Драйвер мощного светодиода

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:

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 1А

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.

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:

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 , 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}

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}