Oświetlenie 100 diod LED z 6-woltowej baterii

W artykule wyjaśniono innowacyjny sposób zasilania ponad stu białych diod LED z akumulatora o napięciu 6 V. Obwód wykorzystuje IC 555 do sterowania transformatorem podwyższającym, którego wyjście jest ostatecznie używane do oświetlania diod LED. Specjalna konfiguracja PWM sprawia, że ​​obwód jest bardzo energooszczędny.

Główne etapy projektowania

Główne stopnie tego sterownika 6V 100 LED pwm wykorzystującego IC 555 to stabilny stopień multiwibratora skonfigurowany z funkcją sterowania PWM i stopniem podwyższania transformatora wyjściowego.

Impulsy generowane przez stopień pwm służą do tłumienia i nasycania uzwojenia wejściowego transformatora, które są wzmacniane do określonych poziomów na uzwojeniu wyjściowym transformatora, napędzając wiązkę podłączonych tam diod LED.

Używanie IC 555 do sterowania PWM

IC 555 jest podłączony w swojej najbardziej typowej konfiguracji, jako stabilny multiwibrator. Wszystko w obwodzie wygląda dość pospolicie, ponieważ wyprowadzenia pinów układu scalonego są skonfigurowane w zwykłym formacie, z wyjątkiem dwóch diod i kilku ustawień wstępnych, co sprawia, że ​​obwód nieco różni się od typowych astabilnych konfiguracji 555.

Włączenie dwóch diod i ustawień wstępnych w tym miejscu umożliwia dyskretną kontrolę formacji impulsów.

To sterowanie impulsami jest określane jako PWM lub modulacja szerokości impulsu.

Implementację PWM w obwodzie można zrozumieć, odwołując się do schematu i następujących punktów:

Początkowo, gdy obwód jest zasilany, pin nr 2, który jest stykiem wyzwalającym układu scalonego, przechodzi w stan niski, z kondensatorem w trybie rozładowywania, utrzymując niski poziom wyjściowy.

Gdy C2 jest całkowicie rozładowany, przełącza wyjście, które było początkowo niskie do wysokiego.W tym momencie kondensator C2 zaczyna ładować przez D1 i P1, aż napięcie na C2 osiągnie 2/3 napięcia zasilania, gdy pin # 6 układu scalonego jest przełączany, co powoduje, że wyjście i pin # 7 ponownie stają się niskie.

Schemat obwodu

Powyższa procedura powtarza się, powodując trwałe oscylacje na wyjściu.

Jednakże, ponieważ okresy ładowania i rozładowywania C2 bezpośrednio odpowiadają okresom wyjściowym impulsów, oznacza to po prostu, że zmieniając lub kontrolując osobno ładowanie i rozładowywanie C2, powinniśmy być w stanie odpowiednio zwymiarować impulsy wyjściowe.

Potencjometry lub presety P1 i P2 są dokładnie ustawione dla tych regulacji i dlatego stanowią funkcję PWM.

Aplikacja PWM przyczynia się do kolejnej ważnej funkcji dla niniejszej aplikacji. Odpowiednio optymalizując impulsy, możemy ustawić obwód w najbardziej ekonomicznym położeniu, aby uzyskać optymalną jasność diod LED przy stosunkowo niskim zużyciu baterii.

Sygnał wyjściowy z układu jest pobierany z jego pinu numer trzy i używany jako tranzystor mocy.

Ponieważ kolektor tranzystora mocy jest dołączony do uzwojenia wtórnego (niskiego napięcia) zwykłego transformatora AC-DC, całe napięcie zasilania jest okresowo zrzucane do tej sekcji cewki indukcyjnej transformatora.

Jak przewidywano, to pulsujące napięcie, które jest wtłaczane do uzwojenia wtórnego, indukuje proporcjonalną wielkość napięcia do uzwojenia pierwotnego transformatora.

Proces ten jest całkowicie odwrotny w porównaniu z sytuacją, w której transformator jest używany z normalnymi aplikacjami adaptera AC-DC.

Napięcie jest zwiększane, a nie obniżane do około 230 woltów, co jest normalną specyfikacją uzwojenia pierwotnego.

To podwyższone napięcie dostępne na wolnych końcach uzwojenia transformatora jest w rzeczywistości wykorzystywane do zasilania dużej liczby diod LED, które są połączone w długie szeregi i kilka połączeń równoległych.

Jak zasilany jest obwód

Proponowany obwód sterownika LED 6V 100 jest zasilany z akumulatora SMF o napięciu 6 V i pojemności około 4 Ah. Moc akumulatora może wydawać się dość wysoka, ale parametry nie są odpowiednie do napędzania bardzo dużej liczby diod LED.

O tym problemie mówiłem już w wielu moich wcześniejszych postach. Zasadniczo diody LED są urządzeniami napędzanymi napięciem, a nie prądem, tj. Jeśli przyłożone napięcie spełnia napięcie przewodzenia, diody LED świecą się przy znamionowym poziomie prądu, a wręcz przeciwnie, jeśli napięcie nie jest zgodne ze specyfikacją napięcia przewodzenia diod LED, wówczas dioda LED nie świeci nawet jeśli zastosowany prąd jest 100 razy większy od wartości nasycenia.

Innym czynnikiem związanym z diodami LED jest to, że urządzenia te mogą pracować szeregowo z minimalnymi określonymi poziomami prądu.

Oznacza to, że jeśli napięcie szeregu jest zgodne z całkowitym napięciem przewodzenia szeregu, wymagany prąd byłby mniej więcej taki, jaki byłby wymagany do zapalenia pojedynczej diody LED.

Ten parametr jest raczej cechą okablowania diod LED, gdy napięcie źródła jest dość niskie.

Tak więc, aby sterować wieloma liczbami diod LED, jak omówiono dla proponowanego obwodu, ze źródła 6 woltów, powyższa zasada jest konieczna i została skutecznie zastosowana.

Lista części

Do wykonania powyższego obwodu sterownika PWM LED potrzebne będą następujące części:

Wszystkie rezystory mają po ¼ wata, chyba że określono inaczej.

• R1, R2 = 1 K,
• R3 = 10 K,
• R4, R5, R6 = 100 omów,
• P1, P2 = 100 K.
• C1 = 10 uF / 25 V, C2 = 0,001 uF, dysk ceramiczny,
• IC = LM 555,
• T1 = TYP 127,
• TR1 = sek. - 0-6 V, śr. - 0 - 230 V, 500 mA
• Akumulator - 6 V, 4 AH, typu SUNCA,
• PCB - Veroboard, docinane według wymaganego rozmiaru.
• Diody LED - 5 mm, białe, bardzo jasne, o wysokiej wydajności. UWAGA - OBWÓD OPARTY NA ZAŁOŻENIACH AUTORA I NIE ZOSTAŁ PRAKTYCZNIE WERYFIKOWANY, ZALECA SIĘ ROZRÓŻNIENIE WIDZÓW.