• Родительская категория: Проекты
  • Категория: Переделки
  • Просмотров: 82916

Сетевой драйвер мощного светодиода из китайского зарядного устройства

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.

{ads2}

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.

{ads1}

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.

{ads2}

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.

{ads1}

Комментарии   

#1 Gudd-Head 02.02.2011 17:02
Если известно, что это обратноход, то почему бы не выставить фазировку обмоток, которая должна быть теоретически? =)
#2 ARV 02.02.2011 18:08
а это необходимо? ;-)
#3 ARV 04.02.2011 12:40
простая замена стабилитрона ZD на другой, с повышенным напряжением стабилизации, позволяет легко увеличить выходное напряжение, правда, общая мощность устройства при этом не изменится. я установил КС182А (8,2В) и теперь у меня светятся 2 одноватных светодиода. На них падает 6,2 вольта при токе 260 мА, т.е. общая мощность светодиодов 1,6 Вт. Легко можно засветить и три - мощности хватит, а вот поднимать напряжение выше 12 вольт не стоит, т.к. конденсатор C5 в устройстве на 16 вольт.
#4 taurus 04.02.2011 19:45
А вот что такое R5 C3, и почему полярность обратной связи отличается от полярности выхода?
#5 ARV 04.02.2011 19:57
я же по-русски писал: полярность обмоток показана от фонаря, т.к. рисовал в протеусе, брал готовый элемент транса и стремился нарисовать компактно. для описываемых переделок вам не потребуется что-либо менять в обмотках.
кстати, выяснил емкости керамических кондеров: C2 = 10нФ, С3 = 4700 пФ.
#6 FOLKSDOICH 04.02.2011 23:42
Есть ещё подобный вариант: http://danyk.wz.cz/izled.html
+1 #7 ARV 04.02.2011 23:59
Цитирую FOLKSDOICH:
Есть ещё подобный вариант: http://danyk.wz.cz/izled.html
да, но в той конструкции один важный недостаток: нет гальванической развязки от сети - это плохо.
-1 #8 Виталик 08.03.2011 00:38
Цитирую ARV:
Цитирую FOLKSDOICH:
Есть ещё подобный вариант: http://danyk.wz.cz/izled.html
да, но в той конструкции один важный недостаток: нет гальванической развязки от сети - это плохо.

Это почему же нет? вход 220 развязан неплохо от N-вольтового выхода на диоды! Ведь обратная связь по току и цепь питания оптически развязаны.
+2 #9 ARV 08.03.2011 02:13
Цитирую Виталик:
Это почему же нет? вход 220 развязан неплохо от N-вольтового выхода на диоды! Ведь обратная связь по току и цепь питания оптически развязаны.
как же он развязан, если через Т2 соединен с сетью? оптической развязки не вижу в этой схеме
#10 Lenivec 13.03.2011 05:11
А какой оптрон применил, если не секрет?
#11 ARV 13.03.2011 15:59
я взял оптрон, который валялся среди ранее выпаянных деталей - самый обычный транзисторный 4-выводный оптрон. честно: я не знаю его тип... :oops:

думаю, подойдет любой, у которого напряжение изоляции не менее 500 вольт.
#12 saes 17.03.2011 00:47
Скажите пожалуста, а можно его питать не сетью, а давать на вход от 5 до 40 вольт постоянки. И что надо изменить. Спасибо.
#13 ARV 17.03.2011 00:52
Цитирую saes:
Скажите пожалуста, а можно его питать не сетью, а давать на вход от 5 до 40 вольт постоянки. И что надо изменить. Спасибо.
нет, данный адаптер не будет работать при столь низком напряжении. возможно, я попробую "переделать" аналогичный по цене и "месту рождения" зарядник от авто-прикуриват еля... пока руки не доходят :)
#14 Furcat 23.03.2011 23:59
Глянул что на вторичке при нагрузке выхода на один светодиод 20мА
-2 #15 taurus 12.07.2011 13:47
А потянет ли 16 вольт 200 мА, если стабилитрон перепаять и электролит выставить на напряжение побольше?
#16 ARV 12.07.2011 23:58
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...
#17 taurus 15.07.2011 19:01
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?
+1 #18 Fatal 13.08.2012 11:35
а почему бы не уменьшить вход тока с 220 да 180-200
#19 ARV 13.08.2012 14:23
Цитирую Fatal:
а почему бы не уменьшить вход тока с 220 да 180-200
это вы о чем?
+5 #20 Алексей_Chelny 03.09.2012 14:41
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 ?
+2 #21 niki 21.11.2012 20:00
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..
#22 ARV 22.11.2012 02:42
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)подбирал экспериментальным 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.
#23 Paly 12.12.2012 02:01
А не проще просто увеличить сопротивление R1, с таким расчетом, чтобы ток короткого замыкания был равен максимально допустимому для светодиода?
#24 ARV 12.12.2012 22:07
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?

Добавить комментарий

Обсудить на форуме (4 комментариев).

Copyright 2011 © simple-defices.ru.
При использовании материалов ссылка на www.simple-devices.ru обязательна.