Прост LED линеен регулатор на ток, преработен и изяснен: 3 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Този Instructable по същество е повторение на линейната верига за регулатор на ток на Дан. Неговата версия е много добра, разбира се, но й липсва нещо по отношение на яснотата. Това е моят опит да се справя с това. Ако разбирате и можете да създадете версията на Дан, моята версия вероятно няма да ви каже нищо ужасно ново. Въпреки това …… Докато сглобявах собствен регулатор на базата на Дан, продължавах да гледам снимките му на компонентите и присвивам очи- кой щифт се свързва с кой друг щифт ?? Това свързано ли е с това или не? Това е обикновена схема, разбира се, но аз не съм електроинженер и не исках да сбъркам … Защото да се обърка, дори малко, понякога причинява разпалване на нещата. Добавих компонент: превключвател между положителния проводник на DC захранването и останалата част от веригата, за да мога да го включвам и изключвам. Няма причина да го изключваме и е много удобно. Тук също трябва да отбележа в началото: каквито и твърдения на "Дан" да са обратното, тази схема НЕ е в крайна сметка подходяща за задвижване на светодиод от захранване, което е значително над спада на напрежението на светодиода. Опитах се да управлявам един единствен 3.2V син светодиод при 140 mAh (тестваният ток всъщност беше 133 mAh- много близо) от захранване с мощност 9,5 волта и крайният резултат беше, че в рамките на 60 секунди светодиодът започна да мига и след това в крайна сметка изключете … Това го направи няколко пъти с непрекъснато намаляващи периоди от време между включване и повреда. Сега изобщо няма да се включи. Като казах това, аз също управлявах един RGB светодиод с висока мощност почти непрекъснато в продължение на месец, използвайки различно захранване, което по-точно съответства на спада на напрежението на светодиода- така че тази верига може да работи, нещо, но не винаги, със сигурност не както е обещано първоначално и може много добре да съсипе вашия светодиод за захранване по пътя. Гласът на опита тук казва, че той ще работи, стига изискванията на вашите светодиоди да съответстват на мощността във волта, идваща от вашето захранване. Ако забележите трептене, това означава, че светодиодите изгарят и вече са трайно повредени. Отне ми шест унищожени светодиода за захранване, за да разбера това. „Много ботани загинаха, за да ни донесат тази информация …“Консумативи: Ето списък на компонентите на Дан, дума по дума, но поправен за първия елемент (Дан погрешно е дал номера на продукта на 10K ом резистор, а не 100K ом- списъкът сега показва номер за правилния тип). Добавих и връзки към действително споменатите продукти:-R1: приблизително 100k-ом резистор (като например: Yageo FMP100JR-52-100K) R3: резистор с токов комплект-вижте по-долу Q1: малък NPN транзистор (като например: Fairchild 2N5088BU) Q2: голям N-канал FET (като: Fairchild FQP50N06L) LED: светодиод за захранване (като например: Luxeon 1-ватова бяла звезда LXHL-MWEC)

- Компонентът на превключвателя, S1, трябва да бъде оценен според напрежението на DC захранването, което ще използвате. 12V превключвател, например, няма да бъде проектиран да работи с 18V мощност. Имайте предвид, че Q2 се нарича също MOSFET, nMOSFET, NMOS, n-канал MOSFET и n-канал QFET MOSFET взаимозаменяемо, Q1 се нарича също NPN биполярен транзистор или NPN BJT. Дан не се впуска в това какво означава „приблизително“, нито обяснява докъде можете да стигнете или какво това ще повлияе; нито обяснява "малки" или "големи" и ефектите, които те могат да имат. За съжаление, не мога и аз. Изглежда, че се придържаме към тези специфични компоненти, освен ако не получим диплома по електротехника. Особено предвид деликатността на включения светодиод, стриктното спазване изглежда единственият разумен вариант.

Относно R3:

Според Дан, стойността за R3 в ома трябва да бъде свързана с тока, при който искате да управлявате вашия светодиод (границите на който вече са зададени от производителя), така че желаният от вас ток в ампера = 0,5/R3. В такова уравнение, по -голямото съпротивление в R3 ще доведе до по -малък ток, прокаран през светодиода. Интуитивно това води до заключението, че перфектното съпротивление (т.е. липсата на резистор изобщо) би означавало, че светодиодът няма да функционира (0,5/безкрайност = по -малко от нула). Всъщност изобщо не съм сигурен, че това е вярно, и моите собствени емпирични тестове на тази схема показват, че това не е така. Независимо от това, ако продължим според плана на Дан, R3 от 5 ома ще произведе постоянен ток от 0,5/5 = 0,1 ампера или 100 милиампера. Голяма част от светодиодите за захранване изглежда работят около 350 mAh, така че за тях ще трябва да установите R3 стойност около 1,5 ома. За тези, които са по -малко запознати с резисторите, имайте предвид, че можете да установите тези 1,5 ома, като използвате комбинация от различни резистори паралелно, стига крайният ви комбиниран резултат да е 1,5 ома съпротивление. Ако например използвате два резистора, стойността на R3 ще бъде равна на стойността на резистор 1, умножена по стойността на резистор 2, и произведението, разделено на общата сума на R1+R2. Друг пример: 1 резистор от 5 ома, комбиниран паралелно с друг от, да речем, 3 ома, ви дава (5x3)/(5+3) = 15/8 = 1,875 ома, което след това ще доведе до постоянен ток в тази верига от 0,5/1,875 = 0,226 ампера или 266 mAh.

Резисторите са оценени за различни способности за разсейване на мощността. Малките резистори могат да разсейват по -малко енергия от по -големите, защото по -големите няма да се изгарят толкова бързо, ако през тях преминава твърде много ток. Не можете да използвате повърхностно монтиран резистор в тази верига, защото той не може да се справи с разсейването на мощността. Освен това няма да можете да намерите "твърде голям резистор". По -големите/ физически по -големите резистори са в състояние да издържат на повече мощност от по -малките. По -големите могат да струват повече за получаване и ще заемат повече място, но цената обикновено е незначителна (всяко счупено стерео има в себе си сто резистора с огромни мощности) и разликата в пространството е от порядъка на кубични милиметри, така че не се колебайте от страна на предпазливостта и използвайте най -големите резистори с подходяща съпротива, които можете да намерите. Можете да изберете един твърде малък, но е невъзможно да изберете такъв твърде голям.

Обърнете внимание, че ако случайно имате под ръка някакъв нихромов проводник с високо съпротивление, вероятно можете да го отрежете на дължина, която да отговаря на нуждите ви на съпротивление, без да се налага да се забърквате с множество резистори. Ще ви е необходим омметър, за да тествате действителната стойност на съпротивлението и имайте предвид, че вероятно има някаква степен на съпротивление (може би до 1 ом) между двата проводника на вашия ом метър, както е: тествайте това първо чрез докосвайки ги заедно и вижте какво чете устройството, след това отчетете това, когато определяте колко нихромен проводник ще използвате (ако откриете 0,5 ома съпротивление, когато докоснете кабелите на вашия ом метър заедно и трябва да прекратите с, да речем, 1,5 ома съпротивление на вашия нихромен проводник, тогава имате нужда от този проводник, за да "измерите" 2,0 ома съпротивление за вас на омометъра).

Като алтернатива, има и начин да използвате малко нихромен проводник, за да завършите тази верига дори за светодиод, чийто номинален ток не знаете! След като веригата ви е завършена, но липсва R3, използвайте дължина на нихромен проводник, който определено е по -дълъг от необходимото ви съпротивление с поне един или два инча (колкото по -дебел е този проводник, толкова по -дълго ще ви трябва парчето. След това включете веригата- нищо няма да се случи. Сега прикрепете електрическа бормашина към средата на U на нихромовия проводник, така че при усукване на свредлото тя ще започне да обвива жицата около свредлото. БАВНО включете бормашината. Ако всички други части на веригата са свързани правилно, светодиодът скоро ще се включи много слабо и ще стане по-ярък, тъй като проводникът става по-къс! Спрете, когато светлината е ярка- ако проводникът стане твърде къс, вашият светодиод ще изгори. Това не е така Не е задължително лесно да прецените кога е настъпил този момент, така че ще използвате шансовете си с тази техника.

По отношение на радиаторите: Дан също споменава възможното значение на радиаторите за този проект и необходимостта от външно захранване с постоянен ток между 4 и 18 волта (очевидно усилвателите нямат значение за това захранване, въпреки че не знам това за сигурно). Ако работите със светодиод за захранване, ще ви е необходим някакъв радиатор, прикрепен към него, и вероятно ще се нуждаете от такъв извън обхвата на обикновената алуминиева "звезда", снабдена с много светодиоди Luxeon. Ще имате нужда само от радиатор за Q2, ако работите с повече от 200 mAh мощност през вашата верига и/ или разликата в напрежението между захранването с постоянен ток и комбинираният „спад на напрежението“на вашите светодиоди е „голям“(ако разликата е повече от 2 волта, със сигурност ще използвам радиатор). Най -ефективното използване на всеки радиатор също изисква използването на малко количество термична грес (Arctic Silver се счита за висококачествен продукт): почистете както радиатора, така и корпуса на MOSFET/ LED с алкохол, намажете гладко, равномерен, ТАНКИ слой термична грес върху всяка повърхност (обичам да използвам острие на нож X-acto за абсолютно гладки, най-равномерни, най-тънки резултати), след това притиснете повърхностите заедно и закрепете с помощта на един или повече винтове на подходящото място. Като алтернатива има няколко вида термолента, които също ще служат за същата цел. Ето някои подходящи опции за радиатор и захранване за типична единична LED настройка (не забравяйте, че може да се нуждаете от два радиатора- един за светодиода и един за MOSFET- в много настройки): Радиатор Захранване

По отношение на захранванията: Бърза бележка по отношение на захранванията: практически всички захранвания посочват някъде върху опаковката си колко волта ще имат и усилвателите, които могат да доставят. Броят на волта обаче е почти универсално занижен и практически всички захранващи устройства всъщност доставят известно количество напрежение, по -голямо от посоченото на опаковката им. Поради тази причина ще бъде важно да се тества всяко захранване, което твърди, че доставя волта близо до горния край на нашия спектър (т.е. близо до 18 волта), за да се увери, че всъщност не доставя твърде много мощност (25 волта вероятно надхвърлят конструктивните ограничения на нашата верига). За щастие, поради естеството на веригата, това завишаване на напрежението обикновено няма да е проблем, тъй като веригата може да управлява широк диапазон от напрежения, без да повреди светодиодите.

Стъпка 1: Създайте радиатор (и)

Ако ще имате нужда от радиатор за вашия Q2, може да се наложи да пробиете дупка в този радиатор, за да прокарате винт през големия отвор в тялото на MOSFET. Няма нужда от точен винт, стига винтът ви да може да се побере през отвора на MOSFET, главата на винта е по -голяма (само малко) от този отвор, а диаметърът на отвора, който създавате в радиатора, е не много по -малък от диаметъра на цилиндъра на винта. Като цяло, ако използвате свредло, чийто диаметър е близък, но малко по -малък от диаметъра на цилиндъра на вашия винт, няма да имате затруднения при закрепването на MOSFET към радиатора. Резбите на повечето стоманени винтове са повече от достатъчно здрави, за да се врязват в радиатор (при условие, че е алуминий или мед) и по този начин "създават" необходимия отвор с резба. Пробиването в алуминий трябва да се извърши с няколко капки много тънко машинно масло върху върха на накрайника (като 3-в-едно или масло за шевна машина) и бормашината се натиска с леко твърдо налягане при около 600 об / мин и 115 in-lbs въртящ момент (тази тренировка Black & Decker или нещо подобно ще работи добре). Бъдете внимателни: това ще бъде много малка, плитка дупка и вашата много тънка свредло може да се счупи, ако върху нея се приложи твърде много натиск твърде дълго! Забележете добре: "тялото" на Q2 е електрически свързано към "източника" на щифта на Q2- ако нещо във вашата верига докосне този радиатор, освен тялото на MOSFET, може да създадете електрическо късо съединение, което може да изгори вашия светодиод. Помислете да покриете страната на радиатора, обърната към проводниците ви, със слой електрическа лента, за да предотвратите това (но не обхващайте радиатора с повече от това, отколкото е необходимо, тъй като целта му е да премества топлината от MOSFET към околния въздух- електрическата лента е изолатор, а не проводник, на топлинна енергия).

Стъпка 2: Веригата

Ето какво трябва да направите, за да създадете тази верига:

* Запоявайте положителния проводник на вашето захранване към положителния възел на вашия светодиод. Също така запоявайте единия край на 100K резистора към същата точка (положителният възел на светодиода).

* Запоявайте другия край на този резистор към щифта GATE на MOSFET и щифта COLLECTOR на по -малкия транзистор. Ако сте залепили двата транзистора заедно и металната страна на MOSFET е обърната от вас с всичките шест транзисторни щифта, насочени надолу, щифтът GATE и щифтът COLLECTOR са ПЪРВИТЕ ДВА ПИНА на тези транзистори- с други думи, запоявайте двата най -леви пина на транзисторите заедно и ги запоявайте към необвързания край на 100K резистора.

* Свържете средния щифт на MOSFET, извода DRAIN към отрицателния възел на светодиода с проводник. Нищо повече няма да бъде прикрепено към светодиода.

* Свържете BASE щифта на малкия транзистор (т.е. средния щифт) към щифта SOURCE на MOSFET (който е най -десният му извод).

* Свържете щифта EMITTER (най -десния щифт) на по -малкия транзистор към отрицателния проводник на вашето захранване.

* Свържете същия този щифт към единия край на R3, вашия резистор (и) по избор за нуждите на вашия LED.

* Свържете ДРУГИЯ край на този резистор към споменатия по -горе BASE pin/ SOURCE pin на двата транзистора.

Резюме: всичко това означава, че свързвате средния и крайния десен щифт на малкия транзистор един към друг чрез резистора R3 и свързвате транзисторите един към друг два пъти директно (GATE към COLLECTOR, SOURCE към BASE) и още веднъж индиректно чрез R3 (EMITTER към SOURCE). Средният щифт на MOSFET, DRAIN, няма нищо общо освен свързването към отрицателния възел на вашия светодиод. Светодиодът се свързва към вашия входящ захранващ проводник и към единия край на R1, 100K резистора (другият възел на светодиода е свързан към щифта DRAIN, както току -що бе споменато). Щифтът EMITTER се свързва директно към отрицателния проводник на вашето захранване и след това се връща обратно към себе си (към своя собствен БАЗОВ щифт) и към MOSFET за трети и последен път чрез резистора R3, който също се свързва директно към отрицателния проводник на захранването. MOSFET никога не се свързва директно нито с отрицателните, нито с положителните проводници на захранването, но се свързва към ДВЕ от тях чрез всеки от двата резистора! Няма резистор между третия щифт на малкия транзистор, неговия излъчвател и отрицателния проводник на захранването- той се свързва директно. В другия край на настройката, входящото захранване се свързва директно със светодиода, въпреки че може да изпомпва твърде много енергия (в началото), за да не изгори този светодиод: допълнителното напрежение, което би причинило тази повреда, се насочени обратно през 100K резистора и през нашите транзистори, които ще го държат под контрол.

Стъпка 3: Включете го: Отстранете, ако е необходимо

След като радиаторът (ите) са прикрепени (а) и вашите споени съединения са здрави и сте сигурни, че вашият светодиод (и) е (е) ориентиран правилно и сте свързали правилните проводници към правилните проводници, е време да го включите захранването с постоянен ток и завъртете ключа! В този момент е вероятно да се случи едно от трите неща: светодиодът (ите) ще светне според очакванията, светодиодите (ите) ще мигат за кратко ярко и след това ще затъмнят, или изобщо няма да се случи нищо. Ако получите първия от тези резултати, поздравления! Вече имате работеща верига! Нека ви издържи много дълго. Ако получите резултат #2, току-що сте издухали своите светодиоди и ще трябва да започнете отначало с чисто нови (и ще трябва да преоцените схемата си и да разберете къде сте сбъркали, вероятно чрез свързване проводник неправилно или пропускане на 2 проводника, които не трябва да имате). Ако получите резултат #3, значи има нещо нередно във вашата верига. Изключете го, изключете захранването с постоянен ток и преминете през вашата верига връзка по връзка, като се уверите, че сте прикрепили правилно всеки кабел и че всичките ви светодиоди са правилно ориентирани в схемата. Също така помислете за двойна проверка на известната стойност на милиампер на вашите LED (и) и се уверете, че стойността, която сте избрали и използвате за R3, ще осигури достатъчно ток, за да я управлява. Проверете отново стойността на R1 и се уверете, че е 100k ома. И накрая, можете да тествате Q1 и Q2, но методите за това са извън обхвата на тази инструкция. Отново: най-вероятните причини за липса на светлина са следните: 1.) вашият светодиод (и) не е/ е ориентиран правилно- проверете ориентацията с помощта на мултицет и преориентирайте, ако е необходимо; 2.) имате разхлабена спойка някъде във вашата верига- вземете поялник и запояйте отново всички връзки, които може да са хлабави; 3.) имате кръстосан проводник някъде във вашата верига- проверете всички проводници за къси и отделете всички, които биха могли да се докоснат- отнема само един малък хлабав меден проводник някъде, за да накара веригата да се повреди; 4.) вашият R3 е с твърде висока стойност, за да позволи на светодиодите (ите) да работят- помислете дали да не го замените с резистор с по-ниско съпротивление или да съкратите леко нихромовия проводник; 5.) вашият превключвател не успява да затвори веригата с мултицет и да го поправи или смени; 6.) преди това сте повредили светодиода (ите) или някой от другите компоненти на диаграмата поради: а.) Неизползване на достатъчно големи резистори (т.е. резистор с достатъчна мощност- R3 трябва да бъде поне 0,25 ватов резистор) или достатъчно голям радиатор за Q2 или за вашите светодиоди (и Q2 и вашите светодиоди са бързо подложени на потенциални термични повреди, ако не са свързани с радиатори, преди да включите веригата), или; б.) пресичане на проводници и случайно повреждане на вашия (ите) светодиод (и) (това обикновено е придружено от дъх на миризлив дим); или 7.) използвате Q1 или Q2, които не са правилни за тази верига. Не са известни други видове резистори, съвместими заместители за тези два компонента- ако се опитате да създадете тази схема от други видове транзистори, трябва да очаквате схемата да не работи. Иска ми се да мога да отговоря на технически въпроси относно изграждането на LED вериги и драйвери, но както вече казах, не съм експерт и повечето от това, което виждате тук, вече беше обхванато в друга инструкция, написана от някой, който знае повече за този процес отколкото аз. Надявам се, че това, което ви дадох тук, е поне по -ясно и по -ясно от други подобни инструкции, достъпни на този сайт. Късмет!

Ако вашата верига работи, поздравления! Преди да наречете проекта завършен, не забравяйте да премахнете останалия поток от спойките си със спирт или друг подходящ разтворител като толуол. Ако се остави потокът да остане във вашата верига, той ще корозира щифтовете ви, ще повреди нихромовия проводник (ако използвате такъв) и дори може да повреди вашия светодиод при достатъчно време. Flux е страхотен, но когато приключите с него, трябва да тръгнете! Също така бъдете сигурни, че въпреки това сте настроили светлината си да работи, че няма да има вероятност някой от проводниците й да се докосне или да се разпадне, когато веригата се използва или премести. Голяма пачка горещо лепило може да се използва като вид смес за засаждане, но действителната смес за засаждане би била по -добра. Незащитена верига, която се използва за всичко, е предразположена към повреда при достатъчно време и спойките понякога не са толкова стабилни, колкото бихме искали да си мислим. Колкото по -сигурна е вашата крайна верига, толкова повече полза ще извлечете от нея!