Главная » Питание
Призовой фонд
на июль 2017 г.
1. Осциллограф DSO138
Паяльник
2. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
3. 200 руб.
От пользователей

Похожие статьи:


Драйвер светодиода на микросхеме ST1S10

Чтобы собрать драйвер светодиода с высоким КПД, необходимо подобрать преобразователь с полевыми транзисторами в выходном каскаде, собранный по синхронной топологии, которая позволяет избежать лишних потерь энергии на выпрямительном диоде. Про принцип работы синхронного преобразователя в статье не рассказывается, так как информации полно в интернете. Итак, выбор пал на микросхему ST1S10 производства ST Microelectronics:

Выбор сделан не случайно, а именно по следующим критериям:

  • малая цена;
  • синхронная топология;
  • выходной каскад интегрирован в корпус, и выполнен на полевых транзисторах;
  • малое число внешних компонентов, т.к. для синхронной топологии не требуется выпрямительный диод, а выходной каскад встроен в микросхему;
  • высокий КПД (не менее 90 %);
  • легко паяемый корпус SOIC-8E.

Изначально схема из даташита выглядит вот так:

При таком включении схема является преобразователем со стабилизацией по напряжению. Но мне нужна стабилизация по току, так как я собираюсь питать светодиоды. Поэтому я добавил в схему шунт, операционный усилитель LM358, и подключил всё это дело к микросхеме преобразователя ST1S10. Ну и ещё добавил некоторые мелочи типа индикатора питания, итд. Схема приобрела следующий вид:

Схема драйвера светодиода на микросхеме ST1S10

Настройка выходного тока осуществляется подбором номиналов резисторов R2 и R3. Предположим, нам нужно рассчитать сопротивления резисторов R2 и R3 для выходного тока 0,65А. Для начала рассчитаем напряжение, падающее на шунте R1 при протекании тока 0.65А.

R_шунта * I_светодиода = U_падения_шунта
0,051 * 0,65 = 0,03315

При протекании тока 0,65А напряжение на шунте R1 составит 0,03315 Вольт. Нам нужно усилить это напряжение в N раз, чтобы получить напряжение компаратора ST1S10. Смотрим в даташит. Напряжение компаратора ST1S10 составляет 0,8 Вольт. Рассчитаем коэффициент усиления ОУ:

U_компаратора / U_падения_шунта = N_раз_усиление_оу
0,8 /
0,03315 = 24,13

Нам нужно усилить напряжение на шунте в 24,13 раз. Для этого в схеме применён ОУ LM358, включенный по схеме неинвертирующего усилителя. Резисторы R2 и R3 задают коэффициент усиления, который рассчитывается по формуле:

N_раз_усиление_оу = 1 + ( R2 / R3 )

Немного изменим формулу - вынесем единичку из под знака равенства:

24,13 = 1 + ( R2 / R3 )
24,13 - 1 = 23,13
23,13 = ( R2 / R3 )

Таким образом, соотношение сопротивлений R2/R3 должно быть примерно 23,13. Подбираем любые номиналы, которые нам удобны.
Например, 51K / 2,2K = 23,18
Считаем получившийся ток на выходе драйвера:

0,8 / 23,18 = 0,0345125107851596
0,0345125107851596 / 0,051 = 0,6767158977482279

Ток на выходе составит 676 мА, если не учитывать погрешность резисторов. С учётом погрешности резисторов, возможно потребуется подгонка номиналов под конкретный ток. Я использовал резисторы с погрешностью 5%, поэтому ток получился немного не по расчётам (получилось примерно 710 мА). Чтобы избежать подобных проблем, можно использовать резисторы с погрешностью не более 1%.

К выходу драйвера я подключил 2 светодиода, соединённых последовательно. Каждый светодиод мощностью 3 Вт, номинальный ток 700 мА. Светодиоды я закрепил на процессорном радиаторе от компа. Максимально допустимое напряжение питания схемы 18 Вольт. Минимальное напряжение питания равно напряжению падения на светодиодах + 1...2 B.

Радиатор:

Фото платы, вид сверху. Вместо индуктивности на 3,3 мкГн установлена индуктивность на 47 мкГн:

Вид со стороны дорожек. Вместо операционного усилителя LM358 применён TL3472C:

Размеры платы:

Светлые провода идут к светодиодам. Нижний провод "+", верхний провод "-".

Ниже в таблице можно посмотреть получившийся КПД драйвера. Китайский мультиметр, которым проводились измерения, немного врёт, такчто цифры примерные. Однозначно могу сказать, что КПД выше 90% судя по малому нагреву схемы.

Напряжение питания,

В

Ток потребления,

А

Потребляемая мощность,

Вт

Напряжение падения на светодиодах,

В

Ток через светодиоды,

А

Мощность на светодиодах,

Вт

КПД,

%

12,38 0,44 5,4472 7,01 (два светодиода) 0,72 5,0472 92,6
11,94 0,635 7,5819 10,38 (три светодиода) 0,69 7,1622 94,4
16,00 0,44 7,04 9,12 (три светодиода) 0,71 6,4752 91,9

Операционный усилитель LM358 можно заменить на любой другой, работающий от однополярного питания, с максимальным напряжением питания более 18 Вольт. Например, LM158, LM258, LM2904, AD8066, LM392DR, LT1013D, MAX9944ASA+, MAX44246ASA+, MAX44248ASA+, TL3472. Возможно потребуется корректировка платы под другие ОУ, если распиновка будет иная. Сопротивление шунта-резистора R1 может быть в пределах 30...100 милиОм (или 0,03...0,1 Ом), При использовании номинала R1 отличного от схемы, необходимо резисторами R2 и R3 установить желаемый выходной ток драйвера (формула есть в статье выше). Максимальный выходной ток микросхемы - 3 А (КПД при максимальной нагрузке немного снижается).

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
IC1 Операционный усилитель
LM358
1 TL3472, RC4558, TL072Поиск в FivelВ блокнот
IC2 DC/DC импульсный регулятор
ST1S10
1 Поиск в FivelВ блокнот
C1, C2 Конденсатор100мкФ 25В2 Поиск в FivelВ блокнот
C7 Конденсатор470мкФ 25В1 Поиск в FivelВ блокнот
C3-C6, C8 Конденсатор0.1 мкф5 Поиск в FivelВ блокнот
R1 Резистор
0.051 Ом
1 2512Поиск в FivelВ блокнот
R2 Резистор
51 кОм
1 0805Поиск в FivelВ блокнот
R3 Резистор2,2 кОм1 0805Поиск в FivelВ блокнот
L1 Катушка индуктивности3,3 мкГн1 Поиск в FivelВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: Изменена: 06.09.2014 0 0
Я собрал 0 1
x

Оценить статью

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

Средний балл статьи: 5 Проголосовало: 1 чел.

Комментарии (25) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Valter50 #
А Вы уверены, что этот ОУ будет нормально работать при входных напряжениях, очень близких к 0? Двухполярное питание в данном случае было бы правильнее, хотя и усложнит схему, конечно.
Ответить
+1
BARS_ #
LM358 прекрасно работает с маленькими напряжениями на входе и не жалуется.
Ответить
0
Valter50 #
Откуда это следует? На какой параметр Вы смотрите? Может быть и работает, конечно, но это не штатный режим.
Ответить
0
BARS_ #
А из чего следует, что она не может работать с такими напряжениями на входе?
Ответить
0
Valter50 #
Так это же Вы утверждаете, что ДОЛЖНА работать. Я лишь высказал сомнения, что это ее штатный режим. Еще раз прошу указать, какие параметры говорят, что она ДОЛЖНА работать в таком включении?
Ответить
0
BARS_ #
Стоп, это вы утверждаете, что это нее ее штатный режим. Так что сначала посмотрим на ваши доводы.
Ответить
0
Valter50 #
Читаем внимательно мой первый пост. Я лишь выразил сомнение. Вы УТВЕРЖДАЛИ, что работает и дали ссылку на ДШ. Я попросил указать параметр, который показывает, что должна работать. И т.д.
На этом дискуссию прекращаю, жаль времени.
Ответить
0
BARS_ #
Ссылка на даташит дается автоматически. Мои утверждения основаны на том, что она РАБОТАЕТ в таком режиме и работает отлично. А теперь скажите, на чем основаны ваши сомнения.
Ответить
0
Александр #
Простите что влезаю в Вашу беседу
Для LM358 штатный режим работы при входных напряженияхх вблизи нуля или минуса питания.
Следует это из документации (" target="_blank">lm358.pdf ]datasheet)
На первой странице четвертый пункт раздела "особенности"
Common-Mode Input Voltage Range Includes Ground, Allowing Direct Sensing Near Ground
Common-Mode Диапазон входного напряжения включает в себя землю, что дает возможность прямого измерения у земли
Гуглоперевод
Ответить
+1

[Автор]
Zlodey #
Оно не "будет работать", оно "давно работает". Кто боится, могут поставить шунт побольше, типа 0.1 Ома
Ответить
0
hasl #
Работать будет, но будет нарушена линейность - это факт
Ответить
0
варп #
Zlodey, Вы уверены, что м/с RC4558, TL072 являются аналогами LM358?
RC4558, TL072 вряд ли способны в Вашей схеме работать так, как Вы описываете. Они не могут работать при однополярном питании (да и двух полярном - тоже), с потенциалами настолько близкими к потенциалам шин питания... Скорей всего, они, как требуется, вообще работать не будут...
Ответить
0

[Автор]
Zlodey #
Немного поправил список ОУ для очистки совести
Ответить
0
варп #
Zlodey, и это - правильно. Поверьте - обидеть не хотел. Просто здесь, истина - дороже.
Удачи.
Ответить
0
Михаил #
Будет ли принципиальная разница,если диоды соединить параллельно, а не последовательно?
Нужно в машине запитать около 100 маломощных диодов
Ответить
0

[Автор]
Zlodey #
Параллельно светодиоды соединять нельзя, из-за разного напряжения падения на каждом светодиоде. А вот при последовательном соединении ток протекает через всю цепь одинаковый.
Ответить
0
Алексей #
На какой ток нужно рассчитывать дроссель?
Ответить
0

[Автор]
Zlodey #
Ну вообще нужно рассчитывать по формулам. Обычно я беру дроссель с запасом по току, и всё работает без проблем.
Ответить
0
Александр #
А если сделать подпитку и убрать операционник?
Прикрепленный файл: 12.GIF
Ответить
0

[Автор]
Zlodey #
Лишние потери
Ответить
0
Александр #
На 1.5% КПД хуже на 1А*10V - я не расстроюсь.
А вот лишний операционник и куча места на плате, совсем другое дело.
Интересно как со стабильностью тока будет от температуры и входного.
У меня светодиод на 10 Вт на круглом радиаторе с видюхи. В основании радиатора цилиндр диаметром 25, вот хочу с внутренней стороны плату расположить, чтоб поместилась. И от аккума 12v питать.
Если кому интересно, скину результаты сюда.
Ответить
0
Андрей #
Александр, мне интересно, что у вас получилось! Опубликуйте результат своей работы, пожалуйста!
Ответить
0
Маверик #
Подскажите в чем может быть проблема. Шунт поставил номиналом 0.1 Ом, в соответствии с формулой рассчитал номиналы R2, R3. Рассчитывал на ток 0,67 А, но драйвер выдает 0,8 А. Пробовал менять соотношения R2/R3, но эффекта абсолютно никакого не дало, как было 0,8 А так и осталось. В каком месте может быть косяк?
Ответить
0

[Автор]
Zlodey #
Проверьте исправность операционного усилителя
Ответить
0
Александр #
К сожалению на драйвер еще не разродился.
А светодиод прикрепил к такому радиатору
Прикрепленный файл: SAM_0871.jpg
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическая мощность?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Регулятор мощности 2 кВт
Регулятор мощности 2 кВт
UNI-T UT-61A Модуль радиореле на 4 канала
вверх