Мощные светодиоды становятся все более обычным делом в качестве источников света. Самое большое преимущество LED в том, что они служат очень долго и имеют чрезвычайно низкое тепловыделение; таким образом можно включить светодиодный источник света от нескольких минут до часов, и он все равно будет прохладным на ощупь, по сравнению с лампой накаливания, вызывающей ожог при прикосновении. Ниже представлена схема недорогого светодиодного драйвера для лампы-ночника в спальню.
В основе схемы лежит микросхема драйвера PT4115 (IC1) от PowTech. PT4115, доступна в корпусе SOT89-5, она представляет собой индуктивный понижающий преобразователь с непрерывной проводимостью, предназначенный для эффективного управления одним или несколькими последовательно соединенными светодиодами от источника напряжения, превышающего общее напряжение цепи светодиодов.
Устройство работает от источника входного напряжения от 6 до 30 В и обеспечивает регулируемый извне выходной ток до 1,2 А. Чип также имеет специальный вход диммирования, который принимает либо постоянное напряжение, либо широкий диапазон импульсного для контроля.
Этот драйвер светодиодов предназначен для установки в разные LED светильники, а его выходной ток составляет около 300 мА. Чтобы обеспечить длительный срок службы светодиодов, намеренно выбран уровень меньший, чем максимальный ток для тех светодиодов мощностью 1 Вт. Схема подходит для последовательного подключения до четырех светодиодов 1 Вт (адаптированных для шин питания от 12 до 15 В). Печатная плата должна быть спроектирована так, чтобы ее задняя часть была заземленной пластиной радиатора. Во время установки не забудьте приклеить печатную плату к алюминиевой пластине. Но она может нормально работать при токе 300 мА и без радиатора. Далее показан пример рекомендуемой компоновки печатной платы драйвера.
Схема легко настраивается. Подключите выход источника питания (от 12 до 15 В) к клеммам VCC и GND схемы (J1). Любой небольшой регулируемый блок питания справится с этим. Затем подключите анод светодиода (3x 1 Вт последовательно) к клемме L+, а катод – к клемме L- схемы (J2). Вот и все – будет светиться.
Требуемый ток светодиода можно настроить изменив значение резистора R1 (тут два резистора 0,15R подключены последовательно, чтобы получить значение 0,3R). Формула: ILED = 100 / R1
Микросхема PT4115 позволяет регулировать яркость с помощью сигнала ШИМ на входе DIM (контакт 3). Логический уровень ниже 0,3 В заставляет PT4115 выключить светодиод, а логический уровень на DIM не менее 2,5 В служит для включения полного тока светодиода. Частота ШИМ диммирования колеблется от 100 Гц до более 20 кГц.
Вывод DIM может управляться внешним постоянным напряжением (VDIM) для регулировки выходного тока до значения ниже номинального среднего значения, определяемого R1. Допустимое значение постоянного напряжения от 0,5 до 2,5 В (когда напряжение постоянного тока выше 2,5 В, выходной ток остается постоянным). Ток светодиода также можно регулировать с помощью резистора, подключенного к выводу DIM. Средний выходной ток определяется как: IOUT = 0,1 x VDIM / 2,5 x R1.
Обратите внимание, что микросхема PT4115 не любит перенапряжений на DIM (контакт 3). Так что лучше защитить вывод DIM ограничителем напряжения, как показано на схеме выше.
Существует способ использования Arduino для управления яркостью светодиодов через микросхему PT4115, с помощью широтно-импульсной модуляции (PWM).
Для Ардуино записываем значение от 0 до 255 на выводе PWM, и библиотека Arduino будет управлять назначенным выводом для вывода сигнала ШИМ, время включения которого пропорционально записанному значению. Arduino использует 8 бит для представления аналоговых данных и может представлять эти данные в десятичной системе исчисления, используя любое число от 0 до 2^81, то есть от 0 до 255, где 0 – это 0 В, а 255 – 5 В. Любое другое число от 0 до 255 будет представлять соответствующее напряжение от 0 до 5 В. Чтобы записать аналоговые данные на вывод Arduino, используем команду analogWrite (pin, value); где «вывод» – это вывод, который хотим использовать для аналоговых данных (можем использовать только выводы, помеченные как pwm, а значение – любое число от 0 до 255).
Если написать analogWrite (3, 255/2); в результате на выводе 3 будет прямоугольная волна, ширина которой разделена на 2. Полная ширина дает 5 В, поэтому эта волна будет давать 2,5 В – вот осциллограмма.
Большинство микроконтроллеров позволяют изменять частоту модуляции выводов ШИМ. У Arduino есть свои собственные значения по умолчанию. Для контактов 3, 9, 10 и 11 это примерно 488 Гц. Для контактов 5 и 6 это около 977 Гц. Эти значения предназначены для Arduino, работающего на частоте по умолчанию 16 МГц. Можно легко изменить эти частоты, записав новые значения в соответствующий регистр таймера.
Теперь загрузите этот код, подключите потенциометр 10K к Arduino со средней клеммой к контакту 9, первой клеммой к 5 В и последней клеммой к GND. Затем подключите осциллограф к контакту 3 Arduino и наблюдайте за изменением сигнала ШИМ при повороте потенциометра 10K.
//PWM Example Code
int pwmPin = 3; // PWM output pin
int inPin = 9; // Potentiometer input pin
int val = 0; // variable to store the read value
float volt = 0; // variable to hold the voltage readvoid setup()
{
pinMode(pwmPin, OUTPUT); // set pwm pin as output
}void loop()
{
val = analogRead(inPin); // read the potetntiometer input pin
volt =(5.0 * val) / 1023;
val = 255 * (volt / 5);
analogWrite(pwmPin, val);
}
Теперь, когда мы понимаем как работает ШИМ, и даже можем изменять его частоту, можете начать эксперименты по задействованию микроконтроллера для ШИМ-регулирования яркости светодиодов со специальными драйверами или без них.