Главная » Питание
Призовой фонд
на декабрь 2017 г.
1. Спектроанализатор Arinst SSA-TG LC
Крокс
2. Термометр Relsib WT51
Рэлсиб
3. 1000 руб
PCBWay
4. 100 руб.
От пользователей

Похожие статьи:


Простой светодиодный драйвер с ШИМ входом

Светодиодный драйвер с ШИМ входом Poorman's Buck

Мощные светодиоды 1 Вт и выше сейчас совсем недорогие. Я уверен, что многие из вас используют такие светодиоды в своих проектах.

Однако питание таких светодиодов по-прежнему не такое простое и требует специальных драйверов. Готовые драйвера удобны, но они не регулируемые, или зачастую их возможности излишни. Даже возможности моего собственного универсального светодиодного драйвера могут быть лишними. Некоторые проекты требуют самого простого драйвера, возможности которого хватит.

Poorman's Buck – простой светодиодный драйвер постоянного тока.

Этот светодиодный драйвер построен без микроконтроллера или специализированной микросхемы. Все используемые детали легкодоступные.

Хотя драйвер задумывался как самый простой, я добавил функцию регулировки тока. Ток может подстраиваться регулятором, установленным на плате или ШИМ сигналом. Это делает драйвер идеальным для использования с Arduino или другими управляющими устройствами - вы можете управлять мощными светодиодами микроконтроллером, просто отправляя ШИМ сигнал. С Arduino вы можете просто подавать сигнал с "AnalogWrite ()" для управления яркостью мощных светодиодов.

Светодиодный драйвер с ШИМ входом Poorman's Buck

Особенности драйвера

Работа по схеме buck-конвертера (импульсного понижающего (step-down) преобразователя)
Широкий диапазон выходных напряжения от 5 до 24В. Питание от батарей и адаптеров переменного тока.
Настраиваемый выходной ток до 1А.
Метод контроля тока "цикл за циклом"
До 18Вт выходной мощности (при напряжении питания 24В и шестью 3 Вт светодиодами)
Контроль тока при помощи потенциометра.
Контроль тока может быть использован как встроенный диммер.
Защита от короткого замыкания на выходе.
Возможность управления ШИМ сигналом.
Маленькие размеры - всего 1х1,5х0,5 дюйма(без учета ручки потенциометра).

Светодиодный драйвер с ШИМ входом Poorman's Buck

Схема светодиодного драйвера

Схема построена на очень распространенном интегральном двойном компараторе LM393, включённым по схеме понижающего преобразователя.

Индикатор выходного тока сделан на R10 и R11. В результате напряжение пропорционально току в соответствии с законом Ома. Это напряжение сравнивается с опорным напряжением на компараторе. Когда Q3 открывается, ток течёт через L1, светодиоды и резисторы R10 и R11. Индуктор не позволяют току повышаться резко, поэтому ток возрастает постепенно. Когда напряжение на резисторе повышается, напряжение на инвертирующем входе компаратора также увеличивается. Когда оно становится выше опорного напряжения, Q3 закрывается и ток через него перестаёт течь.

Поскольку индуктор "заряжен", в схеме остаётся ток. Он течет через диод Шоттки D3 и питает светодиоды. Постепенно этот ток затухает и цикл начинается снова. Этот метод контроля тока называется "цикл за циклом". Также этот метод имеет защиту от короткого замыкания на выходе.
Весь этот цикл происходит очень быстро - более чем 500 000 раз в секунду. Частота этих циклов изменяется в зависимости от напряжения питания, прямого падения напряжения на светодиоде и тока.

Опорное напряжение создается обычным диодом. Прямое падение напряжения на диоде составляет около 0,7В и после диода напряжение остаётся постоянным.  Затем это напряжение регулируется потенциометром VR1 для контроля выходного тока.  При помощи потенциометра выходной ток можно изменять в диапазоне около 11:01 или от 100% до 9%. Это очень удобно. Иногда после установки светодиодов они оказываются намного ярче, чем ожидалось. Вы можете просто уменьшить ток для получения необходимой вам яркости. Вы можете заменить потенциометр двумя обычными резисторами, если вы хотите установить яркость светодиодов один раз.

Преимущество такого регулятора в том, что он контролирует выходной ток без "сжигания" избыточной энергии. Энергии от источника питания берётся только столько, сколько нужно, чтобы получить необходимый выходной ток. Немного энергии теряется из-за сопротивления и других факторов, но эти потери минимальны. Такой конвертер  имеет эффективность 90% и выше.
Этот драйвер при работе мало греется и не требует теплоотвода.

Настройка выходного тока

Драйвер может быть настроен на выходной ток от 350 мА до 1А. Изменяя значение R2 и подключая сопротивление  R11, вы можете изменить выходной ток.

Выходной ток

R2

Использование R11

350mA (1W LED)

10k

-

700mA (3W LED)

10k

+

1А (5W LED)

2.7k

+

Потенциометр изменяет выходной ток от 9 до 100% от заданного тока. Если вы настроили драйвер на 1А на выходе, то минимальный возможный выходной ток будет 90мА. Это можно использовать для регулировки яркости светодиода.

ШИМ вход

Для основной работы схемы достаточно одного компаратора. Но в LM393 есть два компаратора. Чтобы второй компаратор не пропадал, я добавил управление ШИМ сигналом. Второй компаратор работает как логический, так что на входе ШИМ не должен быть никуда подключен или на нём должен быть высокий логический уровень.  Обычно этот вывод можно оставить не подключённым и драйвер будет работать без ШИМ. Но если вам нужен дополнительный контроль, вы можете подключить Arduino или микроконтроллер и управлять светодиодами при помощи его. При помощи одного Arduino  можно контролировать до 6 драйверов. 

ШИМ работает в пределах текущего уровня, установленного потенциометром. Т.е. если вы поставите минимальный ток и ШИМ на 10%, то ток будет ещё ниже.

Источник ШИМ сигнала не ограничивается микроконтроллером. Можно использовать все, что производит напряжение от 0 до 5В. Можете использовать фоторезисторы, таймеры, логические микросхемы. Максимальная частота ШИМ составляет около 2 кГц, но я думаю,  что максимальная частота 1 кГц будет оптимальной.

ШИМ вход также может быть использован в качестве входа для пульта дистанционного управления включения / выключения. Но схема будет работать, когда выключатель разомкнут и выключена, когда замкнут.

Радиодетали

Сборка схемы очень проста. Все использованные детали стандартные.

Аналоги

Индуктивность L1 может быть от 47 до 100 мкГн, с током как минимум 1.2А. C1 может быть от 1 до 10 мкФ. С4 может быть до 22 мкФ, на минимум 35В постоянного тока.
Q1 и Q2 можно заменить на практически любые транзисторы общего назначения. Q3 может быть заменен другим P-канальным MOSFET –транзистором с током утечки более 2А, напряжением сток-исток не менее 30 В, и входным порогом ниже 4В.

Плата

Сборка
Припаяйте детали начиная с самых маленьких, в данном случае это IC1. Все резисторы и диоды установлены вертикально. Будьте внимательны с полярностью и цоколёвкой диодов и транзисторов. 

Я разработал одностороннюю печатную плату, которую можно изготовить дома. Gerber файлы можно скачать ниже.

Подключение светодиодов

Напряжение питания должно быть не менее 2В, в соответствии с документацией к светодиодам. Напряжение питания белых светодиодов около 3.5В.

Светодиодный массив

При максимальном напряжении питания к этому драйверу можно подключить до 6 светодиодов, соединенных последовательно. Лучше подключать светодиоды так, чтобы все они получали одинаковый ток. Ниже показано количество светодиодов и требуемое им напряжение питания.

Кол-во светодиодов

Минимальное напряжение питания

1

2

3

12В

4

15В

5

20В

6

24В

Вы можете использовать последовательно-параллельное подключение светодиодов для подключения большего количества светодиодов по мере необходимости. Если у вас есть только источник питания 12В, но вы хотите подключить 6 светодиодов, сделать две строки из 3 светодиодов включенных последовательно и подключите их параллельно, как показано на схеме.

Я уверен, что есть множество применений для небольшого драйвера – фары, настольные лампы, фонари т.д.  Питать схему можно напряжением от  5 до 24В, от этого будет зависеть количество подключаемых светодиодов. Для питания лучше использовать батарейки.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
IC1 Компаратор
LM393
1 Поиск в LCSCВ блокнот
Q1 Биполярный транзистор
2N5551
1 2222, 3904 и др.Поиск в LCSCВ блокнот
Q2 Биполярный транзистор
2N5401
1 2907, 3906 и др.Поиск в LCSCВ блокнот
Q3 MOSFET-транзистор
NTD2955
1 IRFU9024Поиск в LCSCВ блокнот
D1, D2 Выпрямительный диод
1N4148
2 Поиск в LCSCВ блокнот
D3 Диод Шоттки
SB140
1 Поиск в LCSCВ блокнот
L1 Катушка индуктивности47-100 мкГн/1.2A1 Поиск в LCSCВ блокнот
C1 Конденсатор2.2 мкФ1 Поиск в LCSCВ блокнот
C2, C3 Конденсатор0.1 мкФ2 Поиск в LCSCВ блокнот
C4 Электролитический конденсатор100мкФ 35В1 Поиск в LCSCВ блокнот
C5 Конденсатор22 пФ1 ОпциональноПоиск в LCSCВ блокнот
R1, R4, R7 Резистор
4.7 кОм
3 Поиск в LCSCВ блокнот
R2, R5, R6 Резистор
10 кОм
3 Значение R2 для выходного ток 1АПоиск в LCSCВ блокнот
R3, R9 Резистор
1 кОм
2 Поиск в LCSCВ блокнот
R8 Резистор
10 Ом
1 Поиск в LCSCВ блокнот
VR1 Подстроечный резистор10 кОм1 Поиск в LCSCВ блокнот
R10, R11 Резистор
1Ом 1Вт
2 Поиск в LCSCВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Оригинал статьи

Прикрепленные файлы:

Теги:

Касьянов А. Опубликована: 2012 г. 0 1
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (54) | Я собрал (0) | Подписаться

0
tima_99 #
А мощнее можно сделать? Т.е. добавить еще R11, полевик и дроссель на соотв. ток?
Ну допустим для питания 10Вт LED, т.е. порядка 3 А?
Ответить
0
Наиль #
Очень хочу собрать данную схему. До этого мощные светодиоды пробовал питать только через ЛМ317 по схеме стабилизатора тока. Надо бы печатную плату,но что такое формат Гербер я не знаю,а комп не открывает. Нельзя ли в др.формате,например в ПДФ?
Ответить
0
Дмитрий #
Формат гербер можно открыть в Sprint-Layout 6, в меню файл есть импорт гербер.
Ответить
0
GreyJester #
А диод защитный SB140 обязательно? Или может можно обойтись просто диодом щёткой или стабилитроном!?
Печатную плату в формате Sprint-Layout ни кто не сделал?
Ответить
0
Lord_KorviN #
Мне кажется, можно заменить диодом 1N5819
Ответить
0
SVS1170 #
Вот в формате Sprint-Layout
Прикрепленный файл: LM393_LED_PWM_DRIVER.lay6
Ответить
+1
GreyJester #
Открыть файл платы можно:

Altium Designer

GraphiCode GC-Prevue

Pentalogix ViewMate

Pentalogix ViewMaster

SofTech DesignGateway
Ответить
0
Наиль #
А нужен ли радиатор на Q3? Или он вообще не греется?
Ответить
0
GreyJester #
Наконец то нашёл время и собрал этот драйвер.

Собирал по таблице для 350 мА, снять удалось 300 мА… заменим Р2 с 10 кОм на 6.2 кОм получил 340 мА, а если поставить 4.7 кОм то ток получается 390 мА, думаю суть ясна!

Переменный резистор думаю лишний в этой схеме, если Вы конечно постоянно будете подстраивать что-то. А так как и автор писал можно заменить постоянными после настройки…

Что касается нагрева, температура полевого транзистора и самой платы чуть более комнатной, думаю градусов 37 максимум.

Использовал индуктивность 47 мГн (милигенримаркировка 470 – а если брать 100 мГн то эт будет 101), транзисторы 2N5551, 2N5401, IRFU9024, диод IN5819.

Работу управления яркостью проверял от регулируемого БП, получил следующее при подачи напряжения близкого к 5 вольтам, ток уменьшился на 20 мА, чем контакта PWM в воздухе, регулируется примерно в диапазоне 1-2.4 вольта, но минимальный ток который удалось получить это 200 мА, не знаю что делал не так, но в описании написано «Можно использовать все, что производит напряжение от 0 до 5В», при замыкании этого контакта на землю драйвер отключается…

Ответить
0
Алекс #
Заработала сразу, наладки не потребовалось. Диод поставил 5819, транзисторы - КТ3102 и КТ3107. Под SMD буду плату разводить. Или может у кого уже есть?
Ответить
0
Vladimir #
Автор, индуктивность пишешь в мГн, а на схеме - мкГн. А я себе репу чешу, как такую одоробалу сделать.
Ответить
0
Slava #
Aлекс, отзовитесь когда в smd сделаете разводку, тоже хочу собрать этот драйвер,детали которые нашёл - все smd, пробовал сам разводить, но не получается так красиво как хочется...
Ответить
0
Юрий #
Собрать этот драйвер на деталях SMD-можно. Открой страницу \Simple Buck LED Driver\, посмотри в комментах. Там есть разводка и фотографии, думаю разобраться-можно.
Ответить
0
Klojarovsci #
Я тоже мечтал о драйвере, пытался воспроизвести зетекс ZXSC400, купил готовый на мт7201 на 1а. Для устойчивого запуска требовалось 5.45 вольта. Плюнул. В итоге схема 1 транзюк + 2 резюка + 1 светодиод 20мА
Ответить
0
Тургун ака.Ташкент. #
Схема запустилась сразу. Источник питания акк. батарея 6.3В/7А.
Нагрузка: мощный белый светодиод 1w. R10 и R11 в сумме 0,25 Ом (вместо 0,5 Ом - для получения большего КПД). Ключевой транзистор IRF6402. Дроссель L1 индуктивностью 1 миллигенри, выполнен на Ш-образном ферритовом сердечнике от компактной люминесцентной лампы с зазором. КПД схемы 90%. Спасибо автору.
Ответить
0
Slava #
Выше советовали кучу сложных программ для открытия файла gerber и не написали, что открыть его можно в SL6,подредактировать как нужно и на печать.
Ответить
0
LazyCat #
Тургун ака,зачем такие сложности ?
L1 - 47-100 мкГн,(у меня работает 45 мкГн). КПД у этого драйвера и так отличный.
Ответить
0
Sasha #
Драйвер супер, простой, дешевый, мощный, автору спасибо большое
Ответить
0
MarkSyst #
Собрал на макете, вместо нагрузки подключил резистор 10 ом. При изменении пинающего напр. от 5 до 15 в, ток нагрузки меняется на 20%.
Ответить
0
Максим #
Вместо светика резистор включать нельзя. На светиках фиксированное падение напряжения, а у резистора нету такой фишки. Вместо светодиода нужно подключать для пробы обычные мощные диоды типа 1N5408 (на 3 ампера)
Ответить
0
b #
При изменении питающего напряжения, ток на выходе тоже изменеяться конкретно; при изменение сопротивления нагрузки, выходной ток также плавает, напрашивается вопрос стабилизатор ли это по току , либо я запутался в двух проводах?
Ответить
0
ReLiCt #
На сайте оригинала есть печатка в PDF формате
Ответить
0
slava_s #
Схему применять на напряжение выше 20В нельзя, т.к. максимальное напряжение затвор-исток полевого транзистора 20В, а для повышения срока службы желательно ещё ниже(12-15В). Ещё лучше использовать не P-канальный, а N-канальный транзистор, но тогда схему нужно будет изменить и ограничить напряжение питания драйвера до 9-12В. Тогда схема сможет работать до максимального напряжения микросхемы-стабилизатора напряжения питания драйвера(35В max).
Ответить
0
afonja1959 #
Значительная зависимость тока нагрузки от питающего напряжения связана, думаю с тем, что в качестве опорного напряжения служит прямое падение напряжения на диоде D1. При 5-15V ток через диод - примерно 1-3mA соответственно. При таких малых токах рабочая точка находится в самой "нижней", нелинейной части ВАХ, и при малых изменениях тока напряжение на нем меняется значительно (от 0.5 до 0.7V).
Ответить
0
Олег #
Схема работает при напряжении 24 В, полёт нормальный около 1 месяца. Максимальное напряжение затвор-исток полевого транзистора 20В, имеется ввиду постоянное, здесь же импульсный режим, я думаю поработает. Погоняю ещё.
Ответить
0
afonja1959 #
На каком токе работает?
Ответить
0
Радион Ренский #
Можно-ли подключить его к бортовой сети автобуса? Там напряжение скачет до 28 вольт.
Ответить
0
Олег #
Ток 500 мА.
Ответить
0
Yakov #
Как можно переделать эту схему на 2А? Мне надо подключить LED на 5 Ватт.
Ответить
0
Олег #
Резистор R2=1kOm, общее сопротивление резисторов R10,R11 0.25 Om. Ток от 200mA до 2 А, выше не давал, амперметр до 2 ампер.
Ответить
0
Yakov #
А при 2А сильно ли греется?
Ответить
0
Олег #
Да нет, терпимо.
Ответить
0
Yakov #
Собрал схему на матрице:
Mosfet: fu9024n
Q1, Q2: 2N5551 , 5401
D3: 1N5819
R2: 4.7K Ohm
R10, R11: 3 вместо 2 по 0,5 Оhm
КПД около 50 процентов... печально. В чем проблема ?
Ответить
0
Yakov #
Даже при конфигурации на 700 мА , эфективность 47 %.....
Ответить
0
ALEX #
Нужно уменьшить индуктивность дросселя, и на соответствующий ток.
Ответить
0
Zhexa #
Сваял данный драйвер, первый пуск и сразу же взорвался транзистор, в чем проблема?
Ответить
0
Даниил #
Проще взять готовый драйвер MR16 на al 8807, вот даташит и схема
Я заказывал такие драйвера в Китае, там партии большие, пару штук осталось.
Ответить
0
Владимир #
Помогите, пожалуйста, найти указанный Вами драйвер на ebay и aliexpress
Ответить
0
Vascom #
А можно же вместо компаратора LM393 и транзисторов Q1, Q2 поставить просто ОУ LM358?
Ответить
0
Максим #
Наверное нельзя
Ответить
0
Vascom #
Почему? Вроде бы быстродействие в десятки наносекунд не требуется, а значит ток затвора можно уменьшить. И может быть хватит выходного тока LM358?
Ответить
0
Zlodey #
Я скоро буду повторять эту схему, сначала 393 поставлю, потом попробую поставить лм358, напишу о результатах
Ответить
+1
minskalex #
Схема неплохая. Но при указанных номиналах интегрируещей цепи R9 и C5 частота переключения транзистора слишком высокая (~200Kгц), что приводит к нагреву транзистора. Изменив номиналы R9=4.7K C5=1n получаем частоту переключения 50-100 Kгц и совершенно холодный транзистор даже на токе 2 А.
Ответить
0
den054 #
А никто на N-канальный не переделывал схему? Можете наставить на путь истинный?
Ответить
0
ARTEM #
Собрал схему на макетке - заработала не сразу - почему то пришлось соединить 1 и 2 вывод через резистор 1к - тогда только стало регулироваться. Для тех кто хотел пробовать ставить LM358 - замена не очень хорошая - с ней работает намного хуже...
Ответить
0
Vladimir2014 #
У меня тоже не желает регулироваться. О каких выводах идет речь? LM393?
Ответить
0
ARTEM #
Да, - проще говоря - последний каскад сделал как повторитель (отрицательная обратная связь). По поводу резисторов R5,R6 не помню уже убирал я их или нет - макет уже разобрал давно, так как мне эта схема не очень подходит в плане КПД, та транзюк греется. Имхо лучше импульсные драйверы, но это уже не из простых.
Ответить
0
Vladimir2014 #
В общем, у меня не прокатило. Зато заметил, что если подстроечник при выключении выведен на минимум, то регулировка работает, но до некоторого предела. Потом схему клинит и на светодиоды прет весь доступный максимум. Чтобы не грелось, я сделал как выше советовал minskalex, так что температура транзистора всегда комнатная.
Ответить
0
Falconist #
А зачем нужен D2?
Ответить
0
ALER #
Кто подскажет как одной ШИМкой можно управлять пятью такими драйверами?
Ответить
0
Дмитрий #
По просьбе выше выкладываю проекты плат под SMD монтаж. Одна плата прямоугольного формата, вторая круглая ф50 мм для установки в потолочный спот. Перемычка обозначена связью. Проекты отличаются вариантом корпуса транзистора Q3. Заранее извините за качество проекта, программой Спринт Лайот пользовался первый раз, до этого делал платы с помощью Компаса, резал лазером. Платы собраны и отлажены под 3шт 3Вт светодиоды с прямым падением 3,7В ток 700мА и по 10Вт светодиод с падением 12 В ток 900мА. По поводу отсутствия регулировки тока могу пояснить следующее: 1. с индуктивностью на выводной каркасной катушке ф8-10 мм, 34 витка провод 0,63 индуктивность 47мкГ материал с проницаемостью Н3000 ни при каких (от 0 до 33кОм) значениях резистора VR1 регулировки тока нет. Подбирал R10. 2. При монтаже SMD катушки ф8 мм индуктивность 100мкГ провод 0,25 регулировка тока есть от 450 мА до 1,2А.
Ответить
0
Shap #
Автору "5+" за хорошую статью!
Кому интересно: например: pt4115 - LED Driver, 30V, 1.2A - цена: 6.5 руб. + ещё пару элементов (см.PDF).
LM393 - цена:30 руб. + десяток элементов.
Ну разница понятна..
Ответить
0
Дмитрий #
Да pt4115 дешевле, сам покупал, не спорю. Но собранный по типовой схеме драйвер без дополнительных конденсаторов по входу м/сх и по выходу(параллельно светодиодам) изрядно фонит на частотах 100МГц и выше. Также для нормальной работы светодиодов требуется точная подборка резистора-датчика тока в диапазоне 0,082 ома-0,1 ом. Проверено осциллографом LeCroy WaveSurfer 104Xi
Ответить
0
dmt021 #
Подскажите переделку схемы под токи 0.1 - 50 mA
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется сила тока?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

iMAX B6 - зарядное для Lion, LiPo, LiFe, Pb, NiCd и NiMH аккумуляторов
iMAX B6 - зарядное для Lion, LiPo, LiFe, Pb, NiCd и NiMH аккумуляторов
Discovery V8 Ручной фен 450 Вт с регулировкой температуры
вверх