Enostaven linearni regulator moči LED, prenovljen in pojasnjen: 3 koraki

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Ta Instructable je v bistvu ponovitev Dan -ovega linearnega tokokroga regulatorja toka. Njegova različica je seveda zelo dobra, vendar ji manjka nekaj v smislu jasnosti. To je moj poskus reševanja tega. Če razumete in zmorete zgraditi Danovo različico, vam moja različica verjetno ne bo povedala nič strašno novega. Vendar … … Med sestavljanjem lastnega regulatorja na podlagi Danovega sem še naprej gledal njegove fotografije sestavnih delov in škiljenje- kateri zatič se poveže s katerim drugim zatičem ?? Je to povezano s tem ali ne? Seveda je to preprosto vezje, vendar nisem inženir elektrotehnike in ga nisem hotel zmotiti … Ker napaka, tudi malo, včasih povzroči sežiganje stvari. Dodal sem komponento: stikalo med pozitivnim vodnikom enosmernega napajanja in preostalim vezjem, tako da ga lahko vklopim in izklopim. Ni razloga za izključitev in je zelo priročen. Na začetku moram opozoriti tudi: ne glede na "Danove" trditve nasprotno, to vezje NI končno primerno za pogon LED iz napajalnika, ki je bistveno nad padcem napetosti LED. Poskušal sem poganjati eno samo 3,2 V modro LED pri 140 mAh (preizkušen tok je bil pravzaprav 133 mAh- zelo blizu) iz napajalnika, ocenjenega za 9,5 voltov, končni rezultat pa je bil, da je v 60 sekundah LED začela utripati in nato na koncu izklopite … To je naredil večkrat z vedno manjšim časovnim obdobjem med vklopom in okvaro. Zdaj se sploh ne vklopi. Ob tem sem že en mesec skoraj neprekinjeno poganjal eno samo RGB LED z veliko močjo z uporabo drugega napajalnika, ki se bolj ujema z padcem napetosti LED- tako da lahko to vezje deluje nekako, vendar ne vedno, zagotovo ne tako, kot je bilo sprva obljubljeno, in lahko zelo poškoduje vašo LED diodo za napajanje. Glas izkušenj tukaj pravi, da bo deloval, dokler se zahteve vaših LED -diod tesno ujemajo z močjo v voltih, ki prihaja iz vašega napajalnika. Če opazite utripanje, to pomeni, da LED diode gorijo/gorijo in so/so že trajno poškodovane. Za to sem potreboval šest uničenih LED diod za napajanje. "Mnogi Botani so umrli, da bi nam predstavili te podatke …" Zaloge: Tu je Dan-ov seznam sestavnih delov, beseda za besedo, vendar popravljen za prvo postavko (Dan je pomotoma navedel številko izdelka 10K ohmskega upora, ne 100K ohma seznam zdaj prikazuje številko za pravilno vrsto). Dodal sem tudi povezave do dejanskih omenjenih izdelkov:-R1: približno 100 k-ohmski upor (na primer: Yageo FMP100JR-52-100K) R3: trenutni nastavljeni upor-glej spodaj Q1: majhen tranzistor NPN (na primer: Fairchild 2N5088BU) Q2: velik N-kanalni FET (na primer: Fairchild FQP50N06L) LED: LED za napajanje (na primer: Luxeon 1-vatna bela zvezda LXHL-MWEC)

- Komponento stikala S1 je treba oceniti glede na napetost enosmernega napajanja, ki ga boste uporabljali. Na primer, 12V stikalo ne bo zasnovano za napajanje 18V. Upoštevajte, da se Q2 imenuje tudi MOSFET, nMOSFET, NMOS, n-kanalni MOSFET in n-kanalni QFET MOSFET zamenljivo, Q1 se imenuje tudi bipolarni tranzistor NPN ali NPN BJT. Dan ne gre v to, kaj pomeni "približno", niti ne pojasni, kako daleč lahko greste ali na kaj bo to vplivalo; niti ne razlaga "majhnih" ali "velikih" in učinkov, ki bi jih lahko imeli. Na žalost tudi jaz ne. Zdi se, da se držimo teh posebnih komponent, razen če imamo diplomo iz elektrotehnike. Še posebej glede na občutljivost vključene LED diode se zdi stroga spoštovanje edina razumna možnost.

Kar zadeva R3:

Po mnenju Dana mora biti vrednost za R3 v ohmih povezana s tokom, pri katerem želite poganjati svojo LED (katerih omejitve bo že določil proizvajalec), tako da je vaš želeni tok v amperih = 0,5/R3. V takšni enačbi bo večji upor v R3 povzročil manjši tok, ki se poganja skozi LED. To intuitivno vodi do zaključka, da bi popolna upornost (torej odsotnost upora) sploh pomenila, da LED ne bi delovala (0,5/neskončnost = manj kot nič). Pravzaprav sploh nisem prepričan, da je to res, in moji empirični testi tega vezja kažejo, da ni tako. Kljub temu, če nadaljujemo po Danovem načrtu, bo R3 pri 5 ohmih proizvedel konstanten tok 0,5/5 = 0,1 ampera ali 100 miliamperov. Zdi se, da velik del LED za napajanje deluje okoli 350 mAh, zato boste morali za te vrednosti določiti vrednost R3, ki je okrog 1,5 ohma. Za tiste, ki manj poznate upore, ne pozabite, da lahko določite 1,5 ohma z uporabo kombinacije različnih uporov vzporedno, če je vaš končni rezultat upor 1,5 ohma. Če na primer uporabljate dva upora, bo vaša vrednost R3 enaka vrednosti upora 1, pomnoženem z vrednostjo upora 2, in zmnožek, deljen s skupno R1+R2. Še en primer: 1 upor 5 ohmov, kombiniran vzporedno z drugim, na primer 3 ohma, daje (5x3)/(5+3) = 15/8 = 1,875 ohma, kar bi nato povzročilo konstanten tok v tem vezju 0,5/1,875 = 0,226 ampera ali 266 mAh.

Upori so ocenjeni za različne sposobnosti odvajanja energije. Majhni upori lahko porabijo manj energije kot večji, ker večji ne bodo sežgali tako hitro, če skozi njih teče preveč toka. V tem vezju ne morete uporabiti površinsko nameščenega upora, ker ne more prenesti porabe energije. Prav tako ne boste mogli najti "prevelikega" upora. Večji/ fizično večji upori lahko prenesejo več energije kot manjši. Večji lahko pridobijo več in bodo zavzeli več prostora, vendar so stroški običajno zanemarljivi (vsak pokvarjen stereo ima v sebi sto uporov z ogromno močjo), razlika v prostoru pa je reda kubičnih milimetrov, zato se previdno zmotite in uporabite največje upore ustrezne odpornosti, ki jih najdete. Izberete lahko eno premajhno, vendar je nemogoče izbrati preveliko.

Upoštevajte, da če imate pri roki kakšno nichrome visoko odporno žico, jo lahko verjetno odrežete na dolžino, ki bo ustrezala vašim potrebam po uporu, ne da bi se morali prepirati z več upori. Za preverjanje dejanske vrednosti upora boste potrebovali merilnik ohmov, pri tem pa upoštevajte, da obstaja verjetno določena stopnja upora (morda celo 1 ohm) med obema žicama vašega ohmmetra: to najprej preizkusite do dotaknite se jih skupaj in si oglejte, kaj naprava bere, nato pa to upoštevajte, ko določite, koliko nichrome žice boste uporabili (če zaznate 0,5 ohma upora, ko se skupaj dotaknete žic merilnika ohmov, in morate končati z, recimo, 1,5 ohma upora na vaši nichrome žici, potem potrebujete to žico, da na merilniku ohmov za vas "izmeri" 2,0 ohma upora).

Druga možnost je, da uporabite tudi nichrome žico za dokončanje tega vezja tudi za LED, katerih nazivni tok ne poznate! Ko je vezje končano, vendar mu primanjkuje R3, uporabite dolžino nikromirane žice, ki je vsekakor daljša od količine upora, ki jo potrebujete, za vsaj centimeter ali dva (debelejša je ta žica, daljši bo kos, ki ga potrebujete. Nato vklopite vezje- nič se ne bo zgodilo. Zdaj pritrdite vrtalnik na sredino U nikromirane žice, tako da bo pri vrtenju žico začel ovijati okoli svedra. POČASNO vklopite vrtalnik. Če vsi drugi deli ko je vezje pravilno priključeno, se bo LED kmalu vklopila zelo šibko in bo postajala svetlejša, ko se žica skrajša! Ustavite se, ko lučka sveti- če žica postane prekratka, bo LED izgorela. Ni nujno enostavno presoditi, kdaj je ta trenutek dosežen, zato boste s to tehniko izkoristili svoje priložnosti.

V zvezi s hladilniki: Dan omenja tudi možen pomen hladilnikov za ta projekt in potrebo po zunanjem enosmernem napajanju med 4 in 18 volti (očitno ojačevalci za to napajanje niso pomembni, čeprav tega ne vem za gotovo). Če uporabljate napajalno LED, boste nanjo potrebovali nekakšen hladilni hladilnik in verjetno ga boste potrebovali tudi zunaj področja enostavne "zvezde" iz aluminija, ki je opremljena z mnogimi Luxeon LED. Hladilnik za drugo četrtletje boste potrebovali le, če skozi vezje porabite več kot 200 mAh energije in/ ali je razlika v napetosti med DC napajanjem in skupnim "padcem napetosti" vaših LED "velika" (če je razlika je več kot 2 volta, vsekakor bi uporabil hladilnik). Za najučinkovitejšo uporabo katerega koli hladilnega telesa je potrebna tudi uporaba majhne količine toplotne masti (Arctic Silver velja za vrhunski izdelek): tako hladilnik kot ohišje MOSFET/ LED očistite z alkoholom, razmažite gladko, enakomerna, TANKA plast toplotne masti po vsaki površini (za najbolj gladke, najbolj enakomerne in najtanjše rezultate rada uporabljam rezilo noža X-acto), nato površine skupaj stisnite in pritrdite z enim ali več vijaki na ustreznem mestu. Druga možnost je, da obstaja več vrst termičnih trakov, ki bodo služili tudi temu istemu namenu. Tu je nekaj primernih možnosti za hladilnik in napajanje za tipično nastavitev z eno LED (ne pozabite, da boste morda potrebovali dva hladilnika- enega za LED in enega za MOSFET- v številnih nastavitvah): Hladilnik Napajanje

V zvezi z napajalniki: Na kratko o napajalnikih: skoraj vsi napajalniki na embalaži navajajo, koliko voltov in amperov lahko dajo. Vendar je število voltov skoraj povsod podcenjeno in skoraj vsi napajalniki dejansko oddajajo določeno količino napetosti, večjo od tiste, ki je navedena na embalaži. Iz tega razloga bo pomembno, da preizkusimo kateri koli napajalnik, ki trdi, da oddaja volte blizu zgornjega dela našega spektra (tj. Blizu 18 voltov), da se prepričamo, da dejansko ne oddaja preveč energije (25 voltov bi verjetno presegajo konstrukcijske omejitve našega vezja). Na srečo zaradi narave vezja to prenapetost napetosti običajno ne bo problem, saj lahko vezje upravlja širok razpon napetosti, ne da bi pri tem poškodovalo LED (-e).

1. korak: Ustvarite hladilnike

Če boste za svoj Q2 potrebovali hladilnik, boste morda morali izvrtati luknjo v tem hladilniku, da boste skozi veliko luknjo v ohišju MOSFET -a potegnili vijak. Natančen vijak ni potreben, dokler se lahko vijak prilega skozi luknjo MOSFET, je glava vijaka večja (le nekoliko) od te luknje, premer luknje, ki jo ustvarite v hladilniku, pa je ni veliko manjši od premera valja valja. Na splošno, če uporabljate sveder, katerega premer je blizu, vendar nekoliko manjši od premera valja vijaka, ne boste imeli težav s pritrditvijo MOSFET -a na hladilnik. Navoji na večini jeklenih vijakov so več kot dovolj močni, da se lahko zarežejo v hladilnik (če je aluminij ali baker) in s tem "ustvarijo" potrebno luknjo z navojem. Vrtanje v aluminij je treba opraviti z nekaj kapljicami zelo tankega strojnega olja na konici nastavka (na primer 3-v-enem ali oljem za šivalni stroj) in vrtalnik pritisniti navzdol z rahlim trdnim pritiskom pri okoli 600 vrtljajih v minuti in 115 navora v lbs (ta vrtalnik Black & Decker ali kaj podobnega bo dobro deloval). Bodite previdni: to bo zelo majhna, plitka luknja in vaš zelo tanek sveder se lahko zlomi, če nanjo predolgo pritiskate! Upoštevajte dobro: "telo" Q2 je električno povezano z "izvornim" zatičem Q2- če se karkoli v vašem vezju dotakne tega hladilnika, razen telesa MOSFET-a, lahko ustvarite električni kratek stik, ki bi lahko razstrelil vašo LED. Poskrbite, da bo stran hladilnega telesa, obrnjena proti vašim žicam, prekrita s plastjo električnega traku, da se to ne zgodi (vendar ne zapirajte hladilnika s tem več, kot je potrebno, saj je njegov namen premikanje toplote iz MOSFET -a v okoliški zrak- električni trak je izolator toplotne energije in ne prevodnik).

2. korak: vezje

Če želite ustvariti to vezje, morate storiti naslednje:

* Pozitivno žico vašega napajalnika spajkajte na pozitivno vozlišče LED. Prav tako spajkajte en konec upora 100K na isto točko (pozitivno vozlišče na LED).

* Drugi konec tega upora pripnite na zatič GATE MOSFET -a in zatič ZBIRALNIKA manjšega tranzistorja. Če bi bila dva tranzistorja zlepljena skupaj in je bila kovinska stran MOSFET-a obrnjena stran od vas z vsemi šestimi tranzistorskimi zatiči, usmerjenimi navzdol, sta pin GATE in ZBIRALNIK PRVA DVA PINA teh tranzistorjev- z drugimi besedami, dva najbolj leva zatiča tranzistorja spajta skupaj in ju spajtata na nepritrjen konec upora 100K.

* Srednji zatič MOSFET -a, zatič DRAIN, z žico povežite z negativnim vozliščem LED. Na LED ne bo priloženo nič več.

* Priključite BASE pin majhnega tranzistorja (to je srednji pin) na pin SOURCE MOSFET -a (ki je njegov skrajni desni zatič).

* Priključite zatič EMITTER (skrajni desni zatič) manjšega tranzistorja na negativno žico vašega napajalnika.

* Priključite isti pin na en konec R3, izbranega upora (-ov) za potrebe vaše LED.

* DRUGI konec tega upora priklopite na prej omenjeni BASE pin/ SOURCE pin obeh tranzistorjev.

Povzetek: vse to pomeni, da srednji in skrajni desni zatič majhnega tranzistorja povežete med seboj prek upora R3 in tranzistorje med seboj povežete dvakrat neposredno (GATE v ZBIRALNIK, VIR do BAZE) in še enkrat posredno prek R3 (EMITTER v VIR). Srednji zatič MOSFET -a, DRAIN, nima nič drugega, kot da se poveže z negativnim vozliščem vaše LED. LED se priključi na vaš vhodni napajalni kabel in na en konec R1, 100K upor (drugo vozlišče LED je priključeno na zatič DRAIN, kot je bilo omenjeno). Zatič EMITTER se poveže neposredno z negativno žico vašega napajalnika, nato pa se še tretjič in zadnjič prekrije z uporom R3, ki se prav tako neposredno poveže z negativno žico napajalnik. MOSFET se nikoli ne poveže neposredno z negativnimi ali pozitivnimi žicami napajalnika, ampak se preko obeh uporov poveže na OBA! Med tretjim zatičem majhnega tranzistorja, njegovim EMITTER-em in negativno žico napajalnika ni upora- povezuje se neposredno. Na drugem koncu nastavitve se dohodni napajalnik priključi neposredno na LED, čeprav morda črpa preveč energije (sprva), da ne izgori te LED: zaradi dodatne napetosti, ki bi povzročila to škodo preusmerjen nazaj skozi upor 100K in skozi naše tranzistorje, ki bodo to držali pod nadzorom.

3. korak: Vklopite ga: po potrebi odpravite težave

Ko so toplotni odvodniki pritrjeni in so vaši spajkalni spoji trdni in ste prepričani, da so vaše LED diode pravilno usmerjene in ste priključili pravilne kable na ustrezne žice, je čas, da jih priključite enosmernega napajanja in obrnite stikalo! Na tej točki se bo verjetno zgodila ena od treh stvari: LED (-e) bodo zasvetile po pričakovanjih, LED (-e) bodo na kratko močno utripale in nato ugasnile, ali pa se sploh ne bo nič zgodilo. Če dobite prvega od teh rezultatov, čestitam! Zdaj imate delujoč krog! Naj vam traja zelo dolgo. Če dobite rezultat #2, ste pravkar pregoreli v LED-jih in boste morali začeti znova s povsem novimi (in morate znova oceniti svoje vezje in ugotoviti, kje ste naredili napako, verjetno tako, da priključite napačno vodenje ali prepuščanje 2 žic, ki ju ne bi smeli imeti). Če dobite rezultat #3, je z vašim vezjem nekaj narobe. Izklopite ga, odklopite napajalnik enosmernega toka in preglejte povezavo med seboj in se prepričajte, da ste pravilno priklopili vsak kabel in da so vse vaše LED-diode pravilno usmerjene v tokokrog. Prav tako razmislite o tem, da dvakrat preverite znano vrednost miliampa vaših LED (-ov) in se prepričajte, da bo vrednost, ki ste jo izbrali in uporabljate za R3, zagotovila dovolj toka za pogon. Dvakrat preverite vrednost R1 in se prepričajte, da je 100k ohmov. Končno lahko preizkusite Q1 in Q2, vendar metode za to presegajo obseg tega navodila. Še enkrat: najverjetnejši razlogi, da se svetloba ne pojavi, so naslednji: 1.) vaše LED diode niso usmerjene pravilno- preverite usmerjenost z multimetrom in po potrebi preusmerite; 2.) imate nekje v svojem vezju ohlapen spajkalni spoj- vzemite spajkalnik in ponovno spajkajte morebitne ohlapne povezave; 3.) nekje v svojem vezju imate prečrtano žico- preverite vse žice za kratke hlače in ločite vse, ki bi se lahko dotikale- le ena drobna ohlapna bakrena žica nekje potrebuje, da se vezje odpove; 4.) je vaš R3 previsoka vrednost, da lahko LED (-i) delujejo- razmislite o zamenjavi z uporom z nižjo upornostjo ali rahlo skrajšajte nichrome žico; 5.) stikalo ne uspe zapreti preskusa vezja z multimetrom in ga popraviti ali zamenjati; 6.) ste že poškodovali LED (diode) ali eno od drugih komponent na diagramu, če: a.) Niste uporabili ustrezno velikih uporov (tj. Upor z zadostno močjo- R3 mora biti vsaj 0,25 vatni upor) ali dovolj velik hladilnik za Q2 ali za vaše LED diode (tako Q2 kot vaše LED diode so hitro izpostavljene potencialnim toplotnim poškodbam, če niso priključene na hladilnike, preden vklopite vezje), ali; b.) prečkanje žic in po nesreči poškodovanje LED (to običajno spremlja vdihavanje smrdljivega dima); ali 7.) uporabljate Q1 ali Q2, ki ni pravilen za to vezje. Nobena druga vrsta upora ni znana, da bi nadomestili ti dve komponenti- če poskušate to vezje ustvariti iz drugih vrst tranzistorjev, pričakujte, da vezje ne bo delovalo. Želim si, da bi lahko odgovoril na tehnična vprašanja v zvezi s konstrukcijo LED vezij in gonilnikov, vendar kot sem že rekel, nisem strokovnjak in večina tega, kar vidite tukaj, je že opisano v drugem navodilu, ki ga je napisal nekdo, ki ve več o tem postopku kot jaz. Upajmo, da je to, kar sem vam dal tukaj, vsaj jasnejše in jasnejše od drugih podobnih navodil, ki so na voljo na tem spletnem mestu. Vso srečo!

Če vaše vezje deluje, čestitamo! Preden projekt označite za zaključenega, odstranite preostali tok iz spajkalnih spojev z alkoholom ali drugim primernim topilom, kot je toluen. Če dovolite, da tok ostane v vašem vezju, bo razjedel vaše zatiče, poškodoval njihovo nichrome žico (če jo uporabljate) in lahko celo poškoduje vašo LED glede na dovolj časa. Flux je odličen, a ko končaš, moraš iti! Prepričajte se tudi, da ste luč nastavili tako, da deluje, da ne bo možnosti, da bi se katera koli njena žica po naključju dotaknila ali razpadla, ko se vezje uporablja ali premakne. Velik zvitek vročega lepila se lahko uporablja kot nekakšna mešanica za lončenje, vendar bi bila dejanska mešanica za lončenje boljša. Nezaščiteno vezje, ki se navadi na karkoli, je ob dovolj časa nagnjeno k okvari, spajkalni spoji pa včasih niso tako stabilni, kot bi si želeli misliti. Bolj kot je vaš končni krog varnejši, več koristi boste imeli iz njega!