저전압 LED 전원 공급 장치. 계획, 설명

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가시 범위의 LED 광원은 설계 기능으로 인해 1,6 ... 1,8V 미만의 전압에서 빛을 발할 수 없습니다. 이 상황은 저전압(하나의 갈바니 셀에서) 전원을 사용하는 장치에서 LED를 사용할 가능성을 급격히 제한합니다. 공급.

제안된 저전압(0,1 ... 1,6 V) 전원 공급 장치가 있는 LED 이미터는 전압 표시, 광통신 채널을 통한 데이터 전송 등에 사용할 수 있습니다. 전원을 공급하기 위해 축축한 토양이나 생물학적 활성 매체가 전해질 역할을 하는 초저전압 전기화학 전지를 사용할 수도 있습니다.

다양한 저전압 LED 전원 공급 회로는 저전압을 고전압으로 변환하는 두 가지 주요 유형으로 줄일 수 있습니다. 용량성 및 유도성 에너지 저장 장치가 있는 회로입니다.

그림 1은 공급 전압을 두 배로 늘리는 원리를 사용하는 LED의 전원 공급 회로를 보여줍니다. 반복 속도가 체인 R1-C1 및 지속 시간 - R2-C1에 의해 결정되는 저주파 펄스 생성기는 트랜지스터 pn-p 및 npn 구조에서 만들어집니다. 발전기의 출력에서 저항 R4를 통한 짧은 펄스는 빨간색 LED HL3과 게르마늄 다이오드 VD1이 연결된 컬렉터 회로에서 트랜지스터 VT1의베이스에 공급됩니다. 고용량 전해 콘덴서 C2는 펄스 발생기의 출력과 LED와 게르마늄 다이오드의 연결 지점 사이에 연결됩니다.

저전압 LED 전원 공급 장치. 전압 XNUMX배의 원리에 따른 LED 전원 공급 방식
그림 1. 전압 XNUMX배 원리에 따른 LED 전원 공급 방식

펄스 사이의 긴 휴지 동안(트랜지스터 VT2는 닫히고 전류를 전도하지 않음) 이 커패시터는 VD1 및 R3을 통해 전원 공급 장치 전압으로 충전됩니다. 짧은 펄스가 생성되면 트랜지스터 VT2가 열립니다. 커패시터 C2의 음으로 대전된 플레이트는 양의 전원 레일에 연결됩니다. 다이오드 VD1이 잠겨 있습니다. 충전 된 커패시터 C2는 전원과 직렬로 연결되고 체인에로드됩니다. LED - 트랜지스터 VT3의 이미 터 - 컬렉터 접합. 트랜지스터 VT3은 동일한 펄스에 의해 잠금 해제되므로 이미 터 - 컬렉터 저항이 감소합니다. 따라서 짧은 시간 동안 거의 두 배의 공급 전압(미미한 손실 제외)이 LED에 적용됩니다. 그 후, 커패시터(C2)의 충방전 과정이 주기적으로 반복된다.

예열 전압이 307 ... 1,35V인 AL1,4KM 유형의 LED를 사용할 때 발전기의 작동 전압은 0,8 ...이고 장치에서 소비하는 전류는 1,6mA입니다.

발전기가 펄스 모드로 작동하기 때문에 주의를 끄는 밝은 빛의 섬광이 생성됩니다. 회로에서는 저전압이지만 다소 부피가 큰 대용량 전해 커패시터 C2를 사용해야합니다.

멀티 바이브레이터 기반 저전압 LED 전원 공급 장치의 소스는 그림 2, 3에 나와 있습니다. 첫 번째는 큰 인터펄스 일시 중지로 짧은 펄스를 생성하는 비대칭 멀티 바이브레이터를 기반으로 합니다. 에너지 저장 장치(커패시터 C3)는 전원에서 주기적으로 충전되고 LED로 방전되어 전압과 공급 전압을 합산합니다.

저전압 LED 전원 공급 장치. 비대칭 멀티바이브레이터 기반 저전압 LED 전원 공급 장치
그림 2. 비대칭 멀티바이브레이터 기반 저전압 LED 전원 공급 장치(펄스 글로우)

발전기(그림 3)는 이전 회로와 달리 LED 발광의 연속적인 특성을 제공합니다. 이 장치는 대칭형 멀티바이브레이터를 기반으로 하며 더 높은 주파수에서 작동합니다. 이와 관련하여이 회로의 커패시터의 커패시턴스는 매우 작습니다. 물론 글로우의 밝기는 눈에 띄게 감소하지만 1,5V의 공급 전압에서 발전기가 소비하는 평균 전류는 3mA를 초과하지 않습니다.

저전압 LED 전원 공급 장치. 비대칭 멀티바이브레이터 기반 저전압 LED 전원 공급 장치
그림 3. 대칭형 멀티바이브레이터 기반 저전압 LED 전원 공급 장치(연속 발광)

LED 이미터에 전원을 공급하기 위한 커패시터 유형 전압 변환기(전압 배가 포함)는 이론적으로 작동 공급 전압을 최대 60%까지만 낮출 수 있습니다. 이러한 목적을 위해 다단 전압 증배기를 사용하는 것은 점진적으로 증가하는 손실과 컨버터 효율의 감소로 인해 유망하지 않습니다.

공급 전압을 더 낮추는 측면에서 더 유망한 것은 유도 에너지 저장 장치가 있는 변환기입니다. 유도 에너지 저장 장치를 사용하는 발전기 회로의 LC 버전으로의 전환으로 인해 공급 전압의 하한을 눈에 띄게 낮추는 것이 가능해졌습니다.

전화 캡슐은 첫 번째 계획에서 유도 에너지 저장 장치로 사용됩니다(그림 4). 광 방사와 동시에 발생기는 음향 신호를 생성합니다. 커패시터의 커패시턴스가 200마이크로패럿으로 증가하면 발전기는 펄스 작동 모드로 전환되어 간헐적인 빛과 소리 신호를 생성합니다. 다소 특이한 구조가 능동 소자로 사용됩니다 - 포지티브 피드백으로 덮인 다양한 유형의 전도성 트랜지스터의 직렬 연결.

저전압 LED 전원 공급 장치. 유도성(전화 캡슐) 에너지 저장 장치가 있는 소스
그림 4. 유도성(전화 캡슐) 에너지 저장 장치가 있는 소스

그림 5 및 6의 LED에 전원을 공급하기 위한 전압 변환기는 주입 전계 효과 트랜지스터의 아날로그로 만들어집니다. 첫 번째 변환기(그림 5)는 결합된 유도 용량성 회로를 사용하여 출력 전압을 증가시키며, 용량성 전압 배가 원리와 스위치 인덕턴스에서 증가된 전압을 얻는 원리를 결합합니다.

저전압 LED 전원 공급 장치. 주입 전계 효과 트랜지스터 1 번 아날로그의 LED에 전원을 공급하는 전압 변환기
그림 5. 주입 전계 효과 트랜지스터 1 번 아날로그의 LED에 전원을 공급하는 전압 변환기

가장 간단한 발전기는 주입 전계 효과 트랜지스터(그림 6)의 아날로그를 기반으로 하며, 여기서 LED는 동시에 커패시터의 역할을 하고 발전기의 부하입니다. 이 장치는 좁은 범위의 공급 전압에서 작동하지만 컨버터는 순전히 유도성이고 효율이 높기 때문에 LED의 밝기는 상당히 높습니다.

저전압 LED 전원 공급 장치. 주입 전계 효과 트랜지스터 2 번 아날로그의 LED에 전원을 공급하는 전압 변환기
그림 6. 주입 전계 효과 트랜지스터 2 번 아날로그의 LED에 전원을 공급하는 전압 변환기

그림 7은 LED에 저전압을 공급하기 위한 변압기형 발전기를 보여줍니다. 발전기에는 1000개의 요소가 포함되어 있으며 그 중 하나는 발광 다이오드입니다. LED가 없으면 장치가 가장 간단한 차단 발생기이며 변압기 출력에 다소 높은 전압이 형성될 수 있습니다. LED를 발전기 부하로 사용하면 밝게 빛나기 시작합니다. 회로에서 페라이트 링 F10 K6x2,5x15가 변압기로 사용됩니다. 변압기의 권선에는 직경이 20mm인 PEV 와이어의 0,23 ... .XNUMX턴이 있습니다. 생성이 없으면 변압기 권선 중 하나의 끝이 서로 바뀝니다.

저전압 LED 전원 공급 장치. 저전압 LED에 전력을 공급하기 위한 변압기형 발전기
그림 7. 저전압 LED에 전력을 공급하기 위한 변압기형 발전기

1T311, 1T313과 같은 고주파 게르마늄 트랜지스터로 전환하고 MIT-9, TOT-45 등과 같은 통합 펄스 변압기를 사용할 때 작동 전압의 하한을 0,125V로 낮출 수 있습니다.

LED 손상을 방지하기 위해 고려되는 모든 회로의 공급 전압은 1,6 ... 1,7 V를 초과해서는 안됩니다.

저자: M. Shustov, Tomsk; 발행: radioradar.net

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