Драйвер мощного светодиода

Предлагаю вам свою версию драйвера мощного светодиода или линейки светодиодов.

Напряжение питания:  от +7в до +40в (+60в для версии LM2576HV) что достаточно для питания почти любого мощного светодиода или линейки светодиодов любой разумной мощности.

Драйвер светодиода обеспечивает на выходе стабилизированный ток в диапазоне вплоть до 3 ампер.

{ads1}

Схема драйвера:

Принципиальная схема

Как видите, это обычный понижающий преобразователь с ОС  по току.

Немного о деталях:

С1  "по вкусу", особо много мкф безполезно, особо мало тоже не очень хорошо.

С3 1....2,2мкф меньшее значение ухудшит стабилизацию при изменении питающего напряжения, большее значение приведёт к броску тока пи подаче питания на драйвет что грозит светодиоду печальными последствиями.

С4 10...1000мкф, от него зависят пульсации на выходе

С2, С5 немного (почти незаметно) уменьшают пульсации.

Диод D1 на ток не менее чем потребляет светодиод, указанный 1N5819 расчитан на

Типичные токи потребления для мощных светодиодов:

0,5 вт - 150мА

1 вт - 350мА

3 вт - 700...800мА

5 вт - 1200мА

Более мощные как правило являются матрицам с токами  от 0,5А до 2А.

Дроссель почти любой имеющий индуктивность от 100мкГн и более, я намотал около 100 витков (что явно больше, чем минимально необходимые) на порошковом колечке Т60.

Операционный усилитель (ОУ) любой, я применил LM358 в корпусе SO8.

конденсаторы С1, С3, С4 - электролитические оксидные.

При резисторах smd типоразмеров 0805, 1206, 2512 у меня получилась плата размером 31 х 14мм

Для ленивых С1, С2  можно не ставить.

Имейте в виду что ОУ питается сразу от входного напряжения и напряжение питания не должно превышать допустимого знаяения для применяемого вами ОУ в противном случае придётся добавить отдельный стабилизатор для него.

В моём случае плата размерами 31 х 14 мм получилась вот с такой компоновкой:Печатная плата драйвера светодиода

Низкоомный резистор для считывания тока размера 2512, для резистора R3 предусмотрено два посадочных места в случае если нужное значение будет отсутствовать, и тогда можно будет составить его номинал из двух.

Провода питания я подпаиваю прямо к входному электролиту, хотя можно сделать и для них отверстия, место позволяет.

Дроссель одним выводом припаивается к пятаку рядом с катодом диода, вторым выводом  к пятаку рядом с + выводом крайнего правого на рисунке электролита (С4).

{ads2}При указанных на схеме номиналах выходной ток составляет 718мА, это расчётное значение,  на самом деле из-за 5% допуска на номиналы у меня получилось 720мА,  схема была сделана для питания 3 ваттного светодиода у которого по даташиту ток составляет 800мА.

Чтобы вы могли сами посчитать номиналы деталей для вашего конкретного случая покажу как это делается:

Итак допустим  у вас светодиод мощностью 3вт  которому необходимо стабильные 800мА, и вы решили запитать его током 650мА.

1. Считаем какое какое будет падение на шунте (R4) при нужном нам токе.

Допустим вы не смогли достать резистор 0,1 ом, а нашли в кладовке на 0,15 ом; при нужных нам 650 мА на нём будет падать 0,65а * 0,15 ом = 0,0975в (97,5мВ)

2. Считаем  во сколько раз нужно усилить наши 0,0975в для подачи на вход ОС ШИМа.

Т.к. источник опорного напряжения (ИОН) в LM2576 по даташиту равен 1,23в (допуск 1,18в...1,286в)  то нам нужно усилить напряжение с шунта в 1,23в \ 0,0975в = 12,615 раз.

3. Подбираем нужные нам номиналы R2 и R3.

Коэффициент усиления ОУ определяется формулой 1 + (R2/R1), как видите резистор R2 должен быть примерно во столько же раз больше чем R1 и плюс единица, нам нужно увеличить напряжение с шунта в 12,615 раз поэтому смотрим что у нас есть с разницей примерно в 11,615 раз в кладовке, т.е. если R2 будет 10 кОм то R1 должен быть 10000\11,615 = 860,95 ом. Или допустим вы нашли  у себя резистор на 47 кОм и хотите его применить в качестве R2, соответственно R3 = 47000\11.615 = 4046,5 ом.

Итак пусть R2 ,вы нашли на 100 кОм, тогда R3 = 100000\11.615 = 8609,5 ом = 8,6 кОм в стандартном ряду Е24 такого номинала нет, ближайшие это 8,2 кОм и 9,1кОм.

В случае, если R3 будет 8,2 кОм посчитаем какой будет выходной ток драйвера светодиода:

Коэффициент усиления (Ку) ОС по формуле  1 + (R2/R1), будет равен 1 + (100к\8,2к) = 13,195 раз, это значит, что при опорном напряжении (ИОН, 4я нога LM2576) равном 1,23в, на шунте будет напряжение в 13,195 раз меньше, т.е. 1,23в\13,195раз = 0,0932в, при шунте 0,15 ом это даст 0,0932в \ 0,15 ом = 0,6214а = 621мА что на 29мА меньше необходимого.

В случае, если R3 будет 9,1 кОм, соответственно считаем также:

Ку = 1 + (100к\9,1к) = 11,989

на шунте = 1,23в \ 11,989 = 0,10259в

Ток драйвера светодиода составит = 0,10259 \ 0,15 ом = 0,6839а = 684мА что на 34мА больше необходимого. Можно поставить резистор R3 8,2 кОм и докрутить недостающие 0,4 кОм подстроечником на 1 кОм заодно получим возможность подстраивать ток мощного светодиода как и возможность что в некоторый момент контакт движка подстроечника (например от вибрации) пропадёт и тогда Ку станет (при условии что крайние выводы подстроечника запаяны в схему) 100к\9,2к+1 = 11,869. На шунте станет 0,1036в, ток светодиода подскочит до 690мА.

Второй вариант составить R3 из двух, например нужные нам 8,6 кОм получаются при паралельном соединении 10 кОм и 56 кОм в итоге получим 8,48 кОм. В этом случае ток драйвера светодиода будет 641мА что на 9мА меньше нужным нам 650мА.

Если применить три резистора паралельно на 18 кОм, 33 кОм и 33 кОм то нужные 8,6 кОм совпадут почти точно Смеётся, или сделать нужные 8,6 кОм последовательным соединением 3,9 кОм и 4,7 кОм (мой вариант расположения резисторов придётся подкорректировать).

Не забываем про электролит на выходе, т.е. подавать питание нужно только после подсоединения светодиода иначе заряженный до напряжения питания электролит сожгёт светодиод.

Напоследок уже традиционно  немного фотографий собранного драйвера светодиода:

{ads1}

Плата после ЛУТ Плата после лужения Led_drv-03
Led_drv-04 Led_drv-05 Led_drv-06
Led_drv-07 Led_drv-08 Led_drv-09
Led_drv-10 Led_drv-11

Пару слов об эффективности. Так как тактовая в LM2576 всего 52кГц, а на выходе стоит биполярный транзистор большой эффективности ожидать не стоит.

Пару замеров: Напряжение питания - ток -входная мощность - КПД

Выходной ток 750мА, нагрузка 2,7Ом напряжение 2,11в, потери на R4 = 0,056Вт

10в -  250мА - 2,5Вт - 63%

15в - 190мА - 2,85Вт - 55%

20в - 150мА - 3,0Вт - 52%

25в - 130мА - 3,25в - 44%

Или вариант на выходной ток 320мА, нагрузка та же 2,7Ом, 0,9в, потери на R4 = 0,01Вт

10в - 57мА - 0,57Вт - 50%

15в - 40мА - 0,6Вт - 48%

20в - 33мА - 0,66Вт - 44%

25в - 29мА - 0,725Вт - 39%

30в - 26мА - 0,9Вт - 32%

Или: (например 3...4 светодиода по 1 Вт)

Нагрузка 39Ом ток 320мА напряжение на нагрузке 12.48в мощность на нагрузке 3,9936Вт

При этом питание 30в 180мА соответственно потребляемая мощность 5,4Вт КПД 74%.

{ads1}

Комментарии   

#1 Andriy 23.05.2011 19:23
Выходной конденсатор С4 слабоват, если дать нагрузку 1.5А и больше, пищать начнет.
диод Д1 одноамперный, чтобы снять с данной схемы до 3А долговременно, нужно ставить диод не меньше 3А. И микросхеме радиатор нужен.
#2 Andriy 23.05.2011 21:07
Чтобы не быть голословным, вот мой девайс:

Схема практически один в один, платка закладывалась как универсальная, поэтому операционник отдельно, с катушкой я перестарался, качала она вот это.
+2 #3 admin 24.05.2011 01:03
Цитирую Андрей Пархоменко:
Чтобы не быть голословным, вот мой девайс
это принципиально ваш девайс или уже успели на основе статьи сварганить?
#4 Furcat 24.05.2011 03:00
Цитирую Андрей Пархоменко:
Выходной конденсатор С4 слабоват, если дать нагрузку 1.5А и больше, пищать начнет.
диод Д1 одноамперный, чтобы снять с данной схемы до 3А долговременно, нужно ставить диод не меньше 3А. И микросхеме радиатор нужен.

Пишат только говноконденсато ры. Д1 да одноамперный, про него написано, делал выход на 320мА и 750мА не греется, естественно для 3а надо SR\SB360 или подобие. Радиатор уж на усмотрение :)
Если кто придумает интересное и главное полезное применение второму ОУ то это было бы очень хорошо :)
#5 Andriy 24.05.2011 06:36
Это принципиально мой девайс, ему около 3 месяцев, все никак это на свой скутер приделать не могу, руки не доходят.
А вообще я драйверы по этой схеме уже несколько штук собрал, в основном на макетках, первый где-то года три назад.
Теперь про конденсатор, желтый кондер стоит на выходе, криво потому, что место было расчитано для конденсатора 220мФ. С ним схема пищала, скорее всего индуктивность, на осцилографе была муть всякая,и как я ни извращался с компенсацией обратной связи операционника - никак не мог погасить этот возбуд.
Только поставил кондер на 1000мФ - писк как бабка отшептала.
+1 #6 Andriy 24.05.2011 12:26
По второму ОУ, есть мысль сделать на его основе компаратор с опорой например на TL431, и использовать как обратную связь по напряжению.
Настроить на напряжение чуть большее чем рабочее напряжение диода(ов).
Это защитит при плохом контакте с нагрузкой.
FurCat, а вы картинку схемы не изменяли? А то, у меня глюки, мне казалось на выходе стоял кондер поменьше.
#7 Furcat 25.05.2011 04:06
Цитирую Андрей Пархоменко:
По второму ОУ, есть мысль сделать на его основе компаратор с опорой например на TL431, и использовать как обратную связь по напряжению.
Настроить на напряжение чуть большее чем рабочее напряжение диода(ов).
Это защитит при плохом контакте с нагрузкой.
FurCat, а вы картинку схемы не изменяли? А то, у меня глюки, мне казалось на выходе стоял кондер поменьше.

Да изменял, увеличил на два порядка, а то две гармоники идут на дросселе с малой ёмкостью и есть риск спалить слабый светодиод.
Ввести ОС по напряжению можно и так на вход ОС ШИМа, надо действительно полезное дело для второго ОУ придумать.
#8 Furcat 26.05.2011 00:01
Внёс изменения в С3. это важно
+2 #9 Andriy 26.05.2011 15:50
Ага, С3 как альтернатива большому С4, пульсации на выходе будут побольше, но возбуда по обратной связи не будет. Его давит ФНЧ C3R1.
В моей схеме С3 вообще нет, поэтому приходится применять большой С4.
Еще кондер на ~10Н параллельно R2, не вреден, он задавит ВЧ.
З.Ы. Это так мысли в слух ;)
#10 Furcat 26.05.2011 16:28
Цитирую Андрей Пархоменко:
Ага, С3 как альтернатива большому С4, пульсации на выходе будут побольше, но возбуда по обратной связи не будет. Его давит ФНЧ C3R1.
В моей схеме С3 вообще нет, поэтому приходится применять большой С4.
Еще кондер на ~10Н параллельно R2, не вреден, он задавит ВЧ.
З.Ы. Это так мысли в слух ;)

Без С3 при изменении питающего напряжения от 10 до 30в выходной ток изменяется почти в 1,5 раза.
#11 Astron 03.08.2011 00:03
Как именно в датшите обозначается номинал ИОНа ОУ? Скачал их кучу, ни в одном (включая ЛМ2576, указанный в данной статье) не нашел ничего подобного. Даже поиском по числу в случае с ЛМкой.
Прошу помощи!
+2 #12 Astron 04.08.2011 09:59
Прошу прощения, затупил. Уже сам разобрался.
#13 WladMir 27.10.2011 15:15
Може у кого есть рисунок плати с расширением .lay?
-1 #14 jaroslav 31.10.2011 22:47
Пожалуйста выложите печатку в .lay
+2 #15 Александр22 07.01.2012 10:00
Как туда притулить переменый резистор?
Что можно было в лабараторный БП засунуть
+1 #16 WladMir 27.01.2012 20:04
Нарисовал печатную платую. Как вложить в коментарии файл печатки в .lay?
#17 ARV 28.01.2012 04:21
Цитирую WladMir:
Нарисовал печатную платую. Как вложить в коментарии файл печатки в .lay?
никак, коментарии не для этого предназначены. файлы и прочее можно выкладывать через форум.
-1 #18 WladMir 01.02.2012 16:22
ок, иду на форум....
#19 Игорь2013 17.01.2013 01:02
Схема все таки до 40В или до 30В?Светодиод у меня 37 В номинальное-выт янет или нет?
#20 atmel007 14.04.2013 20:59
Здравствуйте , подскажите, могу ли я запитать 1 светодиод 3W на 4V 700 ma или 1W 3.6V 350ma? хочу сделать экономичную аварийную подсветку от 12в аккумулятора
+1 #21 Федя 14.10.2013 04:21
Как расчитать драйвер для светодиода 20вт. матрица из 20 одноватных диодов, номинальный ток потребления 1250мА, напряжение питания 16В?
+2 #22 Винни 24.01.2014 05:14
замечательная попытка написать статью.
но:
R1 и R3 автор рассчитывает по одной и той же формуле- R2\11,615, дальше вообще замечательно "В случае, если R3 будет 8,2 кОм посчитаем какой будет выходной ток драйвера светодиода:

Коэффициент усиления (Ку) ОС по формуле 1 + (R2/R1), будет равен 1 + (100к\8,2к) = 13,195 раз," то есть вместо значения R1 в формуле появляется значение R3- 8.2k

Добавить комментарий

Обсудить на форуме (1 комментариев).

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