Điều khiển một đèn LED từ một điện áp đầu vào khác nhau

Tôi đã làm việc trên một nguồn cung cấp điện tuyến tính nhỏ, có khả năng điều chỉnh đầu ra trong khoảng từ 2V đến 30V, sử dụng IC LM338. Đối với hầu hết các phần, đó là một triển khai đơn giản được lấy trực tiếp từ biểu dữ liệu.

Tôi muốn bao gồm một đèn LED "nguồn" trên bảng cho biết khi bảng đang hoạt động. LM338 yêu cầu điện áp đầu vào phải cao hơn ~ 5V so với điện áp đầu ra. Điều này có nghĩa là công suất đầu vào có thể thay đổi tùy theo kịch bản sử dụng từ khoảng. 5V đến 35V. Tôi không chắc chắn cách tốt nhất để lái một đèn LED nguồn trên bảng với điện áp đầu vào rộng này.

Rõ ràng bộ điều chỉnh 7805 5V có thể chịu được đầu vào lên đến 35V, điều này sẽ cung cấp điện áp 'đã biết' để điều khiển đèn LED từ đó. Tuy nhiên, điều này có vẻ hơi quá mức / tốn kém và có thể sẽ có vấn đề về nhiệt. Tôi không nghĩ rằng tôi có thể sử dụng một điện trở lớn vì ở điện áp thấp hơn, đèn LED sẽ không sáng hoặc rất mờ? Tôi đã tự hỏi về một trình điều khiển LED hiện tại liên tục nhưng không thể tìm thấy một phần phù hợp.

Tôi sẽ đánh giá cao một số đề xuất thiết kế về cách bao gồm đèn LED "bật nguồn" trong thiết kế của tôi, lưu ý đến dải điện áp đầu vào rộng. Cảm ơn

Làm rõ Chỉnh sửa: Bảng cung cấp điện của tôi có tiêu đề ba chiều và nhảy 2 chân để thay đổi chế độ hoạt động từ điện áp cố định (A) hoặc điện áp điều chỉnh (B). Đối với các điện áp cố định, chẳng hạn như 3,33V, 5V, 12V, một công tắc DIP piano được sử dụng cùng với các điện trở 0,1% hoặc 1% khác nhau. Đối với hoạt động điện áp có thể điều chỉnh, jumper kết nối chân LM338 ADJ thông qua chiết áp tuyến tính 5K.

power-supply led design

Câu trả lời:

Giả định: Yêu cầu là chỉ báo "có sẵn nguồn điện quy định", thay vì chỉ là "nguồn cung cấp chính", vì cái sau sẽ không bị ảnh hưởng bởi điện áp thay đổi của nguồn cung cấp như đã đề cập.

Đèn LED về cơ bản là các thiết bị điều khiển hiện tại, không phải điều khiển bằng điện áp. Miễn là điện áp cung cấp ít nhất bằng điện áp chuyển tiếp định mức của đèn LED (cộng với bất kỳ khoảng trống nào cho mạch điều chỉnh dòng điện) và dòng điện qua đèn LED được điều chỉnh đến một giá trị mong muốn, đèn LED sẽ sáng ở mức không đổi cường độ. Đèn LED chỉ báo điển hình thường được thiết kế cho dòng điện 20 mA, nhưng sẽ hoạt động xuất sắc ở mức 10 mA.

Cách dễ nhất để có được sự chiếu sáng liên tục từ một đèn LED trên một loạt các điện áp cung cấp, là sử dụng mạch điều khiển dòng không đổi.

Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng, ví dụ, LM317 như một nguồn hiện tại không đổi :

sơ đồ

Ngoài ra, sử dụng một thiết bị 2 cực hiện tại không đổi như SuperTex CL220 hoặc CL2 , đơn giản là có dây nối tiếp với đèn LED. Nói cách khác, nó đơn giản như việc sử dụng một điện trở giới hạn dòng điện với đèn LED, chỉ với một trong những bộ phận này thay vì điện trở.

— Anindo Ghosh
nguồn

Khi sử dụng LM317 trong cấu hình 'bộ điều chỉnh hiện tại' ở trên, IC có bị nóng theo cách tương tự như khi làm bộ điều chỉnh điện áp không (nghĩa là tôi có cần tản nhiệt nếu đầu vào là 30V) không? Ngoài ra, nhờ liên kết đến Supertex CL2, tôi đã không thấy những điều này - trong gói TO-92, đây sẽ là chi phí tương tự nhưng không gian bảng nhỏ hơn so với giải pháp LM317 hoặc 7805 rất tuyệt vời.

@ j-roc Sự tiêu hao năng lượng của LM317 sẽ là sự khác biệt về điện áp nhân với dòng điện (10 mA nếu bạn làm theo gợi ý của tôi ở trên). Đó là 270 mW nhiệt nếu bạn giả sử giảm 3 Volt trên đèn LED, lên tới 300 mW nếu bạn rút ngắn đèn led. Không thực sự là một mối quan tâm lớn, tôi nghi ngờ. Các bộ phận SuperTex là những kỳ quan nhỏ - tôi đã lấy mẫu một vài trong số các bộ phận đó và chưa bao giờ ngừng chửi rủa chúng kể từ đó.

— Anindo Ghosh

Vì LM338 yêu cầu dòng tải tối thiểu khoảng 5 hoặc 10mA để hoạt động chính xác, tại sao không sử dụng điều này cho đèn LED. Thêm một bóng bán dẫn PNP như hình dưới đây sẽ ổn thôi Tôi nghĩ: -

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Nếu hệ số beta của bóng bán dẫn PNP là 400 hoặc lớn hơn (BC557C) và R1 theo thứ tự 1k ohm, việc giới thiệu PNP sẽ gây ra một lỗi bù nhỏ trong điện áp đầu ra. Trong hiệu ứng sẽ sửa đổi dòng điện R1 hiệu dụng từ 1.25mA thành 1.275mA phát sinh sự thay đổi tĩnh trong đầu ra điện áp là 2%. Vì ứng dụng này là cho một nguồn cung cấp năng lượng thay đổi / điều chỉnh, tôi không thấy đây là một vấn đề. $\frac{10mA}{400} mA = 25\mu A$

— Andy aka
nguồn

Đây là một giải pháp khéo léo, tôi thích nó. Nó ít tốn kém hơn so với việc sử dụng một bộ điều chỉnh tuyến tính khác. Tuy nhiên, liên quan đến nhận xét của bạn về sự thay đổi Vout 2%, điều này không lý tưởng vì tôi đang sử dụng LM338 ở cả chế độ cố định và biến. Xin vui lòng xem chỉnh sửa làm rõ của tôi ở trên.

@ j-roc giá trị cao nhất của R1 trong các ứng dụng cố định của bạn là gì?

— Andy aka

R1 luôn là 120R 0,1% cho mạch của tôi. Tôi nghĩ có lẽ bạn có nghĩa là R2 được sử dụng để điều chỉnh đầu ra. Ở chế độ cố định, giá trị cao nhất của R2 là 750R.

@ j-roc Không, ý tôi là R1 - đây là điện trở bị "bỏ qua" bởi dòng cơ sở và tôi đã nói sẽ cho lỗi 2% khi giả sử là 1k ohm. Bây giờ, R1 luôn là 120R, sai số sẽ giảm xuống khoảng 0,24% và đó là khá thấp. Cho rằng Vref là 1,25 +/- 4%, nó chắc chắn nên được coi là rất nhỏ và tôi sẽ đặt câu hỏi về sự cần thiết của điện trở 0,1% bởi vì dù điện trở có tốt đến đâu cũng sẽ có biến thể có nghĩa là điện áp đầu ra của bạn sẽ lên đến 4 % khác với tính toán của bạn.

— Andy aka

OK, có vẻ như đó sẽ không phải là một vấn đề sau đó. Cảm ơn bạn đã làm rõ. Mặc dù đây là một giải pháp tuyệt vời, sau khi cân nhắc, tôi đã quyết định sử dụng IC SuperTex CL2 được đề xuất bởi Anindo ở trên (một sự xấu hổ tôi không thể đánh dấu cả hai là câu trả lời được chấp nhận!).