Реклама на сайте

вход на сайт

Имя пользователя :
Пароль :

Восстановление пароля Регистрация
Драйвер светодиода на микросхеме ST1S10
Чтобы собрать драйвер светодиода с высоким КПД, необходимо подобрать преобразователь с полевыми транзисторами в выходном каскаде, собранный по синхронной топологии, которая позволяет избежать лишних потерь энергии на выпрямительном диоде. Про принцип работы синхронного преобразователя в статье не рассказывается, так как информации полно в интернете. Итак, выбор пал на микросхему ST1S10 производства ST Microelectronics:

Драйвер светодиода на микросхеме ST1S10

Выбор сделан не случайно, а именно по следующим критериям:

-малая цена;
-синхронная топология;
-выходной каскад интегрирован в корпус, и выполнен на полевых транзисторах;
-малое число внешних компонентов, т.к. для синхронной топологии не требуется выпрямительный диод, а выходной каскад встроен в микросхему;
-высокий КПД (не менее 90 %);
-легко паяемый корпус SOIC-8.

Изначально схема из даташита выглядит вот так:

Драйвер светодиода на микросхеме ST1S10

При таком включении схема является преобразователем со стабилизацией по напряжению. Но мне нужна стабилизация по току, так как я собираюсь питать светодиоды. Поэтому я добавил в схему шунт, операционный усилитель LM358, и подключил всё это дело к микросхеме преобразователя ST1S10. Схема приобрела следующий вид:

Драйвер светодиода на микросхеме ST1S10

Настройка выходного тока осуществляется подбором номиналов резисторов R2 и R3. Предположим, нам нужно рассчитать сопротивления резисторов R2 и R3 для выходного тока 0,7А. Для начала рассчитаем напряжение, падающее на шунте при протекании тока 0,7А.

R_шунта * I_светодиода = U_падения_шунта
0,051 * 0,7 = 0,0357

При протекании тока 0,7А напряжение на шунте составит 0,0357 Вольт. Нам нужно усилить это напряжение в N раз, чтобы получить напряжение компаратора ST1S10. Смотрим в даташит. Напряжение компаратора ST1S10 составляет 0,8 Вольт. Рассчитаем коэффициент усиления ОУ:

U_компаратора / U_падения_шунта = N_раз_усиление_оу
0,8 / 0,0357 = 22,4

Нам нужно усилить напряжение на шунте в 22,4 раза. Для этого в схеме применён ОУ LM358, включенный по схеме неинвертирующего усилителя. Резисторы R2 и R3 задают коэффициент усиления, который рассчитывается по формуле:

N_раз_усиление_оу = 1 + ( R3 / R2 )

Немного изменим формулу - вынесем единичку из под знака равенства:

22,4 = 1 + ( R3 / R2 )
22,4 - 1 = 21,4
21,4 = ( R3 / R2 )

Таким образом, соотношение сопротивлений R3/R2 должно быть примерно 21,4. Подбираем любые номиналы, которые нам удобны.
Например, 47K / 2,2K = 21,36
Считаем получившийся ток на выходе драйвера:

0,8 / 21,36 = 0,0374531835205993
0,0374531835205993 / 0,051 = 0,7343761474627314

Ток на выходе составит 734 мА, если не учитывать погрешность резисторов. С учётом погрешности резисторов, возможно потребуется подгонка номиналов под конкретный ток. Я использовал резисторы с погрешностью 5%, поэтому ток получился немного не по расчётам. Чтобы избежать подобных проблем, можно использовать резисторы с погрешностью не более 1%.

К выходу схемы я подключил 3 светодиода, соединённых последовательно. Каждый светодиод мощностью 3 Вт, номинальный ток 700 мА. Светодиоды я закрепил на процессорном радиаторе от компа. Максимально допустимое напряжение питания схемы 18 Вольт. Минимальное напряжение питания равно напряжению падения на светодиодах + 1...2 B.

Драйвер светодиода на микросхеме ST1S10

Драйвер светодиода на микросхеме ST1S10

А вот плата в собранном виде:

Драйвер светодиода на микросхеме ST1S10

Вид со стороны дорожек, подключение:

Драйвер светодиода на микросхеме ST1S10

Размеры (на этой фотке нет защитного стабилитрона и резистора, т.к. устанавливал эти детали позже):

Драйвер светодиода на микросхеме ST1S10

Ниже в таблице можно посмотреть получившийся КПД драйвера. Китайский мультиметр, которым проводились измерения, немного врёт, такчто цифры примерные. Однозначно могу сказать, что КПД выше 90% судя по малому нагреву схемы. В таблице верхняя строка - к выходу драйвера подключено 2 светодиода последовательно, нижняя строка - 3 светодиода последовательно.

Драйвер светодиода на микросхеме ST1S10

Операционный усилитель LM358 можно заменить на любой другой, работающий от однополярного питания, с максимальным напряжением питания более 18 Вольт. Например, LM158, LM258, LM2904, AD8066, LM392DR, LT1013D, MAX9944ASA+, MAX44246ASA+, MAX44248ASA+, TL3472. Возможно потребуется корректировка платы под другие ОУ, если распиновка будет иная. Сопротивление шунта-резистора R1 может быть в пределах 30...100 милиОм (или 0,03...0,1 Ом), При использовании номинала R1 отличного от схемы, необходимо резисторами R2 и R3 установить желаемый выходной ток драйвера (формула есть в статье выше). Максимальный выходной ток микросхемы - 3 А (КПД при максимальной нагрузке немного снижается).

Печатная плата и список элементов:
5-297_Plata-ST1S10-Zlodey.rar [144,22 Kb] (cкачиваний: 67)

Автор: Zlodey, источник

  • 0
Новость опубликована 2-09-2014, 22:43, её прочитали 3376 раз(а)
Понравилась тема? Посмотрите эти:
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.