1

SERWIS

ELEKTRONIKI

Sterownik łańcucha diod LED działający na jednej

baterii 1.5-woltowej

Ten prosty sterownik o małej mocy, złożo-

ny z kilku standardowych podzespołów, może

sterować różnymi typami diod LED i innymi

obciążeniami.

W artykule przedstawiono, w jaki sposób,

za pomocą kilku niedrogich podzespołów elek-

tronicznych, można rozświetlić łańcuch diod

LED dowolnego koloru z baterii (akumulatora)

1.5-woltowego. Obwód pokazany na rysunku

1 tworzy nieregulowaną przetwornicę step-up

zwiększającą sprawność o około 65%, zdolną

do dostarczania średniej mocy 230mW przy

nominalnym napięciu wejściowym 1.5V. Sterow-

nik przetestowano za pomocą łańcucha trzech

standardowych białych diod LED (szczegóły

w tabeli 1).

Rys. 1. Z kilku standardowych podzespołów elektronicznych można złożyć obwód do zasilania

łańcucha diod LED. Obwód umożliwia dostosowanie parametrów pracy poprzez zmianę

wartości podzespołów.

Obwód ten jest również w stanie zasilić więk-

szą ilość diod LED połączonych szeregowo

o niższym prądzie, w granicach dostępnej mocy

wyjściowej. Na przykład typowy spadek napięcia

stałego na czerwonych diodach LED przy prą-

dzie 10mA wynosi 1.9V, co oznacza, że można

zasilić 11 czerwonych diod LED wymagają-

cych prądu o natężeniu 10mA. Obwód może

być używany do sygnalizacji świetlnej, świateł

ostrzegawczych lub w małych lampionach albo

latarkach.

Po włączeniu zasilania tranzystor Q2 prze-

chodzi w stan nasycenia, a prąd kolektora za-

czyna wzrastać w cewce indukcyjnej L1, dopóki

prąd bazy tranzystora Q2 nie będzie w stanie

utrzymać stanu nasycenia tranzystora. Ponie-

D2

D3

D4

D1

BYV1030

V

+

L1

47µH

800mA

C2

1µF

I = 20mA

O

Bia³e

diody LED

SW1

W³./Wy³.

R2

47

R1

33k

R3

100

C1

33pF

BT1

1.5V

Q2

2N2222A

Q1

BC550C

O

Tabela 1. Wyniki testu sterownika łańcucha diod LED

Napięcie

baterii

Napięcie

wyjściowe

Prąd

wyjściowy

Wartość

szczytowa prądu

indukcyjności L1

Częstotliwość

generacji

Współczynnik

wypełnienia

Szczytowa

wartość

tętnień

napięcia

V

BAT

V

QUT

I

OUT

I

PK

f

OSC

V

ripple

1.5 V

11.3V

20.5mA

450mA

48kHz

9%

400mV

1V

9.75V

8.9mA

250mA

66kHz

8%

100mV

SERWIS

ELEKTRONIKI

2

Sterownik łańcucha diod LED działający na jednej baterii 1.5-woltowej

waż prąd bazy jest stały dla danego napięcia

baterii i wartości indukcyjności, szczytowa war-

tość prądu cewki indukcyjnej zależy od wartości

wzmocnienia prądowego h

FE2

tranzystora Q2

i od energii E

L1

zmagazynowanej w indukcyj-

ności L1:

E = ×

L1

L1

FE2

L1×(h × I )

2

2

I =

PK

2

B2

2

gdzie:

!

L1 – indukcyjność

!

I

PK

– szczytowy prąd cewki indukcyjnej

!

I

B2

– prąd bazy tranzystora Q2.

Tranzystory Q1 i Q2 są sprzężone poprzez

pętlę dodatniego sprzężenia zwrotnego, więc

gdy tranzystor Q2 wychodzi ze stanu nasyce-

nia, tranzystor Q1 jest szybko włączany, a Q2

wyłączany. Następnie napięcie indukcyjności L1

zmienia biegunowość (polaryzację) i rozładowu-

je swoją energię do kondensatora C2. Od tego

momentu tranzystor Q2 ponownie przechodzi

w nasycenie, a tranzystor Q1 zostaje wyłączony

i rozpoczyna się nowy cykl ładowania.

Aby poprawić sprawność obwodu, tranzystor

Q2 powinien być tranzystorem o szybkim prze-

łączaniu z możliwie najwyższym wzmocnieniem

prądowym. Należy upewnić się, że indukcyjność

nie jest nasycona przy szczytowej wartości prą-

du, a prąd kolektora tranzystora Q2 nie przekra-

cza jego maksymalnej dopuszczalnej wartości.

Kondensator C1 nie jest absolutnie niezbędnym

elementem obwodu. Przyspiesza on jednak

przełączanie tranzystora Q1, co z kolei skraca

czas przełączania tranzystora Q2, a to znacznie

poprawia sprawność obwodu.

Obwód działa z każdą 1.5-woltową baterią,

nawet z miniaturową baterią pastylkową. Jednak

najlepszą opcją jest bateria alkaliczna typu AA-

-LR6, która dzięki dużej pojemności – 2700mAh

(miliamperogodzin) może zasilać obwód przez

kilka godzin. Aby zaoszczędzić energię akumu-

latora (baterii) i wydłużyć czas pracy obwodu,

można zmniejszyć prąd ładowania cewki induk-

cyjnej poprzez zwiększenie oporności rezystora

R2. Po rozładowaniu baterii jasność diod LED

zmniejsza się, a minimalne napięcie wejściowe,

które jeszcze umożliwia świecenie diod LED wy-

nosi 0.75V przy prądzie wyjściowym o natężeniu

zaledwie 0.38mA.

Autor: Luca Bruno (Electronic Design)

}