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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Iluminação interior com LEDs superbrilhantes. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Automóvel. Dispositivos eletrônicos A confiabilidade do iluminador interior do carro "Volga GAZ-3110" em uma lâmpada fluorescente deixa muito a desejar. No meu carro, a luz interna falhou no segundo ano de operação. Tentativas de montar independentemente um conversor mais confiável, semelhante ao descrito no artigo de V. Kharyakov "Fonte de alimentação para uma lâmpada fluorescente" ("Radio", 2006, No. 7, pp. 47, 48), trouxe apenas temporário sucesso. A lâmpada fluorescente, que normalmente funcionava no verão, parou de acender com o início do frio. Para seu início confiável, no entanto, aparentemente, a incandescência dos eletrodos é necessária. O aparecimento à venda de LEDs super brilhantes levou à ideia de substituí-los por uma lâmpada em uma lâmpada de interior de carro. Normalmente, o LED é conectado a uma fonte de energia através de um resistor de lastro. Um teste dos LEDs KIPD80 adquiridos mostrou que a queda de tensão direta média em cada dispositivo é de 3,5 V a uma corrente direta média de 50 mA. Aumentar a corrente em excesso de 70 mA leva à falha do LED. Assim, o consumo máximo de energia de um LED é de 0,175 watts. O cálculo mostra que com uma tensão de alimentação de 12 V e sete guirlandas de três LEDs conectados em série e um resistor de lastro de 30 Ohm em cada iluminador, a eficiência do iluminador é de 87,5%. Mas a tensão de bordo nos carros é bastante instável (no GAZ-3110, uma mudança de tensão de 11 para 15 V é considerada normal). Em baixa tensão, quando os faróis, o aquecedor de vidro e outros consumidores são ligados, a eficiência desse iluminador é drasticamente reduzida. Com um aumento superior a 14 V, a corrente nos LEDs ultrapassará o máximo permitido, o que os desabilitará. Nesse caso, você pode, é claro, usar estabilizadores de corrente de 50 mA em vez de resistores de lastro, mas o problema de trabalhar com uma tensão interna reduzida permanece. Portanto, decidiu-se montar uma guirlanda de vinte LEDs conectados em série e alimentá-la a partir de um conversor flyback step-up. Estudar a experiência de construir lâmpadas LED na Internet determinou a base do conversor - um microcontrolador barato e acessível com controle de largura de pulso. MS34063 (pela ON Semiconductor) ou sua contraparte doméstica KR1156EU5. Como a tensão limite dos transistores de saída deste microcircuito é de 40 V e uma guirlanda de vinte LEDs requer 70 V, foi necessário um transistor de comutação externo de alta tensão, escolhido como um transistor de efeito de campo IRL640 com uma tensão máxima de 200 V, uma corrente máxima de 18 A e uma resistência de canal aberto inferior a 0,18 ohm. Outro argumento a favor deste transistor foi seu curto tempo de comutação.
O diagrama esquemático do conversor é mostrado na fig. 1. Ligar o chip MC34063 tem três diferenças em relação ao chip típico. Primeiramente, os transistores de pré-saída e saída do microcontrolador são conectados a um estabilizador de micropotência 78L05 (DA1) para uma tensão de 5 V, necessária para controlar o transistor IRL640 (em um circuito típico, eles são conectados diretamente à fonte de alimentação). fonte). Alimentar uma série de LEDs com uma corrente estável permite manter o nível de potência transmitido a ele dentro de uma ampla gama de mudanças na tensão de alimentação. Ele também fornece compensação de temperatura para o modo de operação dos LEDs - à medida que a temperatura aumenta, a queda de tensão direta no LED diminui. Consequentemente, a potência consumida por ele é reduzida. Como resultado de condições de fornecimento de energia confortáveis para LEDs - a confiabilidade e a longevidade de seu trabalho. Para limitar a tensão de saída abaixo da tensão de ruptura do transistor IRL640, um dispositivo de proteção foi introduzido no transistor KT315B com um divisor de tensão R5R6 no circuito base. O transistor VT1 abre quando a tensão na saída do conversor atinge cerca de 150 V. Esta solução evita a falha do transistor IRL640 quando a guirlanda de LEDs é desligada. A resistência do resistor R1 foi escolhida com base na limitação da corrente através do transistor IRL640 no nível de 3 A. Devido à falta de resistores desse valor à venda, foi feito de duas voltas de fio de nicromo com diâmetro de 0,5 mm, enrolado em haste de broca com diâmetro de 4,5 mm. Os fios condutores foram estanhados com ácido fosfórico. A bobina do conversor é feita no circuito magnético blindado B18 do conversor do antigo iluminador fluorescente. Consiste em 30 voltas de fio PEV-2 0,3. A bobina é enrolada no quadro de volta para rodar, as camadas são separadas por uma camada de papel capacitor. O espaçamento entre os copos do circuito magnético é feito com uma arruela recortada em papel de escritório. Os copos são apertados com um parafuso MXNUMX de cobre ou latão. Eles também anexam o circuito magnético à placa. A estrutura da bobina é fixada dentro do núcleo magnético com arruelas de polietileno poroso. O transistor IRL640 é montado em um dissipador de calor caseiro cortado de uma placa de cobre de 1 mm de espessura. As bordas laterais do dissipador de calor são entalhadas, dobradas e giradas em 90 graus com um alicate. Para um melhor contato térmico entre o transistor e o dissipador de calor, é utilizada uma pasta condutora de calor. O dissipador de calor com o transistor é fixado à placa do conversor com um parafuso e uma porca MXNUMX. O diodo retificador VD1 foi escolhido com tensão reversa máxima de 400 V e tempo de recuperação de 150 V não só por estar disponível comercialmente. Aquece um pouco e reduz a eficiência do conversor. É desejável usar diodos com menor tempo de recuperação (HER105 ou SF18).
A placa conversora é feita de fibra de vidro com 1,5 mm de espessura. O desenho da placa é mostrado na fig. 2. A folha é gravada apenas em faixas estreitas ao longo dos condutores impressos, a folha restante serve como um fio comum conectado à carroceria do carro (polo negativo da tensão de bordo). Para fixar a placa conversora na base da lâmpada, duas porcas MOH são soldadas nela, elas também servem como contatos conectando o fio comum da placa à base. O contato para um conector padrão de 6,3 mm para conectar o fio positivo da fonte de alimentação onboard à placa também é cortado em folha de cobre de 1 mm de espessura. Ele é fixado à placa com um suporte feito de fio de cobre com diâmetro de 1 mm e soldado. A aparência da placa instalada na base do iluminador é mostrada na fig. 3.
Uma guirlanda de LEDs é montada em uma placa separada da mesma fibra de vidro. Ele é fixado na base do iluminador em vez de uma lâmpada fluorescente em duas buchas de 5 mm de comprimento com dois parafusos MOH, que são aparafusados em porcas soldadas na placa conversora. Os LEDs são colocados uniformemente na placa e conectados em série de acordo com. A guirlanda é conectada ao conversor com dois fios MGTF flexíveis. Da base do iluminador é necessário remover as peças de fixação da lâmpada fluorescente. O iluminador praticamente dispensa ajustes e, com peças reparáveis, começa a funcionar imediatamente. Pode haver de seis a quarenta LEDs em uma guirlanda. A eficiência medida do conversor é de 75% com um consumo de energia de 4,29 W e, portanto, uma potência em uma guirlanda de 3,22 W. Autor: V. Gorbatykh, Ulan-Ude, República da Buriácia; Publicação: radioradar.net
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