драйверы мощных светодиодов от Maxim
29 октября 2010
Светодиоды — это низковольтные полупроводниковые приборы. Для того чтобы обеспечить длительный срок службы светодиода, необходимо стабилизировать протекающий через него ток, а не напряжение. Дело в том, что даже незначительное изменение прямого напряжения на светодиоде приведет к резкому скачку тока, протекающего через него (рис. 1). В качестве примера взят полноцветный RGBW-светодиод из серии MC-E компании Cree (буква «W» подчеркивает, что светодиоды этой серии обеспечивают еще и белое свечение). Кроме того, падения напряжений на светодиодах разных цветов довольно сильно отличаются. Например, на светодиоде красного цвета оно примерно в 1,5 раза меньше чем на синем, белом или зеленом. Этот фактор необходимо учитывать при последовательном включении, так как при одинаковом количестве последовательно включенных светодиодов разных цветов суммарное падение напряжения может отличаться на 50%.
Рис. 1. Зависимости прямых падений напряжения от тока для светодиодов разных цветов
Еще одна причина, заставляющая питать светодиоды именно стабилизированным током — это зависимость светового потока от протекающего через них тока. Эту зависимость используют при необходимости регулировки яркости светодиодного светильника или для получения различных цветовых оттенков свечения в полноцветных RGBW. Однако в большинстве случаев требуется именно стабильное равномерное свечение. На рисунке 2 приведены зависимости светового потока для светодиодов разных цветов на примере серии MC-E компании Cree. Из рисунка 2 видно, что для изменения светового потока светодиодов серии MC-E от 20 до 100 процентов ток светодиода должен изменяться от 100 до 350 мА. Диапазон изменения тока обычно регулируется с помощью светодиодных драйверов.
Рис. 2. Зависимости светового потока от прямого тока через светодиоды разных цветов
Линейные драйверы светодиодов
Компания Maxim выпускает линейные и импульсные драйверы светодиодов. Выходной каскад линейных драйверов представляет собой генератор тока на полевом транзисторе с p-каналом. Структура и типовая схема включения линейного драйвера показана на рис. 3.
Рис. 3. Типовая схема включения и структура линейного драйвера
Ток через последовательно включенные светодиоды задается резистором RSENSE (датчиком тока). Падение напряжения на этом резисторе определяет выходное напряжение дифференциального усилителя DIFF AMP, поступающее на неинвертирующий вход регулирующего усилителя IREG. Регулирующий ОУ сравнивает напряжение ошибки с опорным, формируя на своем выходе потенциал для управления полевым транзистором с p-каналом, работающим в линейном режиме, поэтому рассматриваемые драйверы проигрывают в эффективности импульсным.
В некоторых приложениях (например, в автомобильных) цена и простота применения имеют определяющее значение при выборе светодиодного драйвера. Основные параметры линейных драйверов светодиодов приведены в таблице 1.
Таблица 1. Линейные драйверы мощных светодиодов (Linear HB LED drivers)
Наименование | Области применения | Uвх, В | Iвых.макс., А | ШИМ-димминг (PWM-Dimming) | Корпус | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Автомобильные приложения | Общее применение | Подсветка дисплея | |||||
MAX16800 | Да | Да | 6,5…40 | 0,35 | 1:30 | 16-TQFN | |
MAX16803 | Да | Да | 6,5…40 | 0,35 | 1:200 | 16-TQFN | |
MAX16804/05/06 | Да | Да | 5,5…40 | 0,35 | 1:200 | 20-TQFN | |
MAX16815 | Да | Да | 6,5…40 | 0,1 | 1:100 | 6-TDFN | |
MAX16823 | Да | Да | 5,5…40 | 0,1/канал | 1:200 | 16-TQFN; 16-TSSOP | |
MAX16824 | Да | Да | Да | 6,5…28 | 0,15/канал | 1:5000 | 16-TSSOP |
MAX16825 | Да | Да | Да | 6,5…28 | 0,15/канал | 1:5000 | 16-TSSOP |
MAX16828 | Да | Да | 6,5…40 | 0,2 | 1:100 | 6-TDFN | |
MAX16835 | Да | Да | 6,5…40 | 0,35 | 1:80 | 16-TQFN | |
MAX16836 | Да | Да | 6,5…40 | 0,35 | 1:80 | 16-TQFN | |
MAX16839 | Да | Да | 5…40 | 0,1 | 1:200 | 6-TDFN; 8-SO |
Большинство из них имеют диапазон входных напряжений 6,5…40 В.
Максимальные значения выходных токов составляют 0,1…0,35 А. Каждая микросхема из таблицы 1 допускает импульсное регулирование выходного тока (ШИМ-димминг). Управлять яркостью светодиодов можно с помощью регулировки скважности импульсов, формируемых таймером ICM7555. Рекомендуемая для этого производителем схема приведена на рис. 4. Параметры внешних компонентов для ШИМ-последовательности импульсов, формируемой таймером, приведены в соответствующей документации для ICM7555.
Рис. 4. Управление яркостью светодиодов с помощью таймера ICM7555
На рис.5 приведена рекомендуемая производителем схема для защиты мощных светодиодов от перегрева с помощью термистора NTC. Ток ограничения через светодиоды рассчитывается по формуле: ILED = [VSENSE — [R2/(R2+ R1)] V5]/R1, где V5- выходное напряжение 5В от встроенного стабилизатора напряжения. Такая несложная доработка схемы позволит исключить возможность выхода из строя дорогих светодиодов из-за недопустимо высокой температуры корпуса, ведь даже небольшое превышение максимально допустимой температуры резко сокращает их срок службы.
Рис. 5. Защита светодиодов от перегрева с помощью термистора
На рис. 6 показан способ увеличения выходного тока драйвера с помощью внешнего биполярного транзистора. Следует отметить, что в этом случае светодиоды подключаются между входом источника питания и коллектором биполярного транзистора, а это не всегда удобно.
Рис. 6. Увеличение тока драйвера с помощью внешнего биполярного транзистора
Схема для увеличения выходного тока, показанная на рис. 7, свободна от этого недостатка. Катод нижнего по схеме светодиода подключается непосредственно к общему проводу, что в большинстве случаев гораздо предпочтительнее предыдущего варианта, показанного на рис. 6, когда на катоде нижнего светодиода всегда присутствует ненулевой потенциал. Большинство микросхем линейных драйверов из таблицы 1 допускают рассмотренные варианты увеличения выходного тока.
В качестве примера на рисунках 6 и 7 приведена микросхема MAX16803.
Рис. 7. Параллельное включение двух драйверов для увеличения выходного тока
Импульсные драйверы светодиодов
Для портативных осветительных приборов очень важен высокий КПД преобразования светодиодных драйверов, поэтому в их схемах используются импульсные DC/DC-преобразователи с разными топологиями и схемными решениями, обеспечивающими стабилизацию выходного тока. Высокий КПД преобразования импульсных драйверов светодиодов позволяет увеличить время работы автономного источника питания.
Компания Maxim выпускает семейство импульсных драйверов для питания светодиодов постоянным током, имеющих возможность регулировки яркости при помощи аналогового или цифрового сигнала с ШИМ. Основные параметры и области применения этих драйверов приведены в таблице 2.
Таблица 2. Импульсные драйверы мощных светодиодов (Switch-mode HB LED drivers)
Наименова- ние | Области применения | Топология | Uвх, В | Iвых.макс, А | Частота | ШИМ-димминг (PWM-Dimming) | Корпус | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Автомобильные приложения | Общее применение | Подсветка дисплея | |||||||
MAX16801 | Да | Boost, flyback, SEPIC | 10,8…24 | 10,0 | 262 кГц | 1:3000 | 8-mMAX | ||
MAX16802 | Да | Boost, buck, flyback, SEPIC | 10,8…24 | 10,0 | 262 кГц | 1:3000 | 8-mMAX | ||
MAX16807 | Да | Boost, SEPIC + 8 linear* | 8…26,5 | 0,05/канал | от 20 кГц до 10 МГц | 1:5000 | 28-TSSOP-EP | ||
MAX16809 | Да | Boost, SEPIC + 16 linear | 8…26,5 | 0,05/канал | от 20 кГц до 10 МГц | 1:5000 | 38-TQFN | ||
MAX16814 | Да | Да | Да | Boost, SEPIC + 4 linear | 4,75…40 | 0,15/канал | от 200 Гц до 2 МГц | 1:5000 | 20-TQFN; 20-TSSOP |
MAX16819 | Да | Да | Buck | 4,5…28 | 3,0 | от 20 кГц до 2 МГц | 1:5000 | 6-TDFN | |
MAX16820 | Да | Да | Buck | 4,5…28 | 3,0 | от 20 кГц до 2 МГц | 1:5000 | 6-TDFN | |
MAX16821 | Да | Да | Boost, buck, buck-boost, SEPIC | 4,75…5,5; 7…28 | 30,0 | от 125 кГц до 1,5 МГц | 1:5000 | 28-TQFN | |
MAX16822 | Да | Да | Buck | 6,5…65 | 0,35 | от 20 кГц до 2 МГц | 1:1000 | 8-SO | |
MAX16826 | Да | Да | Да | Boost, SEPIC + 4 linear | 4,75…24 | 3,0 | от 100 кГц до 1 МГц | 1:2000 | 32-TQFN-EP |
MAX16832 | Да | Да | Buck | 6,5…65 | 0,7 | от 20 кГц до 2 МГц | 1:1000 | 8-SO-EP | |
MAX16833 | Да | Да | Boost, buck, buck-boost, SEPIC | 5…65 | 2,0 | от 100 кГц до 1 МГц | 1:3000 | 16-TSSOP | |
MAX16834 | Да | Да | Да | Boost, buck, buck-boost, SEPIC | 4,5…28 | 2,0 | от 100 кГц до 1 МГц | 1:3000 | 20-TQFN-EP |
MAX16838 | Да | Да | Да | Boost, SEPIC + 2 linear | 4,75…40 | 0,15/канал | от 200 Гц до 2 МГц | 1:5000 | 20-TQFN; 20-TSSOP |
*linear — линейный стабилизатор |
Импульсные драйверы имеют широкие диапазоны входных напряжений. Например, у микросхемы MAX16833 входной диапазон напряжений от 5 до 65 В, у MAX16822 — от 6,5 до 65 В. Разработчику предлагаются на выбор драйверы с очень широким диапазоном частоты преобразования. Некоторые микросхемы позволяют задавать частоту преобразования от 20 кГц до 2 МГц (эти параметры приведены в таблице 2). Контроллеры светодиодных драйверов MAX16801 и MAX16802 позволяют разработать DC/DC-преобразователь с выходным стабилизированным током до 10 А. Драйверы MAX16807, MAX16809, MAX16838 и MAX16814 позволяют получить диапазон регулировки выходного тока с отношением 1:5000. Большинство импульсных светодиодных драйверов позволяют выбрать наиболее оптимальную топологию схемы для достижения максимальной эффективности работы схемы преобразования. Например, MAX16821, MAX16833 и MAX16834 дают возможности выбора топологии преобразователя из четырех возможных вариантов: boost, buck, buck-boost или SEPIC. Для облегчения правильного выбора светодиодного драйвера производитель приводит рекомендуемые области применения для каждого наименования. Миниатюрные корпуса и требуемые компактные внешние компоненты позволяют создать схему с малыми габаритами и широкими функциональными возможностями. В документации каждого драйвера приводятся рекомендуемые схемы включения для конкретного приложения, что существенно облегчает проектирование.
Несколько слов о способах регулировки яркости светодиодов с помощью импульсных драйверов. Наиболее популярны аналоговая и ШИМ-регулировка. Оба метода имеют свои преимущества и недостатки. Управление интенсивностью свечения с помощью ШИМ-регулирования позволяет значительно ослабить отклонение цветового оттенка светодиода, но требует дополнительного формирователя последовательности импульсов ШИМ. Регулировка яркости аналоговым методом основана на более простой схеме, но он может оказаться недопустимым при необходимости поддержания постоянной цветовой температуры светодиодов.
Аналоговая регулировка изменяет величину постоянного тока светодиода. Управление силой света светодиода обычно производится регулировкой переменного резистора или переменным уровнем управляющего напряжения, подаваемым на специально предназначенный для этого вход. Метод регулировки светового потока светодиода с помощью ШИМ заключается в периодическом включении и выключении тока через светодиод на короткие промежутки времени. Частота ШИМ обычно выбирается не менее 200 Гц для полного исключения эффекта мерцания и создания комфортного восприятия светового потока человеком. Интенсивность свечения светодиода при управлении с помощью ШИМ пропорциональна рабочему циклу импульсной последовательности.
Многие современные микросхемы импульсных драйверов светодиодов имеют специальный вход PWM DIM, на который можно подавать сигналы ШИМ разных частот и амплитуд, что существенно упрощает сопряжение драйвера со схемами внешней логики. Дополнительно для управления светодиодным драйвером могут использоваться вход разрешения выхода и другие логические функции.
Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: [email protected]
•••
Повышающий драйвер светодиода с плавной регулировкой яркости / Хабр
Привет, Хабр! Вы до сих пор не знаете, как работает DC-DC-конвертер, как его собрать или переделать имеющийся под свои нужды? Тогда вас заинтересует эта статья.
Рассматривать принцип работы повышающего (step-up, boost) преобразователя, а самое главное, обратную связь по току и напряжению, будем на примере самодельного светодиодного фонарика.
Импульсные преобразователи мощности (или напряжения, как исторически сложилось их название), давно стали неотъемлемой частью электронной техники. Дело в том, что химические источники тока (аккумуляторы, батарейки) дают низкое напряжение, а многим приборам, прежде всего, на вакуумных и газоразрядных лампах, требовалось высокое.
За основу для сегодняшней самоделки возьму китайский набор для сборки повышающего преобразователя c 5 до 12 вольт. Модуль носит название ICSK034A и разработан компанией icstation.com. Покупала на площадке Алиэкспресс по этой ссылке.
Это не просто «вор джоулей» (joule thief), а стабилизированный преобразователь, поддерживающий на выходе заданное напряжение. Но сегодня я хочу сделать не источник питания 12 В, а светодиодный фонарик с плавной регулировкой яркости. То есть управляемый повышающий стабилизатор тока для светодиода.
Итак, сегодня мы будем изучать обратную связь импульсных преобразователей мощности. Благодаря чему сможем построить конвертер с теми свойствами, которые нам нужны. Или переделать имеющийся преобразователь в такой, как нам нужно. То есть добавить или изменить обратную связь по току или напряжению. Или сделать существующую обратную связь управляемой, т. е. добавить возможность перенастройки.
Главная часть повышающего преобразователя — это катушка. По-английски катушки и конденсаторы называют реакторами, потому что в них происходит реакция, то есть противодействие.
Конденсатор противодействует изменению напряжения. Чтобы изменить напряжение между обкладками конденсатора, следует сообщить ему электрический заряд. Заряд, помноженный на напряжение, является энергией. То есть конденсатор накапливает и отдаёт электрическую энергию.
Катушка индуктивности также противодействует изменению, но не напряжения, а тока.
▍ Принцип работы преобразователя
Повышающий преобразователь напряжения работает таким образом. Потребитель подключён к источнику питания через катушку и диод. Если ничего не происходит, то напряжение на потребителе равняется входному минус падение на диоде и активном сопротивлении катушки.
Но после катушки имеется выключатель, замыкающий цепь, состоящую из источника питания и катушки. В настоящем преобразователе это транзистор, который может быть полевым или биполярным. Также он бывает отдельным или встроенным в микросхему.
Когда этот выключатель замыкает цепь, ток в катушке растёт. Активное сопротивление катушки обычно невелико, поэтому включать следует ненадолго, чтобы ничего не сжечь.
Когда выключатель разрывает цепь, катушка пытается удерживать ток неизменным. Теперь для тока нет пути через выключатель, поэтому он пойдёт через диод к потребителю.
В результате размыкания выключателя ток снизился. В момент уменьшения тока в катушке возникает электродвижущая сила (ЭДС), то есть напряжение. Она имеет такую полярность, чтобы вызвать ток в том же направлении, куда он шёл, когда выключатель был включён.
То есть это дополнительное напряжение прибавляется к ЭДС источника. Поэтому потребитель получает большее напряжение, чем даёт первоначальный источник. Что и даёт основания называть преобразователь повышающим.
Параллельный потребителю конденсатор сглаживает скачки напряжения. Когда катушка вырабатывает электродвижущую силу, он заряжается до повышенного напряжения. Когда катушка заряжается током через выключатель, конденсатор отдаёт накопленный заряд потребителю.
Эти два реактора или интегратора, катушка и конденсатор, являются неотъемлемыми участниками процесса повышающего преобразования и обязательными составляющими преобразователя.
Также обязательным является диод, мешающий конденсатору разряжаться через выключатель. Диод пропускает ток только в одну сторону. Если потребителем является аккумулятор, диод предотвращает его разрядку через выключатель.
▍ Свойства катушки индуктивности
Напряжение на выходе преобразователя зависит от разряжающего конденсатор потребляемого тока и заряжающей его энергии, отдаваемой катушкой в каждом рабочем цикле. Энергия магнитного поля катушки с током равна индуктивности катушки, помноженной на квадрат силы тока в ней.
Со своей стороны, сила тока через катушку зависит от напряжения первоначального источника и времени, в течение которого она заряжалась. Потому что при накоплении магнитной энергии ток в катушке растёт постепенно.
Мы можем наблюдать, как медленно растёт ток (в динамике — на видео ниже). Осциллограф показывает напряжение на последовательном резисторе, которое по закону Ома зависит от тока.
Резистор, преобразующий ток в напряжение с целью измерения тока или обратной связи по току, называется шунтом.
Видим красивый экспоненциальный фрагмент кривой намагничивания, потому что катушка заряжается током как конденсатор напряжением. Когда разрываем цепь, наблюдаем вспышку неоновой лампочки.
Для пробоя межэлектродного промежутка и установления тлеющего разряда ей нужно по крайней мере 50 вольт. Скорее даже 80. Напряжение батареи 3 вольта. Видим, как катушка повышает напряжение в десятки раз.
▍ Изучаем схему
Теперь рассмотрим схему преобразователя. Он построен на микросхеме MC34063. Конденсатор С3 определяет частоту колебаний. Ёмкость 100 пикофарад соответствует самой высокой частоте этой микросхемы, 100 килогерц. То есть сто тысяч включений и отключений в секунду. Наши электронные друзья умеют работать так быстро.
Резистор R2 определяет пиковый ток выходного транзистора, то есть нашего выключателя. Это шунт. Когда напряжение на нём достигает 300 милливольт, микросхема закрывает транзистор, чем прекращает дальнейший рост тока. 300 милливольт на сопротивлении 1 Ом будет при токе 300 миллиампер.
Сопротивление R1 ограничивает ток базы выходного транзистора. Это не шунт, потому что этот резистор не превращает ток в напряжение, которое чем-либо управляет, а просто ограничивает ток по закону Ома.
Маленький светодиод D2 выполняет две обязанности. Это индикатор работы прибора, а самое главное, нагрузка холостого хода.
Нагрузка холостого хода обязательна для любого преобразователя или стабилизатора, потому что они не могут работать, когда энергия не потребляется. Нечего преобразовывать, нечего стабилизировать.
Теперь самое интересное. Любой стабилизатор имеет вход обратной связи. Стабилизатор управляет движением чего-либо, например, электрического тока, так, чтобы напряжение обратной связи всегда равнялось определённой величине.
Линейный стабилизатор напряжения открывает выходной транзистор настолько, чтобы напряжение между выходом и ножкой обратной связи равнялось 5 вольтам, если это 7805, или 1.25 В в случае LM317.
Всё лишнее напряжение падает на транзисторе линейного стабилизатора. Этот транзистор подключён последовательно с потребителем. Поэтому ток через них один и тот же.
Пусть он равен, например, одному амперу. Напряжение питания 9 В, напряжение потребителя 5 В. То есть на транзисторе падает четыре вольта.
Мощность равна току, помноженному на напряжение. Поэтому общее потребление от источника питания составит 9 Вт. Но потребитель получит всего 5 Вт. Четыре ватта теряются на транзисторе стабилизатора. Они его нагревают.
Это пустая трата энергии, что особенно плохо в условиях автономного питания от аккумуляторов, генераторов или батарей. Ещё линейный стабилизатор нуждается в радиаторе для охлаждения. Он имеет объём, вес и цену. Потому нищие сталкеры и туристы не любят линейных стабилизаторов, и среди энтузиастов они одними из первых в стали глубоко исследовать DC-DC-конвертеры. А некоторые перешли на тёмную сторону бестопливных генераторов, сверхъединичного КПД, красной ртути и рептилоидов.
В отличие от линейного, импульсный преобразователь полностью открывает и закрывает выходной транзистор. Когда транзистор полностью открыт, на нём падает небольшое напряжение, поэтому и тепла выделяется гораздо меньше. Ещё импульсный преобразователь умеет повышать напряжение, тогда как линейный только снижает.
Итак, вход обратной связи этой импульсной микросхемы – её пятая ножка. MC34063 управляет коэффициентом заполнения так, чтобы удерживать на ножке ОС напряжение 1.25 вольта.
Коэффициент заполнения — это соотношение промежутка времени, когда транзистор открыт, к общему периоду колебания.
На схеме к ножке обратной связи подключён делитель напряжения R3R4. Резистор R4 имеет сопротивление 1.2 килоома. Напряжение на нём почти равно 1.2 вольтам, поэтому ток будет равен одному миллиамперу.
Поэтому на резисторе R3 сопротивлением 10 кОм будет напряжение 10 В. 10 + 1.2 = 11.2, то есть почти 12 В на выходе преобразователя. Это обратная связь по напряжению.
Чтобы получить обратную связь по току, следует предусмотреть шунт, напряжение на котором при желаемом токе будет равно 1.25 В. Страница набора на сайте разработчика говорит, что преобразователь при пяти вольтах на входе и 12 на выходе выдержит 60 миллиампер.
Я планирую использовать светодиодную матрицу с рабочим напряжением около 10 вольт. То есть в ней последовательно соединены три белых светодиода. Выходит, что выходное напряжение преобразователя будет то же самое, 10 В на светодиоде плюс 1.25 В на шунте.
Но питать преобразователь буду не от пятивольтового USB-пауэрбанка, а от литиевого аккумулятора. Его минимальное напряжение 3.7 В.
Нагрузка на катушку и транзистор повышающего преобразователя тем выше, чем ниже входное напряжение.
Микросхема в этом наборе достаточно мощная, но катушка слабая. Поэтому с выхода преобразователя можно потреблять ток (60/5)*3.7 = 44 миллиампера. Следовательно, сопротивление шунта должно быть 30 Ом.
Этот огромный светодиод может потреблять ток до 900 мА. Но в таком случае ему нужен радиатор. Если использовать более мощную катушку, можно сделать повышающий преобразователь с более высоким выходным током.
Соответственно можно установить с помощью резистора R2 больший пиковый ток, но не более полутора ампер, потому что для нашей микросхемы это предел.
Ещё я хочу добавить плавное управление яркостью. Для этого подсоединю шунт ко входу обратной связи не напрямую, а через резистор на 1.2 кОм. Вход ОС микросхемы имеет высокое сопротивление, поэтому этот резистор сам по себе ничего не изменит.
Добавим переменный резистор 50 кОм и последовательно с ним постоянный 5 кОм, чтобы предотвратить непосредственное соединение ножки обратной связи с выходом преобразователя.
Теперь напряжение обратной связи будет равно сумме напряжений на шунте и на дополнительном резисторе 1.2 кОм. Микросхема поддерживает напряжение ОС постоянным. Оно всегда равняется 1.25 вольта.
Поэтому напряжение на шунте, а соответственно и ток светодиода, будет меньше на величину напряжения на дополнительном резисторе. Это напряжение зависит от тока через переменный резистор.
Если этот ток равен одному миллиамперу, то шунту остаётся вообще ноль вольт. Иными словами, светодиод выключен.
Все или почти все знают, что светодиод питается током. Чем выше ток, тем ярче свет. При этом напряжение на светодиоде при разных токах остаётся почти постоянным.
Иногда светодиоды даже используют как стабисторы, то есть стабилизаторы напряжения. Поэтому считаем, что напряжение на этих трёх резисторах 50к, 5к и 1.2к равно десяти вольтам.
Если ручка переменного резистора в положении 0 Ом, сопротивление этой цепи равно 6.2 килоома. Ток выше 1 миллиампера, то есть светодиод выключен.
Если ручка в положении 50 кОм, то общее сопротивление равняется 56 кОм. Ток равен 180 микроамперам.
Это 18% от одного миллиампера. Поэтому можно уменьшить сопротивление шунта на восемнадцать процентов. Выходит 26 Ом.
Получается регулятор яркости. Если светодиод всегда присоединён к выходу преобразователя, то больше ничего не нужно. Светодиод будет ограничивать выходное напряжение преобразователя.
Если светодиода нет, или выходное напряжение ниже рабочего напряжения светодиода, то есть он закрыт и не принимает участие в работе схемы, цепь управления яркостью работает как ОС по напряжению.
Ток делителя равен одному миллиамперу. То есть число вольт на выходе равно числу килоом общего сопротивления делителя. Наименьшее напряжение выходит 6.2 вольта. Это приемлемо.
Но наивысшее напряжение получается 56 вольт, что слишком высоко. Это может повредить электролитический конденсатор и диод.
Как сделать обратную связь по напряжению так, чтобы она не мешала регулятору яркости? Нам может помочь стабилитрон. Это особый диод, подключаемый в обратном направлении.
Если напряжение на нём ниже его рабочего, он остаётся закрытым и ничего не делает. Если напряжение достигает рабочего, то стабилитрон открывается и стабилизирует напряжение.
То есть когда светодиод подключён, стабилитрон не мешает работе фонарика. Когда светодиода нет, выходное напряжение будет равно 12 + 1.25 = 13.25 В. Или меньше, в зависимости от положения регулятора яркости.
▍ Сборка и испытания
Теперь можно собрать преобразователь с теми изменениями схемы, которые мы сейчас разработали.
Фонарик неплохо светит и освещает. Если напечатать на 3D-принтере или изготовить иным способом хороший корпус, то получится полезный экономный фонарик. Ещё не помешает добавить контроллер зарядки, желательно современный, чтобы быстро заряжать аккумулятор.
Потребление тока на холостом ходу меньше десяти миллиампер. Это много, но энергия тратится не на пустой нагрев, а на работу красного светодиода, благодаря которому фонарик легко отыскать в темноте. Конечно же, можно и нужно добавить выключатель питания.
При максимальной яркости цепь потребляет 130 мА. То есть аккумулятора типоразмера 18650 хватит на сутки или несколько суток, в зависимости от яркости и времени использования. Следует учитывать, что ЭДС аккумулятора при разрядке снижается. При неизменной мощности преобразования растёт потребляемый ток.
900-миллиамперная матрица работать от преобразователя отказалась. Ей нужно по крайней мере 200-300 мА. Маленький ток матрица просто съедает и даже не светится.
Поэтому я сделала матрицу 2p3s (два параллельно, три последовательно) из обычных 5-миллиметровых белых светодиодов. Выходит допустимый ток 2*20 = 40 мА, рабочее напряжение 3*3.3 = 10 В. Снижать сопротивление шунта до 26 Ом не стала, оставила 30. Тем более, что как раз такой резистор у меня был в наличии.
Подобным образом можно переделать в драйверы светодиодов или блоки питания для мастерской и другие DC-DC преобразователи. Обратная связь по току — это ещё и защита от перегрузки или короткого замыкания.
Например, так выглядел драйвер фары электромопеда на базе понижающего преобразователя. В правой части фото несимметричный мультивибратор — электронный прерыватель для зуммера, который пришлось сделать потому, что штатный прерыватель в зуммере не работал.
Опишите в комментариях свой опыт работы со светодиодами и преобразователями напряжения.
MAX16818 Высокоэффективный драйвер светодиодов 1,5 МГц, 30 А с быстрой пульсацией тока светодиодов
MAX16818 Высокоэффективный драйвер светодиодов, 1,5 МГц, 30 А, с быстрой пульсацией тока светодиодов | Аналоговые устройства- Продукты
- Продукт
- МАКС16818
- Особенности и преимущества
- Подробная информация о продукте
Особенности и преимущества
- Гибкая архитектура поддерживает ряд приложений светодиодного освещения с минимальным количеством компонентов
- Выходной ток до 30 А
- Диапазон входного напряжения от 4,75 В до 5,5 В или от 7 В до 28 В
- Управление режимом среднего тока
- True-Differential Remote-Sense Input
- Управление частотой Уменьшает электромагнитные помехи и помехи другим системным часам
- Программируемая частота переключения или внешняя синхронизация от 125 кГц до 1,5 МГц
- Тактовый выход для работы в противофазе на 180°
- Встроенные функции защиты и корпус с улучшенными тепловыми свойствами повышают надежность системы
- Защита от перенапряжения на выходе и защита от перегрузки по току в режиме икоты
- Тепловое отключение
- 28-контактный корпус TQFN с улучшенными тепловыми свойствами
Сведения о продукте
Контроллер драйвера светодиодов с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) MAX16818 обеспечивает высокую выходную мощность в компактном корпусе с минимальным количеством внешних компонентов. MAX16818 подходит для использования в синхронных и несинхронных понижающих (понижающих) топологиях, а также в повышающих, повышающе-понижающих, SEPIC и Cuk драйверах светодиодов. MAX16818 — это первый контроллер драйвера светодиодов, который позволяет использовать технологию Maxim для быстрых переходных процессов светодиодов до 20 А/мкс и частоты диммирования 30 кГц.
В этом устройстве используется режим управления по среднему току, который позволяет оптимально использовать полевые МОП-транзисторы с оптимальными характеристиками заряда и сопротивления во включенном состоянии. Это приводит к минимизации потребности во внешнем радиаторе даже при токе светодиода до 30 А. Истинное дифференциальное считывание обеспечивает точное управление током светодиода. Широкий диапазон диммирования легко реализуется для размещения внешнего ШИМ-сигнала. Внутренний стабилизатор позволяет работать в широком диапазоне входного напряжения: от 4,75 до 5,5 В или от 7 до 28 В и выше с помощью простого внешнего устройства смещения. Широкий диапазон частот переключения, до 1,5 МГц, позволяет использовать небольшие катушки индуктивности и конденсаторы.
MAX16818 имеет тактовый выход с фазовой задержкой 180° для управления вторым противофазным драйвером светодиодов, чтобы уменьшить размер входных и выходных фильтрующих конденсаторов или минимизировать пульсирующие токи. MAX16818 предлагает программируемую защиту от икоты, перенапряжения и перегрева.
MAX16818ETE+ рассчитан на расширенный температурный диапазон (от -40°C до +85°C), а MAX16818ATE+ рассчитан на автомобильный температурный диапазон (от -40°C до +125°C). Этот контроллер драйвера светодиодов доступен в бессвинцовом корпусе TQFN высотой 0,8 мм, 5 мм x 5 мм, с 28 контактами и открытой контактной площадкой.
Приложения
- Фронтальные проекторы/Телевизоры с обратной проекцией
- ЖК-телевизоры и подсветка дисплея
- Портативные и карманные проекторы
Категории продуктов
Обозначает продукты, которые ADI в целом не рекомендует для новых конструкций.
{{#каждый список}}
{{/каждый}}
Оценочный комплект MAX16818
Технические паспортаMAX16818: высокоэффективный драйвер светодиодов, 1,5 МГц, 30 А, с быстрым импульсом тока для светодиодов. Лист технических данных (версия 5)
24.04.2018
Компания ADI всегда уделяла особое внимание поставке продукции, отвечающей максимальному уровню качества и надежности. Мы достигаем этого путем включения проверок качества и надежности во все области проектирования продуктов и процессов, а также в производственный процесс. «Ноль дефектов» для поставляемой продукции всегда является нашей целью.
Запрос уведомлений об изменении продукта/процесса
Закрыть
- Сохранить в myAnalog Войти в myAnalog
{{labels. pcn}} | {{метки.название}} | {{labels.publicationDate}} |
{{число}}
{{#ifCond применимо false}} PDN больше не применим для этой части. Он был удален в этой версии PDN. {{/ifCond}}
| {{название}} | {{Дата публикации}} |
{{labels.pdn}} | {{метки.название}} | {{labels.publicationDate}} |
{{число}}
{{#ifCond применимо false}} PDN больше не применим для этой части. Он был удален в этой версии PDN. {{/ifCond}}
| {{название}} | {{Дата публикации}} |
Часто задаваемые вопросы по оформлению заказа
См. раздел Часто задаваемые вопросы по оформлению заказа, где вы найдете ответы на вопросы об онлайн-заказах, способах оплаты и многом другом.
Цена “Купить сейчас”
(**) Отображаемая цена “Купить сейчас” и диапазон цен основаны на заказах небольшого количества.
Прейскурантная цена
(*) Указанная прейскурантная цена 1Ku предназначена ТОЛЬКО ДЛЯ БЮДЖЕТНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ, указана в долларах США (FOB США за единицу для указанного объема) и может быть изменена. Международные цены могут отличаться из-за местных пошлин, налогов, сборов и обменных курсов. Для получения информации о ценах или условиях доставки обращайтесь к местному авторизованному дистрибьютору Analog Devices, Inc. Цены, отображаемые для оценочных плат и комплектов, основаны на цене за 1 штуку.
Сроки выполнения заказа
Пожалуйста, ознакомьтесь с последним сообщением нашего CCO относительно сроков выполнения заказов.
Выборка
При нажатии кнопки «Образец» выше выполняется перенаправление на сторонний образец сайта ADI. Выбранная часть будет перенесена в вашу корзину на этом сайте после входа в систему. Пожалуйста, создайте новую учетную запись там, если вы никогда раньше не использовали сайт. Обращайтесь по адресу [email protected] по любым вопросам, касающимся этого Образца сайта.
Справка по таблице цен
Цена указана за 1 шт.
На сайте Analog.com можно приобрести до двух плат. Чтобы заказать более двух, пожалуйста, сделайте покупку через одного из наших зарегистрированных дистрибьюторов.
Цена указана за 1 шт. Указанная прейскурантная цена для США предназначена только для бюджетного использования, указана в долларах США (FOB США за единицу) и может быть изменена. Международные цены могут варьироваться в зависимости от местных пошлин, налогов, сборов и обменных курсов.
драйверсоздает короткие мощные импульсы с помощью светодиодов | технический пульс | декабрь 2015 г.
Обеспечивая высокую яркость, быстроимпульсный, многоцветный свет, новый светодиодный драйвер может вытеснить более дорогие лазеры и другие источники света в научных, промышленных и коммерческих целях.Исследователи из Sandia National Laboratories уже использовали его в исследованиях изображений, направленных на создание более чистых и эффективных двигателей, которые могли бы помочь улучшить качество местного воздуха и здоровье населения, а также уменьшить воздействие изменения климата.
Разработанный инженером-электронщиком Sandia Крисом Карленом, LED Pulser управляет мощными светодиодами для генерации световых импульсов с более короткой продолжительностью, более высокой частотой повторения и большей интенсивностью, чем это возможно с коммерческими готовыми светодиодными драйверами.
Устройство достигло длительности импульса в десятки наносекунд. Одно устройство может излучать до четырех разных цветов, каждый с независимой синхронизацией импульсов, практически из одной и той же области.
“Сначала это было больше любопытно, но потом выяснилось, что источник света, используемый в лаборатории, не работал, поэтому я решил попробовать сделать быстрый прототип импульсного светодиода, который работал довольно хорошо. хорошо, — сказал Карлен.
Светодиодный импульсный генератор можно использовать в различных технических приложениях, которые обычно требуют гораздо более дорогих лазерных или дуговых источников света и оптики.
Инженер Sandia National Laboratories Крис Карлен демонстрирует светодиодный импульсный генератор, который генерирует световые импульсы с меньшей длительностью, более высокой частотой повторения и большей интенсивностью, чем стандартные светодиодные драйверы. Предоставлено Дино Вурнасом/Сандией.
В одном исследовании он подавал импульсы длительностью 50 нс на частоте 200 кГц, которые «замораживали» движение капель жидкости. Этот стробоскопический эффект позволил исследователям получить изображения с высоким разрешением распыления дизельного топлива под высоким давлением.