LED懐中電灯。スキーム、説明

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LED懐中電灯。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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超高輝度白色 LED は経済的な低電力発光体であり、懐中電灯の白熱灯をうまく置き換えることができます。最近、市販の LED 照明が市場に登場しています。この記事は、アマチュア無線家が同じものを自分で作るのに役立ち、同時に LED 電源の複雑さの一部を理解するのに役立ちます。

電源の負荷としての LED の特徴は、白熱灯とは異なり、初期セクションに顕著な「ヒール」を持つ非線形の電流電圧特性があることです。動作電流時の白色 LED の直流電圧降下は 3 V を超えます。4,5 つのガルバニ電池からの XNUMX V バッテリーから電力を供給するのは合理的ではありません。エネルギーの XNUMX 分の XNUMX が無駄になり、クエンチング抵抗で消費されます。 XNUMX つのガルバニ電池の電圧、さらには XNUMX つのガルバニ電池の電圧では十分ではありません。電圧を目的の値まで上昇させ、バッテリーが放電したときに電圧を変化させずに維持するコンバーターが必要です。

このようなコンバータは、図に示す回路に従って組み立てることができます。 1. その基礎となっているのは、自己電源式ポータブル電子機器向けに特別に設計されたマキシム MAX756 マイクロ回路です。コンバータは、電源電圧が0,7 Vに低下しても動作を続けます。安定化出力電圧は、最大3.3または5 mAの出力電流でそれぞれ300または200 Vに設定できます。最大負荷時の効率 - 87% 以上。

LED懐中電灯

DA1チップは一般的な方式に従って搭載されています。インダクタL1、ダイオードVD1、コンデンサC3は、マイクロ回路に組み込まれた電界効果トランジスタ(ドレインはピン8に、ソースはピン7に接続されています)とともに、昇圧型インバータを形成します。コンデンサ C2 は交流用の内部基準電圧源をブロックし、C1 はバッテリ GB1 をブロックします。インバーターの出力からのフィードバック電圧は、マイクロ回路のピン 6 に供給されます。図の2番ピンの接続は出力電圧3,3Vに相当し、このピンをグランド(7番ピン)に接続すると電圧は5Vに上昇し、1番ピンのコモンに接続するとインバータが停止します。結論 5 - この場合、電源電圧制御システムの入力は使用されません。これはフリーのままではいけないため、GB1 バッテリーのプラスに接続されます。

インバータサイクルは 1 つのフェーズに分けることができます。最初の状態では、内部トランジスタが開いており、直線的に増加する電流がインダクタ L1 を流れます。インダクタの磁場はエネルギーを蓄積します。ダイオード VD3 は閉じています。コンデンサ C5 が放電し、負荷に電流を与えます。フェーズの公称持続時間は 1 µs ですが、トランジスタのドレイン電流が最大許容値 (約 XNUMX A) に達すると、それより早く自動的に中断されます。

サイクルの第 1 フェーズでは、トランジスタが閉じられます。ダイオード VD1 を流れて降下するインダクタ電流 L3 がコンデンサ CXNUMX を充電し、第 XNUMX 段階での放電を補償します。コンデンサの電圧が所定の閾値に達すると、位相が停止します。供給電圧と負荷電流に応じて、記載されたサイクルの繰り返し周波数は非常に広い範囲で変化します。

入力電圧が減少し、負荷電流が増加すると、MAX756チップは固定フェーズ期間(それぞれ5μsと1μs)のモードに切り替わります。出力電圧は安定せず、低下しますが、そのような状況では可能な最大値のままです。

並列接続された53つのL-1PWC「キングブライト」LEDが発光体として懐中電灯に組み込まれています。コネクタ X15 - ランタンで使用できるランプソケット。電流が 30 ～ 3,1 mA の場合、LED の直流電圧降下は約 0,2 V であるため、追加の 1 V は直列に接続された抵抗 RXNUMX によって補う必要がありました。 LED が加熱すると、LED 両端の電圧降下が減少し、直列抵抗によって電流とグローの明るさがある程度安定します。個々の LED の電流値を均一にする必要はありませんでした。「目で見た」明るさの違いは見つかりませんでした。

回転発光部を備えた懐中電灯「VARTA」をデザインベースにしました。原則として、必要な部品を配置するための空きスペースがある他の懐中電灯で十分です。小型部品の使用により、すべてが発光ノード内に配置されました（図2）。取り付けは、超小型回路ピンを基準点として使用するヒンジ方式で実行されました。

LED懐中電灯

図に示すように 3 つの LED。 XNUMX、「通常の」懐中電灯ランプの取り外したガラス球の代わりに使用します。陽極の終端はベースの金属シェルにはんだ付けされ、陰極の終端はその中央の穴に通されて半田付けされます。

酸化物コンデンサ C1 および C3 - 表面実装用に輸入されたタンタル。直列抵抗が低いため、効率に好影響を与えます。コンデンサ C2 - K10-176 またはその他のセラミック。 1N5817 ショットキーダイオードは SM5817 に置き換えることも、順方向電圧降下がわずかに高いことを無視して 1N5818 (SM5818) に置き換えることもできます。インダクタ L1 の巻線は、低電力スイッチング電源の主電源フィルタインダクタから磁気回路上に巻かれたワイヤ PEV-35 2 を 0,28 回巻いたものです。透磁率10のモリブデンパーマロイ製のK4×5×60リングです。コア磁気回路付きDMシリーズのインダクタンス40～100μH、許容電流1A以上のチョークが使用可能です。インダクタ巻線のアクティブ抵抗が 0,1 オームを超えないことが望ましく、そうでないとデバイスの効率が著しく低下します。

製造された電圧コンバータの機能は、GB0 バッテリーの代わりに 3 ～ 1 V の安定化電圧源を使用してテストされました。出力電圧の入力に対する依存性を取り除いた結果を図に示します。 4. 電源電圧が 0,4 V に低下してもコンバータは動作し続け、このモードでは 2,6 mA の電流 (元の 7 mA ではなく) で 110 V の電圧が得られました。 LEDの輝きはまだ目立ちました。電源をオフにして再度オンにした後、コンバータは 0,7 V 以上の電源電圧でのみ起動しました。新しいバッテリで測定された効率は 87% でした。

LED懐中電灯

マキシムは本日、MAX756チップの改良版であるMAX1674をリリースします。同期整流器を内蔵しているため、外付けダイオードが不要となり、コンバータの効率を94%まで高めることが可能です。このような高効率は、外部素子の種類と定格を正しく選択し、コンバータを慎重に設置した場合にのみ達成可能であることに留意する必要があります。

著者: B.Rashchenko、ノボシビルスク

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