Диммер управляет светодиодами простое устройство • Питание

Диммер управляет светодиодами

Диммер управляет светодиодами лампами и обогревателями.

В прошлом реостаты (сегодня также называемые потенциометрами) были соединены последовательно с нагрузкой для управления током, протекающим через нагрузку. Несмотря на простоту, этот метод имеет некоторые недостатки.

внешний вид диммеров

Прежде всего, ток можно контролировать только при активной нагрузке. Во-вторых, нагрев реостата приводит к значительным потерям. Кроме того, регулирование интенсивности светового потока, излучаемого светоизлучающими диодами (светодиодами) с реостатом, практически невозможно из-за нелинейных вольт-амперных характеристик светодиодов.

Широтно-импульсная модуляция (PWM) является лучшим и гораздо более эффективным способом для точного изменения интенсивности нагревательных и осветительных приборов (ламп накаливания и светодиодов) или для управления скоростью двигателя.

Диммеры, контролирующие интенсивность источников света, обычно подключаются параллельно с источником питания; это трех контактные устройства. Два контакта подключаются к источнику питания, а третий подключается к нагрузке.

Такие диммеры не могут использоваться вместо обычных двухполюсных переключателей, так как для правильного подключения требуется дополнительный третий провод питания. Чтобы преодолеть эту проблему, мы предлагаем двух контактный диммер, соединенный последовательно с нагрузкой (светодиод, лампа или нагревательный элемент) вместо переключателя, см. Рис1.

рисунок 1

В отличие от переключателя, диммер позволяет регулировать ток нагрузки почти от 0 до примерно 97% от его максимального значения. Диммер питается от нагрузки, когда его переключающий элемент отключен, а ток через нагрузку минимален.

Неудобство как двух контактных, так и трех контактных диммеров – это их потребление остаточного тока, но оно незначительно по сравнению с током при питании нагрузки. Диммеры, описанные ниже, могут использоваться с бытовыми осветительными приборами, термостатами.

Двух контактный диммер с питанием от постоянного тока.

диммер с питанием постоянным током

В основе диммера находится старый добрый таймер 555 в малогабаритном CMOS-исполнении под названием LMC555CN. Он подключен как генератор импульсов с переменным рабочим циклом, по хорошо известной схеме, ничего нового. Выход IC1 подает питание MOSFET T1, который, в свою очередь, включает и выключает нагрузку (светодиод) в соответствии с сигналом PWM. ШИМ-сигнал имеет частоту приблизительно 6 кГц, то есть очень быстро для человеческого глаза. Соотношение импульсов / пауз рабочий цикл регулируется потенциометром P1; минимальные и максимальные значения для ширины импульса определяются резисторами R1 и R2.

До сих пор диммер представляет собой стандартный трех контактный шунтирующий регулятор. Уловкой, чтобы избавиться от одного контакта, является использование питания нагрузки для питания диммера. Это достигается за счет зарядки C2-R4 и LED1, когда T1 закрыт. Стабилитрон D3 ограничивает напряжение до 3,6 В. LED1 служит индикатором включения питания, а также облегчает поиск регулятора в темноте.

Транзистор T1 может выдерживать до 100 В и ток 12 А, но не в одно и то же время. Согласно его данным, он может рассеивать до 60 ватт, и должен быть установлен на подходящем радиаторе, если нагрузка более 1 Вт. R4 определяет максимальное напряжение питания, здесь 20 В. При значениях, приведенных в схеме, мы измерили ток покоя 3,5 мА (Т. Е. Когда рабочий цикл равен 0%). Этого достаточно для того, чтобы некоторые светодиоды загорелись. Уменьшение значения R2 до 75-100 Ом может улучшить ситуацию. Кроме того, значение R5 также уменьшит минимальный ток. Выключатель можно подключить к K1, чтобы полностью отключить диммер.

Диммер с питанием от сети.

диммер с питанием от сети

Конечно, можно адаптировать диммер для использования с источником питания переменного тока, например, напряжением 230 В переменного тока, доступным в домашнем хозяйстве во многих странах по всему миру. Чтобы достичь этого необходимо преодолеть препятствия:

  • Поиск подходящего силового транзистора, способного выдерживать такие высокие напряжения;
  • преобразование переменного напряжения в постоянное.

Второй момент требует некоторого внимания. Простое выпрямление напряжения сети переменного тока недостаточно хорошо, так как большие нагрузки, такие как лампы накаливания, будут мерцать, что делает фильтрацию обязательной. Кроме того, выпрямленное линейное напряжение составляет около 325 В, что слишком много для стандартных бытовых лампочек (однако могут использоваться несколько одинаковых низковольтных лампочек, подключенных последовательно). Из-за этих практических ограничений, то, что следует, в основном иллюстрирует нашу точку зрения и не рекомендуется для использования в реальной жизни.

На рисунке  показана версия регулятора яркости 230 В переменного тока. Наиболее заметным изменением является добавление выпрямителя (D4-D7) и фильтра питания, состоящего из C4, C5 и C6. Конденсатор фильтра составлен из трех отдельных конденсаторов, потому что один большой емкости довольно дорого. С тремя конденсаторами 100 мкФ и 100-ваттная лампочка пульсации напряжения на выходе не превышают 3% (приблизительно). Это невидимо для человеческого глаза. Для больших нагрузок значения C4-C6 должны быть увеличены; для меньших нагрузок они могут быть уменьшены. Емкость этих конденсаторов не является критичной, когда нагревательный элемент используется как нагрузка. Помимо четко видимых схемных изменений есть также несколько более тонких изменений.

Транзистор T1 теперь является силовым транзистором BU323Z Darlington вместо MOSFET. Этот транзистор спроектирован для индуктивных переключений 230 В переменного тока и имеет встроенную защиту от перенапряжения. Он может работать до 150 Вт (с подходящим радиатором!). Если у вас возникнет желание заменить этот транзистор чем-то «более прочным», имейте в виду, что выпрямительные диоды D4-D7 указаны до 1 А и 3 Вт.

Давайте немного посчитаем. При использовании светодиодов (только один или несколько последовательно) для освещения необходимо определить сопротивление токоограничивающего резистора R (рис. 1), а его номинальная мощность должна быть определена. Светодиод прямого напряжения U светодиода зависит от его цвета, см. таблицу

таблица данных

Теперь мы можем оценить значение резистора со следующим уравнением:

формула

Где U SUP – напряжение питания, n – количество светодиодов, U T1 – падение напряжения на транзисторе T1, и I – максимальный ток через светодиод (ы). Просмотрите характеристики светодиодов данные в таблице U и I.

Мощность резистора можно рассчитана с помощью формулы

формула 21. Предположим, что n = 1, U LED = 3 В, I LED = 0,05 А, U T = 0,04 В,

U SUP = 20 В. Затем R = 377 Ом или, округленное до ближайшего более высокого стандартного значения, 390 Ом. Резистор должен поглощать (0,05) 2 × 390 = 0,975 Вт или округлять до общей величины, 1 Вт.

2. Предположим, что U LED = 2 В, I LED = 0,02 А, UT = 0,04 В, U SUP = 16 В. Если мы ограничим светодиод n × U до 80% U SUP, тогда n = 6. В этот случай R становится 220 Ω, а его мощность должна быть больше, чем 88 мВт (0,125 Вт будет хорошим стандартным значением).

3. Предположим, что U LED = 2,5 В, I светодиод = 0,05 А, UT = 3 В, U SUP = 325 В. Если мы ограничиваем светодиод n × U до 80% U SUP, тогда n = 104 и R = 1,378 Ом. Ближайшее стандартное значение будет 1,5 кОм. Его номинальная мощность должна быть больше 3,75 Вт. Требуемый резистор можно реализовать, подключив параллельно два резистора 2 Вт, 3 кОм. С этими резисторами ток через светодиоды становится (U SUP – n × U LED – U T) / 1500 = 0,041 A, что означает, что T1 должен рассеивать U T × I LED = 0,125 Вт. Он должен иметь возможность работать без радиатора.

диммер с питанием постоянным током

внешний вид диммера с питанием постоянным током

Печатные платы и внешний вид диммеров показаны на рисунках ниже.

печатная плата диммера

 

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий