Surge Protected φθηνό κύκλωμα οδήγησης Hi-Watt LED χωρίς μετασχηματιστή

Ο αυξημένος αριθμός καταγγελιών από τους αναγνώστες σχετικά με την καύση LED που σχετίζονται με το προηγούμενο αναρτημένο μου μετασχηματιστή Κύκλωμα οδηγού LED 1 watt , με ανάγκασε να λύσω το ζήτημα μια για πάντα. Το τμήμα τροφοδοσίας του κυκλώματος που συζητήθηκε εδώ παραμένει ακριβώς πανομοιότυπο με την προηγούμενη διαμόρφωση, εκτός από τη συμπερίληψη της «λειτουργίας καθυστέρησης διακόπτη ON» που έχει σχεδιαστεί αποκλειστικά από εμένα και έχει προστεθεί στο κύκλωμα για την διόρθωση του προβλήματος καύσης LED (ελπίζουμε).

Καταστολή της βιαστικής αύξησης στα χωρητικά τροφοδοτικά

Τα παράπονα που συνέχισα να λαμβάνω ήταν αναμφίβολα λόγω της αρχικής αύξησης του ON, η οποία συνέχισε να καταστρέφει τα LED 1 watt που είναι συνδεδεμένα στην έξοδο του κυκλώματος.

Το παραπάνω πρόβλημα είναι αρκετά κοινό με όλους τους χωρητικούς τύπους τροφοδοσίας και τα προβλήματα έχουν δημιουργήσει πολύ κακή φήμη σε αυτούς τους τύπους τροφοδοτικών.

Επομένως, συνήθως, πολλοί χομπίστες και ακόμη και μηχανικοί επιλέγουν πυκνωτές χαμηλότερης τιμής φοβούμενοι την παραπάνω συνέπεια σε περίπτωση που περιλαμβάνονται πυκνωτές μεγαλύτερης αξίας.

Ωστόσο, όσο νομίζω, τα χωρητικά τροφοδοτικά χωρίς μετασχηματιστές είναι εξαιρετικά φθηνά και συμπαγή κυκλώματα προσαρμογέα AC σε DC που απαιτούν λίγη προσπάθεια κατασκευής.

Εάν το διακόπτη ON ενεργοποιηθεί κατάλληλα, αυτά τα κυκλώματα θα γίνουν πεντακάθαρα και θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν χωρίς το φόβο τυχόν ζημιάς στο φορτίο εξόδου, ειδικά ένα LED.

Πώς αναπτύσσεται το Surge

Κατά τη διάρκεια του διακόπτη ON, ο πυκνωτής ενεργεί σαν βραχυκύκλωμα για λίγα μικροδευτερόλεπτα έως ότου φορτιστεί και μόνο τότε εισάγει την απαιτούμενη αντίδραση στο συνδεδεμένο κύκλωμα έτσι ώστε η κατάλληλη ποσότητα ρεύματος να φτάσει μόνο στο κύκλωμα.

Ωστόσο, η αρχική μικρή κατάσταση μικρού δευτερολέπτου στον πυκνωτή προκαλεί τεράστια αύξηση στο συνδεδεμένο ευάλωτο κύκλωμα και μερικές φορές είναι αρκετή για την καταστροφή του συνοδευόμενου φορτίου.

Η παραπάνω κατάσταση μπορεί να ελεγχθεί αποτελεσματικά εάν το συνδεδεμένο φορτίο εμποδίζεται από την απόκριση στο αρχικό σοκ ενεργοποίησης, ή με άλλα λόγια μπορούμε να εξαλείψουμε την αρχική αύξηση διατηρώντας το φορτίο απενεργοποιημένο έως ότου επιτευχθεί η ασφαλής περίοδος.

Χρησιμοποιώντας μια λειτουργία καθυστέρησης

Αυτό μπορεί να επιτευχθεί πολύ εύκολα προσθέτοντας ένα χαρακτηριστικό καθυστέρησης στο κύκλωμα. Και αυτό ακριβώς έχω συμπεριλάβει σε αυτό το προτεινόμενο κύκλωμα οδήγησης hi-watt LED με προστασία από υπερτάσεις.

Η εικόνα δείχνει ως συνήθως έναν πυκνωτή εισόδου, ακολουθούμενος από έναν ανορθωτή γέφυρας, μέχρι εδώ όλα είναι αρκετά κοινά χωρητικά τροφοδοτικά.

Το επόμενο στάδιο που περιλαμβάνει τις δύο αντιστάσεις 10 K, δύο πυκνωτές, τρανζίστορ και τη δίοδο zener σχηματίζουν τα μέρη του σημαντικού κυκλώματος χρονοδιακόπτη καθυστέρησης.

Όταν η τροφοδοσία είναι ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΜΕΝΗ, οι δύο αντιστάσεις και οι πυκνωτές περιορίζουν το τρανζίστορ από τη διεξαγωγή έως ότου και οι δύο πυκνωτές φορτιστούν πλήρως και επιτρέπει στην τάση πόλωσης να φτάσει στη βάση τρανζίστορ, φωτίζοντας το συνδεδεμένο LED μετά από καθυστέρηση περίπου 2 δευτερολέπτων.

Το zener είναι επίσης υπεύθυνο για την παράταση της καθυστέρησης για δύο δευτερόλεπτα.

Η δίοδος 1N4007 σε μία από τις αντιστάσεις rhe 10K και η αντίσταση 100 K σε έναν από τους πυκνωτές 470uF βοηθά τους πυκνωτές να αποφορτίζονται ελεύθερα μόλις απενεργοποιηθεί η τροφοδοσία, έτσι ώστε ο κύκλος να μπορεί να επαναληφθεί επιβάλλοντας την προστασία από υπερτάσεις σε δράση σε κάθε περίπτωση.

Περισσότερος αριθμός LED μπορεί να συνδεθεί σε σειρά για αύξηση της ισχύος εξόδου, ωστόσο ο αριθμός δεν μπορεί να υπερβαίνει τα 25 nos.

Διάγραμμα κυκλώματος

ΕΝΗΜΕΡΩΣΗ: Μια πιο προηγμένη σχεδίαση συζητείται σε αυτό κύκλωμα τροφοδοσίας χωρίς μετασχηματιστή χωρίς κύμα ελεγχόμενης διέλευσης

Τα παρακάτω βίντεο δείχνουν ότι οι λυχνίες LED ανάβουν μετά από ένα δευτερόλεπτο στο διακόπτη λειτουργίας ON.

Καταγγελίες από τους αναγνώστες (Οι αντιστάσεις καίγονται, το τρανζίστορ γίνεται ζεστό)

Η παραπάνω ιδέα φαίνεται υπέροχη, αλλά πιθανότατα δεν λειτουργεί καλά με την προτεινόμενη τροφοδοσία πυκνωτή υψηλής τάσης.

Το κύκλωμα πρέπει να διερευνηθεί πολύ πριν γίνει εντελώς απαλλαγμένο από προβλήματα.

Οι αντιστάσεις στο παραπάνω κύκλωμα δεν μπορούν να αντέξουν υψηλές απαιτήσεις ρεύματος, το ίδιο ισχύει και για το τρανζίστορ που επίσης γίνεται πολύ ζεστό στη διαδικασία.

Τέλος, μπορούμε να πούμε ότι, εκτός εάν η παραπάνω ιδέα μελετηθεί διεξοδικά και γίνει συμβατή με τροφοδοτικό χωρίς χωρητικό μετασχηματιστή, το κύκλωμα δεν μπορεί να τεθεί σε πρακτική χρήση.

Πολύ ισχυρή και ασφαλής ιδέα

Παρόλο που η παραπάνω ιδέα απέτυχε να λειτουργήσει, αυτό δεν σημαίνει ότι τα χωρητικά τροφοδοτικά υψηλής τάσης είναι εντελώς απελπιστικά.

Υπάρχει ένας πρωτότυπος τρόπος αντιμετώπισης των προβλημάτων κύματος και καθιστώντας το κύκλωμα αδιάβροχο.

Χρησιμοποιεί πολλές διόδους 1N4007 σε σειρά στην έξοδο ή παράλληλα με τα συνδεδεμένα LEds.

Ας ρίξουμε μια ματιά στο κύκλωμα:

Το παραπάνω κύκλωμα δεν έχει ακόμη δοκιμαστεί για πολλούς μήνες, οπότε αυτές είναι ακόμη πρώτες μέρες, αλλά δεν νομίζω ότι το κύμα από τον πυκνωτή θα είναι αρκετά υψηλό για να φυσήξει τις διόδους 300V, 1 amp.

Εάν οι δίοδοι παραμείνουν ασφαλείς, έτσι και τα LED.

Περισσότερες σειρές μπορεί να τοποθετηθούν σε σειρά για να φιλοξενήσουν περισσότερο αριθμό LED.

Χρησιμοποιώντας ένα Power Mosfet

Η πρώτη προσπάθεια κυκλώματος που φάνηκε να είναι ευάλωτη σε αιτίες αιχμής μπορεί να αντιμετωπιστεί αποτελεσματικά αντικαθιστώντας την ισχύ BJT με 1 amp mosfet όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα.
Το mosfet είναι μια συσκευή ελεγχόμενης τάσης, εδώ το ρεύμα πύλης καθίσταται άυλο και επομένως μια αντίσταση υψηλής αξίας 1Μ λειτουργεί τέλεια, η υψηλή τιμή διασφαλίζει ότι η αντίσταση δεν θερμαίνεται ή καίγεται κατά τον αρχικό διακόπτη ισχύος ON. Διευκολύνει επίσης έναν πυκνωτή σχετικά χαμηλής τιμής για χρήση για την απαιτούμενη δυνατότητα καθυστέρησης ΟΝ υπέρταση.

Μια μικρή έρευνα αποκάλυψε ότι το τρανζίστορ υψηλής τάσης στο πρώτο διάγραμμα στην πραγματικότητα δεν χρειάζεται, αλλά μπορεί να αντικατασταθεί με ένα τρανζίστορ Darlington TIP122 υψηλού ρεύματος, όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα.

Η υπέρταση υψηλής τάσης από τον πυκνωτή καθίσταται αναποτελεσματική έναντι των προδιαγραφών υψηλού ρεύματος του τρανζίστορ και των LED και δεν προκαλείται ζημιά σε αυτά, στην πραγματικότητα αναγκάζει την υψηλή τάση να πέσει στα καθορισμένα επιτρεπόμενα ασφαλή όρια των LED και του τρανζίστορ.

Το TIP122 επιτρέπει επίσης τη χρήση μιας αντίστασης βάσης υψηλής αξίας, διασφαλίζοντας έτσι ότι δεν θα ζεσταθεί ή θα εκραγεί με την πάροδο του χρόνου, επιτρέπει επίσης τη συμπερίληψη ενός πυκνωτή χαμηλής αξίας στη βάση του τρανζίστορ για την εφαρμογή του απαιτείται εφέ καθυστέρησης ενεργοποίησης.

Χρησιμοποιώντας ένα Power BJT

Ο παραπάνω σχεδιασμός βελτιώνει περαιτέρω από την άποψη της ασφάλειας και της καταστολής υπερτάσεων όταν χρησιμοποιείται σε κοινή λειτουργία συλλογής, όπως δίνεται παρακάτω: