Сетевой драйвер мощного светодиода из китайского зарядного устройства

Рейтинг пользователей: / 29
ХудшийЛучший 
Проекты - Переделки

Как я уже рассказывал, мною были приобретены несколько китайских сетевых зарядных устройств для мобильных телефонов всего за 33 рубля штучка. Я провел небольшие исследования этих устройств, чтобы разобраться, насколько они хороши (или ужасны). Измеренные параметры оказались следующими:

  • Выходное напряжение без нагрузки - 5,65В
  • Ток короткого замыкания - 680 мА

Короткое замыкание я делал непосредственно амперметром, т.е. "настоящее короткое" - зарядное устройство прекрасно выдержало этот режим, нагрева или т.п. побочных эффектов не было обнаружено. В общем, я остался вполне удовлетворен их характеристиками.

Возникла мысль сделать на их основе сетевой драйвер для питания мощного белого светодиода. Готовые драйверы стоят немалых денег, а тут - всего 33 рубля! Сказано - сделано.

Прежде всего, я составил схему устройства. Она оказалась до смешного простой и минималистичной (просто в моем вкусе):

Схема ЗУСлева - питание 220 вольт, справа - выход. Параметры резисторов я определил по цветовому коду, а вот емкости керамических конденсаторов C2 и C3 определять не стал, т.к. не намеревался хоть каким-то образом их менять (помня, что в имульсных схемах емкости - очень важная вещь). Резистор R предусмотрен, но не установлен на плате. Начало обмоток трансформатора на схеме показано условно, т.е. я не определял фактическое их начало и конец.

Как видим, схема проста: ключевой транзистор Q1 (все обозначения соответствуют тем, что нанесены на печатной плате)  нагружен непосредственно на первичную обмотку трансформатора (с зазором!). Резистор R1 - это датчик тока транзистора, как только ток в обмотке трансформатора достигнет примерно 70 мА, напряжение на этом резисторе станет достаточным для открывания транзистора Q2, который шунтирует базовый переход Q1, тем самым запирая его. После запирания Q1 происходит передача запасенной в трансформаторе энергии во вторичную обмотку, где происходит заряд выходного конденсатора C5. На плате имеется еще светодиод с балластным резистром, но на схеме я не стал его показывать, т.к. никакой роли он не играет.

Одновременно с зарядом C5 происходит и зарядка C4 с обмотки обратной связи трансформатора. По мере поступления импульсов конденсаторы заряжаются и, как только напряжение на C4 достигнет напряжения стабилизации ZD (если я не ошибаюсь. стабилитрон там стоит на 5,6 вольт - разобрать надпись невозможно, увы), через стабилитрон потечет ток, что приведет к отпиранию Q2 и запиранию Q1 - то есть начнется ограничение длительности импульса накачки энергии. В общем, хоть и простейшая, но классическая схема обратноходового преобразователя с ШИМ стабилизацией напряжения.

Итак, мы имеем стабилизатор напряжения, а для питания светодиода, особенно мощного, необходимо обеспечить стабильный ток. У меня имелось несколько безымянных светодиодов белого свечения мощностью 1 Вт, т.е. при токе порядка 300 мА на них падает около 3,3В.Стабилизатор тока необходим, т.к. мощный светодиод неслабо греется, а от нагрева его параметры меняются, и, если не обеспечивать стабильный ток, от нагрева он может возрасти, что приведет к порче светодиода. Линейный стабилизатор не очень хорош, т.к. рассеивает приличное количество тепла, поэтому надо обдумать, как ограничить ток при минимальном вмешательстве в уже имеющуюся схему ШИМ-регулирования.

Сделать это оказалось очень просто. На схеме показаны красным добавленные 2 компонента, превращающие стабилизатор напряжения в стабилизатор (точнее, ограничитель) тока:

Переделанная схема

- это шунт, датчик тока нагрузки. Параллельно ему включается светодиод транзисторного оптрона. Если на шунте будет падать напряжение порядка 1 вольта, светодиод начнет светиться, транзистор оптрона станет открываться и тем самым запирать Q1 - процесс будет точно такой же, как при стабилизации напряжения, но только для тока.

Ток нагрузки будет ограничен уровнем, при котором на шунте будет около 1 вольта - это по расчету. В действительности напряжение на светодиоде неизвестно точно, поэтому существует нкоторая вероятность отклонения тока от расчетного - это минус данной схемы. Если применить оптрон, вв котором от базы транзистора сделан вывод, то можно немного подкорректировать порог срабатывания транзистора, управляя током базы, но я взял самый примитивный оптрон, и положился на расчет.

Расчет же был таким: при токе 300 мА на должно быть около 1В, значит, сопротивление должно быть 3,3 Ома. У меня не оказалось такого сопротивления, и я соединил параллельно два резистора по 8,2 Ома, т.е. получил 4,1 Ом в итоге. Включение устройства "на амперметр" показало, что ток ограничивается на уровне 260 мА - практически четко в соответствии с расчетом! После этого я рискнул подключить и светодиод, ток через который был равен 250 мА - чуть меньше, видимо, из-за того, что разница между напряжение холостого хода источника и падением на светодиоде была невелика. Однако, такой ток обеспечил очень хорошую яркость светодиоа, а то, что он меньше номинала - лишь на пользу, т.к. срок службы светодиода при таком токе будет почти бесконечным.

ПеределкаСветодиод на радиаторе

Светится! Светится

Вот так, за 33 рубля с хвостиком (оптрон с резистором - копейки) я получил вполне приличный сетевой драйвер для питания мощного светодиода, который я планирую использовать в качестве компьютеной настольной лампы для освещения клавиатуры ночью - света более чем достаточно.

Чтобы убедиться, что мое решение не привело к нарушению рабочих режимов схемы, я оставил нагруженный драйвер включенным более чем на 3,5 часа - нагрев его корпуса был очень слабым, не более 40 градусов. То есть все нормально в пожарном плане.

 Обсудить на форуме (4 комментариев).

Комментарии  

 
0 #24 ARV 12.12.2012 17:07
Цитирую Paly:
А не проще просто увеличить сопротивление R1, с таким расчетом, чтобы ток короткого замыкания был равен максимально допустимому для светодиода?
может и проще, но:
1. об этом лучше говорить на форуме
2. этот резистор с током светодиода связан не прямо, а косвенно, а напрямую он влияет на ток коллектора ключевого транзистора, поэтому изменение его еще не известно как скажется на работе схемы
3. принцип предлагаемой модификации в получении СТАБИЛИЗАЦИИ тока, а не в ограничении максимума. так ведь можно и просто резистор последовательно со светодиодом поставить - в чем выигрыш?
Цитировать
 
 
0 #23 Paly 11.12.2012 21:01
А не проще просто увеличить сопротивление R1, с таким расчетом, чтобы ток короткого замыкания был равен максимально допустимому для светодиода?
Цитировать
 
 
0 #22 ARV 21.11.2012 21:42
Цитирую niki:
Q1-TS 13001 - ошибка! Базу с эммитером местами нужно поменять..
сейчас я спорить не стану, но мне кажется, что на плате выводы транзисторов подписаны были, и я просто срисовал по плате схему...Цитирую niki:
Запустил, заменив ZD на 11,2В (2x5,6B)подбира л экспериментальн ым путем..
Только после этого, подбором Rш (3,9 Ом)удалось получить 210 мА. Что оказалось достаточным. Дальнейшее увеличение тока не приводила к увеличению яркости, а температура кристалла повышалась..
у меня для одного 1Вт светодиода и со стандартным стабилитроном все получилось, а для пары пришлось так же поднимать напругу.
Цитировать
 
 
+2 #21 niki 21.11.2012 15:00
Q1-TS 13001 - ошибка! Базу с эммитером местами нужно поменять..
Запустил, заменив ZD на 11,2В (2x5,6B)подбира л экспериментальн ым путем..
Только после этого, подбором Rш (3,9 Ом)удалось получить 210 мА. Что оказалось достаточным. Дальнейшее увеличение тока не приводила к увеличению яркости, а температура кристалла повышалась..
Цитировать
 
 
+5 #20 Алексей_Chelny 03.09.2012 09:41
На шунте падает 1В , питание светодиода 3В в итоге 25% кпд в топку ? Если запитать 2 или 3 светодиода , то кпд вырастет . Как поднять кпд при питании 1 светодиода ?
Цитировать
 
 
0 #19 ARV 13.08.2012 09:23
Цитирую Fatal:
а почему бы не уменьшить вход тока с 220 да 180-200
это вы о чем?
Цитировать
 
 
+1 #18 Fatal 13.08.2012 06:35
а почему бы не уменьшить вход тока с 220 да 180-200
Цитировать
 
 
0 #17 taurus 15.07.2011 14:01
Цитирую ARV:
Цитирую taurus:
А потянет ли 16 вольт 200 мА, если стабилитрон перепаять и электролит выставить на напряжение побольше?
параметры трансформатора неизвестны, поэтому гарантировать я бы не стал... а теоретически - потянет, мощность-то около 5Вт...

Я правильно понимаю, что для получения 16 вольт вместо 6 лучше просто домотать витков на вторичку (а не играть стабилитроном), тогда режим трансформатора и преобразователя не изменится, а только перераспределит ся мощность на выходе?
Цитировать
 
 
0 #16 ARV 12.07.2011 18:58
Цитирую taurus:
А потянет ли 16 вольт 200 мА, если стабилитрон перепаять и электролит выставить на напряжение побольше?
параметры трансформатора неизвестны, поэтому гарантировать я бы не стал... а теоретически - потянет, мощность-то около 5Вт...
Цитировать
 
 
-2 #15 taurus 12.07.2011 08:47
А потянет ли 16 вольт 200 мА, если стабилитрон перепаять и электролит выставить на напряжение побольше?
Цитировать
 

Добавить комментарий

Правила комментирования

Запрещается вводить оскорбительные тексты, использовать нецензурные выражения, публиковать экстремистские призывы, давать ссылки на сайты, не имеющие отношения к теме обсуждения. Все сообщения, нарушающие данные требования, будут удалены без уведомлений, а их авторы - заблокированы.
Незарегистрированные посетители не могут вводить ссылки, BB-коды и т.п., зарегистрированные - могут. Подробности о возможностях, доступных зарегистрированным посетителям, см. в разделе Помощь.


Защитный код
Обновить



Темы форума
Комментарии
Статистика
Просмотров:
mod_vvisit_counterСегодня4461
mod_vvisit_counterВчера8222
mod_vvisit_counterНа этой неделе26395
mod_vvisit_counterНа прошлой неделе40507
mod_vvisit_counterВ этом месяце155206
mod_vvisit_counterЗа все время11517427

Ваш IP: 54.198.132.162
 , 
25 Май. 2017