LED draiveris no diskrētiem elementiem

LED draiveris ir aktuāla tēma, jo LED apgaismojums kļūst arvien populārāks un nekas neliecina, ka šī tendence drīzumā mainīsies. Internetā klejojot atradu dokumentu NXP application note AN10739 "Discrete LED driver" un nolēmu salodēt un apskatīties vai šī lieta darbojas. Uz ātro uz maketplates salodēju izmantojot „lielos” komponentus ar izvadiem. Un izrādās, ka darbojas gan. Elementus ņēmu, tādus kādi krājumos bija pieejami, tādēļ kādam var likties šī detaļu izvēlē neatbilstoša. Nesanāca dabūt tranzistoru ar tik zemu bāzes-emitera spriegumu kā pieminēts dokumentā, diode arīdzan nav Šotki. Ja paši taisīsiet, šādu dariveri, elementus ieteicams sagādāt tādus kā pieminēti NXP dokumentā, vai arī nopērciet ar atbilstošiem parametriem. Precīzi runājot C1 var būt ar mazāku nominālo spriegumu, Q1 ar mazāku strāvu un mazākā korpusā, D1 Šotki diode ar mazāku spriegumu. 

Izmantojot to, kas pa rokai attiecīgi shēmas energoefektivitāte nav tik augsta kā maksimāli tā varētu būt. Taču testa versijā ar ieregulētu diodes strāvu 20mA efektivitāte rēķinot sanāk aptuveni 90%. Kad dabūšu kādu jaudīgāku LED, varēšu pārbaudīt shēmas darbību pie lielākām strāvām. 

 

Draivera shēma (uzspiediet, lai palielinātu)

Izskatās, ka shēma nav kritiska attiecībā pret elementu izvēli un darbojas ar dažādiem tranzistoriem. Otra lieta, ka būtu labi izveidot arī aizsardzību pret barošanas avota pievienošanu ar nepareizu polaritāti. Pats vienkāršākais variants būtu pieslēgt taisnvirzienā plus vadā Šotki diodi. Bez šādas aizsardzības pirmais, kas cietīs nepareizi pievienojot, būs kondensators ieejā. Kā augstāk minētajā dokumentā ir teikts, izdevīgi šo shēmu darbināt ar vairākām mirdzdiodēm ķēdē. Buck pārveidotājam šādā režīmā ir augstāka efektivitāte, jo izejas spriegums tuvinās ieejas spriegumam un pārveidotājs darbojas ar zemāku frekvenci. Jāņem vērā, ka LED taisnvirziena spriegumu summa  nedrīkst pārsniegt barošanas sprieguma vērtību. Pie LED spriegumu summas vēl jāpierēķina kritums uz tranzistora un diodes. Saslēdzot virknē pārāk daudz LED, tie nedegs pilnā spožumā.
Ar parastu standarta sarkano mirdzdiodi, šī shēma darbojas ar barošanas spriegumu no 2.1V līdz 15V. Pie lielāka sprieguma netiku testējis, bet domāju, ka nomainot kondensatorus pret tādiem ar lielāku darba spriegumu šī shēma darbotos līdz pat 25-30V

Pie pārrautas izejas ķēdes izejas spriegums būs tuvs barošanas spriegumam, bet pie īsslēgtas izejas ķēdes strāva nepārsniegs to, kas ieregulēta ar rezistoru R1. Tādējādi izejas ķēdei ir realizēta zināma aizsardzība. Izejas strāvu uz LED regulē izvēloties R1 nominālu. Jo mazāks R1, jo lielāka izejas strāva. Pie 10 omiem tā ir aptuveni 20mA.

Specializētas LED draiveru mikroshēmas kļūst arvien lētākas, taču arī šāds risinājums no diskrētiem elementiem var būt cenu ziņā vēl izdevīgāks (atsakoties gan no papildus funkcijām, ko dod specializētie draiveri, bet kuras varbūt arī ne vienmēr ir vajadzīgas). Izmantojot SMD elementus, šādu draiveri var izveidot salīdzinoši mazos izmēros.

 

Detaļu saraksts

C1 - 2.2uF 200V (elektrolītiskais)
C2 - 470uF 10V (elektrolītiskais)
R1 - 10 1W
R2 - 10K 1/8W
R3,R4 - 330 1/8W
L1 - 47uH drosele
Q1 - 2SA1359
Q2 - BC558B
Q3 - BC548B