English  Chinese  Español   Japanese   Portugalsky   Deutsch   العربية   Français   Русский   

Amarok

Moje motorka

Návody

Download

 

Guestbook

 

 

Lineární LED driver pro výkonové LED

Napájení výkonových LED z malých napětí je problematické, nastavení proudu pomocí odporu je velmi nepřesné, protože napětí na akumulátoru se mění s úrovní nabití a ve výsledku je proud při neúplně nabitém akumulátoru až poloviční vůči proudu při akumulátoru plně nabitém. Monolitické lineární stabilizátory s malým úbytkem a malým referenčním napětím žádné neexistují a spínaný regulátor napájený např. z Li-Ion akumulátoru by měl účinnost menší než lineární.

Podívejte se na následující návody popisující různé LED drivery: návod na LED drivery pro obyčejné LEDnávod na STEP-UP LED drivery pro obyčejné LED, návod na spínané LED drivery, návod na "LED žárovku"návod na driver pro výkonové LED napájené ze sítě.
 
Proto jsem vymyslel toto zapojení, které se chová jako lineární zdroj proudu s úbytkem cca 50mV pro případ verze s MOSFETem a 150mV u verze s bipolárním tranzistorem (verze 3).

Verze 1
LED driver v1 schematic
LED může být jakákoliv LED s úbytkem napětí alespoň 3V (např. bílá, nebo 2 červené v sérii, 3V kvůli minimálnímu napětí potřebnému pro provoz TL431), napájecí napětí nemusí být jen Li-ION akumulátoru, ale může být libovolné (jak je vidět na grafech níže, při větším napětí je už účinnost malá).
Zapojení využívá TL431, což je programovatelná zenerova dioda, zde nastavená na 2.5V. U2 vytváří referenční napětí 2.5V, které je pomocí odporového děliče složeného z R1 a R2 sníženo o několik mV a k tomuto sníženému napětí je přičten úbytek napětí vznikající na R3, pokud součet těchto dvou napětí přesáhne hod
notu referenčního napětí U1 (2.5V), dojde k sepnutí U1 a tím se sníží napětí na gate tranzistoru Q1,  zvýší se na něm úbytek napětí a proud se stabilizuje na nastavené hodnotě.
Nevýhodou verze 1 je, že TL431 nedokáže snížit napětí na gate pod 2.1V, tudíž při tomto napětí musí být tranzistor zcela zavřen (což IRLZ34N splňuje, některé jiné jsou ale při 2.0V na gate stále otevřeny, což způsobí že regulace nefunguje !! ). Pokud bude součet propustných napětí na LED pásu více jak ~6V, tak je možné použít běžný MOSFET (IRFxxx), který je již při 3V plně uzavřen a tudíž nehrozí problém jako u použití jedné LED.
Q1 jsem použil IRLZ34N (jiný nemám vyzkoušený), proud LED se nastavuje odporem R2 nebo bočníkem R3. V té souvislosti je nutné zmínit, že referenční napětí na U1 a U2 je ovlivněno nepřesností při výrobě, kdy každý TL431 má trochu jiné referenční napětí, tudíž používejte dvojice TL431 vždy od stejného výrobce a nejlépe zakoupené ve stejnou dobu, pokud použijete jeden TL431 nový a druhý vytáhnete třeba ze starého zdroje, tak mezi referenčními napětími může být rozdíl tak velký, že při R3=0.1Ohm nebude možné nastavit proud menší než cca 1A.
Při oživování doporučuji omezit proud na bezpečnou hodnotu (buď odporem, nebo na laboratorním zdroji nastavit omezení) a odpojit R2 - tím zjistíte minimální nastavitelný proud, následně se připojením R2 nastaví proud (doporučuji místo něj zapojit trimr 50K a ten pak nahradit pevným rezistorem) . Kombinace R1, R2 a R3 ve schématu dává proud 350mA, ale to silně závisí na tom, jak se od sebe jednotlivé TL431 odlišují. 
Pro vyšší napájecí napětí je nutné dostatečně výkonově nadimenzovat R4 a R5 (případně odpory zvětšit, aby jimi neprocházel zbytečně velký proud).

Verze 2
LED driver v2 schematic
Od verze 1 se odlišuje pouze tím, že je doplněn o doplněk, který je schopný snížit napětí na gate Q1 až na hodnotu cca 50mV. Díky tomu je možné místo Q1 použít jakýkoliv "logic-level" MOSFET.
Pro vyšší napájecí napětí je nutné dostatečně výkonově nadimenzovat R4, R5 a R6 (případně zvětšit odpor). 

Verze 2 v krabiččce
Verze 2 v krabičce KM26N s Li-ION akumulátorem (z telefonu Motorola) a 1W LED. Přepínání proudu (50mA/120mA/350mA) realizováno změnou R2. Na destičce je vestavěn USB nabíječ (jednodušší verze s relé).

Verze 3
LED driver v3 schematic
Od verze 2 se odlišuje jen tím, že místo MOSFETu je použit obyčejný NPN tranzistor. Při napájení z Li-ION akumulátoru je vhodné použít tranzistor s co nejmenším úbytkem napětí, díky většímu úbytku je tato varianta méně vhodná pro proudy nad 350mA.
Pro vyšší napájecí napětí je nutné dostatečně výkonově nadimenzovat R4, R5 a R6 (případně zvětšit odpor)

Závislost účinnosti verze 1 a 2 na napájecím napětí: vlevo LED bílá/350mA, vpravo LED bílá/700mA.
Efficiency of version 1/2 with LED 350mA @ 2 - 4.2VEfficiency of version 1/2 with LED 700mA @ 3 - 4.2V

Efficiency of version 1/2 with LED 350mA @ 3 - 15VEfficiency of version 1/2 with LED 700mA @ 3 - 15V



Autor: Luboš "Amarokcz" Stříteský