Enkel strøm -LED -lineær strømregulator, revideret og afklaret: 3 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

Denne instruks er i det væsentlige en gentagelse af Dans lineære strømregulator kredsløb. Hans version er selvfølgelig meget god, men mangler noget i klarhedsmåden. Dette er mit forsøg på at løse det. Hvis du forstår og kan bygge Dans version, vil min version sandsynligvis ikke fortælle dig noget frygteligt nyt. Men…… Mens jeg samlede min egen regulator baseret på Dan's, blev jeg ved med at kigge på hans fotografier af komponenterne og skele- hvilken pin forbinder til hvilken anden pin ?? Er dette forbundet med det eller ej? Det er selvfølgelig et simpelt kredsløb, men jeg er ikke en elektrotekniker, og jeg ville ikke have det forkert … Fordi det er forkert, selv lidt, sommetider får tingene til at ødelægges. Jeg har tilføjet en komponent: en omskifter mellem DC -strømforsyningens positive ledning og resten af kredsløbet, så jeg kan tænde og slukke det. Ingen grund til at udelukke det, og det er meget praktisk. Jeg skal også bemærke her i begyndelsen: uanset hvad "Dan's" påstande måtte være modsat, er dette kredsløb I sidste ende IKKE velegnet til at drive en LED fra en strømforsyning, der er betydeligt over LED'ens spændingsfald. Jeg har prøvet at køre en enkelt 3,2V blå LED ved 140 mAh (testet strøm var faktisk 133 mAh- meget tæt) fra en strømforsyning, der var vurderet til 9,5 volt, og slutresultatet var, at inden for 60 sekunder begyndte LED'en at blinke og derefter til sidst sluk … Det gjorde dette flere gange med stadigt faldende tidsrum mellem tænding og fejl. Nu vil den slet ikke tænde. Når det er sagt, har jeg også kørt en enkelt RGB-højeffekt-LED næsten kontinuerligt i en måned nu ved hjælp af en anden strømforsyning, der mere matcher LED-spændingens fald- så dette kredsløb kan fungere, slags, men ikke altid, bestemt ikke som oprindeligt lovet, og kan meget vel ødelægge din power LED undervejs. Erfaringens stemme her siger, at det vil fungere, så længe kravene fra dine lysdioder tæt matcher strømmen i volt, der kommer fra din strømforsyning. Hvis du opdager flimmer, betyder det, at LED (erne) brænder ud og allerede er permanent beskadiget. Det har taget mig seks ødelagte strøm -LED'er at finde ud af dette. "Mange Bothans døde for at bringe os disse oplysninger …" Supplies: Her er Dans forsyningsliste over komponenter, ord for ord, men korrigeret for det første element (Dan havde fejlagtigt givet produktnummeret på en 10K ohm modstand, ikke en 100K ohm- den liste viser nu et nummer for den korrekte type). Jeg har også tilføjet links til de faktiske nævnte produkter:-R1: cirka 100k-ohm modstand (såsom: Yageo FMP100JR-52-100K) R3: strømindstillingsmodstand-se nedenfor Q1: lille NPN-transistor (såsom: Fairchild 2N5088BU) Q2: stor N-kanal FET (f.eks.: Fairchild FQP50N06L) LED: power LED (f.eks.: Luxeon 1-watt hvid stjerne LXHL-MWEC)

- Omskifterkomponenten, S1, skal være vurderet til spændingen på den jævnstrømforsyning, du skal bruge. En 12V switch, for eksempel, vil ikke være designet til at håndtere 18V strøm. Bemærk, at Q2 også kaldes en MOSFET, en nMOSFET, en NMOS, en n-kanal MOSFET og en n-kanal QFET MOSFET i flæng, Q1 kaldes også en NPN bipolar junction transistor eller NPN BJT. Dan går ikke ind på, hvad "cirka" betyder, og han forklarer heller ikke, hvor langt væk du kan gå, eller hvad dette vil påvirke; han forklarer heller ikke "lille" eller "stor" og de effekter, de måtte have. Desværre kan jeg heller ikke det. Det ser ud til, at vi holder fast i disse specifikke komponenter, medmindre vi får en uddannelse inden for elektroteknik. Især i betragtning af den involverede LED's delikatesse synes streng overholdelse den eneste rimelige løsning.

Angående R3:

Ifølge Dan skal værdien for R3 i ohm være relateret til den strøm, du vil drive din LED med (hvis grænser allerede er blevet indstillet af producenten), således at din ønskede strøm i ampere = 0,5/R3. I en sådan ligning vil større modstand i R3 resultere i, at mindre strøm bliver drevet gennem LED'en. Intuitivt fører dette til den konklusion, at perfekt modstand (dvs. fravær af en modstand overhovedet) ville betyde, at LED'en ikke ville fungere (0,5/uendeligt = mindre end nul). Jeg er faktisk slet ikke sikker på, at dette er sandt, og mine egne empiriske tests af dette kredsløb indikerer, at det ikke er sådan. Ikke desto mindre, hvis vi fortsætter i henhold til Dan's plan, vil en R3 på 5 ohm producere en konstant strøm på 0,5/5 = 0,1 ampere eller 100 miliamps. En stor del af strøm -LED'er ser ud til at køre omkring 350 mAh, så for disse skal du oprette en R3 -værdi på omkring 1,5 ohm. For dem, der er mindre bekendt med modstande, skal du huske på, at du kan fastslå, at 1,5 ohm ved at bruge en kombination af forskellige modstande parallelt, så længe dit endelige kombinerede resultat er 1,5 ohm modstand. Hvis du f.eks. Bruger to modstande, vil din R3 -værdi være lig med værdien af modstand 1 ganget med værdien af modstand 2, og produktet divideret med i alt R1+R2. Et andet eksempel: 1 modstand på 5 ohm kombineret parallelt med en anden på f.eks. 3 ohm giver dig (5x3)/(5+3) = 15/8 = 1.875 ohm, som derefter ville resultere i en konstant strøm i dette kredsløb af 0,5/1,875 = 0,226 ampere eller 266 mAh.

Modstande er vurderet til forskellige evner til at sprede strøm. Små modstande kan aflede mindre effekt end større, fordi større ikke vil forbrænde så hurtigt, hvis der køres for meget strøm gennem dem. Du kan ikke bruge en overflademonteret modstand i dette kredsløb, fordi den ikke kan håndtere effekttab. Du vil heller ikke kunne finde en modstand, der er "for stor". Større/ Fysisk større modstande kan bare håndtere mere strøm end mindre. Større kan koste mere at få og vil tage mere plads, men omkostningerne er normalt ubetydelige (hver ødelagte stereo har hundrede modstande i den med enorme effektværdier) og forskellen i rummet er i størrelsesordenen kubikmillimeter, så tag gerne fejl på forsigtighedens side og brug de største modstande med passende modstand, som du kan finde. Du kan vælge en for lille, men det er umuligt at vælge en for stor.

Bemærk, at hvis du tilfældigvis har en nichrom højmodstandstråd til rådighed, kan du sandsynligvis klippe dette til en længde, der svarer til dine modstandsbehov uden at skulle futz med flere modstande. Du skal bruge en Ohm -måler for at teste den faktiske modstandsværdi, og husk på, at der sandsynligvis er en vis grad af modstand (måske så meget som 1 ohm) mellem de to ledninger på din Ohm -måler, som den er: Test dette først ved at ved at røre dem sammen og se, hvad enheden læser, skal du tage højde for dette, når du bestemmer, hvor meget nichromtråd du skal bruge (hvis du opdager 0,5 ohm modstand, når du rører ledningerne på din Ohm -måler sammen, og du skal afslutte op med f.eks. 1,5 ohm modstand på din nichromtråd, så har du brug for denne ledning til at "måle" 2,0 ohm modstand for dig på Ohm -måleren).

Alternativt er der også en måde at bruge en smule nichromtråd til at fuldføre dette kredsløb, selv for en LED, hvis nominelle strøm du ikke kender! Når dit kredsløb er færdigt, men mangler R3, skal du bruge en længde af nichromtråd, der bestemt er længere end den modstand, du har brug for med mindst en tomme eller to (jo tykkere denne ledning, jo længere stykke skal du bruge. Tænd derefter for kredsløbet- der vil ikke ske noget. Sæt nu en boremaskine i midten af U på nichromtråden, så når boret snor sig, begynder den at vikle tråden rundt om et bor. Tænd langsomt for boret. Hvis alle andre dele af kredsløbet er tilsluttet korrekt, vil LED'en snart tænde meget svagt og blive lysere, da ledningen bliver kortere! Stop, når lyset er lyst- hvis ledningen bliver for kort, vil din LED brænde ud. Det er ikke t nødvendigvis let at bedømme, når dette øjeblik er nået, men du vil tage dine chancer med denne teknik.

Med hensyn til kølelegemer: Dan nævner også den mulige betydning af kølelegemer for dette projekt og behovet for en ekstern jævnstrømforsyning på mellem 4 og 18 volt (tilsyneladende gør ampere ikke noget for denne strømforsyning, selvom jeg ikke ved det for bestemte). Hvis du betjener en strøm -LED, skal du have en slags varmelegeme tilsluttet den og sandsynligvis have brug for en ud over omfanget af den enkle aluminiumstjerne "stjerne", der er forsynet med mange Luxeon -lysdioder. Du skal kun bruge en kølelegeme til Q2, hvis du kører mere end 200 mAh strøm gennem dit kredsløb og/ eller spændingsforskellen mellem din jævnstrømforsyning og det kombinerede spændings "fald" på dine lysdioder er "stort" (hvis forskellen er mere end 2 volt, ville jeg være sikker på at bruge en køleplade). Den mest effektive brug af ethvert kølelegeme kræver også brug af en lille mængde termisk fedt (Arctic Silver betragtes som et high -end produkt): rengør både kølelegemet og kroppen på MOSFET/ LED med alkohol, smør en glat, jævnt, TÆNDT lag termisk fedt over hver overflade (jeg kan godt lide at bruge et X-acto knivblad til det absolut glateste, mest jævne, tyndeste resultat), tryk derefter overfladerne sammen og fastgør det med et eller flere skruer på det relevante sted. Alternativt er der flere former for termisk tape, som også vil tjene det samme formål. Her er nogle egnede muligheder for en kølelegeme og strømforsyning til en typisk single-LED opsætning (husk, du skal muligvis have to kølelegemer- en til LED og en til MOSFET- i mange opsætninger): Kølelegeme Strømforsyning

Angående strømforsyninger: Hurtig bemærkning med hensyn til strømforsyninger: stort set alle strømforsyninger angiver et sted på deres emballage, hvor mange volt de vil og forstærkere, de kan levere. Imidlertid er antallet af volt næsten universelt undervurderet, og stort set alle strømforsyninger leverer faktisk en vis spænding større end den, der er angivet på deres emballage. Af denne grund vil det være vigtigt at teste enhver given strømforsyning, der hævder at levere volt nær den øvre ende af vores spektrum (dvs. nær 18 volt) for at sikre, at den faktisk ikke leverer for meget strøm (25 volt ville sandsynligvis overskride designbegrænsningerne i vores kredsløb). Heldigvis på grund af kredsløbets karakter vil denne overstatning af spænding typisk ikke være et problem, da kredsløbet kan styre en lang række spændinger uden at beskadige LED (erne).

Trin 1: Opret køleribberne

Hvis du har brug for en kølelegeme til din Q2, skal du muligvis bore et hul i den kølelegeme for at køre en skrue gennem det store hul i MOSFET's krop. Der er ikke behov for en nøjagtig skrue, så længe din skrue er i stand til at passe gennem MOSFET -hullet, skruens hoved er større (kun lidt) end dette hul, og diameteren af det hul, du opretter i kølelegemet, er ikke meget mindre end diameteren på skruens cylinder. Generelt, hvis du bruger et bor, hvis diameter er tæt på, men lidt mindre end din skrues cylinderdiameter, har du ingen problemer med at fastgøre MOSFET til kølelegemet. Gevindene på de fleste stålskruer er mere end stærke nok til at skære i en køleplade (forudsat at det er aluminium eller kobber) og derved "skabe" det nødvendige gevindhul. Boring i aluminium skal foretages med et par dråber meget tynd maskineolie på spidsen af boret (f.eks. 3-i-One eller en symaskineolie), og boret presses ned med et let fast tryk ved omkring 600 o / min og 115 in-lbs drejningsmoment (denne Black & Decker boremaskine eller noget lignende vil fungere godt). Vær forsigtig: dette vil være et meget lille, lavt hul, og dit meget tynde bor kan gå i stykker, hvis der lægges for meget pres på det for længe! Bemærk godt: "krop" i Q2 er elektrisk forbundet til "kilde" -stiften i Q2- hvis noget i dit kredsløb berører denne køleplade, bortset fra MOSFETs krop, kan du oprette en elektrisk kortslutning, som kan blæse din LED. Overvej at dække siden af kølelegemet, der vender mod dine ledninger, med et lag elektrisk tape for at forhindre dette i at ske (men indkapsl ikke kølelegemet med mere af dette end nødvendigt, da formålet er at flytte varme fra MOSFET til omgivende luft- elektrisk tape er en isolator, ikke en leder, af termisk energi).

Trin 2: Kredsløbet

Her er hvad du skal gøre for at oprette dette kredsløb:

* Lod den positive ledning fra din strømforsyning til den positive knude på din LED. Lod også den ene ende af 100K modstanden til det samme punkt (den positive knude på LED'en).

* Lod den anden ende af denne modstand til GATE -stiften på MOSFET og COLLECTOR -stiften på den mindre transistor. Hvis du havde limet de to transistorer sammen, og havde den metalliske side af MOSFET vendt væk fra dig med alle seks transistorstifter pegende nedad, er GATE-stiften og COLLECTOR-stiften de FØRSTE TO KNAPPER på disse transistorer- med andre ord, lod de to yderste ben på transistorerne sammen og lod dem til den ubeslåede ende af 100K modstanden.

* Tilslut den midterste pin på MOSFET, DRAIN pin, til den negative knude på LED'en med en ledning. Intet mere vil blive knyttet til LED'en.

* Tilslut BASE -stiften på den lille transistor (dvs. den midterste stift) til MOSFET -kilden (som er dens nål længst til højre).

* Tilslut EMITTER -stiften (den nål til højre) på den mindre transistor til den negative ledning på din strømforsyning.

* Tilslut den samme pin til den ene ende af R3, din modstand (er) efter eget valg til din LED's behov.

* Tilslut den ANDRE ende af den modstand til den tidligere nævnte BASE pin/ SOURCE pin på begge transistorer.

Resumé: alt dette betyder, at du forbinder den lille transistors midterste og yderste højre stifter til hinanden via R3 -modstanden og forbinder transistorerne med hinanden to gange direkte (GATE til COLLECTOR, SOURCE to BASE) og igen indirekte via R3 (EMITTER til KILDE). Den midterste pin på MOSFET, DRAIN, har ikke andet at gøre end at forbinde til den negative knude på din LED. Lysdioden tilsluttes din indgående strømforsyningskablet og til den ene ende af R1, 100K -modstanden (den anden knude på LED'en er tilsluttet DRAIN -stiften, som netop nævnt). EMITTER -stiften tilsluttes direkte til den negative ledning i din strømforsyning og går derefter tilbage til sig selv (ved sin egen BASE -pin) og til MOSFET for tredje og sidste gang via R3 -modstanden, der også tilsluttes direkte til den negative ledning af strømforsyningen. MOSFET tilsluttes aldrig direkte til hverken de negative eller positive ledninger i strømforsyningen, men den KOBLER til BÅDE af dem via hver af de to modstande! Der er ingen modstand mellem den lille transistors tredje pin, dens EMITTER og den negative ledning i strømforsyningen- den tilsluttes direkte. I den anden ende af opsætningen tilsluttes den indgående strømforsyning direkte til lysdioden, selvom den muligvis pumper for meget strøm (i starten) for ikke at brænde den LED ud: den ekstra spænding, der ville have gjort denne skade, bliver ledes tilbage gennem 100K modstanden og gennem vores transistorer, som vil holde den i skak.

Trin 3: Tænd det: Fejlfinding, hvis det er nødvendigt

Når kølelegemet (erne) er fastgjort, og dine loddeforbindelser alle er faste, og du er sikker på, at dine lysdioder (er) er orienteret korrekt, og du har tilsluttet de korrekte ledninger til de korrekte ledninger, er det tid til at tilslutte jævnstrømforsyningen og drej kontakten! På dette tidspunkt vil der sandsynligvis ske en af tre ting: LED'erne lyser som forventet, LED'erne blinker kort og derefter bliver mørke, eller der sker ikke noget. Hvis du får det første af disse resultater, tillykke! Du har nu et arbejdskredsløb! Må det vare dig meget længe. Hvis du får resultat nr. 2, har du lige blæst dine LED (er) og skal starte forfra med helt nye (og du skal revurdere dit kredsløb og finde ud af, hvor du gik galt, sandsynligvis ved enten at tilslutte en ledning forkert eller lader 2 ledninger krydse, som du ikke burde have). Hvis du får resultat nr. 3, er der noget galt med dit kredsløb. Sluk for den, tag netstikket ud, og gå over din kredsløbstilslutning for at sikre, at du tilslutter hver ledning korrekt, og at dine lysdioder alle er rettet korrekt i kredsløbet. Overvej også at dobbelttjekke den kendte miliamp -værdi for dine LED (er) og sørge for, at den værdi, du har valgt og bruger til R3, vil give nok strøm til at drive den/ dem. Dobbelttjek værdien af R1, og kontroller, at den er 100k ohm. Endelig kan du teste Q1 og Q2, men metoderne til at gøre dette ligger uden for omfanget af denne Instructable. Igen: de mest sandsynlige årsager til, at der ikke kommer noget lys, er disse: 1.) dine (r) lysdioder er korrekt orienteret- kontroller retningen ved hjælp af multimeteret, og ret om nødvendigt om nødvendigt; 2.) du har en løs loddemetal et eller andet sted i dit kredsløb- tag et loddejern og lod lod alle forbindelser, der kan være løse; 3.) du har en krydset ledning et eller andet sted i dit kredsløb- tjek alle ledninger for kortslutninger og adskil alle, der måtte røre ved- det tager kun en lille løs kobbertråd et sted for at få kredsløbet til at svigte; 4.) din R3 har en for høj værdi til at LED'erne kan fungere- overvej at udskifte den med en modstand med lavere modstand, eller forkorte din nichromtråd lidt; 5.) din switch ikke lukker kredsløbstesten med multimeteret og reparerer eller udskifter den; 6.) du tidligere har beskadiget LED (erne) eller en af de andre komponenter i diagrammet ved enten: a.) Ikke at bruge tilstrækkeligt store modstande (dvs. en modstand med tilstrækkeligt watt-R3 skal være mindst 0,25 watt -modstand) eller en tilstrækkelig stor kølelegeme til Q2 eller til dine LED (er) (både Q2 og dine LED'er udsættes hurtigt for potentielle termiske skader, hvis de ikke tilsluttes kølelegemer, før du tænder kredsløbet), eller; b.) krydsning af ledninger og utilsigtet beskadigelse af dine LED’er (dette ledsages normalt af et pust af ildelugtende røg); eller 7.) du bruger en Q1 eller Q2, der ikke er korrekt for dette kredsløb. Ingen andre modstandstyper kendes kompatible udskiftninger til disse to komponenter- hvis du forsøger at oprette dette kredsløb fra andre typer transistorer, skal du forvente, at kredsløbet ikke fungerer. Jeg ville ønske, at jeg kunne besvare tekniske spørgsmål vedrørende konstruktion af LED -kredsløb og drivere, men som jeg har sagt før, er jeg ikke ekspert, og det meste af det, du ser her, var allerede dækket af en anden Instructable skrevet af en, der ved mere om denne proces end jeg gør. Forhåbentlig er det, jeg har givet dig her, i det mindste klarere og mere eksplicit end andre lignende instruktioner, der er tilgængelige på dette websted. Held og lykke!

Hvis dit kredsløb fungerer, tillykke! Inden du kalder projektet færdigt, skal du sørge for at fjerne eventuel tilbageværende flux fra dine loddeforbindelser med sprit eller et andet egnet opløsningsmiddel, såsom toluen. Hvis flux får lov til at forblive på dit kredsløb, vil det tære dine stifter, beskadige din nichromtråd (hvis du bruger en) og kan endda beskadige din LED givet nok tid. Flux er fantastisk, men når du er færdig med det, skal det gå! Vær også sikker på, at uanset hvordan du sætter dit lys til at fungere, at der ikke er nogen chance for, at nogen af dets ledninger ved et uheld rører ved eller falder fra hinanden, når kredsløbet bruges eller flyttes. En stor klat varm lim kan bruges som en slags pottemasse, men egentlig pottemasse ville være bedre. Et ubeskyttet kredsløb, der bliver brugt til noget, er tilbøjeligt til at mislykkes, når der er nok tid, og loddeled er undertiden ikke så stabile, som vi gerne ville tro, de er. Jo mere sikker dit sidste kredsløb er, jo mere brug får du ud af det!