5 prostych 1-watowych obwodów sterownika LED

1) Mały 1 watowy sterownik SMPS LED

W pierwszym projekcie, który jest najbardziej zalecany, badamy obwód sterownika SMPS LED, który może być używany do sterowania diodami LED o dużej mocy o mocy znamionowej od 1 wata do 12 watów. Może być zasilany bezpośrednio z dowolnego domowego gniazdka sieciowego 220 V AC lub 120 V AC.

Wprowadzenie

Pierwszy projekt wyjaśnia projekt małego nieizolowanego konwertera buck SMPS (nieizolowany punkt obciążenia), który jest bardzo dokładnym, bezpiecznym i łatwym do zbudowania obwodem. Poznajmy szczegóły.

Główne cechy

Proponowany obwód sterownika LED smps jest niezwykle wszechstronny i specjalnie dostosowany do zasilania diod LED o dużej mocy.

Jednak będąc nieizolowana topologia nie zapewnia ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym po stronie LED obwodu.

Oprócz powyższej wady, plik obwód jest bez zarzutu i jest praktycznie chroniony przed wszystkimi możliwymi zagrożeniami związanymi z przepięciami sieciowymi.

Chociaż konfiguracja nieizolowana może wyglądać nieco niepożądana, zwalnia ona konstruktora od uzwojenia złożonych sekcji pierwotnych / wtórnych na rdzeniach typu E, ponieważ transformator jest tutaj zastąpiony kilkoma prostymi dławikami ferrytowymi bębnowymi.

Głównym komponentem odpowiedzialnym za wykonanie wszystkich funkcji jest układ scalony VIPer22A firmy ST microelectronics, który został specjalnie zaprojektowany do takich mały beztransformatorowy kompaktowy 1-watowy sterownik LED Aplikacje.

Schemat obwodu

Zdjęcie dzięki uprzejmości: © STMicroelectronics - Wszelkie prawa zastrzeżone

Działanie obwodu

Funkcjonowanie obwodu tego 1-watowego do 12-watowego sterownika LED można rozumieć w następujący sposób:

Sieć wejściowa 220 V lub 120 V AC jest prostowana półfalowo przez D1 i C1.

C1 wraz z cewką indukcyjną L0 i C2 tworzą sieć filtrów kołowych do usuwania zakłóceń EMI.

D1 najlepiej zastąpić dwiema diodami połączonymi szeregowo w celu podtrzymania impulsów 2 kv generowanych przez C1 i C2.

R10 zapewnia pewien poziom ochrony przed przepięciami i działa jak bezpiecznik w sytuacjach katastroficznych.

Jak widać na powyższym schemacie obwodu, napięcie na C2 jest przykładane do wewnętrznego drenu mosfetu układu scalonego na pin5 do pin8.

Wbudowane źródło prądu stałego VIPer IC dostarcza prąd 1mA do pinu 4 układu scalonego, który jest również pinem Vdd układu scalonego.

Przy około 14,5 V przy Vdd, źródła prądu zostają wyłączone i zmusza obwód IC do trybu oscylacyjnego lub inicjuje pulsowanie IC.

Składniki Dz, C4 i D8 stają się siecią regulacji obwodu, w której D8 ładuje C4 do napięcia szczytowego w okresie swobodnego biegu i gdy D5 jest spolaryzowany do przodu.

Podczas powyższych czynności źródło lub odniesienie układu scalonego jest ustawione na około 1 V poniżej ziemi.

Aby uzyskać wyczerpujące informacje na temat szczegółów obwodu sterownika LED o mocy od 1 do 12 watów, przejdź do następującego arkusza danych PDF firmy ST microelectronics.

DAJE PASEK

2) Korzystanie z beztransformatorowego zasilacza pojemnościowego

Następny 1 watowy sterownik LED wyjaśniony poniżej pokazuje, jak zbudować kilka prostych zasilanych 220 V lub 110 V. 1 watowy obwód sterownika LED, kosztowałoby to nie więcej niż 1/2 dolara, oczywiście bez diod LED.

Już omówiłem pojemnościowy typ zasilacza w kilku słupkach, jak w obwodzie lampki LED i obwodzie beztransformatorowego zasilania, niniejszy obwód również wykorzystuje tę samą koncepcję do sterowania proponowaną 1 watową diodą LED.

Działanie obwodu

Na schemacie obwodu widzimy bardzo prosty obwód zasilania pojemnościowego do sterowania 1-watową diodą LED, co można zrozumieć w poniższych punktach.

Kondensator 1uF / 400V na wejściu tworzy serce obwodu i działa jako główny element ograniczający prąd obwodu. Funkcja ograniczenia prądu zapewnia, że ​​napięcie przyłożone do diody LED nigdy nie przekracza wymaganego bezpiecznego poziomu.

Jednak kondensatory wysokonapięciowe mają jeden poważny problem, nie ograniczają one ani nie są w stanie powstrzymać początkowego włączenia zasilania sieciowego w pośpiechu, co może być śmiertelne dla diod LED obwodu elektronicznego, nie jest wyjątkiem.
Dodanie rezystora 56 Ohm na wejściu pomaga wprowadzić pewne środki kontroli uszkodzeń, ale mimo to samo nie jest w stanie zapewnić pełnego zabezpieczenia stosowanej elektroniki.

MOV z pewnością by się nadawał, a co z termistorem? Tak, termistor również byłby mile widzianą propozycją.
Ale są one stosunkowo kosztowne i omawiamy tanią wersję proponowanego projektu, więc chcielibyśmy wykluczyć wszystko, co przekroczyłoby dolara, jeśli chodzi o całkowity koszt.

Pomyślałem więc o nowatorskim sposobie zastąpienia MOV zwykłą, tanią alternatywą.

Jaka jest funkcja pliku MOV

Ma to na celu zatopienie początkowego wyrzutu wysokiego napięcia / prądu do masy, tak aby został uziemiony przed dotarciem do diody LED w tym przypadku.

Czy kondensator wysokiego napięcia nie wykonywałby tej samej funkcji, gdyby był podłączony do samej diody LED. Tak, z pewnością działałby tak samo jak MOV.

Rysunek pokazuje wstawienie kolejnego kondensatora wysokonapięciowego bezpośrednio na diodę LED, który zasysa chwilowy napływ przepięcia podczas włączania zasilania, robi to podczas ładowania i tym samym obniża w pośpiechu prawie całe napięcie początkowe, budząc wszelkie wątpliwości związane z pojemnościowy typ zasilacza wyraźnie wyraźny.

Efektem końcowym, jak pokazano na rysunku, jest czysty, bezpieczny, prosty i tani obwód sterownika LED o mocy 1 W, który może być zbudowany w domu przez każdego hobbystę elektronicznego i wykorzystany do osobistych przyjemności i użyteczności.

OSTRZEŻENIE: OBWÓD PRZEDSTAWIONY PONIŻEJ NIE JEST ODIZOLOWANY OD SIECI SIECIOWEJ, W ZWIĄZKU ZE STANEM ZASILANIA JEST WYJĄTKOWO NIEBEZPIECZNE DOTKNIĘCIE.

Schemat obwodu

UWAGA: Dioda LED na powyższym schemacie to 12V 1 wat jak pokazano niżej:

W pokazanym powyżej prostym 1-watowym obwodzie sterownika led, dwa kondensatory 4,7 uF / 250 wraz z rezystorami 10 omów tworzą rodzaj `` wyłącznika prędkości '' w obwodzie, takie podejście pomaga zatrzymać początkowy impuls udarowy przy włączaniu, który z kolei pomaga chronić diodę LED przed uszkodzeniem.

Ta funkcja może zostać zastąpiona przez NTC, które są popularne ze względu na ich funkcje tłumienia przepięć.

Ten ulepszony sposób radzenia sobie z problemem początkowego udaru rozruchowego może polegać na podłączeniu termistora NTC szeregowo z obwodem lub obciążeniem.

Sprawdź poniższy link, aby dowiedzieć się, jak włączyć termistor NTC w proponowanym 1 watowym obwodzie sterownika LED

Powyższy obwód można zmodyfikować w następujący sposób, jednak światło może być nieco ograniczone.

Dobrym sposobem rozwiązania problemu początkowego udaru rozruchowego jest połączenie szeregowo termistora NTC z obwodem lub obciążeniem.

Sprawdź poniższy link, aby dowiedzieć się, jak włączyć termistor NTC w proponowanym 1 watowym obwodzie sterownika LED

https://homemade-circuits.com/2013/02/using-ntc-resistor-as-surge-suppressor.html

3) Stabilizowany 1-watowy sterownik LED wykorzystujący zasilacz pojemnościowy

Jak widać, na wyjściu zastosowano 6 nono 1N4007 diod w ich trybie spolaryzowanym do przodu. Ponieważ każda dioda wytwarzałaby spadek o 0,6 V na sobie, 6 diod spowodowałoby całkowity spadek 3,6 V, co jest wartością właściwą dla diody LED.

Oznacza to również, że diody bocznikowałyby resztę mocy ze źródła do masy, dzięki czemu zasilanie diody LED byłoby idealnie ustabilizowane i bezpieczne.

Kolejny stabilizowany obwód sterownika pojemnościowego o mocy 1 W.

Poniższa konstrukcja sterowana MOSFET jest prawdopodobnie najlepszym uniwersalnym obwodem sterownika LED, który gwarantuje 100% ochronę diody LED przed wszystkimi rodzajami niebezpiecznych sytuacji, takich jak nagłe przepięcie i przetężenie lub prąd udarowy.

1 watowa dioda LED połączona z powyższym obwodem byłaby w stanie wytworzyć około 60 lumenów natężenia światła, co odpowiada 5-watowej żarówce.

Obrazy prototypowe

Powyższy obwód można zmodyfikować w następujący sposób, jednak światło może być nieco ograniczone.

4) 1-watowy obwód sterownika LED wykorzystujący baterię 6 V.

Jak widać na czwartym schemacie, koncepcja prawie nie wykorzystuje żadnego obwodu lub raczej nie zawiera żadnego hi-endowego składnika aktywnego do wymaganej implementacji sterowania 1 watową diodą LED.

Jedynymi aktywnymi urządzeniami, które zostały zastosowane w proponowanym najprostszym 1 watowym obwodzie sterownika LED, są kilka diod i wyłącznik mechaniczny.

Początkowe 6 V z naładowanego akumulatora jest obniżane do wymaganego limitu 3,5 V, utrzymując wszystkie diody szeregowo lub na ścieżce napięcia zasilania LED.

Ponieważ każda dioda spada o 0,6 V, wszystkie cztery razem pozwalają na dotarcie do diody LED tylko 3,5 V, oświetlając ją bezpiecznie, ale jasno.

Gdy zaświecenie diody LED spada, każda dioda jest następnie pomijana za pomocą przełącznika, aby przywrócić jasność diody LED.

Zastosowanie diod do obniżenia poziomu napięcia na diodach LED zapewnia, że ​​procedura nie rozprasza ciepła, a tym samym staje się bardzo wydajna w porównaniu z rezystorem, który w przeciwnym razie rozproszyłby dużo ciepła w procesie.

5) Oświetl 1 watową diodę LED za pomocą ogniwa 1,5 V AAA

W piątym projekcie nauczmy się, jak oświetlić 1 watową diodę LED za pomocą ogniwa 1,5 AAA przez rozsądny czas.Obwód jest oczywiście oparty na technologii sterownika doładowania, inne mądre prowadzenie tak dużego obciążenia przy tak minimalnym źródle jest poza wyobraźnią.

1 watowa dioda LED jest stosunkowo duża w porównaniu ze źródłem 1,5 V typu AAA.

1-watowa dioda LED wymaga zasilania co najmniej 3 woltów, co stanowi dwukrotność wartości znamionowej ogniwa.

Po drugie 1-watowa dioda LED wymagałaby do działania od 20 do 350 mA prądu, przy czym 100 mA jest odpowiednim prądem do napędzania tych lekkich maszyn.

Dlatego użycie ogniwa AAA do powyższej operacji wygląda na bardzo odległe i wykluczone.

Jednak omawiany obwód tutaj udowadnia, że ​​wszyscy się mylimy i skutecznie napędza 1 watową diodę LED bez większych komplikacji.

DZIĘKI ZETEXOWI za dostarczenie nam tego cudownego małego układu scalonego ZXSC310, który wymaga tylko kilku zwykłych elementów pasywnych, aby uczynić to możliwym.

Działanie obwodu

Diagram przedstawia raczej prostą konfigurację, która jest w zasadzie ustawieniem przetwornicy podwyższającej ciśnienie.

Wejście prądu stałego o wartości 1,5 V jest przetwarzane przez układ scalony w celu wygenerowania sygnału wyjściowego o wysokiej częstotliwości.

Częstotliwość jest przełączana przez tranzystor i diodę Schottky'ego poprzez cewkę.

Szybkie przełączanie cewki zapewnia wymagane zwiększenie napięcia, które staje się odpowiednie do napędzania podłączonej 1 watowej diody LED.

Tutaj, podczas zakończenia każdej częstotliwości, równoważna energia zmagazynowana wewnątrz cewki indukcyjnej jest pompowana z powrotem do diody LED, generując wymagane zwiększenie napięcia, które utrzymuje diodę świecącą przez długie godziny, nawet przy źródle tak małym jak ogniwo 1,5 V.

Obraz prototypowy

1 Watt Solar LED Driver

To szkolny projekt wystawienniczy, na którym dzieci mogą pokazać, jak można wykorzystać energię słoneczną do oświetlenia 1-watowej diody LED.

Pomysł został zgłoszony przez pana Ganesh, jak podano poniżej:

Cześć Swagatam, natknąłem się na twoją stronę i znalazłem twoją pracę bardzo inspirującą. Obecnie pracuję nad programem Science, Technology, Engineering and Math (STEM) dla uczniów klas 4-5 w Australii. Projekt koncentruje się na zwiększaniu ciekawości dzieci nauką i jej powiązaniem z rzeczywistymi aplikacjami.

Program wprowadza również empatię w procesie projektowania inżynieryjnego, w którym młodzi uczniowie są wprowadzani w prawdziwy projekt (kontekst) i angażują się z rówieśnikami ze szkoły w celu rozwiązania światowego problemu. Przez następne trzy lata będziemy koncentrować się na wprowadzaniu dzieci w naukę związaną z elektrycznością i praktycznymi zastosowaniami elektrotechniki. Wprowadzenie do tego, jak inżynierowie rozwiązują rzeczywiste problemy dla dobra społeczeństwa.

Obecnie pracuję nad treściami online programu, który będzie koncentrował się na młodych uczniach (klasa 4-6) uczących się podstaw elektryczności, w szczególności energii odnawialnej, czyli w tym przypadku słonecznej. Poprzez program samokształcenia dzieci uczą się i eksplorują elektryczność i energię, wprowadzając je w rzeczywisty projekt, tj. Zapewnienie oświetlenia dzieciom chronionym w obozach dla uchodźców na całym świecie. Po zakończeniu pięciotygodniowego programu dzieci są grupowane w zespoły, aby skonstruować lampy słoneczne, które są następnie wysyłane do dzieci znajdujących się w niekorzystnej sytuacji na całym świecie.

Jako fundacja edukacyjna typu non-profit, prosimy o pomoc w przygotowaniu prostego schematu obwodu, który mógłby zostać wykorzystany do budowy 1-watowego światła słonecznego jako praktycznego zajęcia w klasie. Zakupiliśmy również 800 zestawów oświetlenia słonecznego od producenta, które dzieci zmontują, jednak potrzebujemy kogoś, kto uprości schemat tych zestawów świetlnych, który posłuży do prostych lekcji na temat elektryczności, obwodów i obliczania mocy, wolty, prąd i konwersja energii słonecznej na energię elektryczną.

Z niecierpliwością czekam na wiadomość od Ciebie i kontynuuj swoją inspirującą pracę.

Projekt obwodu

Zawsze, gdy potrzebny jest prosty, ale bezpieczny sterownik słoneczny, nieuchronnie wybieramy wszechobecny IC LM317. Tutaj również używamy tego samego niedrogiego urządzenia do implementacji proponowanej 1 watowej lampy LED za pomocą panelu słonecznego.

Cały projekt obwodu można zobaczyć poniżej:

Szybka inspekcja ujawnia, że ​​jeśli występuje kontrola prądu, można zignorować regulację napięcia. Oto uproszczona wersja powyższej koncepcji, wykorzystująca tylko plik ogranicznik prądu obwód.