רגולטור כוח LED לינארי פשוט, מתוקן ומובהר: 3 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

מדריך זה הוא בעצם חזרה על מעגל וויסות הזרם הליניארי של דן. הגרסה שלו טובה מאוד, כמובן, אבל חסר משהו בדרך של בהירות. זה הניסיון שלי להתייחס לזה. אם אתה מבין ויכול לבנות את הגרסה של דן, הגרסה שלי כנראה לא תגיד לך שום דבר נורא חדש. עם זאת … תוך כדי הרכבת הרגולטור שלי על סמך דן, המשכתי להסתכל בתצלומיו של הרכיבים והפזילה- איזה סיכה מתחברת לאיזה סיכה אחרת ?? האם זה קשור לזה או לא? זה מעגל פשוט, כמובן, אבל אני לא מהנדס חשמל ולא רציתי לטעות … כי הטעות, אפילו במעט, גורמת לפעמים לדברים. הוספתי רכיב: מעבר בין ההובלה החיובית של ספק הכוח DC לבין שאר המעגל כך שאוכל להדליק ולכבות אותו. אין סיבה להוציא את זה מהכל, וזה מאוד נוח. עלי לציין כאן גם בהתחלה: יהיו הטענות של "דן" אשר יהיו הפוכות, מעגל זה אינו בסופו של דבר מתאים במיוחד להנעת LED מספק כוח העולה באופן משמעותי על ירידת המתח של הלד. ניסיתי להניע נורית כחולה אחת 3.2V במהירות של 140 מיליאמפר / שעה (הזרם הנבדק היה למעשה 133 מיליאמפר- קרוב מאוד) מספק כוח המדורג 9.5 וולט והתוצאה הסופית הייתה שתוך 60 שניות הנורית החלה להבהב ואז בסופו של דבר כבה … הוא עשה זאת מספר פעמים עם פרקי זמן הולכים ופוחתים בין הפעלה לכישלון. עכשיו זה בכלל לא נדלק. אחרי שאמרתי את זה, נהגתי גם LED בודד בהספק RGB גבוה כמעט ברציפות במשך חודש עכשיו באמצעות אספקת חשמל אחרת שתואמת יותר את ירידת המתח של הנורית- כך שהמעגל הזה יכול לעבוד, סוג של, אבל לא תמיד, בהחלט לא כפי שהובטח במקור, ועלול בהחלט להרוס את נורית החשמל שלך בדרך. קול הניסיון כאן אומר שזה יעבוד כל עוד הדרישות של הלדים שלך תואמות באופן הדוק את ההספק בהספק המגיע מספק החשמל שלך. אם אתה מבחין בהבהוב, פירוש הדבר כי הנורות (LED) נשרפות וכבר פגומות לצמיתות. לקח לי שש נוריות חשמל שהושמדו כדי להבין זאת. "הרבה בוטנים מתו כדי להביא לנו את המידע הזה …" חומרים מתכלים: להלן רשימת הרכיבים של דן, מילה במילה אך תוקנה עבור הפריט הראשון (דן נתן בטעות את מספר המוצר של נגד 10K אוהם, לא 100K אוהם- רשימה מציגה כעת מספר עבור הסוג הנכון). הוספתי גם קישורים למוצרים בפועל שהוזכרו:-R1: נגד 100k-ohm בערך (כגון: Yageo FMP100JR-52-100K) R3: נגד סט סט הנוכחי-ראה להלן Q1: טרנזיסטור NPN קטן (כגון: Fairchild 2N5088BU) Q2: FET גדול בערוצי N (כגון: Fairchild FQP50N06L) LED: LED כוח (כגון: כוכב לבן לוקס 1 וואט LXHL-MWEC)

- רכיב המתג, S1, צריך להיות מדורג לפי המתח של ספק הכוח שבו אתה עומד להשתמש. מתג 12V, למשל, לא יתוכנן להתמודד עם כוח של 18V. שים לב ש- Q2 נקרא גם MOSFET, nMOSFET, NMOS, n-channel MOSFET ו- n-channel QFET MOSFET לסירוגין, Q1 נקרא גם טרנזיסטור צומת דו קוטבי NPN או NPN BJT. דן אינו נכנס למה פירושו של "בערך", ואינו מסביר עד כמה רחוק אתה יכול להגיע או מה זה ישפיע; הוא גם לא מסביר "קטנים" או "גדולים" ואת ההשפעות שיש להם. למרבה הצער, גם אני לא יכול. נדמה שאנחנו תקועים בהקפדה על רכיבים ספציפיים אלה, אלא אם נקבל תואר בהנדסת חשמל. במיוחד בהתחשב בעדינות של LED המעורב, הדבקות קפדנית נראית האפשרות הסבירה היחידה.

לגבי R3:

לדברי דן, הערך עבור R3 באוהם צריך להיות קשור לזרם שבו ברצונך להניע את ה- LED שלך (שהגבולות שלו כבר נקבעו על ידי היצרן) כך שהזרם הרצוי שלך באמפר = 0.5/R3. במשוואה כזאת, התנגדות גדולה יותר ב- R3 תביא לכך שפחות זרם יונע דרך הנורית. באופן אינטואיטיבי, הדבר מוביל למסקנה שהתנגדות מושלמת (כלומר, היעדר הנגד בכלל) פירושה שה- LED לא יפעל (0.5/אינסוף = פחות מאפס). עם זאת, אינני בטוח כלל שזה נכון, ומבחנים אמפיריים משלי של המעגל הזה מעידים שזה לא כך. עם זאת, אם נמשיך לפי התוכנית של דן, R3 של 5 אוהם יפיק זרם קבוע של 0.5/5 = 0.1 אמפר או 100 מיליאמפר. נראה כי חלק גדול מנורות החשמל פועלות בסביבות 350 מיליאמפר / שעה, ולכן עבור אלה תצטרך לקבוע ערך R3 של בערך 1.5 אוהם. למי שפחות מכיר נגדים, זכור שאתה יכול לקבוע כי 1.5 אוהם באמצעות שילוב של נגדים שונים במקביל, כל עוד התוצאה המשולבת הסופית שלך היא 1.5 אוהם של התנגדות. אם אתה משתמש בשני נגדים, למשל, ערך R3 שלך יהיה שווה לערך של הנגד 1 כפול ערך הנגד 2, והמוצר מחולק בסכום של R1+R2. דוגמה נוספת: נגד אחד של 5 אוהם המשולב במקביל למשנהו של, למשל, 3 אוהם, נותן לך (5x3)/(5+3) = 15/8 = 1.875 אוהם אשר יוביל לזרם קבוע במעגל זה של 0.5/1.875 = 0.226 אמפר או 266 מיליאמפר/שעה.

נגדים מדורגים ליכולות שונות לפיזור כוח. נגדים קטנים יכולים להפיג פחות הספק מאשר גדולים יותר מכיוון שגדולים יותר לא יישרפו כל כך מהר אם יזרום בהם יותר מדי זרם. אינך יכול להשתמש בנגד המותקן במשטח במעגל זה מכיוון שהוא אינו יכול להתמודד עם פיזור הכוח. כמו כן, לא תוכל למצוא נגד שהוא "גדול מדי". נגדים גדולים יותר/ פיזית פשוט מסוגלים להתמודד עם יותר כוח מאשר קטנים יותר. גדולים יותר עשויים לעלות יותר להשיג, ויתפסו יותר מקום, אך העלות היא בדרך כלל זניחה (בכל סטריאו שבור יש מאה נגדים עם דירוגי הספק עצומים) וההבדל במרחב הוא בסדר גודל של מילימטרים מעוקבים, כך אל תהסס לטעות בצד הזהירות ולהשתמש בנגדים הגדולים ביותר של התנגדות מתאימה שתוכל למצוא. אתה יכול לבחור אחד קטן מדי, אבל אי אפשר לבחור אחד גדול מדי.

שים לב שאם במקרה יש לך חוט בעל עמידות גבוהה בניכרום, אתה יכול כנראה לחתוך אותו לאורך שיתאים לצרכי ההתנגדות שלך מבלי שתצטרך לפצות עם מספר נגדים. תזדקק למד אוהם כדי לבדוק את ערך ההתנגדות בפועל, וזכור שכנראה יש מידה מסוימת של התנגדות (אולי עד 1 אוהם) בין שני החוטים של מד אוהם שלך כפי שהיא: בדוק זאת תחילה על ידי לגעת בהם ביחד ולראות מה המכשיר קורא, ואז תחשוב על זה כשאתה קובע בכמה חוט ניכרום אתה הולך להשתמש (אם אתה מזהה התנגדות של 0.5 אוהם כשאתה נוגע בחוטי מד האום שלך ביחד, ואתה צריך לסיים עם, למשל, 1.5 אוהם של התנגדות על חוט הניכרום שלך, אז אתה צריך את החוט הזה כדי "למדוד" 2.0 אוהם של התנגדות עבורך במד אוהם).

לחלופין, יש גם דרך להשתמש במעט חוט ניכרום להשלמת מעגל זה אפילו עבור LED שאינך יודע את זרם הדירוג שלו! לאחר שהמעגל הושלם אך חסר R3, השתמש באורך של חוט ניכרום שהוא בהחלט ארוך יותר מכמות ההתנגדות הדרושה לך לפחות באורך סנטימטר או שניים (ככל שהחוט עבה יותר, כך תצטרך את היצירה ארוכה יותר. לאחר מכן הפעל המעגל- שום דבר לא יקרה. כעת הצמיד מקדחה חשמלית לאמצע ה- U של חוט הניכרום כך שככל שהמקדח יתפתל הוא יתחיל לעטוף את החוט סביב מקדח. הפעל לאט לאט את המקדחה. אם כל שאר החלקים של המעגל מחוברים כראוי, הנורית תידלק בקרוב מאוד עמום ויתבהר ככל שהחוט יתקצר! עצור כאשר האור בוהק- אם החוט הופך קצר מדי, הנורית שלך תישרף. זה לא ' לא בהכרח קל לשפוט מתי הגיע הרגע הזה, כך שתנצל את הסיכויים שלך בעזרת טכניקה זו.

לגבי כיורי קירור: דן מזכיר גם את החשיבות האפשרית של כיורי קירור לפרויקט זה, ואת הצורך באספקת חשמל חיצונית של DC בין 4 ל -18 וולט (כנראה שהאמפר לא משנה עבור ספק הכוח הזה, אם כי אינני יודע זאת עבור מסוים). אם אתה מפעיל נורית חשמל, תזדקק לאיזה גוף קירור המחובר אליו, וכנראה שתזדקק לכזה מעבר להיקף "כוכב" האלומיניום הפשוט המסופק עם הרבה נוריות לוקסון. תצטרך גוף קירור רק לרבעון השני אם אתה מפעיל יותר מ -200 מיליאמפר/ שעה במעגל שלך ו/ או הפרש המתח בין ספק הכוח שלך לבין "ירידת המתח" המשולבת של נוריות ה- LED שלך הוא "גדול" (אם ההבדל הוא יותר מ -2 וולט, הייתי בטוח להשתמש בגוף קירור). השימוש היעיל ביותר בכל גוף קירור דורש גם שימוש בכמות זעירה של גריז תרמי (ארקטיק סילבר נחשב למוצר ברמה גבוהה): נקו את גוף הקירור ואת גוף ה- MOSFET/ LED באלכוהול, מרחו חלק, אפילו שכבה דקה של שומן תרמי על כל משטח (אני אוהב להשתמש בלהב סכין X-acto לתוצאות החלקות ביותר, הדקות ביותר), ואז לחץ על המשטחים יחד והדק בעזרת ברג אחד או יותר במקום המתאים. לחלופין, ישנם מספר סוגים של קלטות תרמיות אשר גם ישמשו את אותה מטרה. להלן כמה אפשרויות מתאימות עבור גוף קירור ואספקת חשמל למערך אופייני יחיד עם LED (זכור, ייתכן שתזדקק לשני כיורי קירור- אחד לנורית ואחד ל- MOSFET- בהגדרות רבות): כיור קירור אספקת חשמל

לגבי ספקי כוח: הערה מהירה לגבי ספקי כוח: כמעט כל ספקי הכוח מציינים איפשהו על האריזה כמה וולט הם יגדילו והגברים שהם יכולים לספק. עם זאת, מספר הוולטים מועט כמעט באופן אוניברסלי וכמעט כל ספקי הכוח למעשה מספקים כמות מסוימת של מתח גדולה מזו המצוינת על האריזה שלהם. מסיבה זו, יהיה חשוב לבדוק כל אספקת חשמל נתונה הטוענת שהיא מספקת וולט ליד הקצה העליון של הספקטרום שלנו (כלומר, קרוב ל -18 וולט) כדי לוודא שהיא לא מספקת יותר מדי הספק (25 וולט סביר לחרוג ממגבלות העיצוב של המעגל שלנו). למרבה המזל, בגלל אופי המעגל, הגזמת מתח זו לא תהיה בדרך כלל בעיה מכיוון שהמעגל יכול לנהל מגוון רחב של מתחים מבלי לפגוע בנורות הלדים.

שלב 1: צור את גוף הקירור

אם תזדקק לגוף קירור עבור ה- Q2 שלך, ייתכן שיהיה עליך לקדוח חור בגוף החום כדי להעביר בורג דרך החור הגדול בגוף ה- MOSFET. אין צורך בורג מדויק כל עוד הבורג שלך מסוגל להיכנס דרך חור MOSFET, ראש הבורג גדול יותר (רק מעט) מהחור הזה, וקוטר החור שאתה יוצר בגוף החום הוא לא קטן בהרבה מקוטר הצילינדר של הבורג. באופן כללי, אם אתה משתמש במקדח שקוטרו קרוב אך מעט יותר מקוטר הצילינדר של הבורג שלך, לא תתקשה לחבר את ה- MOSFET לגוף החום. החוטים ברוב ברגי הפלדה חזקים מספיק על מנת לחתוך לתוך גוף קירור (בתנאי שמדובר באלומיניום או נחושת) ובכך "ליצור" את החור המושחל הדרוש. קידוח לאלומיניום צריך להתבצע עם כמה טיפות של שמן מכונה דק מאוד על קצה הסיבית (כגון 3-in-One או שמן מכונת תפירה) והמקדחה נלחצת כלפי מטה בלחץ יציב עדין בסביבות 600 סל"ד ו -115 אינץ 'של מומנט (תרגיל זה של Black & Decker או משהו דומה יעבוד היטב). היזהר: זה יהיה חור קטן מאוד ורדוד והמקדח הדק מאוד שלך עלול להישבר אם יופעל עליו לחץ רב מדי זמן רב מדי! שים לב היטב: "הגוף" של Q2 מחובר חשמלית לסיכת "המקור" של Q2- אם משהו במעגל שלך נוגע בגוף החום הזה מלבד גוף ה- MOSFET, אתה עלול ליצור שורט חשמלי שיכול לפוצץ את ה- LED שלך. שקול לכסות את הצד של גוף הקירור הפונה לחוטים שלך בשכבת סרט חשמלי כדי למנוע זאת (אך אל תכסה את גוף הקירור יותר מזה מהנדרש, מכיוון שמטרתו להעביר חום מה- MOSFET אל אוויר מסביב- קלטת חשמל היא מבודד, לא מוליך, של אנרגיה תרמית).

שלב 2: המעגל

להלן מה שאתה צריך לעשות כדי ליצור מעגל זה:

* הלחם את החוט החיובי של ספק הכוח שלך לצומת החיובי במנורת LED שלך. כמו כן, הלחם קצה אחד של הנגד של 100K לאותה נקודה (הצומת החיובי בנורית).

* הלחם את הקצה השני של הנגד לסיכת GATE של ה- MOSFET ולסיכת ה- COLLECTOR של הטרנזיסטור הקטן יותר. אם הדבקת את שני הטרנזיסטורים יחד והצד הצדדי המתכתי של ה- MOSFET פונה ממך כשכל ששת סיכות הטרנזיסטור מופנות כלפי מטה, סיכת ה- GATE וסיכת ה- COLLECTOR הן שתי הסיכות הראשונות של הטרנזיסטורים האלה- במילים אחרות, הלחם את שני הסיכות השמאליות ביותר של הטרנזיסטורים יחד והלחם אותם לקצה הבלתי מחובר של הנגד 100K.

* חבר את הסיכה האמצעית של ה- MOSFET, סיכת DRAIN, אל הצומת השלילי של ה- LED בעזרת חוט. שום דבר נוסף לא יצורף לד LED.

* חבר את סיכת BASE של הטרנזיסטור הקטן (כלומר, הסיכה האמצעית) לסיכת ה- SOURCE של ה- MOSFET (שהיא הסיכה הימנית ביותר שלה).

* חבר את סיכת ה- EMITTER (הסיכה הימנית ביותר) של הטרנזיסטור הקטן יותר לחוט השלילי של ספק הכוח שלך.

* חבר את אותה סיכה לקצה אחד של R3, הנגד שלך (ה) לבחירתך לצרכי ה- LED שלך.

* חבר את הקצה האחר של הנגד לסיכה BASE שהוזכרה לעיל/ סיכת SOURCE של שני הטרנזיסטורים.

סיכום: כל זה אומר שאתה מחבר את הסיכות האמצעיות והימניות של הטרנזיסטור הקטן זו לזו באמצעות הנגד R3, ומחבר את הטרנזיסטורים זה לזה פעמיים ישירות (GATE to COLLECTOR, SOURCE to BASE) ושוב בעקיפין באמצעות R3 (EMITTER ל- SOURCE). לסיכה האמצעית של ה- MOSFET, ה- DRAIN, אין מה לעשות מלבד להתחבר לצומת השלילי של ה- LED שלך. ה- LED מתחבר לחוט אספקת החשמל הנכנס שלך ולקצה אחד של R1, הנגד של 100K (הצומת השני של ה- LED מחובר לסיכת DRAIN, כאמור). פין ה- EMITTER מתחבר ישירות לחוט השלילי של ספק הכוח שלך, ואז חוזר לעצמו (בסיכת BASE משלו) ול- MOSFET בפעם השלישית והאחרונה באמצעות הנגד R3 המתחבר ישירות לחוט השלילי של ספק הכוח. ה- MOSFET לעולם לא מתחבר ישירות לחוטים השליליים או החיוביים של ספק הכוח, אך הוא אכן מתחבר לשניהם באמצעות כל אחד משני הנגדים! אין נגד בין הסיכה השלישית של הטרנזיסטור הקטן, ה- EMITTER שלו, לבין החוט השלילי של ספק הכוח- הוא מתחבר ישירות. בצד השני של ההתקנה, ספק הכניסה הנכנס מתחבר ישירות לנורית, למרות שהיא עשויה לשאוב יותר מדי כוח (בהתחלה) כדי לא לשרוף את הנורית הזו: המתח הנוסף שהיה גורם לנזק זה הוא מנותבים חזרה דרך הנגד של 100K ודרך הטרנזיסטורים שלנו, מה שישאיר אותו במגמה.

שלב 3: הפעל אותו: פתרון בעיות במידת הצורך

לאחר חיבור גוף הקירור ומפרקי ההלחמה שלך מוצקים ואתה בטוח כי הנורות שלך מכוונות כהלכה וחיברת את המובילים הנכונים לחוטים הנכונים, הגיע הזמן לחבר. ספק הכוח והפעל את המתג! בשלב זה סביר שיקרה אחד משלושה דברים: הנורות (LED) יידלקו כצפוי, הנורות (LED) יהבהבו לזמן קצר ואז יחשכו, או שלא יקרה דבר. אם קיבלת את התוצאות הראשונות מבין אלה, ברכות! עכשיו יש לך מעגל עבודה! יהי רצון שזה יחזיק לך הרבה זמן. אם אתה מקבל תוצאה מס '2, פשוט פוצצת את הנורות שלך ותצטרך להתחיל מחדש עם חדשות לגמרי (ותצטרך להעריך מחדש את המעגל שלך ולברר היכן טעית, כנראה על ידי חיבור חוט בצורה לא נכונה או שמאפשרים לחוט 2 חוטים שלא צריך להיות לך). אם אתה מקבל תוצאה מס '3, אז משהו לא בסדר במעגל שלך. כבה אותו, נתק את אספקת החשמל DC ועבר את חיבור המעגל שלך-אחר-חיבור וודא שאתה מחבר כל מוביל כהלכה ושכל נוריות ה- LED שלך מכוונות כראוי בתוך המעגל. כמו כן, שקול לבדוק פעמיים את ערך מיליאמפר הידוע של הלדים שלך ולוודא שהערך שבחרת ומשתמש עבור R3 יספק מספיק זרם כדי להניע אותו/ אותם. בדוק שוב את הערך של R1 וודא שהוא 100k אוהם. לבסוף, אתה יכול לבדוק את Q1 ו- Q2, אך השיטות לעשות זאת חורגות מהיקף הוראה זו. שוב: הסיבות הסבירות ביותר להופעת אור הן אלה: 1.) הנורות (ים) שלך אינן מכוונות כראוי- בדוק את הכיוון באמצעות המולטימטר וכיוון מחדש במידת הצורך; 2.) יש לך מפרק הלחמה רופף איפשהו במעגל שלך- קח מגהץ והלחם מחדש כל חיבור שעלול להיות רופף; 3.) יש לך חוט חוצה איפשהו במעגל שלך- בדוק אם יש כל חוטים קצרים והפריד כל שעלול לגעת בו- זה לוקח רק חוט נחושת זעיר אחד לאיזשהו מקום כדי לגרום למעגל להיכשל; 4.) R3 שלך בעל ערך גבוה מדי מכדי לאפשר לנורות (LED) לפעול- שקול להחליף אותו בנגד בעל התנגדות נמוכה יותר, או לקצר מעט את חוט הניכרום שלך; 5.) המתג שלך לא מצליח לסגור את בדיקת המעגל עם המולטימטר ולתקן או להחליף אותו; 6.) פגעת בעבר בנוריות (LED) או באחד המרכיבים האחרים בתרשים על ידי: א) אי שימוש בנגדים גדולים במידה מספקת (כלומר, נגד בעל הספק מספיק- R3 צריך להיות לפחות.25 נגד וואט) או גוף קירור גדול מספיק עבור Q2 או עבור ה- LED שלך (הן Q2 והן נוריות ה- LED שלך נתונות במהירות לנזקים תרמיים פוטנציאליים אם אינם מחוברים לכיורי חום לפני הפעלת המעגל), או; ב.) חציית חוטים ופגיעה בטעות בנורות הלדים שלכם (הדבר מלווה בדרך כלל בנפיחות עשן מסריח); או 7.) אתה משתמש ב- Q1 או Q2 שאינו מתאים למעגל זה. לא ידוע על סוגים אחרים של הנגד החלפים התואמים לשני הרכיבים הללו- אם אתה מנסה ליצור מעגל זה מסוגים אחרים של טרנזיסטורים, עליך לצפות שהמעגל לא יפעל. הלוואי ויכולתי לענות על שאלות טכניות בנוגע לבניית מעגלי LED ונהגים, אך כפי שאמרתי בעבר, אינני מומחה ורוב מה שאתה רואה כאן כבר היה מכוסה במדריך אחר שנכתב על ידי מישהו שיודע יותר על תהליך זה. ממה שאני עושה. אני מקווה שמה שנתתי לך כאן הוא לפחות ברור ומפורש יותר מאשר הוראות דומות אחרות הקיימות באתר זה. בהצלחה!

אם המעגל שלך אכן עובד, מזל טוב! לפני שאתה קורא לפרויקט בוצע, הקפד להסיר את השטף שנותר ממפרקי ההלחמה שלך עם אלכוהול שפשוף או ממס מתאים אחר כגון טולואן. אם מותר לשטף להישאר במעגל שלך, הוא יגרום לאכלה של הפינים שלך, לפגוע בחוט הניכרום שלך (אם אתה משתמש באחד מהם) ואף יכול לפגוע ב- LED שלך תוך מספיק זמן.השטף הוא נהדר, אבל כשתסיים עם זה הוא חייב ללכת! כמו כן, ודא כי בכל אופן שתגדיר את האור שלך לעבודה, שלא יהיה סיכוי שאחד מחוטיו יגע בטעות או יתפרק בעת שימוש במעגל או הנעתו. כרית גדולה של דבק חם יכולה לשמש כסוג של תרכובת עציצים, אך תרכובת השתילה בפועל תהיה טובה יותר. מעגל לא מוגן שמתרגל לכל דבר מועד לכישלון בהתחשב בזמן מספיק, ומפרקי הלחמה לפעמים אינם יציבים כפי שהיינו רוצים לחשוב שהם. ככל שהמעגל הסופי שלך מאובטח יותר, כך תצא ממנו יותר!