Basit Power LED Lineer Akım Regülatörü, Revize Edildi ve Netleştirildi: 3 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Bu Eğitilebilir Tablo, esasen Dan'in doğrusal akım regülatör devresinin bir tekrarıdır. Versiyonu elbette çok iyi ama netlik açısından eksik bir şey var. Bunu ele alma girişimim bu. Eğer Dan'in versiyonunu anlıyor ve geliştirebiliyorsanız, benim versiyonum muhtemelen size çok yeni bir şey söylemeyecektir. Ancak… …Dan'ınkine göre kendi regülatörümü kurarken, bileşenlerin fotoğraflarına bakmaya devam ettim ve gözlerimi kısarak baktım - hangi pim diğer hangi pime bağlı?? Bununla bağlantılı mı, değil mi? Elbette basit bir devre ama ben elektrik mühendisi değilim ve yanlış anlamak istemedim… Çünkü yanlış yapmak, biraz bile olsa bazen işlerin ters gitmesine neden oluyor. Bir bileşen ekledim: DC güç kaynağının pozitif ucu ile devrenin geri kalanı arasında açıp kapatabilmem için bir anahtar. Bunu hariç tutmak için bir neden yok ve çok kullanışlı. Burada ayrıca şunu da not etmeliyim: "Dan'in" iddiaları aksi yönde ne olursa olsun, bu devre, LED'in voltaj düşüşünün önemli ölçüde üzerinde bir güç kaynağından bir LED'i sürmek için nihai olarak UYGUN DEĞİLDİR. 9.5 voltluk bir güç kaynağından 140 mAh'de tek bir 3.2V mavi LED sürmeyi denedim (test edilen akım aslında 133 mAh - çok yakındı) ve sonuçta 60 saniye içinde LED titremeye başladı ve sonunda kapama… Bunu, açılma ve arızalanma arasında giderek azalan sürelerle birkaç kez yaptı. Şimdi hiç açılmayacak. Bunu söyledikten sonra, LED'in voltaj düşüşüyle daha yakından eşleşen farklı bir güç kaynağı kullanarak neredeyse bir ay boyunca neredeyse sürekli olarak tek bir RGB yüksek güçlü LED'i sürdüm - böylece bu devre çalışabilir, ancak her zaman kesinlikle değil başlangıçta vaat edildiği gibi değil ve yol boyunca güç LED'inizi çok iyi bozabilir. Buradaki deneyimin sesi, LED'lerinizin talepleri güç kaynağınızdan gelen volt cinsinden güçle yakından eşleştiği sürece çalışacağını söylüyor. Titreme fark ederseniz, bu LED(ler)in yanmakta olduğu ve zaten kalıcı olarak hasar gördüğü anlamına gelir. Bunu anlamak için altı adet tahrip olmuş güç LED'i aldı. "Birçok Bothan bize bu bilgiyi getirmek için öldü…" Sarf Malzemeleri: İşte Dan'in bileşen tedarik listesi, kelimesi kelimesine, ancak ilk madde için düzeltildi (Dan yanlışlıkla 100K ohm değil, 10K ohm'luk bir direncin ürün numarasını vermişti. liste artık doğru tür için bir sayı gösteriyor). Ayrıca bahsedilen gerçek ürünlere bağlantılar da ekledim: -- R1: yaklaşık 100k-ohm direnç (örneğin: Yageo FMP100JR-52-100K) R3: akım ayarlı direnç - aşağıya bakın Q1: küçük NPN transistör (örneğin: Fairchild 2N5088BU)) Q2: büyük N-kanallı FET (örneğin: Fairchild FQP50N06L) LED: güç LED'i (örneğin: Luxeon 1 watt beyaz yıldız LXHL-MWEC)

-- Anahtar bileşeni S1, kullanacağınız DC güç kaynağının voltajına göre derecelendirilmelidir. Örneğin 12V'luk bir anahtar, 18V'luk gücü işlemek üzere tasarlanmayacaktır. Q2'nin aynı zamanda bir MOSFET, bir nMOSFET, bir NMOS, bir n-kanal MOSFET ve bir n-kanal QFET MOSFET olarak da adlandırıldığını unutmayın, Q1'e ayrıca bir NPN bipolar bağlantı transistörü veya NPN BJT denir. Dan, "yaklaşık olarak" ne anlama geldiğine girmiyor, ne kadar uzağa gidebileceğinizi veya bunun neyi etkileyeceğini de açıklamıyor; "küçük" veya "büyük" ve bunların olabilecek etkilerini de açıklamıyor. Ne yazık ki ben de yapamam. Görünüşe göre elektrik mühendisliği diploması almadıkça bu belirli bileşenlere bağlı kalıyoruz. Özellikle ilgili LED'in inceliği göz önüne alındığında, tek makul seçenek katı bir şekilde uymak gibi görünüyor.

R3 ile ilgili olarak:

Dan'e göre, ohm cinsinden R3 değerinin, LED'inizi sürmek istediğiniz akımla (sınırları üretici tarafından zaten belirlenmiş olacaktır) ilgili olması gerekir, öyle ki, istediğiniz akım amper = 0,5/R3 olarak. Böyle bir denklemde, R3'teki daha büyük direnç, LED'den daha az akımın sürülmesine neden olacaktır. Sezgisel olarak, bu, mükemmel direncin (yani, herhangi bir direncin olmaması) LED'in çalışmayacağı anlamına geleceği sonucuna götürür (0,5/sonsuz=sıfırdan az). Bununla birlikte, aslında, bunun doğru olduğundan hiç emin değilim ve bu devreyle ilgili kendi ampirik testlerim, bunun böyle olmadığını gösteriyor. Yine de, Dan'in planına göre ilerlersek, 5 ohm'luk bir R3, 0,5/5=0,1 amper veya 100 miliamper sabit akım üretecektir. Güç LED'lerinin büyük bir kısmı 350 mAh civarında çalışıyor gibi görünüyor, bu nedenle bunlar için 1,5 ohm civarında bir R3 değeri belirlemeniz gerekecek. Dirençlere daha az aşina olanlar için, nihai kombine sonucunuz 1.5 ohm direnç olduğu sürece, farklı dirençlerin bir kombinasyonunu paralel olarak kullanarak bu 1.5 ohm'u oluşturabileceğinizi unutmayın. Örneğin iki direnç kullanıyorsanız, R3 değeriniz direnç 1'in değeri ile 2. direnç değeri çarpımı ve çarpım R1+R2 toplamına bölünür. Başka bir örnek: 5 ohm'luk 1 direnç, örneğin 3 ohm'luk bir diğeri ile paralel olarak birleştirilirse size (5x3)/(5+3)=15/8=1.875 ohm verir ve bu da bu devrede sabit bir akımla sonuçlanır. 0,5/1.875=0.226 amper veya 266 mAh.

Dirençler, gücü dağıtmak için farklı yeteneklere göre derecelendirilir. Küçük dirençler, daha büyük olanlardan daha az güç harcayabilir, çünkü daha büyük olanlar, içlerinden çok fazla akım geçerse, o kadar hızlı yanmazlar. Güç kaybını kaldıramadığı için bu devrede yüzeye monte bir direnç kullanamazsınız. Ayrıca "çok büyük" bir direnç de bulamazsınız. Daha Büyük/ Fiziksel olarak daha büyük dirençler, daha küçük olanlardan daha fazla gücü işleyebilir. Daha büyük olanları elde etmek daha pahalıya mal olabilir ve daha fazla yer kaplar, ancak maliyet genellikle ihmal edilebilir (her bozuk stereoda büyük güç derecelerine sahip yüz direnç vardır) ve boşluktaki fark milimetre küp kadardır, bu nedenle dikkatli olun ve bulabileceğiniz en uygun dirençteki en büyük dirençleri kullanın. Çok küçük birini seçebilirsiniz, ancak çok büyük birini seçmek imkansızdır.

Elinizde bir miktar nikrom yüksek dirençli tel varsa, bunu birden fazla dirençle uğraşmak zorunda kalmadan direnç ihtiyaçlarınıza karşılık gelen bir uzunluğa kesebileceğinizi unutmayın. Gerçek direnç değerini test etmek için bir Ohm metreye ihtiyacınız olacak ve Ohm ölçerinizin iki kablosu arasında muhtemelen bir dereceye kadar (belki de 1 ohm kadar) bir direnç olduğunu unutmayın: ilk önce bunu test edin. birbirine dokundurup cihazın ne okuduğunu görün, sonra ne kadar nikrom tel kullanacağınızı belirlerken bunu hesaba katın (Ohm metrenizin tellerine birlikte dokunduğunuzda 0,5 ohm direnç tespit ederseniz ve sonlandırmanız gerekiyorsa) Örneğin, nikrom telinizde 1,5 ohm direnç varsa, o zaman Ohm metrede sizin için 2,0 ohm'luk direnci "ölçmek" için o kabloya ihtiyacınız vardır).

Alternatif olarak, anma akımını bilmediğiniz bir LED için bile bu devreyi tamamlamak için biraz nikrom tel kullanmanın bir yolu da var! Devreniz tamamlandığında, ancak R3'ten yoksun olduğunda, ihtiyacınız olan direnç miktarından kesinlikle en az bir veya iki inç daha uzun bir uzunlukta nikrom tel kullanın (bu tel ne kadar kalın olursa, ihtiyacınız olan parça o kadar uzun olur. Ardından açın. devre- hiçbir şey olmayacak. Şimdi nikrom telin U'sunun ortasına, matkap büküldükçe teli bir matkap ucunun etrafına sarmaya başlayacak şekilde bir elektrikli matkap takın. Matkabı YAVAŞÇA açın. devre doğru bir şekilde bağlanırsa, LED kısa süre sonra çok loş bir şekilde yanacak ve kablo kısaldıkça daha parlak hale gelecektir! Işık parlak olduğunda durun - kablo çok kısa olursa, LED'iniz yanar. Ancak, bu ana ulaşıldığında karar vermek kesinlikle kolay değil, bu nedenle bu teknikle şansınızı denemiş olacaksınız.

Soğutucularla ilgili olarak: Dan ayrıca bu proje için soğutucuların olası öneminden ve 4 ila 18 volt arasında harici bir DC güç kaynağına duyulan ihtiyaçtan bahseder (görünüşe göre bu güç kaynağı için amper önemli değil, ancak bunu bilmiyorum. belirli). Bir güç LED'i kullanıyorsanız, ona bağlı bir tür ısı emiciye ihtiyacınız olacak ve muhtemelen birçok Luxeon LED'iyle sağlanan basit alüminyum yarasa kanadı "yıldızı" kapsamının ötesinde bir soğutucuya ihtiyacınız olacak. Devreniz üzerinden 200 mAh'den fazla güç çalıştırıyorsanız ve/veya DC güç kaynağınız ile LED'lerinizin birleşik voltaj "düşüş"ü arasındaki voltaj farkı "büyük" ise, Q2 için yalnızca bir ısı emiciye ihtiyacınız olacaktır. fark 2 volttan fazlaysa, mutlaka bir soğutucu kullanacağım). Herhangi bir ısı emicinin en verimli kullanımı, aynı zamanda az miktarda termal gresin kullanılmasını gerektirir (Arctic Silver, yüksek kaliteli bir ürün olarak kabul edilir): hem ısı emiciyi hem de MOSFET/LED'in gövdesini alkolle temizleyin, pürüzsüz bir şekilde sürün, hatta, her yüzeyin üzerine İNCE termal gres tabakası (kesinlikle en pürüzsüz, en eşit, en ince sonuçlar için bir X-acto bıçak kullanmayı severim), ardından yüzeyleri birbirine bastırın ve uygun yerde bir veya daha fazla vida kullanarak sabitleyin. Alternatif olarak, aynı amaca hizmet edecek birkaç çeşit termal bant vardır. Tipik bir tek LED'li kurulum için bir ısı emici ve güç kaynağı için bazı uygun seçenekler şunlardır (birçok kurulumda biri LED için diğeri MOSFET için olmak üzere İKİ ısı emiciye ihtiyacınız olabileceğini unutmayın): Isı emiciGüç kaynağı

Güç kaynaklarıyla ilgili olarak: Güç kaynaklarıyla ilgili kısa not: hemen hemen tüm güç kaynakları, paketlerinin bir yerinde kaç volt ve amper iletebileceklerini belirtir. Bununla birlikte, volt sayısı neredeyse evrensel olarak yetersizdir ve neredeyse tüm güç kaynakları aslında ambalajlarında belirtilenden daha yüksek bir miktarda voltaj sağlar. Bu nedenle, gerçekten çok fazla güç sağlamadığından emin olmak için, spektrumumuzun üst ucuna yakın (yani 18 volta yakın) volt sağladığını iddia eden herhangi bir güç kaynağını test etmek önemli olacaktır (25 volt muhtemelen devremizin tasarım sınırlamalarını aşmayın). Neyse ki, devrenin doğası gereği, devre LED'lere zarar vermeden geniş bir voltaj aralığını yönetebildiğinden, bu aşırı voltaj ifadesi tipik olarak bir sorun olmayacaktır.

Adım 1: Isı Emici(ler)ini Oluşturun

Q2'niz için bir soğutucuya ihtiyacınız olacaksa, MOSFET'in gövdesindeki büyük delikten bir vida geçirmek için o soğutucuda bir delik açmanız gerekebilir. Vidanız MOSFET deliğinden geçebildiği, vidanın başı bu delikten biraz daha büyük (sadece biraz) ve soğutucuda oluşturduğunuz deliğin çapı olduğu sürece kesin bir vidaya gerek yoktur. vidanın silindirinin çapından çok daha küçük değil. Genel olarak, çapı vidanızın silindir çapına yakın ancak biraz daha küçük olan bir matkap ucu kullanırsanız, MOSFET'i soğutucuya takmada zorluk çekmezsiniz. Çoğu çelik vidadaki dişler, bir ısı emiciyi (alüminyum veya bakır olması şartıyla) kesecek ve böylece gerekli dişli deliği "oluşturacak" kadar güçlüdür. Alüminyumda delme, ucun ucuna birkaç damla çok ince makine yağı (3'ü Bir Arada veya bir dikiş makinesi yağı gibi) damlatılarak yapılmalı ve matkap yaklaşık 600 rpm ve 115 devirde hafif sıkı bir basınçla bastırılmalıdır. libre cinsinden tork (bu Black & Decker matkap veya benzeri bir şey iyi çalışacaktır). Dikkatli olun: bu çok küçük, sığ bir delik olacaktır ve çok uzun süre çok fazla basınç uygulanırsa çok ince matkap ucunuz kırılabilir! İyi not edin: Q2'nin "gövdesi", Q2'nin "kaynak" pinine elektriksel olarak bağlıdır- devrenizdeki herhangi bir şey MOSFET'in gövdesi dışında bu soğutucuya dokunursa, LED'inizi patlatabilecek bir elektrik kısa devresi oluşturabilirsiniz. Bunun olmasını önlemek için, ısı alıcının kablolarınıza bakan tarafını bir elektrik bandı tabakasıyla kaplamayı düşünün (ancak amacı ısıyı MOSFET'ten ısı alıcıya taşımak olduğundan, ısı alıcıyı gereğinden fazla bununla kaplamayın. çevreleyen hava-- elektrik bandı, termal enerjinin iletken değil, yalıtkanıdır).

Adım 2: Devre

Bu devreyi oluşturmak için yapmanız gerekenler:

* Güç kaynağınızın pozitif kablosunu LED'inizdeki pozitif düğüme lehimleyin. Ayrıca 100K direncinin bir ucunu aynı noktaya lehimleyin (LED üzerindeki pozitif düğüm).

* Direncin diğer ucunu MOSFET'in GATE pinine ve daha küçük transistörün COLLECTOR pinine lehimleyin. İki transistörü birbirine yapıştırmış olsaydınız ve MOSFET'in metalik tarafı, altı transistör piminin tamamı aşağı bakacak şekilde sizden uzağa bakacak şekilde olsaydı, GATE pimi ve KOLLEKTÖR pimi, bu transistörlerin İLK İKİ PİM'idir - başka bir deyişle, transistörlerin en soldaki iki pimini birbirine lehimleyin ve bunları 100K direncin bağlanmamış ucuna lehimleyin.

* MOSFET'in orta pimini, DRAIN pimini bir kablo ile LED'in negatif düğümüne bağlayın. LED'e başka bir şey eklenmeyecek.

* Küçük transistörün BASE pinini (yani orta pin) MOSFET'in SOURCE pinine (en sağ pinidir) bağlayın.

* Daha küçük transistörün EMITTER pinini (en sağdaki pin) güç kaynağınızın negatif kablosuna bağlayın.

* Aynı pimi, LED ihtiyaçlarınız için seçtiğiniz direnç(ler) olan R3'ün bir ucuna bağlayın.

* Bu direncin DİĞER ucunu her iki transistörün daha önce bahsedilen BASE pin/SOURCE pinine bağlayın.

Özet: tüm bunlar, küçük transistörün orta ve en sağ pinlerini R3 direnci aracılığıyla birbirine bağladığınız ve transistörleri birbirine iki kez doğrudan (GATE to COLLECTOR, SOURCE to BASE) ve bir kez daha dolaylı olarak R3 aracılığıyla bağladığınız anlamına gelir. (EMITTER'dan KAYNAK'a). MOSFET'in orta pimi DRAIN'in LED'inizin negatif düğümüne bağlanmaktan başka yapacak bir şeyi yoktur. LED, gelen güç kaynağı kablonuza ve 100K direnci olan R1'in bir ucuna bağlanır (LED'in diğer düğümü, az önce belirtildiği gibi DRAIN pinine bağlanır). EMITTER pimi doğrudan güç kaynağınızın negatif kablosuna bağlanır ve daha sonra doğrudan negatif kabloya bağlanan R3 direnci aracılığıyla kendisine (kendi BASE piminde) ve üçüncü ve son kez MOSFET'e geri döner. güç kaynağı. MOSFET hiçbir zaman güç kaynağının negatif veya pozitif kablolarına doğrudan bağlanmaz, ancak iki rezistörün her biri aracılığıyla İKİMİNE BAĞLANIR! Küçük transistörün üçüncü pimi, EMITTER'i ve güç kaynağının negatif kablosu arasında direnç yoktur - doğrudan bağlanır. Kurulumun diğer ucunda, gelen güç kaynağı, o LED'i yakmamak için (başlangıçta) çok fazla güç pompalıyor olsa bile, doğrudan LED'e bağlanır: bu hasarı verecek olan ekstra voltaj, 100K dirençten ve onu kontrol altında tutacak transistörlerimizden geri yönlendirilir.

3. Adım: Açın: Gerekirse Sorun Giderin

Soğutucu(lar) takıldıktan ve lehim bağlantılarınızın tamamı sağlamlaştıktan ve LED(ler)inizin doğru yönlendiğinden ve doğru kabloları doğru kablolara bağladığınızdan emin olduktan sonra, fişe takmanın zamanı gelmiştir. DC güç kaynağı ve anahtarı çevirin! Bu noktada, muhtemelen üç şeyden biri gerçekleşecektir: LED(ler) beklendiği gibi yanacak, LED(ler) kısaca parlak bir şekilde yanıp sönecek ve ardından kararacak veya hiçbir şey olmayacak. Bu sonuçlardan ilkini alırsanız, tebrikler! Artık çalışan bir devreniz var! Size çok uzun süre dayansın. 2 numaralı sonucu alırsanız, o zaman LED'lerinizi yaktınız ve yepyeni olanlarla yeniden başlamanız gerekecek (ve devrenizi yeniden değerlendirmeniz ve nerede yanlış yaptığınızı bulmanız gerekecek, muhtemelen bağlantı kurarak yanlış bir kablo veya sahip olmamanız gereken 2 kablonun geçmesine izin verin). 3 numaralı sonucu alırsanız, devrenizde bir sorun var demektir. Kapatın, DC güç kaynağının fişini çekin ve her bir kabloyu doğru şekilde bağladığınızdan ve LED'lerinizin devre içinde doğru şekilde yönlendirildiğinden emin olarak devre bağlantınızı tek tek gözden geçirin. Ayrıca, LED(ler)inizin bilinen miliamper değerini iki kez kontrol etmeyi ve R3 için seçtiğiniz ve kullandığınız değerin onları sürmek için yeterli akımı sağlayacağından emin olun. R1'in değerini iki kez kontrol edin ve 100k ohm olduğundan emin olun. Son olarak, Q1 ve Q2'yi test edebilirsiniz, ancak bunu yapma yöntemleri bu Eğitilebilir Tablonun kapsamı dışındadır. Yine: ışığın görünmemesinin en olası nedenleri şunlardır: 1.) LED'leriniz/LED'leriniz doğru yönlendirilmiyor- multimetreyi kullanarak yönü kontrol edin ve gerekirse yeniden yönlendirin; 2.) devrenizde bir yerde gevşek bir lehim bağlantısı var - bir havya alın ve gevşek olabilecek bağlantıları yeniden lehimleyin; 3.) devrenizde bir yerde çapraz bir kablo var - tüm kabloları kısa devre için kontrol edin ve temas edebilecekleri ayırın - devrenin başarısız olması için bir yerde sadece küçük bir gevşek bakır tel gerekir; 4.) R3'ünüz LED(ler)in çalışmasına izin vermeyecek kadar yüksek bir değere sahip - bunu daha düşük dirençli bir dirençle değiştirmeyi düşünün veya nikrom telinizi biraz kısaltın; 5.) anahtarınız multimetre ile devre testini kapatamıyor ve düzeltiyor veya değiştiriyor; 6.) LED'lere veya şemadaki diğer bileşenlerden birine aşağıdakilerden biri nedeniyle daha önce zarar verdiyseniz: a.) yeterince büyük dirençler kullanmamak (yani, yeterli watt değerine sahip bir direnç - R3 en az.25 olmalıdır) watt direnci) veya Q2 veya LED'leriniz için yeterince büyük bir ısı emicisi (devreyi açmadan önce ısı alıcılarına bağlanmazsanız hem Q2 hem de LED'leriniz hızla potansiyel termal hasara maruz kalır) veya; b.) kabloları geçmek ve LED'lerinize kazara zarar vermek (buna genellikle bir duman kokusu eşlik eder); veya 7.) bu devre için doğru olmayan bir Q1 veya Q2 kullanıyorsunuz. Bu iki bileşen için başka hiçbir direnç türü bilinmemektedir - bu devreyi diğer transistör türlerinden oluşturmaya çalışırsanız, devrenin çalışmamasını beklemelisiniz. LED devrelerin ve sürücülerin yapımıyla ilgili teknik soruları yanıtlayabilmeyi isterdim, ancak daha önce de söylediğim gibi, uzman değilim ve burada gördüklerinizin çoğu, bu süreç hakkında daha fazla bilgisi olan biri tarafından yazılmış başka bir Talimatta zaten ele alındı. benim yaptığımdan. Umarım burada size verdiğim şey, en azından bu sitede bulunan diğer benzer Eğitilebilir Tablolardan daha açık ve açıktır. İyi şanlar!

Devreniz çalışıyorsa, tebrikler! Projeyi tamam demeden önce, lehim bağlantılarınızda kalan akıyı sürtünme alkolü veya toluen gibi başka bir uygun çözücü ile çıkardığınızdan emin olun. Akının devrenizde kalmasına izin verilirse, pinlerinizi aşındırır, nikrom telinize (eğer kullanıyorsanız) zarar verir ve hatta yeterli zaman verildiğinde LED'inize zarar verebilir. Flux harika, ama işiniz bittiğinde gitmesi gerekiyor! Ayrıca, ışığınızı çalışacak şekilde ayarladığınızdan emin olun, devre kullanıldığında veya hareket ettirildiğinde kablolarından herhangi birinin yanlışlıkla dokunma veya ayrılma şansı olmayacaktır. Bir tür çömlekçilik bileşiği olarak büyük bir sıcak tutkal parçası kullanılabilir, ancak gerçek çömlekçilik bileşimi daha iyi olurdu. Herhangi bir şey için kullanılan korumasız bir devre, yeterli zaman verildiğinde arızalanmaya eğilimlidir ve lehim bağlantıları bazen düşündüğümüz kadar kararlı değildir. Son devreniz ne kadar güvenli olursa, o kadar çok kullanım elde edersiniz!