Regulator Arus Linier LED Daya Sederhana, Direvisi & Diklarifikasi: 3 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

Instruksi ini pada dasarnya adalah pengulangan dari rangkaian pengatur arus linier Dan. Versinya sangat bagus, tentu saja, tetapi kurang jelas. Ini adalah upaya saya untuk mengatasinya. Jika Anda memahami dan dapat membuat versi Dan, versi saya mungkin tidak akan memberi tahu Anda sesuatu yang sangat baru. Namun… …Saat merakit regulator saya sendiri berdasarkan Dan, saya terus melihat foto-foto komponennya dan menyipitkan mata- pin mana yang terhubung ke pin lain?? Apakah ini terhubung dengan itu atau tidak? Ini adalah rangkaian sederhana, tentu saja, tetapi saya bukan seorang insinyur listrik dan saya tidak ingin salah… Karena salah, bahkan sedikit, terkadang menyebabkan sesuatu menjadi berantakan. Saya telah menambahkan komponen: sakelar antara ujung positif catu daya DC dan rangkaian lainnya sehingga saya dapat menghidupkan dan mematikannya. Tidak ada alasan untuk mengecualikannya, dan itu sangat berguna. Saya juga harus mencatat di sini di awal: apa pun klaim "Dan" yang mungkin bertentangan, sirkuit ini pada akhirnya TIDAK cocok untuk menggerakkan LED dari catu daya yang jauh di atas penurunan tegangan LED. Saya telah mencoba mengendarai satu LED biru 3.2V pada 140 mAh (arus yang diuji sebenarnya 133 mAh- sangat dekat) dari catu daya dengan nilai 9,5 volt dan hasil akhirnya adalah dalam 60 detik, LED mulai berkedip dan akhirnya matikan… Itu dilakukan beberapa kali dengan periode waktu yang terus berkurang antara penyalaan dan kegagalan. Sekarang tidak akan menyala sama sekali. Karena itu, saya juga telah menggerakkan LED daya tinggi RGB tunggal hampir terus menerus selama sebulan sekarang menggunakan catu daya berbeda yang lebih cocok dengan penurunan tegangan LED- sehingga sirkuit ini dapat bekerja, semacam, tetapi tidak selalu, tentu saja tidak seperti yang dijanjikan sebelumnya, dan dapat merusak LED daya Anda di sepanjang jalan. Suara pengalaman di sini mengatakan bahwa itu akan berfungsi selama tuntutan LED Anda sangat cocok dengan daya dalam volt yang berasal dari catu daya Anda. Jika Anda melihat berkedip, itu berarti LED sedang/sedang terbakar dan sudah/sudah rusak secara permanen. Butuh enam LED daya yang hancur untuk mengetahui hal ini. "Banyak Bothans meninggal untuk membawa kita informasi ini …" Persediaan: Berikut adalah daftar pasokan komponen Dan, kata demi kata tetapi dikoreksi untuk item pertama (Dan telah keliru memberikan nomor produk resistor 10K ohm, bukan 100K ohm- list sekarang menunjukkan nomor untuk jenis yang benar). Saya juga telah menambahkan tautan ke produk aktual yang disebutkan: -- R1: resistor sekitar 100k-ohm (seperti: Yageo FMP100JR-52-100K) R3: resistor set saat ini - lihat di bawah Q1: transistor NPN kecil (seperti: Fairchild 2N5088BU) Q2: FET saluran-N besar (seperti: Fairchild FQP50N06L) LED: LED daya (seperti: bintang putih Luxeon 1-watt LXHL-MWEC)

-- Komponen sakelar, S1, harus diberi nilai tegangan catu daya DC yang akan Anda gunakan. Sakelar 12V, misalnya, tidak akan dirancang untuk menangani daya 18V. Perhatikan bahwa Q2 juga disebut MOSFET, nMOSFET, NMOS, MOSFET saluran-n, dan MOSFET QFET saluran-n secara bergantian, Q1 juga disebut transistor sambungan bipolar NPN atau NPN BJT. Dan tidak menjelaskan apa yang dimaksud dengan "kira-kira", dia juga tidak menjelaskan seberapa jauh Anda dapat pergi atau apa pengaruhnya; dia juga tidak menjelaskan "kecil" atau "besar" dan efek yang mungkin mereka miliki. Sayangnya, saya juga tidak bisa. Sepertinya kita terjebak mengikuti komponen khusus ini kecuali kita mendapatkan gelar di bidang teknik listrik. Terutama mengingat kelezatan LED yang terlibat, kepatuhan yang ketat tampaknya merupakan satu-satunya pilihan yang masuk akal.

Mengenai R3:

Menurut Dan, nilai R3 dalam ohm harus dikaitkan dengan arus yang Anda inginkan untuk menggerakkan LED Anda (batasnya sudah ditentukan oleh pabrikan) sehingga arus yang Anda inginkan dalam amp=0,5/R3. Dalam persamaan seperti itu, resistansi yang lebih besar di R3 akan menghasilkan lebih sedikit arus yang didorong melalui LED. Secara intuitif, ini mengarah pada kesimpulan bahwa resistansi sempurna (yaitu, tidak adanya resistor sama sekali) berarti LED tidak akan berfungsi (0,5/tak terhingga = kurang dari nol). Namun, saya sama sekali tidak yakin bahwa ini benar, dan pengujian empiris saya sendiri terhadap rangkaian ini menunjukkan bahwa tidak demikian. Namun demikian, jika kita melanjutkan sesuai dengan rencana Dan, R3 sebesar 5 ohm akan menghasilkan arus konstan 0,5/5=0,1 amp atau 100 miliamp. Sebagian besar LED daya tampaknya berjalan sekitar 350 mAh, jadi untuk ini Anda perlu menetapkan nilai R3 tepat sekitar 1,5 ohm. Bagi mereka yang kurang akrab dengan resistor, perlu diingat bahwa Anda dapat menetapkan 1,5 ohm itu dengan menggunakan kombinasi resistor yang berbeda secara paralel, asalkan hasil gabungan akhir Anda adalah resistansi 1,5 ohm. Jika menggunakan dua resistor, misalnya, nilai R3 Anda akan sama dengan nilai resistor 1 dikalikan dengan nilai resistor 2, dan hasilnya dibagi dengan total R1+R2. Contoh lain: 1 resistor 5 ohm digabungkan secara paralel dengan resistor lain, katakanlah, 3 ohm, memberi Anda (5x3)/(5+3)=15/8=1,875 ohm yang kemudian akan menghasilkan arus konstan di rangkaian ini 0,5/1,875 = 0,226 amp atau 266 mAh.

Resistor dinilai untuk kemampuan yang berbeda untuk menghilangkan daya. Resistor kecil dapat menghilangkan daya yang lebih kecil daripada yang lebih besar karena resistor yang lebih besar tidak akan terbakar dengan cepat jika terlalu banyak arus yang melewatinya. Anda tidak dapat menggunakan resistor yang dipasang di permukaan di sirkuit ini karena tidak dapat menangani disipasi daya. Juga, Anda tidak akan dapat menemukan resistor yang "terlalu besar". Lebih besar / Resistor yang lebih besar secara fisik hanya mampu menangani lebih banyak daya daripada yang lebih kecil. Yang lebih besar mungkin lebih mahal untuk diperoleh, dan akan memakan lebih banyak ruang, tetapi biayanya biasanya dapat diabaikan (setiap stereo yang rusak memiliki seratus resistor di dalamnya dengan peringkat daya yang besar) dan perbedaan ruang berada pada urutan milimeter kubik, jadi jangan ragu untuk berbuat salah di sisi hati-hati dan gunakan resistor terbesar dengan resistansi yang sesuai yang dapat Anda temukan. Anda dapat memilih satu yang terlalu kecil, tetapi tidak mungkin untuk memilih yang terlalu besar.

Perhatikan bahwa jika Anda memiliki beberapa kawat resistansi tinggi nichrome di tangan, Anda mungkin dapat memotongnya dengan panjang yang sesuai dengan kebutuhan resistansi Anda tanpa harus menggunakan banyak resistor. Anda akan memerlukan Ohm meter untuk menguji nilai resistansi yang sebenarnya, dan perlu diingat bahwa mungkin ada beberapa derajat resistansi (mungkin sebanyak 1 ohm) antara dua kabel Ohm meter Anda: uji ini terlebih dahulu dengan menyentuhnya bersama-sama dan melihat apa yang dibaca perangkat, lalu perhitungkan ini ketika Anda menentukan berapa banyak kawat nichrome yang akan Anda gunakan (jika Anda mendeteksi resistansi 0,5 ohm saat Anda menyentuh kabel ohm meter Anda bersama-sama, dan Anda harus mengakhiri dengan, katakanlah, resistansi 1,5 ohm pada kabel nichrome Anda, maka Anda memerlukan kabel itu untuk "mengukur" resistansi 2,0 ohm untuk Anda pada Ohm meter).

Atau, ada juga cara untuk menggunakan sedikit kawat nichrome untuk melengkapi rangkaian ini bahkan untuk LED yang arus pengenalnya tidak Anda ketahui! Setelah rangkaian Anda selesai tetapi tidak memiliki R3, gunakan panjang kawat nichrome yang pasti lebih panjang dari jumlah hambatan yang Anda butuhkan setidaknya satu atau dua inci (semakin tebal kawat ini, semakin panjang potongan yang Anda perlukan. Kemudian hidupkan sirkuit- tidak akan terjadi apa-apa. Sekarang pasang bor listrik ke tengah U dari kabel nichrome sehingga saat bor berputar itu akan mulai membungkus kawat di sekitar mata bor. PERLAHAN hidupkan bor. Jika semua bagian lain Jika rangkaian terpasang dengan benar, LED akan segera menyala dengan sangat redup, dan akan menjadi lebih terang saat kabel semakin pendek! Berhenti saat lampu menyala terang- jika kabel menjadi terlalu pendek, LED Anda akan padam. Tidak selalu mudah untuk menilai kapan momen ini telah tercapai, jadi Anda akan mengambil risiko dengan teknik ini.

Mengenai heat sink: Dan juga menyebutkan kemungkinan pentingnya heat sink untuk proyek ini, dan kebutuhan catu daya DC eksternal antara 4 dan 18 volt (tampaknya amp tidak masalah untuk catu daya ini, meskipun saya tidak tahu ini untuk yakin). Jika Anda mengoperasikan LED daya, Anda akan memerlukan semacam heat sink yang terpasang padanya, dan mungkin akan membutuhkannya di luar jangkauan "bintang" aluminium batwing sederhana yang dilengkapi dengan banyak LED Luxeon. Anda hanya memerlukan heat sink untuk Q2 jika Anda menjalankan lebih dari 200 mAh daya melalui sirkuit Anda dan/atau perbedaan tegangan antara catu daya DC Anda dan "jatuh" tegangan gabungan LED Anda adalah "besar" (jika perbedaannya lebih dari 2 volt, saya pasti akan menggunakan heat sink). Penggunaan heat sink yang paling efisien juga memerlukan penggunaan sedikit pelumas termal (Perak Arktik dianggap sebagai produk kelas atas): bersihkan heat sink dan badan MOSFET/ LED dengan alkohol, olesi dengan halus, merata, lapisan tipis pelumas termal di setiap permukaan (saya suka menggunakan pisau pisau X-acto untuk hasil yang benar-benar paling halus, rata, dan paling tipis), lalu tekan permukaan bersama-sama dan kencangkan menggunakan satu atau lebih sekrup di tempat yang sesuai. Atau, ada beberapa jenis pita termal yang juga akan melayani tujuan yang sama. Berikut adalah beberapa opsi yang sesuai untuk unit pendingin dan catu daya untuk pengaturan LED tunggal biasa (ingat, Anda mungkin memerlukan DUA unit pendingin - satu untuk LED dan satu untuk MOSFET - di banyak pengaturan): Heat sink Catu daya

Mengenai catu daya: Catatan singkat sehubungan dengan catu daya: hampir semua catu daya menyatakan di suatu tempat di kemasannya berapa volt yang akan mereka berikan dan amp yang dapat mereka berikan. Namun, jumlah volt hampir secara universal dikecilkan dan hampir semua catu daya sebenarnya memberikan sejumlah voltase lebih besar dari yang ditunjukkan pada kemasannya. Untuk alasan ini, penting untuk menguji catu daya tertentu yang mengklaim memberikan volt di dekat ujung atas spektrum kita (yaitu, mendekati 18 volt) untuk memastikan catu daya tersebut tidak memberikan terlalu banyak daya (kemungkinan 25 volt akan melebihi batasan desain sirkuit kami). Untungnya, karena sifat rangkaiannya, pernyataan tegangan yang berlebihan ini biasanya tidak akan menjadi masalah karena rangkaian dapat mengatur berbagai tegangan tanpa merusak LED.

Langkah 1: Buat Heat Sink

Jika Anda membutuhkan heat sink untuk Q2 Anda, Anda mungkin perlu mengebor lubang di heat sink itu untuk menjalankan sekrup melalui lubang besar di badan MOSFET. Tidak perlu sekrup yang tepat selama sekrup Anda dapat masuk melalui lubang MOSFET, kepala sekrup lebih besar (hanya sedikit) dari lubang ini, dan diameter lubang yang Anda buat di unit pendingin adalah tidak jauh lebih kecil dari diameter silinder sekrup. Umumnya, jika Anda menggunakan mata bor yang diameternya mendekati tetapi sedikit lebih kecil dari diameter silinder sekrup Anda, Anda tidak akan kesulitan memasang MOSFET ke unit pendingin. Benang pada sebagian besar sekrup baja lebih dari cukup kuat untuk dipotong menjadi heat sink (asalkan aluminium atau tembaga) dan dengan demikian "membuat" lubang berulir yang diperlukan. Pengeboran ke aluminium harus dilakukan dengan beberapa tetes oli mesin yang sangat tipis di ujung mata bor (seperti 3-in-One atau oli mesin jahit) dan bor ditekan dengan tekanan kuat yang lembut pada sekitar 600 rpm dan 115 torsi in-lbs (bor Black & Decker ini atau yang serupa akan bekerja dengan baik). Hati-hati: ini akan menjadi lubang yang sangat kecil dan dangkal dan mata bor Anda yang sangat tipis dapat pecah jika terlalu banyak tekanan diterapkan terlalu lama! Perhatikan baik-baik: "tubuh" Q2 terhubung secara elektrik ke pin "sumber" Q2- jika ada sesuatu di sirkuit Anda yang menyentuh pendingin ini selain tubuh MOSFET, Anda dapat membuat korsleting listrik yang dapat meledakkan LED Anda. Pertimbangkan untuk menutupi sisi unit pendingin yang menghadap kabel Anda dengan lapisan pita listrik untuk mencegah hal ini terjadi (tetapi jangan membungkus unit pendingin dengan lebih dari yang diperlukan, karena tujuannya adalah untuk memindahkan panas dari MOSFET ke sekitar udara-- pita listrik adalah isolator, bukan konduktor, energi panas).

Langkah 2: Sirkuit

Inilah yang perlu Anda lakukan untuk membuat sirkuit ini:

* Solder kabel positif catu daya Anda ke simpul positif pada LED Anda. Juga solder salah satu ujung resistor 100K ke titik yang sama (simpul positif pada LED).

* Solder ujung lain resistor itu ke pin GATE MOSFET dan pin COLLECTOR dari transistor yang lebih kecil. Jika Anda telah merekatkan dua transistor bersama-sama, dan memiliki sisi logam MOSFET menghadap jauh dari Anda dengan keenam pin transistor mengarah ke bawah, pin GATE dan pin COLLECTOR adalah DUA PIN PERTAMA dari transistor tersebut- dengan kata lain, solder dua pin paling kiri transistor bersama-sama dan solder ke ujung resistor 100K yang tidak terikat.

* Hubungkan pin tengah MOSFET, pin DRAIN, ke simpul negatif LED dengan kabel. Tidak ada lagi yang akan dilampirkan ke LED.

* Hubungkan pin BASE dari transistor kecil (yaitu, pin tengah) ke pin SOURCE MOSFET (yang merupakan pin paling kanan).

* Hubungkan pin EMITTER (pin paling kanan) dari transistor yang lebih kecil ke kabel negatif catu daya Anda.

* Hubungkan pin yang sama ke salah satu ujung R3, resistor pilihan Anda untuk kebutuhan LED Anda.

* Hubungkan ujung LAIN dari resistor itu ke pin BASE / pin SOURCE yang disebutkan sebelumnya dari kedua transistor.

Ringkasan: semua ini berarti Anda menghubungkan pin tengah dan paling kanan transistor kecil satu sama lain melalui resistor R3, dan menghubungkan transistor satu sama lain dua kali secara langsung (GATE to COLLECTOR, SOURCE to BASE) dan sekali lagi secara tidak langsung melalui R3 (EMITER ke SUMBER). Pin tengah MOSFET, DRAIN, tidak ada hubungannya kecuali terhubung ke node negatif LED Anda. LED terhubung ke kabel catu daya masuk Anda dan ke salah satu ujung R1, resistor 100K (simpul lain dari LED terhubung ke pin DRAIN, seperti yang baru saja disebutkan). Pin EMITTER terhubung langsung ke kabel negatif catu daya Anda, dan kemudian loop kembali ke dirinya sendiri (pada pin BASE sendiri) dan ke MOSFET untuk ketiga dan terakhir kalinya melalui resistor R3 yang juga terhubung langsung ke kabel negatif dari catu daya. MOSFET tidak pernah terhubung langsung ke kabel negatif atau positif dari catu daya, tetapi TIDAK terhubung ke KEDUAnya melalui masing-masing dari dua resistor! Tidak ada resistor antara pin ketiga transistor kecil, EMITTER-nya, dan kabel negatif catu daya - terhubung langsung. Di ujung lain pengaturan, catu daya yang masuk terhubung langsung ke LED, meskipun mungkin memompa terlalu banyak daya (pada awalnya) untuk tidak membakar LED itu: tegangan ekstra yang akan menyebabkan kerusakan ini sedang disalurkan kembali melalui resistor 100K dan melalui transistor kami yang akan menjaganya tetap terkendali.

Langkah 3: Nyalakan: Pecahkan Masalah Jika Perlu

Setelah heat sink terpasang dan sambungan solder Anda semua kencang dan Anda yakin bahwa LED Anda berorientasi dengan benar dan Anda telah menghubungkan kabel yang benar ke kabel yang benar, sekarang saatnya untuk mencolokkan catu daya DC dan balikkan sakelar! Pada titik ini, salah satu dari tiga hal yang mungkin terjadi: LED akan menyala seperti yang diharapkan, LED akan berkedip terang sebentar dan kemudian menjadi gelap, atau tidak akan terjadi apa-apa sama sekali. Jika Anda mendapatkan yang pertama dari hasil ini, selamat! Anda sekarang memiliki sirkuit kerja! Semoga itu bertahan lama untukmu. Jika Anda mendapatkan hasil # 2, maka Anda baru saja meledakkan LED Anda dan harus memulai dari awal dengan yang baru (dan Anda perlu mengevaluasi kembali sirkuit Anda dan mencari tahu di mana Anda salah, mungkin dengan menghubungkan kabel yang salah atau membiarkan 2 kabel bersilangan yang seharusnya tidak Anda miliki). Jika Anda mendapatkan hasil #3, maka ada yang salah dengan sirkuit Anda. Matikan, cabut catu daya DC, dan periksa koneksi demi koneksi sirkuit Anda untuk memastikan Anda memasang setiap kabel dengan benar dan semua LED Anda diarahkan dengan benar di dalam sirkuit. Juga, pertimbangkan untuk memeriksa ulang nilai miliamp yang diketahui dari LED Anda dan memastikan bahwa nilai yang telah Anda pilih dan gunakan untuk R3 akan memberikan arus yang cukup untuk menggerakkannya. Periksa kembali nilai R1 dan pastikan 100k ohm. Terakhir, Anda dapat menguji Q1 dan Q2, tetapi metode untuk melakukan ini berada di luar cakupan Instructable ini. Sekali lagi: alasan yang paling mungkin untuk tidak ada cahaya yang muncul adalah ini: 1.) LED Anda tidak berorientasi dengan benar- periksa orientasi menggunakan multimeter dan arahkan ulang jika perlu; 2.) Anda memiliki sambungan solder yang longgar di suatu tempat di sirkuit Anda - ambil besi solder dan solder ulang semua koneksi yang mungkin longgar; 3.) Anda memiliki kabel bersilangan di suatu tempat di sirkuit Anda - periksa semua kabel untuk hubungan pendek dan pisahkan semua yang mungkin menyentuh - hanya perlu satu kabel tembaga longgar kecil di suatu tempat untuk membuat sirkuit gagal; 4.) R3 Anda memiliki nilai yang terlalu tinggi untuk memungkinkan LED beroperasi - pertimbangkan untuk menggantinya dengan resistor dengan resistansi yang lebih rendah, atau perpendek kabel nichrome Anda sedikit; 5.) sakelar Anda gagal menutup uji sirkuit dengan multimeter dan memperbaiki atau menggantinya; 6.) Anda sebelumnya telah merusak LED atau salah satu komponen lain dalam diagram karena: a.) gagal menggunakan resistor yang cukup besar (yaitu, resistor dengan watt yang cukup- R3 setidaknya harus 0,25 watt resistor) atau heat sink yang cukup besar untuk Q2 atau untuk LED Anda (baik Q2 dan LED Anda dengan cepat mengalami kerusakan termal potensial jika tidak terhubung ke heat sink sebelum Anda menghidupkan sirkuit), atau; b.) melintasi kabel dan secara tidak sengaja merusak LED Anda (ini biasanya disertai dengan kepulan asap yang berbau); atau 7.) Anda menggunakan Q1 atau Q2 yang tidak benar untuk rangkaian ini. Tidak ada jenis resistor lain yang dikenal sebagai pengganti yang kompatibel untuk kedua komponen ini - jika Anda mencoba membuat rangkaian ini dari jenis transistor lain, Anda harus mengharapkan rangkaian tidak berfungsi. Saya berharap saya bisa menjawab pertanyaan teknis mengenai konstruksi sirkuit dan driver LED, tetapi seperti yang telah saya katakan sebelumnya, saya bukan ahli dan sebagian besar dari apa yang Anda lihat di sini sudah tercakup dalam Instruksi lain yang ditulis oleh seseorang yang tahu lebih banyak tentang proses ini. daripada yang saya lakukan. Semoga apa yang saya berikan kepada Anda di sini setidaknya lebih jelas dan lebih eksplisit daripada Instruksi serupa lainnya yang tersedia di situs ini. Semoga beruntung!

Jika sirkuit Anda berhasil, selamat! Sebelum Anda menyelesaikan proyek, pastikan Anda menghilangkan fluks yang tersisa dari sambungan solder Anda dengan alkohol gosok atau pelarut lain yang sesuai seperti toluena. Jika fluks dibiarkan tetap di sirkuit Anda, itu akan menimbulkan korosi pada pin Anda, merusak kabel nichrome Anda (jika Anda menggunakannya) dan bahkan dapat merusak LED Anda jika diberikan waktu yang cukup. Flux memang bagus, tetapi ketika Anda selesai melakukannya, itu harus pergi! Juga pastikan bahwa bagaimanapun Anda mengatur lampu Anda untuk bekerja, bahwa tidak akan ada kemungkinan kabelnya secara tidak sengaja menyentuh atau terlepas saat sirkuit digunakan atau dipindahkan. Segumpal besar lem panas dapat digunakan sebagai semacam senyawa pot, tetapi senyawa pot yang sebenarnya akan lebih baik. Sirkuit yang tidak terlindungi yang digunakan untuk apa pun rentan terhadap kegagalan jika diberikan waktu yang cukup, dan sambungan solder terkadang tidak stabil seperti yang kita bayangkan. Semakin aman sirkuit akhir Anda, semakin banyak manfaat yang akan Anda dapatkan!