Надяскравісвітлодіоди білого світіння – економічні малопотужні випромінювачі світла,здатні з успіхом замінити в кишенькових ліхтарях лампи розжарювання. Останнімчасом у продажу з’явилися світлодіодні ліхтарі промислового виготовлення. Цястаття допоможе радіоаматорам самостійно виготовити такий же і, заодно,розібратися в деяких тонкощах живлення світлодіодів.

Особливістьсвітлодіода як навантаження для джерела живлення полягає в тому, що він, на відмінувід лампи розжарювання, має нелінійну вольт-амперну характеристику з різковираженою “п’ятою” на початковій ділянці. Пряме падіння напругина світлодіоді білого світіння при робочих значеннях струму перевищує 3 В. Живитийого від батареї напругою 4,5 В з трьох гальванічних елементівнераціонально – третина енергії буде витрачена даремно, розсіюючись нагасячи резист-ре. Напруги двох, а тим більше від одного гальванічногоелемента недостатньо, потрібно перетворювач, що підвищує напругу допотрібного значення і підтримує його незмінним при розрядці батареї.

Такийперетворювач можна зібрати за схемою, показаної на рис. 1. Його основа -мікросхема МАХ756 фірми “Maxim”, розроблена спеціально дляпортативних електронних приладів з автономним живленням. Преобразова-тельзберігає працездатність при зниженні напруги живлення до 0,7 В.Стабілізоване вихідна напруга може бути встановлено рівним 3,3 або 5В при вихідному струмі відповідно до 300 або 200 мА. ККД при максимальнійнавантаженні – більше 87%.

МікросхемаDA1 включена за типовою схемою. Дросель L1, діод VD1 і конденсатор СЗ разомз вбудованим в мікросхему польовим транзистором (його стік з’єднаний з виводом 8,витік – з висновком 7) утворюють ключовий інвертор підвищувального типу. КонденсаторС2 блокує по змінному струму внутрішнє джерело зразкового напруги,а С1 – батарею GB1. Напруга зворотного зв’язку з виходу інвертора надходить навивід 6 мікросхеми. Показане на схемі підключення виведення 2 відповідаєвихідній напрузі 3,3 В. Якщо з’єднати зтот висновок із загальним проводом(Висновком 7), напруга зросте до 5 В. З’єднання з загальним проводом виведення1 зупинить ін-вертор. Висновок 5 – вхід не використовуваної в даному випадку системиконтролю живлячої напруги. Він не повинен залишатися вільним і по ційпричини з’єднаний з плюсом батареї GB1.

Циклроботи інвертора можна розділити на дві фази. У першій – внутрен-нийтранзистор відкритий, через дросель L1 тече лінійно наростаючий струм. Маг-нітнихполе дроселя накопичує енергію. Діод VD1 закритий. Конденсатор СЗрозряджається, віддаючи струм в навантаження. Номінальна тривалість фази – 5 мкс, алевона може бути автоматично перервана раніше, якщо струм стоку транзисторадосягне максимально допустимого значення (приблизно 1 А).

Піддругій фазі циклу транзистор закритий. Струм дроселя L1, поточний тепер, спадаючи,через діод VD1, заряджає конденсатор СЗ, компенсуючи його розрядку в першійфазі. З досягненням напругою на конденсаторі заданого порогу фазаприпиняється. В залежності від напруги живлення і струму навантаження частотаповторення описаного циклу змінюється в дуже широких межах.

Ззменшенням вхідної напруги і збільшенням струму навантаження мікросхема МАХ756переходить в режим з фіксованою тривалістю фаз (відповідно 5 і 1 мкс).Вихідна напруга не стабілізована, воно знижується, залишаючись максимальноможливим в таких умовах.

ВЯк светоізлучателей в ліхтар встановлено чотири світлодіода L-53PWC”Kingbright”, включених паралельно. Роз’єм Х1 – наявний в ліхтаріламповий патрон. Оскільки при струмі15 … 30 мА пряме падіння напруги на світлодіоді приблизно 3,1 В,зайві 0,2 В довелося погасити на резисторі R1, включеному послідовно. Зрозігрівом свето-діодів падіння напруги на них зменшується і послідовнийрезистор в якійсь мірі стабілізує струм і яскравість світіння. Вирівнюватизначення струму через окремі свето-діоди не довелося. Відмінності їх яркос-ти”На око” не виявлено.

Заоснову конструкції був узятий кишеньковий ліхтар “VARTA” з поворотним світловипрмінюючимвузлом. В принципі підійде будь-який інший ліхтар, в якому знайдеться вільнемісце для розміщення необхідних деталей. Завдяки використанню малогабаритнихкомпонентів все вдалося розмістити всередині світловипромінювальних вузла (рис. 2).Монтаж проводився навісним способом з використанням висновків мікросхеми вякості опорних точок.

Чотирисвітлодіода, як показано на рис. 3, зайняли місце видаленої скляної колби”Штатної” лампи ліхтаря. Висновки їх анодів припаяні до металевоїоболонці цоколя, висновки катодів пропущені в його центральний отвір іпропаяни.

Оксидніконденсатори С1 і СЗ – імпортні танталові для поверхневого монтажу. Їхнизький послідовний опір сприятливо впливає на ККД. КонденсаторС2 – К10-176 або будь-який інший керамічний. Діод 1N5817 з бар’єром Шотки можназамінити на SM5817 або, нехтуючи трохи більшим прямим падіннямнапруги, на 1N5818 (SM5818). Обмотка дроселя L1 – 35 витків дроту ПЕВ-20,28, намотаних на магнітн-топроводе від дроселя мережевого фільтра малопотужногоімпульсного джерела живлення. Це кільце типорозміру К10x4x5 з молібденовогопермаллоя магнітною проникністю 60. Можна використовувати дроселі індуктивністю40 … 100 мкГн і допустимим струмом не менше 1 А серії ДМ з стрижневиммагнітопроводом. Бажано, щоб активний опір обмотки дроселя неперевищувало 0,1 Ом, інакше ККД пристрою помітно знизиться.

Можливостівиготовленого перетворювача напруги були перевірені з використаннямрегульованого джерела напруги 0 … 3 В замість батареї GB1. Знятазалежність вихідної напруги від вхідної показана на рис. 4.Перетворювач продовжував працювати навіть при зниженні напруги живлення до 0,4В, віддаючи в цьому режимі напруга 2,6 В при струмі 7 мА (замість вихідних 110мА). Світіння світлодіодів все ще залишалося помітним. Після виключення іповторного включення перетворювач запускався лише при напрузі живленнябільше 0,7 В. Виміряний ККД при свіжих елементах живлення склав 87%.

ФірмаMaxim сьогодні випускає удосконалений варіант мікросхеми МАХ756 -МАХ1674. У ній є вбудований синхронний випрямляч, що робить непотрібнимзовнішній діод і дає можливість довести ККД перетворювача до 94%. Сліду-етмати на увазі, що досягти настільки високого ККД вдається тільки при правильномувиборі типу і номіналів зовнішніх елементів і продуманому монтажі перетворювача ..