Освещение 100 светодиодов от 6-вольтовой батареи

В статье рассказывается об инновационном способе питания более сотни белых светодиодов от 6-вольтовой батареи. В схеме используется микросхема IC 555 для управления повышающим трансформатором, выход которого, в конечном итоге, используется для освещения светодиодов. Специальная конфигурация PWM делает схему очень энергоэффективной.

Основные этапы проектирования

Основные каскады этого ШИМ-драйвера 6V 100 LED, использующего IC 555, представляют собой каскад нестабильного мультивибратора, сконфигурированный с возможностью управления ШИМ и каскадом повышения выходного трансформатора.

Импульсы, генерируемые каскадом ШИМ, используются для сброса и насыщения входной обмотки трансформатора, которые усиливаются до заданных уровней на выходной обмотке трансформатора, управляющего связкой подключенных к ней светодиодов.

Использование IC 555 для управления ШИМ

IC 555 имеет самую обычную конфигурацию - нестабильный мультивибратор. Все в схеме выглядит довольно стандартно, поскольку выводы микросхемы сконфигурированы в обычном формате, за исключением двух диодов и пары предустановок, что немного отличает схему от типичных нестабильных схем 555.

Включение двух диодов и предварительных настроек здесь позволяет управлять формированием импульсов дискретно.

Такое управление импульсами называется ШИМ или широтно-импульсной модуляцией.

Реализацию ШИМ в схеме можно понять, обратившись к схеме и со следующими пунктами:

Первоначально, когда схема запитана, контакт № 2, который является контактом триггера IC, переходит в низкий уровень, а конденсатор находится в режиме разряда, удерживая выходной сигнал низким.

Как только C2 полностью разряжен, переключает выход, который изначально был низким, на высокий. В этот момент конденсатор C2 начинает заряжаться через D1 и P1, пока напряжение на C2 не достигнет 2/3 напряжения питания, когда контакт # 6 IC переключается, в результате чего на выходе и выводе №7 снова устанавливается низкий уровень.

Принципиальная электрическая схема

Вышеописанная процедура повторяется, вызывая устойчивые колебания на выходе.

Однако, поскольку периоды зарядки и разрядки C2 напрямую соответствуют периодам вывода импульсов, это просто означает, что, изменяя или управляя зарядкой и разрядкой C2 по отдельности, мы должны иметь возможность соответственно измерять выходные импульсы.

Горшки или предустановки P1 и P2 точно размещены для этих регулировок и, следовательно, составляют функцию ШИМ.

Приложение PWM выполняет еще одну важную функцию для данного приложения. Путем соответствующей оптимизации импульсов мы можем установить схему в наиболее экономичное положение для получения оптимальной яркости светодиодов при относительно меньшем расходе заряда батареи.

Выходной сигнал микросхемы снимается с ее контакта номер три и используется в качестве силового транзистора.

Поскольку коллектор силового транзистора соединен со вторичной (низковольтной) обмоткой обычного AC-DC трансформатора, все напряжение питания периодически сбрасывается в эту часть катушки индуктивности трансформатора.

Как и ожидалось, это импульсное напряжение, которое подается во вторичную обмотку, индуцирует пропорциональную величину напряжения в первичной обмотке трансформатора.

Процесс полностью обратный по сравнению с ситуацией, когда трансформатор используется с его обычными приложениями адаптера переменного / постоянного тока.

Напряжение повышается, а не понижается примерно до 230 вольт, что является его нормальной характеристикой первичной обмотки.

Это повышенное напряжение, доступное на концах свободной обмотки трансформатора, фактически используется для управления большим количеством светодиодов, которые соединены между собой длинными последовательностями и несколькими параллельными соединениями.

Как работает схема

Предлагаемая схема драйвера светодиода 6 В 100 питается от батареи SMF на 6 В и емкостью около 4 Ач. Мощность аккумулятора может показаться довольно высокой, но параметры не подходят для работы с очень большим количеством светодиодов.

Я уже обсуждал этот вопрос в своих предыдущих постах. В основном светодиоды являются устройствами, управляемыми напряжением, а не током, т.е. если приложенное напряжение соответствует прямому напряжению, светодиоды загораются с номинальными уровнями тока, и наоборот, если напряжение не соответствует спецификации прямого напряжения светодиодов, тогда светодиод отказывается загораться. даже если приложенный ток в 100 раз превышает значение насыщения.

Еще один фактор, связанный со светодиодами, заключается в том, что эти устройства могут работать последовательно с минимальными указанными уровнями тока.

Это означает, что если напряжение серии соответствует общему прямому напряжению серии, требуемый ток будет примерно той величины, которая потребуется для освещения одного светодиода.

Этот параметр, скорее, характерен для подключения светодиодов, становится обязательным при достаточно низком напряжении источника.

Таким образом, для возбуждения большого количества светодиодов, как описано для предложенной схемы, от источника 6 вольт, вышеупомянутое правило становится необходимым и эффективно применяется.

Список деталей

Следующие детали потребуются для изготовления вышеуказанной схемы драйвера ШИМ светодиода:

Все резисторы Вт, если не указано иное.

• R1, R2 = 1К,
• R3 = 10 К,
• R4, R5, R6 = 100 Ом,
• P1, P2 = 100 К
• C1 = 10 мкФ / 25 В, C2 = 0,001 мкФ, керамический диск,
• IC = LM 555,
• T1 = ТИП 127,
• TR1 = сек. - 0 - 6 В, прим. - 0 - 230 В, 500 мА
• Аккумулятор - 6 Вольт, 4 Ач, тип SUNCA,
• Печатная плата - Veroboard, обрезанная по необходимому размеру.
• Светодиоды - 5 мм, белые, яркие, высокоэффективные. ВНИМАНИЕ - ЦЕПЬ ОСНОВАНА НА ПРЕДПОЛАГАЕМЫХ АВТОРОМ ПРЕДПОЛАГАЕМЫХ ПРЕДПОЛАГАЕМЫХ ПРЕДПОЛАГАЕМЫХ УСЛОВИЯХ, НЕ ПРОВЕРЕННАЯ ПРАКТИЧЕСКИ.