Un convertidor ultrasimple para alimentar LED. Un sencillo convertidor para una bombilla LED. Convertidores de voltaje para cinco LED.

Las peculiaridades de las características corriente-voltaje de los LED obligan a incorporar un convertidor en algunos circuitos que los utilizan. Estamos hablando de un convertidor de voltaje.

Ejemplo de circuito

La mayoría de los LED funcionan con un voltaje en el rango de 2 a 3,5 voltios. Las grandes fluctuaciones de voltaje provocan cambios en la corriente, lo que puede ser perjudicial para los LED. En este sentido, el convertidor también debe estabilizar la corriente. Para hacer esto, se incluye un transistor en el circuito.

Un circuito de transistores básico se parece al que se muestra a continuación. Está alimentado por una batería de 1,2 voltios, es decir, una batería de tipo dedo. El transformador que se muestra en el diagrama se puede fabricar de forma independiente enrollando un cable alrededor de un núcleo anular.

Los radioaficionados recomiendan llevar un cable de cobre con un recubrimiento de esmalte resistente al barniz PEL 0.3 y un anillo de ferrita con parámetros K10x6x4. Haz dos vueltas de 20 vueltas. Para obtener un mejor brillo, se recomienda seleccionar usted mismo el número y la proporción de vueltas. En lugar de un anillo, a veces utilizan un transformador en forma de W, que se saca del cargador del móvil.

El diagrama muestra un diodo Schottky, ya que es preferible utilizarlo en circuitos de bajo voltaje, pero también se puede utilizar un diodo normal. En cuanto al transistor, elija el tipo de bajo consumo K315 o K805, o incluso opciones más potentes.

Como se puede ver en el diagrama, el condensador tiene una característica de 100 mF y está clasificado para 10 voltios, y la resistencia es de 1 kOhm y 0,5 W. Para montar este sencillo convertidor para un simple LED, sólo necesitarás dedicar unos 30-40 minutos de tiempo.

Convertidores para LED de alta potencia

Además de las bombillas LED de bajo consumo, se producen LED ultrabrillantes, así como bloques de LED que funcionan con voltajes de 9, 12 voltios o más. Para ellos, también puede montar un convertidor utilizando uno o dos transistores o utilizando microcircuitos con control PWM.

La ventaja de los circuitos elementales es que se ensamblan a partir de un número mínimo de piezas, cuyo coste es bajo. Si hablamos de las funciones de estabilización de corriente y voltaje, entonces la eficiencia aquí es muy baja. En otras palabras, un circuito de este tipo desempeña con dificultad el papel de conductor.

En este sentido, puede encontrar microcircuitos especializados para estabilizadores a la venta, o mejor aún, comprar un estabilizador ya hecho, especialmente porque su precio será incluso más bajo que el de un microcircuito separado.

A pesar de la amplia selección de linternas LED de varios diseños en las tiendas, los radioaficionados están desarrollando sus propias versiones de circuitos para alimentar LED blancos superbrillantes. Básicamente, la tarea se reduce a cómo alimentar un LED con una sola batería o acumulador y realizar investigaciones prácticas.

Una vez obtenido un resultado positivo, se desmonta el circuito, se colocan las piezas en una caja, se completa el experimento y comienza la satisfacción moral. A menudo la investigación se detiene ahí, pero a veces la experiencia de ensamblar una unidad específica en una placa se convierte en un diseño real, realizado de acuerdo con todas las reglas del arte. A continuación consideramos varios circuitos simples desarrollados por radioaficionados.

En algunos casos, es muy difícil determinar quién es el autor del esquema, ya que el mismo esquema aparece en diferentes sitios y en diferentes artículos. A menudo, los autores de artículos escriben honestamente que este artículo se encontró en Internet, pero se desconoce quién publicó este diagrama por primera vez. Muchos circuitos simplemente se copian de los tableros de las mismas linternas chinas.

¿Por qué se necesitan convertidores?

El caso es que la caída de voltaje directo es, por regla general, al menos 2,4...3,4 V, por lo que es simplemente imposible encender un LED con una batería con un voltaje de 1,5 V, y más aún con una batería. con un voltaje de 1,2V. Hay dos salidas aquí. Utilice una batería de tres o más celdas galvánicas o construya al menos la más simple.

Es el convertidor el que te permitirá alimentar la linterna con una sola batería. Esta solución reduce el coste de las fuentes de alimentación y, además, permite un uso más completo: ¡muchos convertidores funcionan con una descarga profunda de la batería de hasta 0,7 V! El uso de un convertidor también le permite reducir el tamaño de la linterna.

El circuito es un oscilador de bloqueo. Este es uno de los circuitos electrónicos clásicos, por lo que si se ensambla correctamente y está en buen estado de funcionamiento, comienza a funcionar de inmediato. Lo principal en este circuito es enrollar correctamente el transformador Tr1 y no confundir la fase de los devanados.

Como núcleo para el transformador, puede utilizar un anillo de ferrita de una placa inutilizable. Basta enrollar varias vueltas de cable aislado y conectar los devanados, como se muestra en la siguiente figura.

El transformador se puede enrollar con alambre devanado como PEV o PEL con un diámetro de no más de 0,3 mm, lo que permitirá colocar un número ligeramente mayor de vueltas en el anillo, al menos 10...15, lo que un poco mejorar el funcionamiento del circuito.

Los devanados deben enrollarse en dos cables y luego conectar los extremos de los devanados como se muestra en la figura. El comienzo de los devanados en el diagrama se muestra con un punto. Puede utilizar cualquier transistor n-p-n de baja potencia: KT315, KT503 y similares. Hoy en día es más fácil encontrar un transistor importado como el BC547.

Si no tiene un transistor n-p-n a mano, puede utilizar, por ejemplo, KT361 o KT502. Sin embargo, en este caso tendrás que cambiar la polaridad de la batería.

La resistencia R1 se selecciona en función del mejor brillo del LED, aunque el circuito funciona incluso si simplemente se reemplaza con un puente. El diagrama anterior está pensado simplemente "por diversión", para realizar experimentos. Entonces, después de ocho horas de funcionamiento continuo con un LED, la batería cae de 1,5 V a 1,42 V. Podemos decir que casi nunca se descarga.

Para estudiar la capacidad de carga del circuito, puedes intentar conectar varios LED más en paralelo. Por ejemplo, con cuatro LED el circuito continúa funcionando de manera bastante estable, con seis LED el transistor comienza a calentarse, con ocho LED el brillo cae notablemente y el transistor se calienta mucho. Pero el plan sigue funcionando. Pero esto es sólo para la investigación científica, ya que el transistor no funcionará durante mucho tiempo en este modo.

Si planeas crear una linterna simple basada en este circuito, tendrás que agregar un par de piezas más, lo que asegurará un brillo más brillante del LED.

Es fácil ver que en este circuito el LED no funciona con corriente pulsante, sino con corriente continua. Naturalmente, en este caso el brillo del resplandor será ligeramente mayor y el nivel de pulsaciones de la luz emitida será mucho menor. Cualquier diodo de alta frecuencia, por ejemplo, KD521 (), será adecuado como diodo.

Convertidores con estrangulador

Otro diagrama más simple se muestra en la siguiente figura. Es algo más complicado que el circuito de la Figura 1, contiene 2 transistores, pero en lugar de un transformador con dos devanados solo tiene el inductor L1. Un estrangulador de este tipo se puede enrollar en un anillo de la misma lámpara de bajo consumo, para lo cual será necesario enrollar solo 15 vueltas de alambre con un diámetro de 0,3...0,5 mm.

Con la configuración del inductor especificada en el LED, puede obtener un voltaje de hasta 3,8 V (la caída de voltaje directo en el LED 5730 es de 3,4 V), que es suficiente para alimentar un LED de 1 W. La configuración del circuito implica seleccionar la capacitancia del condensador C1 en el rango de ±50% del brillo máximo del LED. El circuito está operativo cuando la tensión de alimentación se reduce a 0,7 V, lo que garantiza el máximo uso de la capacidad de la batería.

Si el circuito considerado se complementa con un rectificador en el diodo D1, un filtro en el condensador C1 y un diodo Zener D2, obtendrá una fuente de alimentación de baja potencia que puede usarse para alimentar circuitos de amplificador operacional u otros componentes electrónicos. En este caso, la inductancia del inductor se selecciona dentro del rango de 200...350 μH, el diodo D1 con barrera Schottky, el diodo Zener D2 se selecciona de acuerdo con el voltaje del circuito alimentado.

Con una combinación exitosa de circunstancias, utilizando un convertidor de este tipo se puede obtener un voltaje de salida de 7...12V. Si planea utilizar el convertidor para alimentar solo LED, puede excluir del circuito el diodo Zener D2.

Todos los circuitos considerados son las fuentes de voltaje más simples: la limitación de la corriente a través del LED se realiza de la misma manera que se hace en varios llaveros o en encendedores con LED.

El LED, a través del botón de encendido, sin ninguna resistencia limitadora, se alimenta con 3...4 pequeñas baterías de disco, cuya resistencia interna limita la corriente a través del LED a un nivel seguro.

Circuitos de retroalimentación actuales

Pero un LED es, al fin y al cabo, un dispositivo actual. No en vano la documentación de los LED indica corriente continua. Por lo tanto, los verdaderos circuitos de alimentación de LED contienen retroalimentación de corriente: una vez que la corriente a través del LED alcanza un cierto valor, la etapa de salida se desconecta de la fuente de alimentación.

Los estabilizadores de voltaje funcionan exactamente de la misma manera, solo que hay retroalimentación de voltaje. A continuación se muestra un circuito para alimentar LED con retroalimentación actual.

Tras un examen más detenido, se puede ver que la base del circuito es el mismo oscilador de bloqueo ensamblado en el transistor VT2. El transistor VT1 es el de control en el circuito de retroalimentación. La retroalimentación en este esquema funciona de la siguiente manera.

Los LED funcionan con voltaje que se acumula en un condensador electrolítico. El condensador se carga a través de un diodo con voltaje pulsado del colector del transistor VT2. El voltaje rectificado se utiliza para alimentar los LED.

La corriente a través de los LED pasa por el siguiente camino: la placa positiva del condensador, los LED con resistencias limitadoras, la resistencia de retroalimentación de corriente (sensor) Roc, la placa negativa del condensador electrolítico.

En este caso, se crea una caída de voltaje Uoc=I*Roc a través de la resistencia de retroalimentación, donde I es la corriente a través de los LED. A medida que aumenta el voltaje (después de todo, el generador funciona y carga el capacitor), la corriente a través de los LED aumenta y, en consecuencia, aumenta el voltaje a través de la resistencia de retroalimentación Roc.

Cuando Uoc alcanza 0,6 V, el transistor VT1 se abre, cerrando la unión base-emisor del transistor VT2. El transistor VT2 se cierra, el generador de bloqueo se detiene y deja de cargar el condensador electrolítico. Bajo la influencia de una carga, el condensador se descarga y el voltaje a través del condensador cae.

Reducir el voltaje en el capacitor conduce a una disminución de la corriente a través de los LED y, como resultado, a una disminución del voltaje de retroalimentación Uoc. Por tanto, el transistor VT1 se cierra y no interfiere con el funcionamiento del generador de bloqueo. El generador arranca y todo el ciclo se repite una y otra vez.

Al cambiar la resistencia de la resistencia de retroalimentación, puede variar la corriente a través de los LED dentro de un amplio rango. Estos circuitos se denominan estabilizadores de corriente de pulso.

Estabilizadores de corriente integrales

Actualmente, los estabilizadores de corriente para LED se producen en una versión integrada. Los ejemplos incluyen microcircuitos especializados ZXLD381, ZXSC300. Los circuitos que se muestran a continuación están tomados de la hoja de datos de estos chips.

La figura muestra el diseño del chip ZXLD381. Contiene un generador PWM (Pulse Control), un sensor de corriente (Rsense) y un transistor de salida. Sólo hay dos partes colgantes. Estos son LED y inductor L1. En la siguiente figura se muestra un diagrama de conexión típico. El microcircuito se produce en el paquete SOT23. La frecuencia de generación de 350 KHz está establecida por condensadores internos; no se puede cambiar. La eficiencia del dispositivo es del 85%, es posible arrancar bajo carga incluso con una tensión de alimentación de 0,8V.

El voltaje directo del LED no debe ser superior a 3,5 V, como se indica en la línea inferior debajo de la figura. La corriente a través del LED se controla cambiando la inductancia del inductor, como se muestra en la tabla del lado derecho de la figura. La columna del medio muestra la corriente máxima, la última columna muestra la corriente promedio a través del LED. Para reducir el nivel de ondulación y aumentar el brillo del resplandor, es posible utilizar un rectificador con filtro.

Aquí utilizamos un LED con un voltaje directo de 3,5 V, un diodo D1 de alta frecuencia con una barrera Schottky y un condensador C1 preferiblemente con una resistencia en serie equivalente baja (ESR baja). Estos requisitos son necesarios para aumentar la eficiencia general del dispositivo, calentando lo menos posible el diodo y el condensador. La corriente de salida se selecciona seleccionando la inductancia del inductor dependiendo de la potencia del LED.

Se diferencia del ZXLD381 en que no tiene un transistor de salida interno ni una resistencia de sensor de corriente. Esta solución le permite aumentar significativamente la corriente de salida del dispositivo y, por lo tanto, utilizar un LED de mayor potencia.

Se utiliza una resistencia externa R1 como sensor de corriente, al cambiar cuyo valor se puede configurar la corriente requerida según el tipo de LED. Esta resistencia se calcula utilizando las fórmulas proporcionadas en la hoja de datos del chip ZXSC300. No presentaremos estas fórmulas aquí; si es necesario, es fácil encontrar una hoja de datos y buscar las fórmulas desde allí. La corriente de salida está limitada únicamente por los parámetros del transistor de salida.

Cuando enciendes todos los circuitos descritos por primera vez, es recomendable conectar la batería a través de una resistencia de 10 Ohm. Esto ayudará a evitar la muerte del transistor si, por ejemplo, los devanados del transformador están conectados incorrectamente. Si el LED se enciende con esta resistencia, entonces se puede quitar la resistencia y se pueden realizar más ajustes.

Borís Aladyshkin

Linterna en la fuente de energía.

Linterna en una fuente de corriente, con ecualización automática de corriente en los LED, para que los LED puedan tener cualquier rango de parámetros (el LED VD2 establece la corriente, que se repite por los transistores VT2, VT3, por lo que las corrientes en las ramas serán las mismas)
Los transistores, por supuesto, también deberían ser iguales, pero la distribución de sus parámetros no es tan crítica, por lo que puede tomar transistores discretos o, si puede encontrar tres transistores integrados en un paquete, sus parámetros son lo más idénticos posible. . Juegue con la ubicación de los LED, debe elegir un par de transistores LED para que el voltaje de salida sea mínimo, esto aumentará la eficiencia.
La introducción de transistores niveló el brillo, sin embargo, tienen resistencia y el voltaje cae a través de ellos, lo que obliga al convertidor a aumentar el nivel de salida a 4 V. Para reducir la caída de voltaje a través de los transistores, se puede proponer el circuito de la Fig. 4, este es un espejo de corriente modificado, en lugar del voltaje de referencia Ube = 0,7 V en el circuito de la Fig. 3, puede usar la fuente de 0,22 V integrada en el convertidor y mantenerla en el colector VT1 usando un amplificador operacional. , también integrado en el convertidor.



Arroz. 4.Linterna alimentada por fuente de corriente, con ecualización automática de corriente en LED y con eficiencia mejorada

Porque La salida del amplificador operacional es del tipo "colector abierto", debe "acercarse" a la fuente de alimentación, lo que se realiza mediante la resistencia R2. Las resistencias R3, R4 actúan como divisor de voltaje en el punto V2 por 2, por lo que el opamp mantendrá un voltaje de 0,22*2 = 0,44V en el punto V2, que es 0,3V menos que en el caso anterior. No es posible tomar un divisor aún más pequeño para reducir el voltaje en el punto V2. un transistor bipolar tiene una resistencia Rke y durante el funcionamiento el voltaje Uke caerá, para que el transistor funcione correctamente V2-V1 debe ser mayor que Uke, para nuestro caso 0,22V es suficiente. Sin embargo, los transistores bipolares se pueden reemplazar con transistores de efecto de campo, en los que la resistencia drenaje-fuente es mucho menor, esto permitirá reducir el divisor, de modo que la diferencia V2-V1 sea muy insignificante.

Acelerador.El estrangulador debe tomarse con una resistencia mínima, se debe prestar especial atención a la corriente máxima permitida, debe ser de aproximadamente 400 -1000 mA.
La clasificación no importa tanto como la corriente máxima, por lo que Analog Devices recomienda entre 33 y 180 µH. En este caso, teóricamente, si no se presta atención a las dimensiones, cuanto mayor sea la inductancia, mejor en todos los aspectos. Sin embargo, en la práctica esto no es del todo cierto, porque No tenemos una bobina ideal, tiene resistencia activa y no es lineal, además, el transistor clave a bajos voltajes ya no producirá 1,5A. Por lo tanto, es mejor probar varias bobinas de diferentes tipos, diseños y clasificaciones para elegir la bobina con la mayor eficiencia y el voltaje mínimo de entrada más bajo, es decir, una bobina con la que la linterna brillará el mayor tiempo posible.

Condensadores.
C1 puede ser cualquier cosa. Es mejor tomar C2 con tantalio porque Tiene baja resistencia, lo que aumenta la eficiencia.

Diodo Schottky.
Cualquiera para corriente de hasta 1A, preferiblemente con resistencia mínima y caída de voltaje mínima.

Transistores.
Cualquiera con una corriente de colector de hasta 30 mA, coeficiente. amplificación actual de aproximadamente 80 con una frecuencia de hasta 100 MHz, KT318 es adecuado.

LED.
Puede utilizar NSPW500BS blanco con un brillo de 8000 mcd de Sistemas de iluminación eléctrica.

Transformador de voltage
ADP1110, o su reemplazo ADP1073, para usarlo, será necesario cambiar el circuito de la Fig. 3, tomar un inductor de 760 µH y R1 = 0,212/60 mA = 3,5 ohmios.


Linterna en ADP3000-ADJ

Opciones:
Fuente de alimentación 2,8 - 10 V, eficiencia aprox. 75%, dos modos de brillo: total y medio.
La corriente a través de los diodos es de 27 mA, en modo de brillo medio: 13 mA.
Para obtener una alta eficiencia, es recomendable utilizar componentes de chip en el circuito.
Un circuito correctamente ensamblado no necesita ajuste.
La desventaja del circuito es el voltaje alto (1,25 V) en la entrada del FB (pin 8).
Actualmente, se fabrican convertidores CC/CC con una tensión FB de aproximadamente 0,3 V, en particular de Maxim, con los que se puede alcanzar una eficiencia superior al 85%.


Diagrama de linterna para Kr1446PN1.




Las resistencias R1 y R2 son un sensor de corriente. Amplificador operacional U2B: amplifica el voltaje tomado del sensor de corriente. Ganancia = R4 / R3 + 1 y es aproximadamente 19. La ganancia requerida es tal que cuando la corriente a través de las resistencias R1 y R2 es de 60 mA, el voltaje de salida enciende el transistor Q1. Al cambiar estas resistencias, puede establecer otros valores de corriente de estabilización.
En principio, no es necesario instalar un amplificador operacional. Simplemente en lugar de R1 y R2 se coloca una resistencia de 10 Ohm, desde allí se suministra la señal a través de una resistencia de 1 kOhm a la base del transistor y listo. Pero. Esto conducirá a una disminución de la eficiencia. En una resistencia de 10 ohmios con una corriente de 60 mA, se disipan en vano 0,6 voltios (36 mW). Si se utiliza un amplificador operacional las pérdidas serán:
en una resistencia de 0,5 ohmios a una corriente de 60 mA = 1,8 mW + el consumo del amplificador operacional en sí es de 0,02 mA, a 4 voltios = 0,08 mW
= 1,88 mW - significativamente menos que 36 mW.

Sobre los componentes.

Cualquier amplificador operacional de baja potencia con un voltaje de suministro mínimo bajo puede funcionar en lugar del KR1446UD2; el OP193FS sería más adecuado, pero es bastante caro. Transistor en paquete SOT23. Un condensador polar más pequeño, tipo SS, de 10 voltios. La inductancia del CW68 es de 100 μH para una corriente de 710 mA. Aunque la corriente de corte del inversor es de 1 A, funciona bien. Logró la mejor eficiencia. Seleccioné los LED en función de la caída de voltaje más igual a una corriente de 20 mA. La linterna está montada en una carcasa para dos pilas AA. Reduje el espacio para las baterías para que se ajustara al tamaño de las baterías AAA, y en el espacio liberado monté este circuito mediante una instalación de pared. Un estuche en el que caben tres pilas AA funciona bien. Necesitará instalar solo dos y colocar el circuito en lugar del tercero.

Eficiencia del dispositivo resultante.
Entrada U I P Salida U I P Eficiencia
Voltios mA mW Voltios mA mW %
3.03 90 273 3.53 62 219 80
1.78 180 320 3.53 62 219 68
1.28 290 371 3.53 62 219 59

Reemplazo de la bombilla de la linterna "Zhuchek" por un módulo de la empresaLuxeonLumiledLXHL-NO 98.
Obtenemos una linterna deslumbrantemente brillante, con una pulsación muy ligera (en comparación con una bombilla).


Esquema de retrabajo y parámetros del módulo.

Convertidores StepUP DC-DC Convertidores ADP1110 de dispositivos analógicos.




Fuente de alimentación: 1 o 2 baterías de 1,5 V, operabilidad mantenida hasta Uinput = 0,9 V
Consumo:
*con interruptor abierto S1 = 300mA
*con interruptor cerrado S1 = 110mA




Linterna electrónica LED
Funciona con solo una batería AA o AAA AA en un microcircuito (KR1446PN1), que es un análogo completo del microcircuito MAX756 (MAX731) y tiene características casi idénticas.


La linterna se basa en una linterna que utiliza dos pilas AA de tamaño AA como fuente de energía.
La placa convertidora se coloca en la linterna en lugar de la segunda batería. En un extremo de la placa se suelda un contacto de chapa estañada para alimentar el circuito y en el otro hay un LED. Sobre los terminales del LED se coloca un círculo de la misma lata. El diámetro del círculo debe ser ligeramente mayor que el diámetro de la base del reflector (0,2-0,5 mm) en la que se inserta el cartucho. Uno de los cables del diodo (negativo) está soldado al círculo, el segundo (positivo) pasa y está aislado con un trozo de PVC o tubo fluoroplástico. El propósito del círculo es doble. Proporciona a la estructura la rigidez necesaria y al mismo tiempo sirve para cerrar el contacto negativo del circuito. La lámpara con el casquillo se retira previamente de la linterna y en su lugar se coloca un circuito con un LED. Antes de la instalación en la placa, los cables LED se acortan de tal manera que garanticen un ajuste perfecto y sin juego. Normalmente, la longitud de los cables (sin incluir la soldadura a la placa) es igual a la longitud de la parte que sobresale de la base de la lámpara completamente atornillada.
El diagrama de conexión entre la placa y la batería se muestra en la Fig. 9.2.
A continuación, se monta la linterna y se comprueba su funcionalidad. Si el circuito está ensamblado correctamente, no se requieren ajustes.

El diseño utiliza elementos de instalación estándar: condensadores del tipo K50-35, inductancias EC-24 con una inductancia de 18-22 μH, LED con un brillo de 5-10 cd con un diámetro de 5 o 10 mm. Por supuesto, es posible utilizar otros LED con una tensión de alimentación de 2,4-5 V. ¡El circuito tiene suficiente reserva de energía y permite alimentar incluso LED con un brillo de hasta 25 cd!

Acerca de algunos resultados de pruebas de este diseño.
¡La linterna así modificada funcionó con una batería “nueva” sin interrupción, en estado encendido, durante más de 20 horas! A modo de comparación, la misma linterna en la configuración "estándar" (es decir, con una lámpara y dos baterías "nuevas" del mismo lote) funcionó solo 4 horas.
Y un punto más importante. Si utiliza baterías recargables en este diseño, es fácil controlar el estado de su nivel de descarga. El hecho es que el convertidor del microcircuito KR1446PN1 arranca de manera estable con un voltaje de entrada de 0,8-0,9 V. Y el brillo de los LED es constante hasta que el voltaje de la batería alcanza este umbral crítico. Por supuesto, la lámpara seguirá encendida con este voltaje, pero difícilmente podemos hablar de ella como una fuente de luz real.

Arroz. 9.2Figura 9.3




La placa de circuito impreso del dispositivo se muestra en la Fig. 9.3, y la disposición de los elementos se muestra en la Fig. 9.4.


Encender y apagar la linterna con un botón


El circuito se ensambla utilizando un chip D-trigger CD4013 y un transistor de efecto de campo IRF630 en modo "apagado". el consumo de corriente del circuito es prácticamente 0. Para un funcionamiento estable del disparador D, se conectan una resistencia de filtro y un condensador a la entrada del microcircuito, cuya función es eliminar el rebote de los contactos. Es mejor no conectar los pines no utilizados del microcircuito en ningún lugar. El microcircuito funciona de 2 a 12 voltios, cualquier potente transistor de efecto de campo se puede utilizar como interruptor de alimentación, porque La resistencia de la fuente de drenaje del transistor de efecto de campo es insignificante y no carga la salida del microcircuito.

CD4013A en paquete SO-14, análogo de K561TM2, 564TM2



Circuitos generadores simples.
Le permite alimentar un LED con un voltaje de encendido de 2-3V desde 1-1,5V. Los pulsos cortos de mayor potencial desbloquean la unión p-n. La eficiencia, por supuesto, disminuye, pero este dispositivo le permite "exprimir" casi todos sus recursos de una fuente de energía autónoma.
Cable de 0,1 mm: 100-300 vueltas con un grifo desde el medio, enrollado en un anillo toroidal.





Linterna LED con brillo ajustable y modo Beacon

La alimentación del microcircuito - generador con ciclo de trabajo ajustable (K561LE5 o 564LE5) que controla la llave electrónica, en el dispositivo propuesto se realiza desde un convertidor elevador de voltaje, que permite alimentar la linterna desde una celda galvánica de 1,5 .
El convertidor está fabricado sobre transistores VT1, VT2 según el circuito de un transformador autooscilador con retroalimentación de corriente positiva.
El circuito generador con ciclo de trabajo ajustable en el chip K561LE5 mencionado anteriormente se ha modificado ligeramente para mejorar la linealidad de la regulación actual.
El consumo mínimo de corriente de una linterna con seis LED blancos superbrillantes L-53MWC de Kingbnght conectados en paralelo es de 2,3 mA. La dependencia del consumo de corriente del número de LED es directamente proporcional.
El modo "Beacon", cuando los LED parpadean intensamente a baja frecuencia y luego se apagan, se implementa configurando el control de brillo al máximo y encendiendo la linterna nuevamente. La frecuencia deseada de los destellos de luz se ajusta seleccionando el condensador SZ.
El rendimiento de la linterna se mantiene cuando se reduce el voltaje a 1,1v, aunque el brillo se reduce notablemente
Como interruptor electrónico se utiliza un transistor de efecto de campo con puerta aislada KP501A (KR1014KT1V). Según el circuito de control, combina bien con el microcircuito K561LE5. El transistor KP501A tiene los siguientes parámetros límite: voltaje de fuente de drenaje - 240 V; voltaje de fuente de puerta - 20 V. corriente de drenaje - 0,18 A; potencia - 0,5 vatios
Está permitido conectar transistores en paralelo, preferiblemente del mismo lote. Posible reemplazo: KP504 con cualquier índice de letras. Para los transistores de efecto de campo IRF540, la tensión de alimentación del microcircuito DD1. generado por el convertidor debe aumentarse a 10 V
En una linterna con seis LED L-53MWC conectados en paralelo, el consumo de corriente es aproximadamente igual a 120 mA cuando el segundo transistor está conectado en paralelo a VT3 - 140 mA
El transformador T1 está enrollado en un anillo de ferrita 2000NM K10-6"4.5. Los devanados están enrollados en dos cables, con el extremo del primer devanado conectado al comienzo del segundo. El devanado primario contiene de 2 a 10 vueltas, el secundario - 2 * 20 vueltas. Diámetro del cable - 0,37 mm. Grado - PEV-2. El estrangulador se enrolla en el mismo circuito magnético sin espacio con el mismo cable en una capa, el número de vueltas es 38. La inductancia del estrangulador es 860 µH



Un día, en Internet, encontré un circuito convertidor bastante simple para alimentar LED con una batería AA. Después del montaje, me enojé porque el circuito resultó no funcionar. En media hora, el circuito se puso en funcionamiento, se cambiaron las clasificaciones de los componentes de la radio y se eliminaron las piezas innecesarias, y el resultado fue un convertidor de bastante alta calidad que es capaz de alimentar LED con una potencia de hasta 1 vatio.

El circuito en sí consta de 4 partes y un acelerador. Afortunadamente, se encontró un estrangulador SMD ya preparado (soldado de la placa del radioteléfono), pero fabricarlo tampoco es un problema. El estrangulador se puede fabricar con un anillo de lámparas fluorescentes (disponibles en todas las placas de ahorro de energía); contiene 15 vueltas de cable de 0,15 a 0,2 mm.

Desafortunadamente, nunca encontré un transistor de conducción directa en la versión SMD y se usó un potente transistor bipolar de la serie KT818, pero por motivos de compacidad recomiendo encarecidamente usar transistores SMD. El segundo transistor de conducción inversa, literalmente, cualquiera servirá, por ejemplo el conocido KT315.

La resistencia básica es de 1 kiloohmio, también es recomendable utilizarla en la versión SMD.
Un condensador de 1000 picofaradios no es crítico, puede desviarse en un 50% en una dirección u otra (me funcionó incluso con un condensador de 0,1 microfaradios, pero el LED brillará más débilmente).

Para la demostración, el circuito se montó en una placa de pruebas. El consumo de corriente es de 35 a 40 mA, pero aumenta considerablemente si alimenta los LED a 1 vatio; el circuito no permite más, ya que la corriente de salida máxima en el pico es de 300 mA.

El circuito comienza a 0,7 voltios. El voltaje de suministro máximo no es más de 2,5 voltios, si suministra más, el circuito simplemente no funcionará. El voltaje de salida es de 3,8 voltios con los parámetros del inductor especificados.

Lista de radioelementos

Designación Tipo Denominación Cantidad NotaComerciomi bloc de notas
transistores bipolares

KT315A

1 al bloc de notas
transistores bipolares

KT818A

1 al bloc de notas
C1 Condensador1 nF1 al bloc de notas
Resistor

1 kiloohmio

1 al bloc de notas
L1 Inductor 1 al bloc de notas
HL1 Diodo emisor de luz 1

Las fuentes de luz basadas en LED semiconductores están cada vez más extendidas en la actualidad debido a una serie de ventajas sobre las fuentes "clásicas" basadas en lámparas incandescentes o de descarga de gas:

  • eficiencia de radiación: hasta 40 lm/W;
  • durabilidad: más de 100.000 horas;
  • resistencia a las bajas temperaturas (hasta -50°C) y a las vibraciones mecánicas;
  • amplitud y precisión de reproducción del espectro emitido;
  • posibilidad de control por microprocesador del encendido/apagado y del nivel de luminosidad en todo el rango sin cambiar el espectro de emisión;
  • menores dimensiones y peso.

Con el mismo nivel de radiación, una línea de LED consume dos o más veces menos energía que una lámpara incandescente. Por ejemplo, 6 LED ultrabrillantes con un consumo total de energía de 30 W (6x5 = 30 W) proporcionan un flujo luminoso de 750 lm, lo mismo que una lámpara incandescente de 75 W.

Todas estas cualidades determinan el uso preferente de las fuentes de luz LED en nuevos desarrollos.

Para las lámparas incandescentes, de descarga de gas o llenas de gas, las características dependen del nivel y la estabilidad del voltaje a través de ellas. Para los LED, las características de luminosidad dependen del nivel y la estabilidad de la corriente que fluye a través de ellos. Por lo tanto, los dispositivos de potencia LED (en adelante, convertidores) están sujetos a requisitos especiales para regular la corriente de salida dependiendo de las características de la fuente de alimentación y la carga.

Tipos de conversores y aplicaciones

De acuerdo con la clase de problemas a resolver, se pueden distinguir tres situaciones iniciales principales que determinan los requisitos de los convertidores, según el campo de aplicación.

1. Hacia abajo. La tensión de alimentación en todos los modos de funcionamiento no es inferior a la tensión de salida necesaria para controlar los LED.

Esta situación es típica cuando se diseñan sistemas de iluminación cuya fuente de alimentación es una red de 220 V AC o similar. Puede tratarse de iluminación de locales, calles, vagones de tren, iluminación publicitaria, etc. Esto también incluye fuentes de luz en el transporte con una tensión de a bordo de 12, 24 V.

2. Creciente. El voltaje de la fuente de alimentación en todos los modos de funcionamiento ciertamente no es mayor que el voltaje de salida requerido para controlar los LED.

Esta situación es típica cuando se diseñan sistemas de retroiluminación para pantallas y otros dispositivos de visualización, donde se utilizan fuentes de bajo voltaje secundario, acumuladores y baterías para alimentar una matriz con una gran cantidad de LED en una columna.

3. Convertidor. El voltaje de la fuente de alimentación puede ser mayor o menor que el voltaje de salida requerido para controlar los LED.

Esta situación ocurre con mayor frecuencia en dispositivos portátiles autoalimentados, donde los voltajes de una batería cargada y descargada son muy diferentes.

Convertidores de dólares

Para implementarlos, Flyback, Buck ( Bajar) - esquemas de conversión. Caracterizado por la máxima simplicidad y alta eficiencia.

Consideremos un ejemplo típico del uso de un convertidor Flyback basado en el regulador ON Semiconductor NCP1028 (Fig. 1).

Arroz. 1.

El NCP1028 es el miembro más reciente de los reguladores de conmutación ONS con un MOSFET de potencia incorporado, que permite la creación de fuentes de alimentación de hasta 25 W sin el uso de un transistor de potencia externo. El circuito interno de procesamiento de señales de retroalimentación (OS) permite la conexión directa del fototransistor sin componentes adicionales. Se requiere un devanado adicional del transformador de potencia T1 y un circuito de alimentación externo NCP1028 solo en el caso de diseñar una fuente con un consumo de energía máximo permitido superior a 20 W. Con un bajo consumo de energía, el NCP1028 se puede alimentar utilizando el sistema de energía dinámico incorporado ( Autoabastecimiento Dinámico), que requiere únicamente el condensador de almacenamiento C8 para funcionar. La realimentación de corriente se basa en un sensor resistivo R3 y un amplificador de señal en el transistor Q1.

En muchas aplicaciones donde no hay contacto directo del usuario con el dispositivo, como en el alumbrado público, no es necesario aislar eléctricamente la fuente de alimentación. En este caso, el circuito convertidor se puede simplificar significativamente. Conectar el NCP1028 o un regulador similar según el circuito de un convertidor Buck estándar permite obtener una solución sencilla y económica para uso masivo (Fig. 2).

Arroz. 2. Regulador Buck simple sin aislamiento galvánico basado en NCP1014

Aquí NCP1014 (análogo a NCP1028, pero con una corriente MOSFET permitida más baja de 450 mA) es el interruptor, L3 es el inductor, D5 es el rectificador. Los sistemas de iluminación no requieren una alta estabilidad de corriente, por lo que puede prescindir de un circuito de retroalimentación cerrado implementando la configuración de corriente a través del inductor usando la resistencia R2 conectada al pin 2 (entrada de señal de retroalimentación) del NCP1014. Esta solución proporciona una precisión de control de aproximadamente ±5%. Por supuesto, si es necesario un control más preciso, se puede utilizar un circuito cerrado con un sensor de corriente (Fig. 3).

Arroz. 3.

Con una gran relación entre el voltaje de entrada y salida, es posible implementar el llamado bombeo (transformación) de corriente mediante el uso de un inductor dividido (Fig. 3). El rectificador D5 está conectado a parte del devanado L3 en una proporción de 3:1. Esta solución permite proporcionar una corriente de carga que excede la corriente permitida del interruptor, en este caso el transistor de potencia incorporado NCP1014. Por ejemplo, con Uin = 220 V, Uout = 16...20 V (4...5 LED ultrabrillantes con una caída de tensión directa cada 4...5 V), la relación Uin/Uout es aproximadamente 10 :1. Esta relación le permite establecer el coeficiente de conversión actual en al menos 4. En la Fig. La Figura 4 muestra oscilogramas de señal para esta versión del circuito con un inductor dividido.

Arroz. 4.

Como se puede ver en el diagrama CH2 (azul), el valor de la corriente que fluye a través del transistor NCP1014 (abierto) no excede los 250 mA, y cuando el transistor está cerrado, la corriente en la parte dividida del devanado L3 aumenta a casi 1 a.

Para simplificar aún más y reducir el coste del convertidor, el filtro en L2 se puede excluir del circuito, dependiendo de los requisitos especificados para el nivel de interferencia radiada. Con este filtro se garantiza que el nivel de ruido no supere los 45 dB (Fig. 5).

Arroz. 5. El espectro de interferencia radiada a lo largo de los circuitos de potencia para el circuito que se muestra en la Fig. 2

Para alimentar fuentes de luz LED en equipos eléctricos de vehículos, donde el voltaje a bordo es de decenas de voltios, lo más conveniente es utilizar convertidores con un voltaje de entrada permitido de aproximadamente 40...60 V.

Dependiendo del problema a resolver, se puede utilizar tanto el método de regulación de compensación clásico como el convertidor de impulsos. ON Semiconductor produce el controlador NUD4001, un estabilizador de corriente LED, específicamente para aplicaciones automotrices (Fig. 6).

Arroz. 6.

Sobre esta base se pueden implementar fácilmente, por ejemplo, proyectos para luces traseras de automóviles, iluminación de equipos, controles, etc. La ventaja de NUD4001 es su facilidad de uso, gracias al principio de control compensatorio, se utiliza un solo componente externo para configurar la corriente calculada: la resistencia Rext.

Para obtener una eficiencia mayor, no inferior al 80%, se recomienda utilizar convertidores DC/DC con realimentación de corriente. Para estos fines, ON Semiconductor ha desarrollado y produce un regulador de conmutación integrado universal NCP3065, que permite crear convertidores de cualquier tipo: Buck, Boost, Buck-Boost, Cuk, SEPIC. Las ventajas del NCP3065 sobre sus análogos incluyen un transistor de potencia incorporado con una corriente de colector permitida de hasta 1,5 A, así como un valor de referencia de voltaje de retroalimentación bajo de 235 mV, lo que permite el uso de sensores de corriente de baja resistencia y Elimina el amplificador de señal de retroalimentación. La alta frecuencia de conversión permitida de hasta 250 KHz permite el uso de condensadores cerámicos de baja capacidad en el circuito en lugar de electrolíticos, lo que reduce las dimensiones generales y el peso del convertidor.

El diagrama de conexión del NCV3065 (versión NCP3065 para aplicaciones automotrices) en modo Buck (Step-Down) se muestra en la Fig. 7.

Arroz. 7.

Convertidores de impulso

La tarea de aumentar el voltaje, por ejemplo, para alimentar una línea de LED de retroiluminación conectados en serie, surge con mayor frecuencia cuando se diseñan dispositivos portátiles con batería o batería con un voltaje de 2...4 V. Para implementarlos, se utiliza Boost ( Aumentar) - circuitos de conversión de tipo inductivo o capacitivo. El desarrollo más atractivo de ON Semiconductor en esta área son los reguladores funcionalmente completos y totalmente integrados NCP5008/5009 (Fig. 8).

Arroz. 8.

Los reguladores contienen un sensor de corriente incorporado, un interruptor de alimentación basado en un MOSFET, una interfaz en serie para comunicación con un microcontrolador y el NCP5009 también contiene un amplificador de señal de fototransistor, lo que facilita la implementación, por ejemplo, del control automático de el brillo de la retroiluminación dependiendo del nivel de luz ambiental. Para el área en desarrollo activo de pantallas AMOLED para dispositivos móviles ( Diodo emisor de luz orgánico de matriz activa) ON Semiconductor produce los mejores reguladores NCP5810D de su clase que proporcionan voltajes de salida positivos y negativos para alimentar AMOLED (Figura 9).

Arroz. 9.

Una carcasa alberga un regulador Boost con un voltaje de salida fijo de +4,6 V y un convertidor Buck-Boost con un voltaje negativo de salida ajustable de -2 a -15 V. Una alta frecuencia de conversión de 2 MHz garantiza una eficiencia de al menos el 85% y pequeños choques y condensadores de circuito. La retroalimentación altamente eficiente garantiza los estrictos requisitos de precisión del voltaje de salida que se encuentran en las pantallas AMOLED.

Convertidores

Para implementarlos, los circuitos de conversión convertidores Buck-Boost, Cuk y SEPIC se utilizan con mayor frecuencia. Su característica principal es que el voltaje de salida del convertidor puede ser menor o mayor que el voltaje de entrada.

La ventaja de SEPIC sobre sus análogos es que este convertidor no cambia la polaridad del voltaje de salida, lo que tiene un efecto beneficioso, por ejemplo, cuando se utiliza el control del convertidor por microprocesador.

Consideremos brevemente el funcionamiento del circuito SEPIC básico ( Convertidor de inductancia primaria de un solo extremo) convertidor (Fig. 10).

Arroz. 10.

Cuando el interruptor SW está cerrado, la energía de la fuente de alimentación Vin se almacena en L1. Al mismo tiempo, la energía de Cp, conectada en este momento en paralelo con L2, fluye hacia L2, D1 se cierra y la carga Vout se alimenta de la energía almacenada en Cout.

Cuando SW se abre, la corriente L1 fluye a través de Cp y abre D1 hacia la carga, recargando así Cp para el siguiente ciclo. Además, la corriente L2 también fluye a través del D1 abierto hacia Cout y la carga, cargando así a Cout para el siguiente ciclo.

Luego se repiten los ciclos. En la Fig. 10 muestra la polaridad mutua de los devanados L1 y L2 si tienen un núcleo común. En teoría, las bobinas se pueden desacoplar, pero en este caso deberían tener el doble de inductancia. Además, la ondulación de la corriente de entrada será significativamente mayor en comparación con la opción asociada.

En la figura 1 se muestra un ejemplo de un convertidor SEPIC basado en el regulador universal NCP3065 discutido anteriormente. 11. En la mesa. 1 presenta sus principales características.

Arroz. once.

Tabla 1. Principales características del regulador NCP3065

Para proporcionar una potencia de salida de al menos 20 W, la corriente de conmutación L1 debe ser de al menos 2,5 A. El transistor de potencia interno NCP3065 no puede proporcionar más de 1,5 A. Por lo tanto, se introduce un interruptor de alimentación externo Q3 en el circuito. El circuito de adaptación en los elementos C2, D2, R6, Q2 reduce las pérdidas dinámicas al conmutar Q3 y, por lo tanto, aumenta la eficiencia de conversión. Q1 se utiliza para controlar PWM el valor de la corriente de salida. La dependencia de la corriente de salida del nivel PWM es lineal en el rango del 5...90%.

La apariencia del módulo convertidor se muestra en la Fig. 12, dimensiones 57x31 mm.

Arroz. 12.

Literatura

1. Conmutador de alto voltaje NCP1028 para SMPS fuera de línea de potencia media con baja potencia de espera, hoja de datos, rev. 2 de diciembre de 2007, ON Semiconductor.

2. Fuente de alimentación LED AND8328 de 700 mA que utiliza un controlador monolítico y corriente fuera de línea reforzada (inductor roscado), notas de aplicación, rev.0, abril de 2008, ON Semiconductor.

3. AN3321 alto Interfaz de control de LED de brillo, nota de aplicación, rev. 0, octubre de 2007, Freescale Semiconductor.

4. NCP3065 Regulador de conmutación de corriente constante de hasta 1,5 A para LED, hoja de datos, rev. P0, junio de 2007, ON Semiconductor.

5. El futuro de la iluminación, soluciones LED de alto brillo, rev. 1, 2007, Semiconductores Freescale.

Responsable de la dirección en COMPEL - Valery Kulikov