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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Lanterna LED. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / iluminação LEDs brancos superbrilhantes são emissores de luz econômicos de baixa potência que podem substituir com sucesso as lâmpadas incandescentes em lanternas. Recentemente, luzes LED fabricadas comercialmente apareceram no mercado. Este artigo ajudará os rádios amadores a fazer o mesmo por conta própria e, ao mesmo tempo, entender alguns dos meandros da fonte de alimentação LED. A peculiaridade de um LED como carga para uma fonte de energia é que, ao contrário de uma lâmpada incandescente, ele possui uma característica de tensão-corrente não linear com um “calcanhar” pronunciado na seção inicial. A queda de tensão direta no LED branco em correntes operacionais excede 3 V. Não é racional alimentá-lo com uma bateria de 4,5 V de três células galvânicas - um terço da energia será desperdiçado, dissipando-se em um resistor de extinção. A tensão de dois, e ainda mais de uma célula galvânica, não é suficiente, é necessário um conversor que aumente a tensão para o valor desejado e a mantenha inalterada quando a bateria estiver descarregada. Tal conversor pode ser montado de acordo com o circuito mostrado na Fig. 1. Sua base é o microcircuito Maxim MAX756, projetado especificamente para dispositivos eletrônicos portáteis autoalimentados. O conversor permanece operacional quando a tensão de alimentação cai para 0,7 V. A tensão de saída estabilizada pode ser ajustada para 3.3 ou 5 V em uma corrente de saída de até 300 ou 200 mA, respectivamente. Eficiência em carga máxima - mais de 87%.
O chip DA1 é incluído de acordo com o esquema típico. O indutor L1, o diodo VD1 e o capacitor C3, juntamente com um transistor de efeito de campo embutido no microcircuito (seu dreno está conectado ao pino 8, a fonte ao pino 7) formam um inversor do tipo elevador. O capacitor C2 bloqueia a fonte de tensão de referência interna para corrente alternada e C1 bloqueia a bateria GB1. A tensão de realimentação da saída do inversor é alimentada ao pino 6 do microcircuito. A conexão do pino 2 mostrada no diagrama corresponde a uma tensão de saída de 3,3 V. Se você conectar este pino ao fio comum (pino 7), a tensão aumentará para 5 V. Conectar ao fio comum do pino 1 interromperá o inversor. Conclusão 5 - entrada do sistema de controle de tensão de alimentação não utilizada neste caso. Não deve ficar livre e por isso está ligado ao positivo da bateria GB1. O ciclo do inversor pode ser dividido em duas fases. No primeiro, o transistor interno está aberto, uma corrente crescente linear flui através do indutor L1. O campo magnético do indutor armazena energia. O diodo VD1 está fechado. O capacitor C3 descarrega, fornecendo corrente à carga. A duração nominal da fase é de 5 µs, mas pode ser interrompida automaticamente antes se a corrente de dreno do transistor atingir o valor máximo permitido (aproximadamente 1 A). Na segunda fase do ciclo, o transistor é fechado. A corrente do indutor L1, agora fluindo, caindo pelo diodo VD1, carrega o capacitor C3, compensando sua descarga na primeira fase. Quando a tensão no capacitor atinge um limite predeterminado, a fase para. Dependendo da tensão de alimentação e da corrente de carga, a frequência de repetição do ciclo descrito varia em uma faixa muito ampla. Com uma diminuição na tensão de entrada e um aumento na corrente de carga, o chip MAX756 muda para um modo com duração de fase fixa (5 e 1 µs, respectivamente). A tensão de saída não se estabiliza, ela diminui, permanecendo o máximo possível em tais condições Quatro LEDs L-53PWC "Kingbright" conectados em paralelo são instalados na lanterna como emissores de luz. Conector X1 - o soquete da lâmpada disponível na lanterna. Visto que com uma corrente de 15 ... 30 mA a queda de tensão direta no LED é de aproximadamente 3,1 V, os 0,2 V extras tiveram que ser pagos pelo resistor R1 conectado em série. À medida que os LEDs aquecem, a queda de tensão entre eles diminui e o resistor em série, até certo ponto, estabiliza a corrente e o brilho do brilho. Não foi necessário equalizar os valores de corrente por meio de LEDs individuais. Diferenças em seu brilho "a olho" não foram encontradas. O design foi baseado em uma lanterna "VARTA" com uma unidade rotativa de emissão de luz. Em princípio, qualquer outra lanterna serve, na qual haja espaço livre para colocar as peças necessárias. Graças ao uso de componentes de pequeno porte, tudo foi colocado dentro do nó emissor de luz (Fig. 2). A instalação foi realizada pelo método articulado usando os pinos do microcircuito como pontos de referência.
Quatro LEDs como mostrado na fig. 3, substituiu a lâmpada de vidro removida da lâmpada de lanterna "normal". As conclusões de seus ânodos são soldadas ao invólucro de metal da base, as conclusões dos cátodos são passadas para seu orifício central e soldadas. Capacitores de óxido C1 e C3 - tântalo importado para montagem em superfície. Sua baixa resistência em série afeta favoravelmente a eficiência. Capacitor C2 - K10-176 ou qualquer outra cerâmica. O diodo Schottky 1N5817 pode ser substituído pelo SM5817 ou, negligenciando a queda de tensão direta um pouco mais alta, pelo 1N5818 (SM5818). O enrolamento do indutor L1 é de 35 voltas de fio PEV-2 0,28, enrolado no circuito magnético do indutor do filtro de rede de uma fonte de alimentação comutada de baixa potência. Este é um anel K10x4x5 feito de permalloy de molibdênio com uma permeabilidade magnética de 60. Bobinas com uma indutância de 40 ... 100 μH e uma corrente permitida de pelo menos 1 A da série DM com um circuito magnético de núcleo podem ser usados. É desejável que a resistência ativa do enrolamento do indutor não exceda 0,1 Ohm, caso contrário, a eficiência do dispositivo diminuirá visivelmente. As capacidades do conversor de tensão fabricado foram testadas usando uma fonte de tensão regulada de 0...3 V em vez de uma bateria GB1. A dependência removida da tensão de saída na entrada é mostrada na fig. 4. O conversor continuou a funcionar mesmo quando a tensão de alimentação caiu para 0,4 V, fornecendo neste modo uma tensão de 2,6 V a uma corrente de 7 mA (em vez dos 110 mA originais). O brilho dos LEDs ainda era perceptível. Depois de desligar e ligar novamente, o conversor ligou apenas com uma tensão de alimentação superior a 0,7 V. A eficiência medida com baterias novas foi de 87%.
A Maxim lança hoje uma versão aprimorada do chip MAX756 - MAX1674. Possui um retificador síncrono embutido, que dispensa o uso de diodo externo e permite aumentar a eficiência do conversor para 94%. Deve-se ter em mente que é possível alcançar uma eficiência tão alta apenas com a escolha certa do tipo e classificações dos elementos externos e instalação cuidadosa do conversor. Autor: B.Rashchenko, Novosibirsk
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