Sursa curent constant 12V pentru LED-uri de putere

[BazsoDombiAndras]

Buna ziua!

 

Incerc sa realizez o sursa de curent constant pentru LED-uri de putere. Sursa de curent constant va primi curent de la o baterie de 12V (de cel putin 7Ah) si ar trebui sa furnizeze curent constant de 700 mA pentru cateva LED-uri de putere legate serial.

 

Am si reusit sa fac un astfel de circuit care functioneza perfect. Se bazeaza pe regulatorul de tensiune ajustabil LM317T. Cu ajutorul unui rezistor se poate obtine un curent constant de la IC-ul LM317T. Circuitul este descris in detaliu aici:

http://www.reuk.co.uk/Using-The-LM317T-With-LED-Lighting.htm

 

Asadar am legat un rezistor de 1.8 Ohm de 2W intre pinii ADJ si OUT ai regulatorului LM317T si totul merge bine.

 

Totusi, nu sunt chiar multumit de rezultat pentru ca LM317T-ul reduce tensiunea de intrare cu 2-3V. Astfel pot alimenta doar 3 LED-uri de 3V legate serial si tare as vrea sa pot face asta cu 4 LED-uri legate serial. Exista regulatoare de tensiune cu scadere mica de tensiune, facute pentru 12V, de exemplu LM2940-CT12. Din pacate cred ca acesta nu poate fi folosit pentru a obtine un curent constant. Sau daca se poate, nu stiu cum.

 

A doua mea nemultumire este ca circuitul meu actual bazat pe LM317T face mare risipa de energie. La 700 mA (curentul de la iesirea LM317T-ului) LED-urile "mananca" 3.2 V (fiecare), deci 9.6 V in total. Asta inseamna 9.6 * 0.7 = 6.72 W. Asta e OK. Dar rezistorul legat intre ADJ si OUT la LM317T mai "mananca" 1.25 V * 0.7A = 0.875 W (tensiunea intre ADJ si OUT e intotdeauna 1.25 V). Nici asta nu e mare tragedie. In afara de asta LM317T-ul scade tensiunea cu 2-3 V. Asta inseamna in medie un consum de 2.5 V * 0.7A = 1.75 W. Adica in afara de cei 6.72 W consumati de LED-uri se mai consuma 0.875 + 1.75 = 2.625 W in circuitul care furnizeaza curentul constant. Asta deja este problema mare, avand in vedere ca bateria va fi incarcata de un panou solar, deci trebuie neaparat sa obtin un design economic. In afara de asta as vrea tare mult sa pot alimenta 4 LED-uri legate serial in loc de doar 3.

 

Va rog, daca puteti, sa-mi dati un sfat, cu ce as putea inlocui LM317T-ul pentru a obtine curent constant cu pierderi mai putine si preferabil sa am tensiune de 12V de la aceasta sursa de curent constant (ca sa pot lega serial 4 LED-uri de 3V). Avand in vedere ca am cunostinte de electronica foarte limitate, as prefera un design simplu. Poate exista un IC similar cu LM317T, dar care nu are scadere de tensiune asa pronuntata si cu care se poate obtine curent constant la iesire? Sau vreo alta solutie simpla?

 

Va multumesc anticipat pentru orice informatii!

Andras

[Tudor Badescu]

Daca alimentezi de la un acumulator de 12V,acesta are practic tensiune constanta.Asa ca se inseriaza cate o rezistenta cu fiecare LED si asta e tot.Valoarea e (Ubaterie-Uled):Iled. Pentru siguranta o pui ceva mai mare,cam cu 10...15%.Puterea este :rezistenta x curentul la patrat.Poti inseria 2-3 LED-uri,e mai economic,dar suma tensiunilor LED-urilor sa nu treaca de 8...9V pentru ca devine prea mare sensibilitatea la variatii de tensiune.

[bogdan_]

Are tensiune constanta cam din parti. Incarcat ajunge pe la vreo 14.5, descarcat pe la 10-11. Solutia aici este o sursa in comutatie, nu prea ai altfel cum. Este si cea mai eficienta varianta. Cum ai nevoie de vreo 14V pentru led-uri ai putea incerca o varianta step-up, dar mai bine ar fi sa mergi fie pe mai mult de 4 led-uri ca sa ai nevoie de tensiune semnificativ mai mare decat bateria, fie pe cate 2 in serie cu o sursa per grupare. Totul este ca tensiune necesara pt leduri sa fie mereu fie mai mare fie mai mica decat toata gama in care se poate afla bateria. altfel trebuie sa faci sursa buck-boost care e mult mai complicata.

[BazsoDombiAndras]

Salutare!Raspunzand la cele scrise de Tudor Badescu, ma tem ca situatia nu este atat de simpla. Faptul ca acumulatorul isi schimba tensiunea in functie de gradul de incarcare cam intre 11-14.5 V nu ar fi o problema. Se poate regula cu un LM2940-CT12 la 12V fix. Din pacate nici 12V fix nu garanteaza curent constant, pentru ca LED-urile isi schimba rezistenta pe masura ce se incalzesc. Si se incalzesc foarte tare si foarte repede (lucru stiut si acceptat). Am citit undeva ca la LEd-urile acestea curentul creste exponential cu tensiunea. Asta ma face sa cred ca modificarea rezistentei interioare a LED-urilor poate duce la cresterea dura a curentului. Deci nu e OK. Cred ca trebuie sursa de curent constant neaparat.Ma tem ca nu prea inteleg cele scrise de bogdan_. Nu stiu ce este o sursa in comutatie, step-up, buck-boost :(

[bogdan_]

Iti recomand sa incepi sa te documentezi asupra a ceea ce nu intelegi(subiectul cu sursele in comutatie este unul complex si plin de documentatie pe internet. Nu trebuie sa intrii in cine stie ce detalii, e vorba doar de ceva principii). Un punct bun de pornire este foaia de catalog a componentelor mentionate. De exemplu ar trebui sa intelegi ca atat LM317 cat si LM2940 sunt regulatoare liniare. Adicatelea tensiunea de iesire este absolut totdeauna mai mica decat aia de intrare. Diferenta e ca LM317 are nevoie ca iesirea sa fie minim cu 3V mai mica decat intrarea iar celalalt doar 1V. Deci nu ai cum sa obtii 12V daca la intrare nu ai cel putin 15V pt LM317 si 13V pt LM2940.

Cu alte cuvinte, regulatorul tau de 12V nu poate functiona in situatia asta. Singurul care te-ar putea salva este un regulator LDO de 9V.

 

In plus, ai putea sa masori tensiunea pe un led atunci cand il alimentezi la curentul cerut, o sa vezi ca se poate sa fie mai spre 3.5V, nu chiar 3.

 

La led-uri nu se poate vorbi de rezistenta(in cazul de fata) pentru ca sunt componente neliniare. Uite-te la o curba pt un led, cum variaza curentul functie de tensiunea aplicata sau viceversa. Un led este in esenta o dioda. Asta inseamna ca pana la o anumita tensiune, nu se deschide(aprinde) si curentul prin el e aproape zero. Dupa o anumita tensiune curentul creste brusc pentru o crestere mica a tensiunii. Uite un punct de plecare: http://en.wikipedia.org/wiki/Diode

Din motivul asta un led nu se comanda in tensiune, nu ii pui 3V pe el. Ci il conectezi la o sursa care sa mentina un curent fix, si tensiunea va varia in anumite limite functie de tolerantele de fabricatie.

[BazsoDombiAndras]

OK, va multumesc pentru informatii!

[Vizitator tyc]

Avand in vedere ca energia e limitata(de la retea se presupune nelimitata),fa o scc in comutatie .

Sursele in comutatie sant: -ridicatoare (boost);

-coboratoare(buck);

-coboratoare-ridicatoare(buck-boost).

In aplicatia ta ai nevoie de o sursa in comutatie de curent constant.Pt realizarea uneia,recomand LM3401 http://www.national.com/JS/searchDocume ... &x=11&y=11 .

[EFTIMIE]

Salut TYC te-ai jucat cu lm3401 ? Am facut sursa pt. un led de 10W care se alimenteaza la 12V-700ma si la 600ma imi limita . Am lasat proiectul asa avand destul curent si practic am zis ca lungesc viata ledului imi functioneaza de un an si nu am probleme dar eram curios daca tu ai reusit sa obtii 1A din el asa cum spune in catalog . Schema mi-ai recomandat-o tu si am lucrat la ea cu ACROBATU dar si la el maxim obtinut au fost tot 600ma. Oricum este O.K. dar a-si fi curios daca se poate imbunatati ma gandeam cu inca un mos in paralel pe cel existent si ar mai fi fost rezistenta de control al curentului pe care am facut-o din 3 bucati de 1ohm in paralel pt ca o,3 smd nu am gasit.

[Vizitator smilex]

@BazsoDombiAndras Ce zici de MC34063? Mai jos extras din pdf-ul lui si varianta constructiva ce s-ar potrivi dorintelor exprimate. Nr. diode poate creste dupa dorinta. Din R1 stabilesti curentul (varf impuls) maxim prin tranzistor, pe R2 cade 1,25V, din valoarea ei stabilesti curentul prin diode. Inductanta L stabileste variatia de curent, propun cca. 0,2mH. Trebuie consultat bine pdf-ul, inclusiv grafice (timpi ton si toff). In patrea a treia, formulele necesare de calcul pentru configuratia asta (tot din pdf). Poate fi aleasa si alta configuratie pentru un randament si mai bun: cu pnp sau tranzistor MOS canal p.

[high_voltage_tm]

Solutia lui smilex e usor de aplicat si eficienta; poate la prima vedere pare complicat, cu atatea formule care trebuiesc aplicate... Insa daca arunci un ochi aici, vei vedea cat de simplu si eficient e acest batran integrat; in primul link de pe pagina este un calculator in care introduci parametrii si el iti spune toate detaliile (deseneaza schema si pune valorile componentelor), iar al 2-lea link este catre un tutorial interesant pe acesta tema (urmareste-l).

 

Insa eu as recomanda alta solutie, nu la fel de eficienta ca o sursa de curent constant in comutatie, dar mult mai buna decat o simpla rezistenta - Linear Constant Current Regulators.

.

Cu aceste CCR-uri, tensiunea de alimentare trebuie sa fie cu 1,8v mai mare decat tensiunea nominala necesara LED-ului/seriei de LED-uri. Pentru a ajunge la curentul dorit, se pot conecta mai multe astfel de regulatoare in paralel.

In cazul tau, ar fi de preferat sa grupezi LED-urile cate doua in serie pentru a asigura o tensiune suficienta pana la descarcarea bateriei (~10V), deci si intensitatea luminozitatii aproape constanta.

 

In arhiva din link sunt multe exemple, aplication notes, filmulete despre CCR.

Download ON Semiconductor Documentation

[Vizitator tyc]

3401 e facut pt asa ceva,34063 e un IC de uz general,care binenteles ca se poate configura pt scc;daca arzi un led de 3W din cauza scc i-ti vina sa faci asta singur: .Da,am incercat diverse integrate de scc( sau numai cu tranzistoare), dar ca seria LM3400 nu e nici o scc.@EFTIMIELimitarea fortata la 600 se datoreaza cablajului sau Rsens. Am avut o rezistenta de sens cu care nici nu pornea sursa!La inceputuri tot prin rezistente de 1R rezolvam,dar mai nou rezolv cu rezistente dintruna(de la farnell); rezistenta e recomandabil sa fie o bucata de sarma/fasie de constantan(nichelina sau ceva asemanator.O scc de 1A bazata pe LM3401 cu 4 rezistente de 1R in II;randament maxim de 92%,stabilitate de 1% a curentului.Am obtinut acestea numai daca am folosit cablajul recomandat de fabricant si componentele recomandate(critic e tranzistorul,Rsens si bobina).La inceput am ignorat recomandarile,iar rezultatul a fost ca nu puteam sa scot un randament mai mare de 80% si dupa ~2h de functionare limita curentul la 30%.De pe evaluation board am ridicat partea de cablaj cara ma interesa si am reprodus-o la dimensiuni aproximative,mai sus ti-am spus ce se intampla la PCB-ul facut de mine.Din Rsens se stabileste valoarea curentului,pt 0,33R curentul e de 600mA,pt 700mA trebuie 0,27R.Ai nevoie de 1,2R in paralel,nu 1R in paralel.

[high_voltage_tm]

Pentru solutii foarte simple cu drivere specalizate, fara bobine si tranzistori: NUD4001 & CAT4101.

[Vizitator tyc]

Integratele astea sint liniare,nu in comutatie.Si cand e un led la 12V ... curentul este constant,700mA,de unde rezulta: 700mA * 3,5V =2,45W pe led si (12V-3,5V)*700mA=5,95W pe scc. La consumul asta pui in loc de led un bec si ai terminat balciu'.Acumulatorii 'obositi' ii descarc cu un bec inainte sa-i incarc...dar nu cred ca se urmareste descarcarea rapida a acumulatorului.

[cirip]

Va salut si va respect!Nu stiu daca posterul original mai trece pe aici, dar hop si eu cu realizarili de prestigiu. Am facut ceva asemanator ptr un amic. Scopul a fost iluminarea feerica a unui aeromodel, ca sa poata fi zburat pe timp de noapte. Montajul pe care il vedeti a fost dimensionat sa scoata cam 20mA la tens nominala, ptr ca asa era nevoie, dar se pot ajusta R1, R2 si un tranzistor mai mare pentru curent mai mare.Dupa cum se vede in poza si in masuratorile din excel, am alimentat 10 leduri in serie la o tensiune intre 5 si 13V. Montajul meu nu e mai cu mot sau mai performant. Nu rupe gura targului, dar e o alta optiune, e functional (atentie la fazarea trafului!) si e f simplu, zic eu.Schema[attachment=0]SMPS_leduri.JPG[/attachment]Montajul experimental functional[attachment=2]100_8124.JPG[/attachment]Si masuratori de randament, curenti, alea-alea pe bune[attachment=1]LED_SMPS.xls[/attachment]Pace si rulmenti tuturor!Cirip

[adynis]

pe ebay se gasesc niste module, (destul de ieftine) :

http://cgi.ebay.com/2pcs-3W-LED-Power-D ... 3a634c3b69

sau

http://cgi.ebay.com/High-Power-3w-LED-D ... 5643a83b72

Ar trebui sa se potriveasca la fix cerintei.