztor harmadik csapja, az EMITTER és a tápellátás negatív vezetéke között- közvetlenül csatlakozik. A beállítás másik végén a bejövő tápegység közvetlenül a LED -hez csatlakozik, bár lehet, hogy túl sok energiát szivattyúz ki (először) ahhoz, hogy ne égjen ki a LED: az a pluszfeszültség, amely ezt a kárt okozta volna vissza a 100K ellenálláson és a tranzisztorjainkon keresztül, amelyek kordában tartják.

3. lépés: Kapcsolja be: Hibaelhárítás, ha szükséges

Ha a hűtőborda (k) fel vannak szerelve, és a forrasztási kötések szilárdak, és biztos abban, hogy a LED -ek helyesen vannak irányítva, és a megfelelő vezetékeket a megfelelő vezetékekhez csatlakoztatta, ideje csatlakoztatni az egyenáramú tápegységet, és fordítsa el a kapcsolót! Ezen a ponton a három dolog egyike valószínű: Ha megvan az első ilyen eredmény, gratulálok! Most már működik egy áramkör! Nagyon sokáig bírja. Ha megkapja a 2. eredményt, akkor éppen megfújta a LED-eit, és elölről kell kezdenie a vadonatúj LED-ekkel (és újra kell értékelnie az áramkört, és ki kell derítenie, hol hibázott, valószínűleg a csatlakozással egy vezeték helytelenül vagy 2 vezeték átengedése, amit nem szabad). Ha a 3. eredményt kapja, akkor valami baj van az áramkörével. Kapcsolja ki, húzza ki az egyenáramú tápegységet, és vizsgálja meg az áramkört, és győződjön meg arról, hogy az összes vezetéket megfelelően csatlakoztatta, és hogy a LED-ek helyesen vannak az áramkörön belül. Ezenkívül fontolja meg kétszer a LED -ek ismert miliamp értékét, és győződjön meg arról, hogy az R3 számára kiválasztott és használt érték elegendő áramot biztosít a meghajtáshoz. Ellenőrizze kétszer az R1 értékét, és győződjön meg róla, hogy 100 k ohm. Végül tesztelheti a Q1 -et és a Q2 -t, de ennek módszerei túlmutatnak ezen utasításon. Ismét: a legvalószínűbb okok, amelyek miatt nem jelenik meg fény, a következők: 1.) a LED-ek nem megfelelően vannak-e irányítva- ellenőrizze a tájolást a multiméter segítségével, és szükség esetén tájoljon újra; 2.) valahol az áramkörben van egy laza forrasztócsukló- vegyen be egy forrasztópácot, és forrasztja újra az esetlegesen meglazult csatlakozásokat; 3.) valahol az áramkörben van egy keresztezett vezeték- ellenőrizze az összes vezetéket, hogy nincs-e rövidzárlat, és válassza le az esetlegesen érintkezőket- valahol csak egy apró laza rézhuzal szükséges ahhoz, hogy az áramkör meghibásodjon; 4.) az R3 értéke túl magas ahhoz, hogy lehetővé tegye a LED (ek) működését- fontolja meg, hogy kicseréli-e egy alacsonyabb ellenállású ellenállásra, vagy kissé lerövidíti a nikróm vezetéket; 5.) a kapcsoló nem tudja lezárni az áramkört- tesztelje a multimétert, és rögzítse vagy cserélje ki; 6.) korábban megsértette a LED-eket vagy a diagram többi összetevőjét az alábbiak valamelyikével: a.) Nem használt megfelelően nagy ellenállásokat (azaz egy elegendő teljesítményű ellenállást- R3 legalább 0,25 legyen) wattos ellenállás) vagy kellően nagy hűtőborda a Q2 -hez vagy a LED -eihez (mind a Q2, mind a LED -ek gyorsan hőveszteségeknek vannak kitéve, ha nem kapcsolják össze a hűtőbordákkal az áramkör bekapcsolása előtt), vagy; b.) keresztezi a vezetékeket, és véletlenül károsítja a LED -eit (ezt általában egy büdös füst kíséri); vagy 7.) olyan Q1 -et vagy Q2 -t használ, amely nem megfelelő ehhez az áramkörhöz. Más típusú ellenállás nem ismert kompatibilis helyettesítője ennek a két komponensnek- ha ezt az áramkört más típusú tranzisztorokból kívánja létrehozni, akkor azt kell várnia, hogy az áramkör nem fog működni. Szeretném, ha választ kaphatnék a LED -áramkörök és illesztőprogramok felépítésével kapcsolatos technikai kérdésekre, de ahogy korábban már mondtam, nem vagyok szakértő, és az itt látottak nagy részét már lefedte egy másik utasítás, amelyet valaki írt, aki többet tud erről a folyamatról mint én. Remélhetőleg, amit itt adtam, legalább világosabb és kifejezettebb, mint az ezen az oldalon elérhető más hasonló utasítások. Sok szerencsét!

Ha működik az áramköre, gratulálok! Mielőtt befejezettnek nevezné a projektet, győződjön meg arról, hogy a fennmaradó fluxust alkohollal vagy más megfelelő oldószerrel, például toluollal eltávolítja a forrasztási kötésekről. Ha megengedett, hogy a fluxus az áramkörön maradjon, ez korrodálja a csapokat, károsítja a nikróm vezetéket (ha használ ilyet), és akár a LED -et is károsíthatja, ha elegendő időt biztosít. A fluxus nagyszerű, de ha elkészült vele, mennie kell! Győződjön meg arról is, hogy bármennyire is üzembe állítja a lámpát, nem lesz esélye annak, hogy a vezetékeket véletlenül megérintse vagy szétszakítsa az áramkör használata vagy mozgatása során. Nagy mennyiségű forró ragasztó használható egyfajta cserepes vegyületként, de a valódi cserepes vegyület jobb lenne. A védtelen áramkör, amely bármire megszokható, elég időre meghibásodik, és a forrasztási kötések néha nem olyan stabilak, mint azt szeretnénk. Minél biztonságosabb a végső áramkör, annál többet használhat ki belőle!