kategoriler: Pratik Elektronik, LED'ler hakkında her şey
Görüntülenme sayısı: 91676
Makaleye yorum: 4
LED parlaklık kontrolü
Bazı durumlarda, örneğin, fenerlerde veya ev aydınlatma armatürlerinde, ışıltı parlaklığını ayarlamak gerekir. Görünüşe göre daha kolay: sadece LED aracılığıyla akımı değiştirin, artırın veya azaltın direnç sınırlama direnci. Ancak bu durumda, enerjinin önemli bir kısmı, bataryalar veya akümülatörler tarafından özerk güç verildiğinde tamamen kabul edilemez olan sınırlama direncine harcanacaktır.
Ek olarak, LED'lerin rengi değişecektir: örneğin, akım nominalden düşük olduğunda (çoğu LED 20mA için) hafif yeşilimsi bir renk tonu olacaktır. Bazı durumlarda böyle bir renk değişikliği tamamen işe yaramaz. Bu LED'lerin TV veya bilgisayar monitörünün ekranını aydınlattığını düşünün.
PWM ilkesi - düzenleme
Bu durumlarda, PWM - düzenleme (darbe genişliği). Anlamı ışık yayan diyot periyodik olarak yanar ve söner. Bu durumda, akım flaşın tüm süresi boyunca nominal kalır, bu nedenle, lüminesans spektrumu bozulmaz. LED beyazsa, yeşil tonlar görünmez.
Ek olarak, bu güç kontrolü yöntemi ile enerji kayıpları minimumdur, PWM kontrollü devrelerin verimliliği çok yüksektir ve yüzde 90'ın üzerine ulaşır.
PWM kontrol prensibi oldukça basittir ve Şekil 1'de gösterilmiştir. Gözdeki yanan ve söndürülmüş durumun farklı bir oranı aşağıdaki gibi algılanır: farklı parlaklık: filmdeki gibi - ayrı ayrı gösterilen dönüşümlü olarak kareler hareketli bir görüntü olarak algılanır. Her şey biraz sonra tartışılacak olan projeksiyonun frekansına bağlıdır.
Şekil 1. PWM düzenlemesi ilkesi
Şekilde PWM kontrol cihazının (veya bir ana osilatörün) çıkışındaki sinyal diyagramları gösterilmektedir. Sıfır ve bir ile gösterilir mantıksal seviyeler: mantıksal birim (yüksek seviye) LED'in yanmasına, sırasıyla mantıksal sıfır (düşük seviye) sönmesine neden olur.
Her şey başka bir yol olsa da, her şey çıkış anahtarının devresine bağlı olduğundan, LED düşük ve kapalı, sadece yüksek olarak açılabilir. Bu durumda, fiziksel olarak mantıksal birim düşük bir voltaj seviyesine sahip olacak ve mantıksal sıfır yüksek olacaktır.
Başka bir deyişle, mantıksal bir birim bazı olay veya işlemlerin (bizim durumumuzda LED aydınlatma) dahil edilmesine neden olur ve mantıksal sıfır bu işlemi devre dışı bırakmalıdır. Yani, bir dijital mikro devrenin çıkışında her zaman yüksek bir seviye bir LOGIC birimi değildir, hepsi belirli bir devrenin nasıl inşa edildiğine bağlıdır. Bu bilgi içindir. Ancak şimdilik, anahtarın yüksek bir seviyede kontrol edildiğini ve başka türlü olamayacağını varsayıyoruz.
Kontrol darbelerinin frekansı ve genişliği
Nabız tekrarlama periyodunun (veya frekansının) değişmeden kaldığına dikkat edilmelidir. Ancak, genel olarak nabız frekansı, ışımanın parlaklığını etkilemez, bu nedenle, frekansın kararlılığı için özel bir gereklilik yoktur. Sadece bu durumda, pozitif bir nabzın süresi (WIDTH) değişir, bu nedenle nabız genişliği modülasyonunun tüm mekanizması çalışır.
Şekil l'deki kontrol darbelerinin süresi %% olarak ifade edilir. Bu, "dolgu faktörü" veya İngilizce terminolojisinde GÖREV ÇEVRİMİ'dir. Kontrol atımının süresinin atım tekrarlama süresine oranı olarak ifade edilir.
Rus terminolojisinde genellikle kullanılır "Görev döngüsü" - dönemin zaman darbesine oranıa. Dolayısıyla, doldurma faktörü% 50 ise, görev döngüsü 2 olacaktır.Burada temel bir fark yoktur, bu nedenle, daha uygun ve anlaşılabilir olduğu bu değerlerden herhangi birini kullanabilirsiniz.
Burada, elbette, görev döngüsünü ve GÖREV DÖNGÜSÜNÜ hesaplamak için formüller verilebilir, ancak sunumu karmaşıklaştırmamak için formüller olmadan yapacağız. Aşırı durumlarda, Ohm yasası. Yapılacak hiçbir şey yok: "Ohm yasasını bilmiyorsun, evde kal!" Bu formüllerle ilgilenen varsa, o zaman her zaman internette bulunabilir.
Dimmer için PWM frekansı
Yukarıda belirtildiği gibi, PWM nabız frekansının stabilitesi hakkında özel bir şart getirilmemiştir: iyi, biraz “yüzer” ve tamam. Bu tür frekans kararsızlığı, bu arada, oldukça büyük, PWM kontrolörleri NE555 entegre zamanlayıcısına görebirçok tasarımda kullanımlarını engellemez. Bu durumda, sadece bu frekansın belirli bir değerin altına düşmemesi önemlidir.
Ve frekans ne olmalı ve ne kadar kararsız olabilir? Dimmerlerden bahsettiğimizi unutmayın. Film teknolojisinde, "kritik titreşim frekansı" terimi mevcuttur. Bu, birbiri ardına görüntülenen ayrı ayrı resimlerin hareketli bir görüntü olarak algılanma sıklığıdır. İnsan gözü için bu frekans 48Hz'dir.
Bu nedenle, filme çekim sıklığı 24 kare / sn (televizyon standardı 25 kare / sn) idi. Bu frekansı kritik seviyeye çıkarmak için, film projektörleri, görüntülenen her bir karenin iki katına binen iki kanatlı bir obtüratör (deklanşör) kullanır.
Amatör dar film 8mm projektörlerde, projeksiyon frekansı 16 kare / sn idi, bu yüzden deklanşör üç bıçak kadar vardı. Televizyonda aynı amaca, görüntünün yarım karede görüntülenmesi gerçeği ile hizmet edilir: önce çift ve sonra görüntünün tek satırları. Sonuç, 50Hz'lik bir titreşim frekansıdır.
PWM modundaki LED çalışması, ayarlanabilir sürenin ayrı bir flaşıdır. Bu flaşların göz tarafından sürekli bir parıltı olarak algılanabilmesi için, frekanslarının kritik olandan daha az olmaması gerekir. İstediğiniz kadar, ancak aşağıda hiçbir şekilde değil. Oluştururken bu faktör dikkate alınmalıdır PWM - fikstürler için regülatörler.
Bu arada, ilginç bir gerçek olarak: bilim adamları bir şekilde arının gözü için kritik frekansın 800Hz olduğunu belirlediler. Bu nedenle, arı ekrandaki filmi bireysel görüntüler dizisi olarak görür. Hareketli bir görüntü görebilmesi için, projeksiyon frekansının saniyede sekiz yüz yarım kareye yükseltilmesi gerekecektir!
PWM kontrolörünün fonksiyonel diyagramı
Gerçek LED'i kontrol etmek için kullanılır transistör anahtar kademesi. Son zamanlarda, bu amaç için en yaygın kullanılan transistörler mosfetönemli miktarda güce gidip gelmenizi sağlar (bu amaçlar için geleneksel bipolar transistörlerin kullanımı basit değildir).
Böyle bir ihtiyaç (güçlü bir MOSFET transistörü), örneğin çok sayıda LED ile ortaya çıkar. LED şerit kullanarakdaha sonra tartışılacaktır. Güç düşükse - bir - iki LED kullanırken, düşük güçte tuşları kullanabilirsiniz bipolar transistörlerve mümkünse, LED'leri doğrudan mikro devrelerin çıkışlarına bağlayın.
Şekil 2, PWM kontrolörünün fonksiyonel diyagramını göstermektedir. Bir kontrol elemanı olarak, direnç R2 geleneksel olarak diyagramda gösterilmiştir. Tutamağını döndürerek, kontrol darbelerinin görev döngüsünü gerekli sınırlar içinde ve sonuç olarak LED'lerin parlaklığını değiştirmek mümkündür.
Şekil 2. PWM kontrol cihazının fonksiyonel diyagramı
Şekilde sınırlayıcı dirençli üç seri bağlı LED zinciri gösterilmektedir. LED şeritlerde yaklaşık olarak aynı bağlantı kullanılır. Bant ne kadar uzun olursa, LED'ler o kadar fazla, akım tüketimi o kadar büyük olur.
Bu gibi durumlarda güçlü transistörler üzerindeki regülatörler MOSFETizin verilen boşaltma akımı, bant tarafından tüketilen akımdan biraz daha büyük olmalıdır. İkinci gereklilik oldukça kolay bir şekilde yerine getirilir: örneğin, IRL2505 transistörü yaklaşık 100A boşaltma akımına, 55V boşaltma voltajına sahiptir, boyutu ve fiyatı çeşitli tasarımlarda kullanım için yeterince caziptir.
PWM ana osilatörleri
Bir mikrodenetleyici (çoğunlukla endüstriyel koşullarda) veya küçük bir entegrasyon derecesinde mikro devreler üzerinde yapılan bir devre, bir PWM ana osilatörü olarak kullanılabilir. Evde az miktarda PWM regülatörü yapılması gerekiyorsa, ancak mikrodenetleyici cihazları oluşturmada deneyim yoksa, o zaman eldeki şeyde bir regülatör yapmak daha iyidir.
Bu bir mantık çip serisi K561, entegre bir zamanlayıcı olabilir NE555ve ayrıca özel olarak tasarlanmış mikroçiplerin anahtarlama güç kaynakları. Bu rolde, iş bile yapabilirsiniz işlemsel kuvvetlendiriciayarlanabilir bir jeneratör monte ettiler, ama bu belki de “sanata olan sevgisiz”. Bu nedenle, aşağıda sadece iki şema dikkate alınacaktır: 555 zamanlayıcıda ve UC3843 UPS kontrol cihazında en yaygın olanı.
Zamanlayıcıdaki ana osilatörün şeması 555
Şekil 3. Ana osilatörün şeması
Bu devre, frekansı C1 kondansatörü tarafından ayarlanan normal bir kare dalga üretecidir. Kondansatör "Çıkış - R2 - RP1-C1 - ortak kablo" devresi üzerinden şarj edilir. Bu durumda, çıkış, çıkışın güç kaynağının artı kutbuna bağlı olmasına eşit olan yüksek bir voltaja sahip olmalıdır.
Kondansatör, çıkışın düşük voltaj olduğu bir anda "C1 - VD2 - R2 - Çıkış - ortak kablo" devresi ile deşarj edilir, çıkış ortak bir kabloya bağlanır. Yükün yollarındaki bu fark - zaman ayarı kapasitörünün deşarjı - ayarlanabilir genişliğe sahip darbeler sağlar.
Aynı tipteki diyotların farklı parametrelere sahip olduğuna dikkat edilmelidir. Bu durumda, elektrik kapasiteleri, voltajın diyotlar üzerindeki etkisi altında değişen bir rol oynar. Bu nedenle, çıkış sinyalinin görev döngüsünde bir değişiklikle birlikte, frekansı da değişir.
Önemli olan, yukarıda bahsedilen kritik frekanstan daha az olmamasıdır. Aksi takdirde, farklı parlaklığa sahip düzgün bir parıltı yerine, bireysel flaşlar görünecektir.
Yaklaşık olarak (yine, diyotlar sorumludur), jeneratörün frekansı aşağıda gösterilen formülle belirlenebilir.
Zamanlayıcı 555 üzerindeki PWM jeneratörünün frekansı.
Kondansatör kapasitansını formüldeki farads, Ohm'deki direnç yerine koyarsak, sonuç Hz Hz olmalıdır: SI sisteminden hiçbir yere ulaşamazsınız! Değişken dirençli RP1 motorunun, kıvrımlı şeklin çıkış sinyaline karşılık gelen orta konumda (RP1 / 2 formülünde) olduğu anlaşılmaktadır. Şekil 2'de, bu tam olarak% 50 darbe süresinin belirtildiği, görev döngüsü 2 olan bir sinyale eşdeğer olan kısımdır.
UC3843 yongasında PWM ana osilatör
Devresi Şekil 4'te gösterilmiştir.
Şekil 4. UC3843 yongasındaki PWM ana osilatörünün şeması
UC3843 yongası, güç kaynaklarını değiştirmek için bir PWM kontrol denetleyicisidir ve örneğin ATX biçimindeki bilgisayar kaynaklarında kullanılır. Bu durumda, dahil edilmesinin tipik şeması basitleştirme yönünde biraz değiştirilir. Çıkış darbesinin genişliğini kontrol etmek için, devrenin girişine bir pozitif polarite düzenleyici voltaj uygulanır, daha sonra çıkışta bir darbe genişliği modülasyonlu PWM sinyali elde edilir.
En basit durumda, düzenleyici voltaj 22 ... 100K direncine sahip değişken bir direnç kullanılarak uygulanabilir. Gerekirse, kontrol voltajı, örneğin, bir fotodirenç üzerinde yapılan bir analog ışık sensöründen elde edilebilir: pencere ne kadar koyu olursa, oda o kadar parlak olur.
Kontrol voltajı PWM çıkışına etki eder, böylece azaldığında çıkış darbesinin genişliği artar, bu hiç de şaşırtıcı değildir.Sonuçta, UC3843 yongasının ilk amacı güç kaynağının voltajını stabilize etmektir: çıkış voltajı düşerse ve bununla birlikte düzenleme voltajı, o zaman çıkış voltajını hafifçe artırmak için önlemler almanız gerekir (çıkış darbesinin genişliğini arttırın).
Güç kaynaklarındaki düzenleyici voltaj, kural olarak zener diyotları kullanılarak üretilir. Çoğu zaman TL431 veya benzeri.
Diyagramda gösterilen parçaların değerleri ile jeneratör frekansı yaklaşık 1 KHz'dir ve 555 zamanlayıcıdaki jeneratörün aksine, çıkış sinyalinin görev döngüsü değiştiğinde “yüzmez” - anahtarlama güç kaynaklarının frekansının sabitliği hakkında endişe.
Önemli bir gücü, örneğin bir LED şeridi düzenlemek için, MOSFET transistöründeki anahtar aşama, Şekil 2'de gösterildiği gibi çıkışa bağlanmalıdır.
PWM regülatörleri hakkında daha fazla konuşmak mümkün olabilir, ancak şimdilik bunun üzerinde duralım ve bir sonraki makalede LED'leri bağlamanın çeşitli yollarını ele alacağız. Sonuçta, tüm yöntemler eşit derecede iyi değildir, kaçınılması gereken yöntemler vardır ve LED'leri bağlarken yeterli hatalar vardır.
Makalenin devamı:İyi ve kötü LED kablolama modelleri
Boris Aladyshkin
Ayrıca bkz. electro-tr.tomathouse.com
: