Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Źródło prądowe, czyli propozycja jak zasilić wiele diod LED.

fysiek 26 Lip 2009 16:14 9795 15
  • #1 26 Lip 2009 16:14
    fysiek
    Poziom 24  

    W załączniku proste źródło prądowe do zasilania diod LED. Moim zdaniem ma wielką przewagę nad LM317, ponieważ nie wymaga aż 3V rezerwy i może pracować przy wyższym napięciu zasilania. Akurat to w załączniku powstało dla konkretnego zastosowania. Napięcie zasilające to 18V i steruje łańcuchem LED z prądem ustalonym na 20mA. Prąd bazy T2 ustaliłem na 1,5mA. D1 ma za zadanie kompensować temperaturowo złącze B-E T2. C1 ma za zadanie zapobieganie wzbudzaniu na w.cz. R3 jest tak dobrany że przy 20mA zaczyna przewodzić T1 blokując T2. Teraz pytanie: na jakiej zasadzie dobiera się rezystor R2 często spotykany w tych układach? Najczęściej ma wartość kilkadziesiąt omów. Spotkałem się z opisem, że zwiększa on skuteczność regulacji prądu, ale nie mam pojęcia jak?

    Źródło prądowe, czyli propozycja jak zasilić wiele diod LED.

    0 15
  • Pomocny post
    #2 26 Lip 2009 16:52
    jony
    Specjalista elektronik

    A mnie ciekawi jak dioda D1 kompensuje Ube2?
    Co do rezystora to nie zabezpiecza on T1 w przypadku zwarcia złącza Uce2. I separuje emiter T2 od pojemności C1. Ja bym dał max 1K. Bo wtedy spadek napięcia będzie znikomy.

    0
  • #3 26 Lip 2009 18:45
    fysiek
    Poziom 24  

    jony napisał:
    Co do rezystora to nie zabezpiecza on T1 w przypadku zwarcia złącza Uce2.


    Przebicie złącza można chyba traktować jako przypadek ekstremalny. Katalogowo dopuszczalne napięcie kolektor-emiter dla BD139 to według katalogu STMicroelectronics 80V. Czy jest jakiś łatwy sposób zabezpieczenia się przed skutkami tego zjawiska. Nie widziałem przyznam się bardziej rozbudowanych układów tego stylu.

    jony napisał:
    I separuje emiter T2 od pojemności C1. Ja bym dał max 1K. Bo wtedy spadek napięcia będzie znikomy.


    W tej chwili pracuje przy 100R, ale to oczywiście było dobierane na oko i nie wiedziałem czy słusznie.

    0
  • Pomocny post
    #4 26 Lip 2009 19:06
    jony
    Specjalista elektronik

    fysiek napisał:

    Przebicie złącza można chyba traktować jako przypadek ekstremalny.

    To tak masz rację.
    Ale wytłumacz mi jak dioda włączona zaporowo może kompensować temperaturowo układ ?

    0
  • #5 26 Lip 2009 21:11
    fysiek
    Poziom 24  

    Kwestię diody można uznać jako moją pomyłkę. Przeanalizowałem to i tym układzie jest ona włączona zaporowo i nie ma wpływu na T2. Zastanawia mnie tylko dlaczego bardzo często ja spotykam w schematach ogranicznikach prądu. Spotykana była także dioda Zenera o napięciu dużo wyższym niż zasilające (np. układy zapłonowe opisywane w EdW). Czy pełni ona jakąś funkcję, może coś ze złączem BE T2, no ale jak?

    0
  • #6 26 Lip 2009 22:02
    jony
    Specjalista elektronik

    Hmm, dioda D1 będzie przewodzić tylko wtedy gdy odwrotnie pokudłaczymy zasilanie co powinno zapobiec przebiciu złącza E-B tranzystorów.
    Kiedyś zmierzyłem te napięcia i mój egzemplarz BD139-16 ma Ueb=8.5V a Uec=6.67V przy I=5.4mA
    a BC549B
    Ueb=8.3V; Uec=7.2V; I=5.5mA.
    Choć uważam ze w twoim układzie ta dioda jest zbędna.

    0
  • #7 26 Lip 2009 22:03
    Paweł Es.
    Pomocny dla użytkowników

    Obecność rezystora R2 pogarsza jakość stabilizacji prądu:

    Źródło prądowe, czyli propozycja jak zasilić wiele diod LED.

    Powyżej charakterystyka Iled=f(Uzasilania)

    Przebieg zielony dla R2=0, żółty dla R2=10k.

    Prąd źródła jest stabilizowany na poziomie:

    $$Iled=\frac{Ube1+Ib1*R2}{R3}$$

    Ponieważ większość prądu płynącego przez R1 płynie przez kolektor T1 to Ib1 (=Ic1/β) rośnie ze wzrostem napięcia zasilania a co za tym idzie rośnie napięcie stabilizowane na R3 a więc i prąd Id.

    0
  • #8 27 Lip 2009 12:17
    fysiek
    Poziom 24  

    Paweł Es. napisał:
    Obecność rezystora R2 pogarsza jakość stabilizacji prądu:
    Powyżej charakterystyka Iled=f(Uzasilania)
    Przebieg zielony dla R2=0, żółty dla R2=10k.


    10k to strasznie duża wartość. Ja tu raczej mówię o maksymalnie setkach omów. Zadałem to pytanie ponieważ myślałem, ze jest jakaś ustalona zależność w doborze tej wartości. Jak pisałem wcześniej typowo paredziesiąt omów, ale przy boczniku o wartości ułamka oma. Jednak zawsze w tych ogranicznikach jest ten rezystor obecny a zwłaszcza gdy do bazy T1 jest dołączony kondensator, czy nawet dwójnik RC. Skoro działa zostanę przy 100omach.

    0
  • #9 27 Lip 2009 19:34
    janbernat
    Poziom 38  

    A co będzie gdy napięcie na R3 przekroczy 0.7V - co nastąpi przy Ie2=21.2mA.
    Czy to nie wygląda na ogranicznik prądu?
    Wtedy R2 ogranicza prąd bazy T1.

    0
  • #10 28 Lip 2009 20:35
    Paweł Es.
    Pomocny dla użytkowników

    Proszę nie zapominać, że złącza mają charakterystykę prądowo napięciową nieliniową (wg funkcji $$e^x$$) co powoduje, że dużemu przyrostowi prądu złącza odpowiada mały przyrost napięcia na nim a poza tym w układzie działa ujemne sprzężenie zwrotne.

    Oto ten sam układ dla trzech różnych napięć, widać, że nic nie wychodzi poza to czym ma być !!!

    2N2219 jest w przybliżeniu odpowiednikiem BC211

    Dla 10V:

    Źródło prądowe, czyli propozycja jak zasilić wiele diod LED.

    Dla 18V:

    Źródło prądowe, czyli propozycja jak zasilić wiele diod LED.

    Dla 40V:

    Źródło prądowe, czyli propozycja jak zasilić wiele diod LED.

    W tym układzie nie bardzo ma się co wzbudzać.

    Ograniczeniem w tym układzie to są maksymalne napięcia użytych tranzystorów i moc maksymalna tranzystora wykonawczego, szczególnie przy pracy z 1 diodą, bo się na nim wydziela spora moc:

    P=Uce2*Id

    Widać też, że prądy baz są bardzo małe !!!

    0
  • #11 28 Lip 2009 21:33
    janbernat
    Poziom 38  

    D1 to ma być łańcuch diod.
    Może tu chodzi o wysoki współczynnik "debiloodpornosci" i jak osobnik podłączający układ zamiast łańcucha diod połączy to drutem aby sprawdzić czy układ się nie spalił to Q2 zadziała.
    Nie mam żadnego symulatora.

    0
  • #12 29 Lip 2009 11:05
    fysiek
    Poziom 24  

    A może to jest po to, żeby nie martwić się zmieniającymi się parametrami diod bardzo często "no name" - głównie z tymi o większej mocy . Źródło prądowe to nieodłączny układ podczas pracy z diodami laserowymi, których prąd musi być ściśle określony. LM 317 wytrzymuje chyba 35V a tu....przy pracy z pojedyńczym łańcuchem i prądem parenaście mA możliwa jest nawet praca z napięciem sieciowym bo tracona moc jest do przyjęcia. Na upartego może pracować z diodami o mocy 1W i moc traconą też się da utrzymać na wodzy pod warunkiem że napięcie zasilające nie będzie zbyt wysokie. W końcu nie każdy potrafi zbudować przetwornicę...ja nie umiem.

    0
  • #13 29 Lip 2009 11:51
    Paweł Es.
    Pomocny dla użytkowników

    Ludzie, poczytajcie sobie o źródłach prądowych -

    Wydajność żródła prądowego nie zależy od obciążenia (w przypadku idealnym nigdy, w przypadku rzeczywistym w zakresie napięć dopuszczalnych dla elementów) !!!

    Dla układu ze zwartą diodą LED:

    Źródło prądowe, czyli propozycja jak zasilić wiele diod LED.


    A symulator bezpłatny masz np. tu (LTSpice):

    http://www.linear.com/designtools/software/

    Prąd płynący przez R1 (zakładam dla uproszczenia, że na obu tranzystorach jest takie same Ube choć nie jest ze względu na różne prądy płynące w tranzystorach):

    $$Ir1=\frac{Ucc-2*Ube}{R1}$$

    Zakładając, że Ib2 jest dużo mniejszy od prądu płynącego przez R2 to:

    $$Ir2=\frac{Ube}{R2}=(\beta 1+1)*Ib1$$

    z tego

    $$Ib1=\frac{Ube}{(\beta 1+1)*R2}$$


    $$Ib2=\frac{Ir1-Ib1}{\beta 2}=\frac{1}{\beta 2}*(\frac{Ucc-2*Ube}{R1}-\frac{Ube}{\beta 1+1})$$

    Prąd kolektora Q1 będący jednocześnie prądem diod LED:

    $$Id=\beta 1*Ib1=\frac{\beta 1}{\beta1+1}*\frac{Ube}{R2}$$

    Jak widać prąd wyjściowy zależy tylko od Ube i R2 i w małym zakresie od wzmocnienia tranzystora (zakładając wzmocnienie 100 to mnożnik jest 100/101=0.99).

    Rezystor w bazie lewego tranzystora nie jest do niczego potrzebny !

    Wzór jest poprawny do momentu gdy napięcie na kolektorze Q1 jest większe niż napięcie na bazie Q1 czyli

    $$Ucc-N*Ud\ \ge\ 2*Ube$$

    N - ilość diod w gałęzi
    Ud - napięcie na pojedyńczej diodzie.

    Jeżeli diody będą na różne napięcia to N*Ud trzeba zastąpić sumarycznym spadkiem napięcia na diodach przy danym prądzie Id płynącym przez te diody.

    0
  • #14 29 Lip 2009 12:31
    fysiek
    Poziom 24  

    A kto mówi że jest. Ja nie!

    Żeby sprawdzić ile można z tego wycisnąć złożyłem pająka. Schemat niżej. Źródło prądowe pracuje z zasilaniem prosto z sieci. Elementy takie jakie miałem pod ręką. BU4522 to klucz odchylania poziomego z monitora i nadaje się każdy. Ważne jest max Uce. Łańcuch trzech rezystorów 1W tylko ze względu na odkładane na nich napięcie. BF459 tez jest za duży, można spokojnie wsadzić BC547. Prąd założony 20mA. Obciążeniem jest 15W żarówka z lodówki. Przy tym prądzie odkłada się na niej około 30V - bardzo lekko się żarzy , a reszta czyli jakieś 290 na tranzystorze wykonawczym. Po 30 minutach pracy temperatura tranzystora przykręconego do radiatora o wymiarach 45*35mm ustabilizowała się na 61 stopniach. Ile razy ktoś na elce pytał jak podłączyć 100diod led w łańcuch...to może być moim zdaniem jedno z rozwiązań.

    Źródło prądowe, czyli propozycja jak zasilić wiele diod LED.

    Źródło prądowe, czyli propozycja jak zasilić wiele diod LED.

    1
  • #15 29 Lip 2009 12:42
    Paweł Es.
    Pomocny dla użytkowników

    Przy 100 LED-ach to tranzystor wyjściowy nie będzie się specjalnie grzał, bo będzie na nim mały spadek napięcia (spora część odłoży się na diodach LED).

    0
  • #16 29 Lip 2009 12:47
    fysiek
    Poziom 24  

    Dokładnie tak. W tym przypadku na obciążeniu odkładało się tylko 30V a reszta czy 290 na tranzystorze i dlatego wymagał radiatora, ale i tak niezbyt dużego. W chwili zwarcia na tranzystorze wydzieli się ponad 6W, czyli o niecałe 2W więcej niż w pokazanym wyżej pająku.

    Żeby nie rzucać tylko teorią - zrobiłem zwarcie na wyjściu. Temperatura w ciągu 10 minut na dokładnie tym samym malutkim radiatorze wzrosła do 70 stopni. Trochę większy radiator i po problemie, chociaż to rozwiązanie jest mało ekonomiczne. Temperatura pewnie by jeszcze rosła, ale już nie sprawdzałem. Z tego układu można zasilić od 1 - ale po co? - do ponad 100 diod led ( w zależności od spadku napięcia na strukturze diody) a wtedy to już nawet radiator nie będzie potrzebny. Poprawiłem schemat. Dodałem rezystor ograniczający prąd ładowania kondensatora filtrującego w chwili załączenia i bezpiecznik topikowy...w razie czego.

    0