www.tubeamp.sk & cz

Impulzný zdroj konštatntého prúdu pre bielu výkonovú LED

Roman Žipaj - OM0ARZ                  e-mail autorae-mail autorae-mail autora



Úvod :


     Pri nočnom vysielaní alebo stanovaní je potrebné osvetlenie. Obyčajná alebo halogénová žiarovka je veľmi náročná na spotrebu elektriny z akumulátorov, riešením je použitie výkonovej vysoko svietivej bielej LED diódy. V čase návrhu tejto konštrukcie boli jediné vhodné diódy na túto pozíciu LUXEON STAR s vyžarovacím uhlom 110° alebo LUXEON STAR/O s vyžarovacím uhlom 10°, obidve s výkonom 1W. Úbytok napätia na polovodičovom prechode u týchto diód je asi 3,5 - 3,7V pri pracovnom prúde 350 mA. Ak by ste chceli takúto LED diódu napájať z 12V, museli by ste do série s ňou zapojiť rezistor 27R/5W. Výkonová strata na rezistore by bola asi 3,5W a svietivosť LED by klesala pri poklese napätia zdroja. Preto som navrhol impulzný zdroj konštantného prúdu, ktorý všetky tieto nedostatky odstraňuje a jeho účinnosť je asi 80%.

Schéma zapojenia (kliknutím sa zobrazí v plnom rozlíšení) Rozmiestnenie súčiastok (kliknutím sa zobrazí v plnom rozlíšení) Doska plošných spojov 35x35 mm (kliknutím sa zobrazí v plnom rozlíšení 600 Dpi)



Základné technické parametre :


Napájacie napätie 7-36 V
Prúdový odber - U nap. = 7V cca 220 mA
Prúdový odber - U nap. = 12V cca 130 mA
Prúdový odber - U nap. = 24V cca 70 mA




Popis funkcie a nastavenie:


     Samotný stabilizátor je v podstate zapojený ako stabilizátor napätia, s tým rozdielom že na výstupe stabilizátora nie je typický odporový delič, ale obvod ktorý sníma prúd na rezistore R3. Kôli tomu že referenčné napätie MC34063 je 1,25V, na snímanie prúdu by sa použil rezistor 3,6 Ω a na tomto rezistore by sa premenil na teplo výkon 0,43W, rozhodol som sa použiť jednoduchú fintu aby som znížil úbytok na snímacom rezistora a tým vlastne aj zvýšil účinnosť meniča. Prúd prechadzajúci LED diódou na nej vytvára úbytok napätia cca 3,6V, toto napätie je prakticky konštantné, takže som ho využil na posunutie napäťovej úrovne úbytku na snímacom rezistore R3 pomocou odporového deliča R1,R2,P1, takže pri plnom prúde LED diódou bude úbytok na R3 0,35V a na bežci P1 bude stabilizované napätie cca 0,9V (proti katóde LED) ale proti zemi sa sčíta s napätím na rezistore R3, takže na vstupe referenčného napätia (pin č.5) bude napätie 1,25V. Ak sa zmení prúd prechadzajúci LED diódou, zmení sa aj úbytok na R3 a spätná väzba stabilizátora ho dorovná. Rezistor R6 nie je potrebný pre funkciu stabilizátora, ale jeho zapojením sa linearizuje prúd prechadzajúci LED diódou v celom rozsahu napájacieho napätia. Schéma meniča je na obr. č1, rozmiestnenie súčiastok na obr. č 2, doska plošných spojov na obr. č. 3. Menič je použiteľný v rozsahu napájacieho napätia asi 7 - 36V, pri napájaní vyšším napätím odoberaný prúd klesá. Pri napájacom napätí 7V odoberá menič s pripojenou LED diódou asi 220mA, pri 12V asi 130mA a pri 24V asi 70mA. Zostavený menič skontrolujte a pripojte na napätie asi 12V, zatiaľ bez LED diódy. Na výstupe pre LED diódu by malo byť napätie asi 2,5-4,5V, trimrom P1 nastavíme na výstupe najmenšie napätie. Pripojte LED diódu a trimrom P1 nastavte úbytok napätia na rezistore R3 0,35V. Týmto sme nastavili prúd prechadzajúci LED diódou na 350mA. Ešte podotýkam že LED diódu je nutné priskrutkovať na dostatočný chladič, mne postačil ako chladič kus hliníkového plechu hrúbky 1mm o rozmeroch 6x4 cm. Ak by niekomu uvedený menič spôsoboval rušenie pri príjme (rozhlasu alebo na amatérskych pásmach), prevlečte prívodné vodiče cez toroid čo najbližšie k doske meniča asi 3 až 5 závitov.



Zoznam súčiastok:


R1 - 1K5
R2 - 470R
R3,R4,R5 - 1R
R6 - 270K
C1 - 470µF/6,3V
C2 - 470pF Keramický
C3 - 100µF/50V
C4 - 47nF Keramický
P1 - 220R TP095 Tesla
L1 - 220µH Tlmivka radiálna
D1 - LED LUXEON STAR alebo LUXEON STAR/O
D2,D3 - SB 160
IO 1 - MC34603


Impulzný zdroj konštatntého prúdu pre bielu výkonovú LED (kliknutím sa zobrazí v plnom rozlíšení) Impulzný zdroj konštatntého prúdu pre bielu výkonovú LED (kliknutím sa zobrazí v plnom rozlíšení)



Možné úpravy :


     Tento stabilizátor som postavil pred ôsmimi rokmi a od tej doby sa toho dosť zmenilo. Dnes sa predávajú LED s výkonom 3 ale aj 5W a taktiež podstatne zlacneli aj 5mm biele LED, takže aj zostavenie svietidla z jednotlivých paralelne spojených LED diód je reálne. V dobe kedy som tento stabilizátor postavil stála jedna biela 5mm LED cca 60,-Sk (2,-€), 1W LED Luxeon star stála 390,-Sk (cca 13,-€). Pre zvýšenie výstupného prúdu asi bude potrebné pripojiť medzi vývody 1,7,8 a 6 IO1 tretí rezistor 1 Ohm a pre 3W LED zmeniť hodnotu R3 na 0,33 Ohmu (tri paralelne zapojené rezistory 1 OHm) alebo pre 5W LED zmeniť hodnotu R3 na 0,2 Ohmu (päť paralelne spojených rezistorov 1 OHm), aby sa udržal úbytok na R3 na prijateľnej úrovni. 5W LED diódu by ale menič nedokázal napájať plným výkonom (maximálny prúd stabilizátora je 1,5A). Teoreticky by bolo možné napájať aj dve a viac výkonových LED zapojených do série (ďalšiu LED pripojiť medzi anódu pôvodnej LED a výstup zdroja za C1, pričom delič R1,R2,P1 by sa ponechal iba na pôvodnej LED dióde), ale to by sa musela zvýšiť spodná hranica napájacieho napätia prípadne menič zapojiť ako zvyšujúci. Možno vyskúšam a potom zverejním :-)



Použitá literatúra :


[1] Datasheet MC34063, Motorola analog IC device data, © Motorola, Inc. 1996
[2] Hůla P. Modul spínaného zdroje 5V. Praktická elektronika A Radio č 9/1999 strana 10


    Popisovaná konštrukcia má slúžiť ako stavebný návod pre individuálne zhotovenie prístroja. Akékoľvek komerčné využitie bez dovolenia autora je zakázané.




Táto stránka vznikla z nadšenia autora bez akejkoľvek finančnej podpory kohokoľvek.
Optimalizované pre rozlíšenie monitora 1280 x 768 pixelov a viac.
© 2011 Roman Žipaj - OM0ARZ.


Na začiatoknaspäťĎalejHlavná stránka  Kontrola validity webstránky http://validator.w3.cz