Эта статья поможет всем желающим самостоятельно изготовить своими руками драйвер для светодиода на микросхеме MAX756 и, попутно, понять некоторые особенности питания светодиодов.
Особенность светодиода в роли нагрузки состоит в том, что он, не как лампа накаливания. У него нелинейная вольт-амперная характеристика питания. Поэтому нерационально питать его напрямую от батареи напряжением 4,5В, поскольку одна треть энергии будет истрачена напрасно, расходуясь на гасящем резисторе.
Чтобы светодиод обеспечить питанием от одной или двух батареек, необходим драйвер, который повышает выходное напряжение до нужной величины и поддерживающий его на стабильном уровне при неизбежной разрядке батареи.
Достаточно простой драйвер для светодиода можно собрать по следующей схеме:
За основу взята микросхема МАХ756 фирмы «Maxim», она специально создана для переносных радиоэлектронных приборов с независимым питанием. Драйвер продолжает работать даже при уменьшении питающего напряжения до 0,7 В. По необходимости выходное напряжение драйвера можно установить равным 3,3В или 5 В при токе нагрузки 300мА или 200 мА соответственно. Коэффициент полезного действия при максимальной нагрузке составляет более 87 %.
Принцип работы драйвера светодиода
Цикл работы драйвера на микросхеме MAX756 можно поделить на два этапа, а именно:
Первый этап
Внутренний транзистор в данный момент открыт и через дроссель L1 протекает линейно-нарастающий ток. В электромагнитном поле дросселя накапливается энергия. Конденсатор C3 постепенно разряжается, отдавая ток светодиодам. Продолжительность фазы составляет примерно 5 мкс. Но эта фаза может быть прекращена досрочно. Это произойдет в том случае, если максимально допустимое значение ток стока транзистора превысит 1 А.
Второй этап
Транзистор на этом этапе закрыт. Протекающий ток от дросселя L1 через диод VD1 заряжает конденсатор C3, возмещая его разрядку на первом этапе. При увеличении напряжения на конденсаторе до определенного уровня данный этап заканчивается.
С постепенным понижением входного напряжения и увеличением тока нагрузки, микросхема MAX756 переключается в режим с постоянной продолжительностью фазы (соответственно 5 мкс и 1 мкс соответственно). Выходное напряжение в данном случае не стабилизировано, оно уменьшается, оставаясь по возможности максимальным. От того какое фактическое напряжение элементов питания и тока потребления светодиодами, частота повторения данного цикла меняется в очень широких пределах.
В роли светоизлучателей в драйвере применены четыре светодиода L-53PWC «Kingbright». Так как при токе 15 мА прямое падение на светодиодах составляет около 3,1В, излишние 0,2В приходится гасить, включенным последовательно резистором R1 . По мере прогрева светодиодов, падение напряжения на них снижается, и резистор R1 в каком-то роде стабилизирует ток потребления светодиодов и их яркость свечения.
На заметку: используя стабилизатор напряжения LM2941 можно сделать диммер для светодиодной лампы.
Инвертор 12 В/ 220 ВИнвертор с чистой синусоидой, может обеспечивать питание переменно...Подробнее
Детали драйвера
Электролитические конденсаторы С1 и C3 — импортные танталовы. У них малое сопротивление которое положительно влияет на КПД устройства. Конденсатор С2 — К10-176 или любой подходящий керамический (маркировка). Диод Шотки 1N5817 возможно поменять на SM5817. Дроссель L1 можно изготовить своими руками. Он намотан проводом ПЭВ-2 0,28 на сердечник от сетевого фильтра и содержит около 35 витков.
Сердечник представляет собой кольцо размером К10x4x5 из магнитной проницаемостью 60. Так же можно применить дроссели индуктивностью около 40 — 100 мкГн и допустимым током более 1А. Неплохо было бы, чтобы активное сопротивление дросселя было меньше 0,1 Ом, в противном случае КПД устройства значительно снизится.
Потенциала данного драйвера на MAX756 для светодиода был проверен с применением регулируемого источника питания от 0 до 3В. Ниже представлена измеренная зависимость выходного напряжения от входного.
Преобразователь продолжал функционировать даже при уменьшении напряжения батареи до 0,4В, выдавая на выходе 2,6 В при токе 8 мА (вместо исходных 105 мА). Свечение светодиодов было достаточно заметным. Однако после повторного включения драйвера он начинал работать только при натяжении питания более 0,7В. Замеренный КПД при новых элементах питания составил около 87 %.
