Драйверы для светодиодных фонариков своими руками

Налобный фонарь h10 led электрическая схема

Самодельный драйвер для мощных светодиодов

Светодиоды для своего питания требуют применения устройств, которые будут стабилизировать ток, проходящий через них. В случае индикаторных и других маломощных светодиодов можно обойтись резисторами. Их несложный расчет можно еще упростить, воспользовавшись «Калькулятором светодиодов».

Немного ознакомиться с теорией линейных и импульсных стабилизаторов тока можно в статье «Драйвера для светодиодов».

Готовый драйвер, конечно, можно купить. Но гораздо интереснее сделать его своими руками. Для этого потребуются базовые навыки чтения электрических схем и владения паяльником. Рассмотрим несколько простых схем самодельных драйверов для мощных светодиодов.

Простой драйвер. Собран на макетке, питает могучий Cree MT-G2

Очень простая схема линейного драйвера для светодиода. Q1 – N-канальный полевой транзистор достаточной мощности. Подойдет, например, IRFZ48 или IRF530. Q2 – биполярный npn-транзистор. Я использовал 2N3004, можно взять любой похожий. Резистор R2 – резистор мощностью 0.5-2Вт, который будет определять силу тока драйвера. Сопротивление R2 2.2Ом обеспечивает ток в 200-300мА. Входное напряжение не должно быть очень большим – желательно не превышать 12-15В. Драйвер линейный, поэтому КПД драйвера будет определяться отношением VLED / VIN, где VLED – падение напряжения на светодиоде, а VIN – входное напряжение. Чем больше будет разница между входным напряжением и падением на светодиоде и чем больше будет ток драйвера, тем сильнее будет греться транзистор Q1 и резистор R2. Тем не менее, VIN должно быть больше VLED на, как минимум, 1-2В.

Схема очень проста и даже в готовом устройстве может быть собрана навесным монтажом.

Схема следующего самодельного драйвера также предельно проста. Она предполагает использование микросхемы понижающего преобразователя напряжения LM317. Данная микросхема может быть использована как стабилизатор тока.

Еще более простой драйвер на микросхеме LM317

Входное напряжение может быть до 37В, оно должно быть как минимум на 3В выше падения напряжения на светодиоде. Сопротивление резистора R1 рассчитывается по формуле R1 = 1.2 / I, где I – требуемая сила тока. Ток не должен превышать 1.5А. Но при таком токе резистор R1 должен быть способен рассеять 1.5 * 1.5 * 0.8 = 1.8 Вт тепла. Микросхема LM317 также будет сильно греться и без радиатора не обойтись. Драйвер также линейный, поэтому для того, чтобы КПД был максимальным, разница VIN и VLED должна быть как можно меньше. Поскольку схема очень простая, она также может быть собрана навесным монтажом.

Схема простого драйвера для светодиода 1 Вт

Одна из самых простых схем для питания мощного светодиода представлена на рисунке ниже:

Как видно, помимо светодиода в нее входят всего 4 элемента: 2 транзистора и 2 резистора.

В роли регулятора тока, проходящего через led, здесь выступает мощный полевой n-канальный транзистор VT2. Резистор R2 определяет максимальный ток, проходящий через светодиод, а также работает в качестве датчика тока для транзистора VT1 в цепи обратной связи.

Чем больший ток проходит через VT2, тем большее напряжение падает на R2, соответственно VT1 открывается и понижает напряжение на затворе VT2, тем самым уменьшая ток светодиода. Таким образом достигается стабилизация выходного тока.

Питание схемы осуществляется от источника постоянного напряжения 9 — 12 В, ток не менее 500 мА. Входное напряжение должно быть минимум на 1-2 В больше падения напряжения на светодиоде.

Резистор R2 должен рассеивать мощность 1-2 Вт, в зависимости от требуемого тока и питающего напряжения. Транзистор VT2 – n-канальный, рассчитанный на ток не менее 500 мА: IRF530, IRFZ48, IRFZ44N. VT1 – любой маломощный биполярный npn: 2N3904, 2N5088, 2N2222, BC547 и т.д. R1 – мощностью 0.125 — 0.25 Вт сопротивлением 100 кОм.

Собираем простой светодиодный драйвер самостоятельно на схеме LM 317

Рассмотрим еще один очень простой (простейший) драйвер, который можно собрать даже без пайки, плат и т.п.

Максимальное входное напряжение для такого драйвера сне должно превышать 37 В. И должно быть на 3D выше падения напряжения самого светодиода.

Сопротивление R1 рассчитываем по формуле:

Микросхема LM317 однозначно будет «кипятком» и необходим в обязательном порядке радиатор.

Драйвер, как и в первом случае будет линейны и поэтому для максимального КПД необходима минимальная разница между VIN и VLED.

Простейший драйвер на микросхеме LD1585CV, либо LM1084IT для самостоятельной сборки

Т.е. для тока в 550 мА нужен резистор на 2,2 Ом. Для расчета резисторов можете использовать наши калькуляторы.

Мощность резистора рассчитывается по формуле: 1,56 / R1

Еще одним недостатком данной схемы стоит отметить невозможность диммирования. Это возможно только с заменой резистора. Данные регуляторы LD1585CV, либо LM1084IT-ADJ предпочтительнее стандартного LM 317 который мы рассматривали выше, по причине того, падение напряжение у него выше 3,5 В. А у LD1585CV, либо LM1084IT-ADJ от 2,4 В.

В схеме используется конденсатор на 6,3 В или выше от 10u до 100u.

Светодиодный драйвер своими руками для мощных светодиодов

Это одна из простейших схем, которую можно собрать своими руками из подручных материалов.

Входное напряжение до 15 В;

Драйвер получится линейным и КПД определяется формулой: VLED / VIN

где VLED – падение напряжения на светодиоде,

VIN – входное напряжение.

Согласно законов физики чем больше разница между входным напряжением и падением на диоде и чем больше ток драйвера, тем сильнее греется транзистор Q1 и резистор R2.

VIN должно быть больше VLED на, как минимум, 1-2В.

Повторюсь, что схема очень простая и ее даже можно собрать простым навесным монтажом и она БУДЕТ работать без проблем.

Расчеты: — Ток светодиода примерно равен: 0.5 / R1 — Мощность R1: мощность, рассеиваемая резистором, составляет приблизительно: 0,25 / R3. выберите значение резистора не менее двукратной рассчитанной мощности, чтобы резистор не раскалился.

Модификации схемы с дополнительным резистором и стабилитроном

Модификация схемы с диодом Зенера

А теперь будем собирать светодиодный драйвер своими руками, используя некоторые модификации. Данные модификации имеют изменения касаемо ограничения напряжения первой цепи. Допустим, нам надо держать NFET (G-контакт) меньше 20 В и если мы желаем использовать источник питания выше 20 В. Данные изменения необходимы, если мы будем использовать с схемой микроконтроллер или подключать компьютер.

Сборка и настройка драйвера

Монтаж компонентов драйвера производится на макетной плате. Сначала устанавливается микросхема LM393, затем самые маленькие компоненты: конденсаторы, резисторы, диоды. Потом ставятся транзисторы, и в последнюю очередь переменный резистор.

Размещать элементы на плате лучше таким образом, чтобы минимизировать расстояние между соединяемыми выводами и использовать как можно меньше проводов в качестве перемычек.

При соединении важно соблюдать полярность подключения диодов и распиновку транзисторов, которую можно найти в техническом описании на эти компоненты. Также диоды можно проверить с помощью мультиметра в режиме измерения сопротивления: в прямом направлении прибор покажет значение порядка 500-600 Ом.

Для питания схемы можно использовать внешний источник постоянного напряжения 5-24 В или аккумуляторы. У батареек 6F22 («крона») и других слишком маленькая емкость, поэтому их применение нецелесообразно при использовании мощных LED.

После сборки нужно подстроить выходной ток. Для этого на выход припаиваются светодиоды, а движок VR1 устанавливается в крайнее нижнее по схеме положение (проверяется мультиметром в режиме «прозвонки»). Далее на вход подаем питающее напряжение, и вращением ручки VR1 добиваемся требуемой яркости свечения.

Сообщества › Электронные Поделки › Блог › Простой драйвер светодиода для фонаря на микроконтроллере

Хочу поделиться решением для питания светодиода типа XM-L, XM-L2, XP-L, XP-G, XP-G2, Nichia 219 от одной литиевой батареи. Такие драйверы я давно применяю в фонарях с питанием от одного элемента 18650 и управлением силовой кнопкой. При разработке ставились задачи: простота, малые габариты, богатая функциональность.
Драйвер имеет 4 режима – слабый, средний, мощный и мунлайт. Три основных режима вынесены в основную линию и переключаются коротким отключением питания, мунлайт скрыт. Переключение от слабого к мощному.

Драйвер без памяти в основной линейке, т.е. всегда стартует со слабого режима. Время сброса состояния перебора режимов

1 секунда. Из включенного состояния при коротком прерывании питания фонарь переходит на следующий режим.

Скрытый мунлайт активируется при 3 коротких (менее 0.25 сек) кликах из включенного состояния (или четырех из выключенного). Мунлайт запоминается, после выключения при следующем включении фонарь стартует именно в этом режиме. Для выход из режима осуществляется коротким кликом (точно так, как для переключения режима). Выходит всегда в слабый режим.

Существует возможность настройки яркости мунлайта, рампинг осуществляется при 11 коротких кликах. Фонарь начнет перебирать возможные варианты яркости, в нужный момент для сохранения текущей яркости следует сделать короткий клик (как при переключении режимов), длинный клик — отключение, будет загрузена настройка по умолчанию. Индикация фиксации новых настроек – 1 вспышка, загрузки настройки по умолчанию – 3 вспышки.

Система индивидуальных порогов обеспечивает ступенчатый переход на слабые режимы при разряде батареи. Полностью драйвер выключается при 2,75V.

Система индикации заряда батареи включается при 5 коротких кликах (шести из выключенного положения). Индикация осуществляется вспышками СИД от 1 до 6. Чем больше вспышек – тем больше заряд АКБ.

Присутствует двухуровневый термоконтроль (ТК). Режим калибровки ТК включается 13 прерываниями из включенного состояния. После этого фонарь после серии вспышек для индикации включения режима ТК перейдет с режим нагрева. Как только температура корпуса фонаря достигнет нужного значения, следует сделать короткий клик. Успешная запись нового значения осуществляется 1 вспышкой. Длинное отключение в режиме ТК сбрасывает настройку на значение по умолчанию, индикация – 3 вспышки.

Максимальный возможный ток при указанных на схеме номиналах 2.0А. Уменьшив сопротивление шунта можно поднять максимальный ток до 3-х ампер.

В драйвере имеются хорошо спрятанные стробы. 7 короткий прерываний и включенного состояния или 8 из выключенного включат быстрый строб, коротким прерыванием можно переключать быстрый-медленный-быстрый-медленный. Выход из этого режима — длительное нажатие кнопки.

Драйвер обеспечивает плавное включение и переключение всех основных режимов, что позволяет уменьшить нагрузку на контакты кнопки, т.к. ток достигает своего максимального значения после установления надежного соединения контактов кнопки.

Напряжение питания драйвера от 2.75В до 4.35В. В архиве прошивки для ATTiny45 и ATTiny85 (прошивка для 45-ой не тестировалась) и батник для прошивки. В батнике указаны фусы.

За стабилизацию тока отвечает программный ПИД регулятор. Для контроля температуры и напряжения питания используются встроенные в МК датчики. Частота работы понижающего преобразователя 250 килогерц. Транзистор CSD13202Q2 обладает довольно легким затвором, что позволяет управлять им напрямую с лапы МК. Заменить его с некоторым ухудшением параметров драйвера можно только на IRLHS6242. R3 — токовый датчик, при максимальном токе падение напряжения на нем 50mV. Все конденсаторы только керамика не ниже X5R.

На фото собранный драйвер:

Все детали драйвера установлены с одной стороны. Диаметр драйвера 17мм, кроме того драйвер можно обточить до 15мм диаметра. Толщина текстолита 1,5мм, полная толщина драйвера – 3,5мм.

Драйвер своими руками для мощных светодиодов используя схему QX5241

Не смотря на то, что схема большая, она также достаточно проста и в ней используется не много поболее деталей, чем в предыдущих. На коленях такую схему не собрать и понадобится плата. Сама микросхема очень мелкая и необходимо будет большое внимание, чтобы пропаять пины.

Конденсатор С2 керамический.

Конденсатор С3 керамический, емкость 10 мкФ. Напряжение – не менее чем в 2 раза больше, чем входное.

Резистор R1 рассчитываем по формуле: R1 = 0.2 / I,

где I – требуемый ток драйвера.

Диод Шоттки D1 должен с запасом выдерживать обратное напряжение – не менее чем в 2 раза по значению больше входного. Рассчитанный ток не менее тока требуемого для драйвера.

Q1– N-канальный полевой транзистор с минимально возможным сопротивлением в открытом состоянии. Естественно, он должен с запасом выдерживать входное напряжение и нужную силу тока. Как правило. можно взять SI4178, IRF7201.

Дроссель L1 с индуктивностью 20-40мкГн и максимальный рабочий ток не менее требуемого тока драйвера.

Интересно, что пин 2 у микросхемы можно использовать для диммирования. Для этого на этот выход нужно подавать импульсы (ШИМ) с частотой до 20КГц. С этим сможет справиться любой подходящий микроконтроллер. В итоге может получиться драйвер с несколькими режимами работы.

В общем, мы рассказали большинство известных простых драйверов, которые можно собрать своими руками не прибегая к макетированию плат. Есть еще некоторые другие, но о них как-нибудь в другой раз. Если этого будет не достаточно для читателей.

Но я в очередной раз замечу, что сам уже давно не паяю драйвера, а покупаю их за сущие копейки и полностью работоспособные.

Источник