Fonte de alimentação de LEDs de 1,5 volts sem transformador. Conectando LEDs de baterias. Estabilizadores de corrente integrados

Muitos viram lanternas em miniatura alimentadas por uma única bateria de 1,5 volts. Teoricamente, essa tensão não é suficiente para acender um LED branco. Isso significa que algum dispositivo está oculto sob o gabinete que aumenta a tensão até o nível desejado. Este dispositivo pode ser feito à mão em meia hora, usando peças baratas e prontamente disponíveis. Este artigo explicará em detalhes como conectar um LED a uma bateria de 1,5V.

Esquema e princípio de seu funcionamento

O circuito de alimentação do LED de uma bateria de 1,5V é mostrado na figura. Os principais elementos funcionais são um amplificador de transistor de estágio único e um transformador de pulso, devido ao qual é obtido um feedback positivo profundo. A corrente de base do transistor é limitada pelo resistor R1 e, para otimizar os parâmetros de saída, são instalados um diodo VD1 e um capacitor C1, que serão discutidos um pouco mais adiante.

O circuito de alimentação do LED de uma bateria funciona com base no princípio de um gerador de bloqueio. A formação de pulsos é realizada desbloqueando o transistor e alternando-o para o modo de saturação usando feedback positivo. A saída da saturação ocorre devido a uma diminuição na corrente de base. O transistor fecha e a energia do transformador é despejada na carga. Como resultado, o LED pisca por um curto período de tempo.

Agora vamos dar uma olhada mais de perto na operação do circuito mostrado na figura. Sabe-se que a corrente no indutor não pode mudar instantaneamente. Primeiro, no momento em que a tensão é aplicada da bateria, o transistor está no estado fechado. O aumento gradual da corrente no coletor e depois no enrolamento de base leva a um desbloqueio suave do transistor. Isso leva a um aumento na corrente do coletor, que também flui através do enrolamento do coletor. Este aumento na corrente é traduzido no enrolamento de base e aumenta ainda mais a corrente de base.

Como resultado desse processo semelhante a uma avalanche, a saturação entra no transistor. No modo de saturação, a corrente do coletor para de aumentar, o que significa que a tensão no enrolamento de base se tornará zero. Isso levará a uma diminuição na corrente de base e na saída do transistor da saturação. A tensão no enrolamento de base muda de polaridade, o que contribui para o travamento quase instantâneo do transistor. Como resultado, toda a energia acumulada corre para a carga. O LED pisca e passa corrente por si mesmo, que diminui do valor da corrente do coletor para zero. Nesse intervalo de tempo, ocorre um processo de bloqueio reverso no transformador, que leva ao próximo desbloqueio do transistor. Então o ciclo se repete.

O circuito opera a uma frequência de várias dezenas de kilohertz. Portanto, milhares de flashes por segundo são percebidos pelo olho humano como um brilho constante. Mas o circuito pode ser ligeiramente modificado eliminando as quedas de corrente através do LED para zero e adicionando um capacitor de suavização e um diodo a ele. O capacitor C1 é conectado em paralelo ao LED, respeitando a polaridade, e o diodo VD1 é conectado em série, no circuito de fluxo de corrente de carga. VD1 impede que o capacitor descarregue para um transistor aberto.

Conectar o LED à bateria, de acordo com este esquema, requer o cumprimento de uma regra: você não pode ligar o dispositivo montado sem carga (o transistor pode queimar).

Detalhes de cálculo e montagem

Todos os componentes de rádio necessários para a implementação prática são baratos ou estão disponíveis nos estoques de rádios amadores. A exceção é o transformador, que terá que funcionar um pouco.

O transformador é feito à mão a partir de um anel de ferrite desmontado de uma lâmpada fluorescente compacta defeituosa ou de uma fonte de alimentação comutada. O diâmetro externo do anel é de aproximadamente 10 mm com tolerância possível em ambos os lados. Para o enrolamento, são utilizados dois fios unipolares do mesmo comprimento com seção transversal de 0,5 mm 2 . O par trançado é ideal para redes LAN.

Ambos os fios (de preferência de cores diferentes) são dobrados um no outro e enrolados ao redor do anel, colocando as voltas ao redor da circunferência. Deve haver 20 voltas no total. Nesse caso, o início dos fios sai de um lado e as pontas do outro. Depois disso, o início do fio de uma cor é conectado ao final do fio de cor diferente e conectado ao positivo da bateria. As duas extremidades restantes são conectadas ao coletor do transistor e um resistor.

O transistor é selecionado com base na corrente de coletor mais alta com margem dupla para evitar superaquecimento. Neste caso, KT315V ou KT3102A é adequado. Em vez disso, você pode instalar o BC547А importado com os seguintes parâmetros:

corrente máxima do coletor - 100 mA;
tensão coletor-emissor máxima - 45V;
ganho h 21E - 100-220.

É aconselhável escolher um transistor com valor de h 21E próximo a 100.

Dada a corrente de coletor mais alta de 25 mA, você pode calcular a corrente de base: I B \u003d I K / h 21E \u003d 25/100 \u003d 0,25 mA.

Teoricamente, a resistência do resistor R1 pode ser calculada pela fórmula: R1 \u003d (U BAT -U BE) / I B \u003d (1,5-0,6) / 0,00025 \u003d 3600 Ohm.

Porém, na prática, um resistor com valor nominal de 1 kOhm é suficiente, pois o cálculo não leva em consideração a resistência de entrada da fonte de alimentação e o modo de operação de alta frequência e a corrente de magnetização, que é o componente de lastro da corrente do coletor. Também deve ser observado que, à medida que a EMF da bateria diminui, um resistor com menor resistência será mais eficaz. Com um resistor de 1kOhm-0,125W ± 5%, o valor da amplitude da corrente do LED não excede 26 mA.

O circuito pode ser alimentado não apenas por uma bateria de 1,5 V, mas também por uma bateria AA de 1,2 V.

O diodo VD1 neste caso deve ter uma pequena queda de tensão no estado aberto. Os diodos Schottky do tipo 1N5817-1N5819 são adequados para essa finalidade, nos quais a queda de tensão em correntes baixas é de 0,2-0,4V. O capacitor C1 é um eletrolítico de 10 uF-6,3V. Essa capacitância é suficiente para suavizar a ondulação atual no LED.

Durante a operação, a bateria perde capacidade e a tensão em seus terminais diminui. Neste caso, o LED continuará aceso até que a condição seja atendida: U BAT > U BE (em média 0,6V). Assim, o circuito de alimentação do LED de uma única bateria permite que você use uma bateria de dedo com a máxima eficiência.

Placa de circuito impresso

A placa de circuito impresso do gerador de bloqueio mais simples pode ser baixada. Esta é uma placa de lado único de 10 mm x 20 mm que se encaixa facilmente na caixa da lanterna. É aconselhável colocar a placa pronta com peças e fiação para o LED em um termotubo e colocá-la ao lado da bateria. Se você usar um transistor smd e um resistor, excluindo um diodo com capacitor, poderá fazer uma placa ainda menor para a menor lanterna.

Posfácio

A solução de circuito considerada é eficaz no caso de ligar 1-3 LEDs de qualquer cor com uma corrente máxima de até 30 mA. Para alimentar um LED mais potente com uma única bateria, alguns ajustes precisarão ser feitos. No circuito acima, você pode reduzir a resistência do resistor, aumentando assim a amplitude da corrente do coletor (mas não mais que o valor máximo do passaporte).

Para conectar um LED de 1W, você terá que substituir todos os detalhes do circuito por outros mais potentes: um transformador com núcleo maior e um transistor com corrente de coletor de pelo menos 500 mA. Ao configurar o circuito de uma lanterna com uma bateria, você precisa usar um osciloscópio para controlar a corrente do LED.

Na Internet, você pode encontrar muitos esquemas para conectar um LED a uma bateria. Ao mesmo tempo, os autores não hesitam em mostrar fotos de suas medições, onde a corrente na carga excede o valor permitido para um LED de baixa potência (30 mA). Por que o LED não queima? O fato é que a maioria dos multímetros mede tensão e corrente alternadas apenas na faixa de 40-400 Hz, e isso é declarado nas instruções. Mas muitos radioamadores não conhecem essa nuance. Naturalmente, o multímetro não pode medir a corrente do LED, pulsando na frequência de dezenas de kHz, e exibe um número aleatório na tela.

circuito conversor

Vou dar-lhe dois diagramas. Um para enrolar um transformador de anel, o outro para quem não tem um núcleo de anel em mãos.

Este é o gerador de bloqueio mais simples, com frequência de excitação livre. A ideia é tão antiga quanto o mundo. O dispositivo terá uma alta eficiência.

indutor de enrolamento

Independentemente de você estar usando um núcleo de anel ou um núcleo de ferrite regular, enrole 10 voltas de cada enrolamento. Seu indutor está pronto para isso.

Verificação do gerador

Coletamos de acordo com o esquema e verificamos. O gerador deve funcionar e não precisa ser ajustado.
Se de repente, com elementos úteis, o LED não acender, tente trocar as pontas de um dos enrolamentos do transformador de indução.
Agora o LED está muito brilhante, mesmo com a bateria descarregada. O limite inferior da fonte de alimentação de todo o dispositivo está agora em torno de 0,6 volts.
A eficiência do transformador no núcleo do anel é um pouco maior. Não é crítico, é claro, mas tenha em mente.

A disponibilidade e os preços relativamente baixos dos diodos emissores de luz (LED) superbrilhantes permitem que sejam usados em vários dispositivos amadores. Radioamadores iniciantes que usam LED pela primeira vez em seus projetos geralmente se perguntam como conectar um LED a uma bateria? Depois de ler este material, o leitor aprenderá como acender um LED de quase qualquer bateria, quais esquemas de conexão de LED podem ser usados \u200b\u200bem um caso específico, como calcular os elementos do circuito.

Quais baterias podem ser conectadas ao LED?

Em princípio, você pode simplesmente acender o LED de qualquer bateria. Circuitos eletrônicos desenvolvidos por radioamadores e profissionais permitem lidar com sucesso com essa tarefa. Outra coisa é quanto tempo o circuito funcionará continuamente com um determinado LED (LEDs) e uma bateria ou baterias específicas.

Para estimar esse tempo, você deve saber que uma das principais características de qualquer bateria, seja ela um elemento químico ou uma bateria, é a sua capacidade. Capacidade da bateria - C é expressa em ampères-hora. Por exemplo, a capacidade das pilhas AAA comuns, dependendo do tipo e fabricante, pode ser de 0,5 a 2,5 ampères-hora. Por sua vez, os diodos emissores de luz são caracterizados por uma corrente de trabalho, que pode ser de dezenas a centenas de miliamperes. Assim, você pode calcular aproximadamente quanto tempo dura a bateria usando a fórmula:

T= (C*U baht)/(U led de trabalho *I led de trabalho)

Nesta fórmula, o numerador é o trabalho que a bateria pode fazer e o denominador é a energia consumida pelo diodo emissor de luz. A fórmula não leva em consideração a eficiência de um determinado circuito e o fato de ser extremamente problemático usar toda a capacidade da bateria.

Ao projetar dispositivos alimentados por bateria, eles geralmente tentam garantir que seu consumo atual não exceda 10 a 30% da capacidade da bateria. Guiado por essa consideração e pela fórmula acima, você pode estimar quantas baterias de uma determinada capacidade são necessárias para alimentar um determinado LED.

Como conectar a partir de uma bateria AA de 1,5 V

Infelizmente, não há uma maneira fácil de alimentar um LED com uma única bateria AA. O fato é que a tensão operacional dos diodos emissores de luz geralmente excede 1,5 V. Para esse valor, esse valor está na faixa de 3,2 - 3,4 V. Portanto, para alimentar o LED com uma bateria, você precisará montar um conversor de tensão. Abaixo está um diagrama de um conversor de tensão simples em dois transistores com o qual você pode alimentar 1 a 2 LEDs superbrilhantes com uma corrente de trabalho de 20 miliamperes.

Este conversor é um oscilador de bloqueio montado em um transistor VT2, um transformador T1 e um resistor R1. O gerador de bloqueio gera pulsos de tensão várias vezes maiores que a tensão da fonte de alimentação. O diodo VD1 retifica esses pulsos. O indutor L1, os capacitores C2 e C3 são elementos do filtro de suavização.

O transistor VT1, o resistor R2 e o diodo zener VD2 são elementos de um regulador de tensão. Quando a tensão no capacitor C2 excede 3,3 V, o diodo zener abre e uma queda de tensão é criada no resistor R2. Ao mesmo tempo, o primeiro transistor abrirá e bloqueará o VT2, o gerador de bloqueio deixará de funcionar. Assim, a tensão de saída do conversor é estabilizada no nível de 3,3 V.

Como VD1, é melhor usar diodos Schottky, que apresentam baixa queda de tensão no estado aberto.

O transformador T1 pode ser enrolado em um anel de ferrite de grau 2000NN. O diâmetro do anel pode ser de 7 a 15 mm. Como núcleo, você pode usar anéis de conversores de lâmpadas economizadoras de energia, bobinas de filtro de fontes de alimentação de computadores, etc. Os enrolamentos são feitos com fio esmaltado com diâmetro de 0,3 mm, 25 voltas cada.

Este esquema pode ser facilmente simplificado pela eliminação dos elementos de estabilização. Em princípio, o circuito pode prescindir de uma bobina e de um dos capacitores C2 ou C3. Mesmo um rádio amador novato pode montar um circuito simplificado com as próprias mãos.

O circuito também é bom porque funcionará continuamente até que a tensão da fonte de alimentação caia para 0,8 V.

Como conectar de uma bateria de 3V

Você pode conectar um LED superbrilhante a uma bateria de 3V sem usar nenhuma peça adicional. Como a tensão operacional do LED é ligeiramente superior a 3 V, o LED não brilhará com força total. Às vezes pode até ser útil. Por exemplo, usando um LED com interruptor e uma bateria de disco de 3 V (popularmente chamada de tablet) usada em placas-mãe de computadores, você pode fazer um pequeno chaveiro de lanterna. Essa lanterna em miniatura pode ser útil em diferentes situações.

Com essa bateria - comprimidos de 3 volts, você pode alimentar o LED

Usando um par de baterias de 1,5 V e um conversor comercial ou caseiro para alimentar um ou mais LEDs, você pode fazer um design mais sério. Um diagrama de um desses conversores (boosters) é mostrado na figura.

O booster baseado no chip LM3410 e vários anexos possui as seguintes características:

tensão de entrada 2,7 - 5,5 V.
corrente de saída máxima de até 2,4 A.
número de LEDs conectados de 1 a 5.
frequência de conversão de 0,8 a 1,6 MHz.

A corrente de saída do conversor pode ser ajustada alterando a resistência do resistor de medição R1. Apesar de a documentação técnica concluir que o microcircuito foi projetado para conectar 5 LEDs, na verdade, você pode conectar 6. Isso se deve ao fato de que a tensão máxima de saída do chip é de 24 V. O LM3410 também permite que os LEDs brilhem (dimming). Para isso, é utilizada a quarta saída do microcircuito (DIMM). O escurecimento pode ser feito alterando a corrente de entrada deste pino.

Como conectar a partir de uma bateria Krona de 9V

"Krona" tem uma capacidade relativamente pequena e não é muito adequado para alimentar LEDs de alta potência. A corrente máxima dessa bateria não deve exceder 30 - 40 mA. Portanto, é melhor conectar 3 diodos emissores de luz conectados em série com uma corrente operacional de 20 mA. Eles, como no caso de conectar a uma bateria de 3 volts, não brilharão com força total, mas, por outro lado, a bateria durará mais.

Esquema de energia da bateria Krona

Em um material é difícil cobrir toda a variedade de maneiras de conectar LEDs a baterias com diferentes tensões e capacidades. Tentamos falar sobre os designs mais confiáveis e simples. Esperamos que este material seja útil tanto para iniciantes quanto para radioamadores mais experientes.

De uma bateria com voltagem de 1,5 volts ou menos, isso simplesmente não é realista. Isso se deve ao fato de que a maior parte dos LEDs apresenta uma queda de tensão superior a esse valor.

Como acender um LED de uma bateria de 1,5 volts

A saída dessa situação pode ser o uso de um simples transistor e indutância. Em essência, é peculiar. O circuito é um oscilador de bloqueio simples, alimentado por uma bateria de 1,5 volts, que produz pulsos suficientemente poderosos como resultado do bombeamento de energia no indutor. O circuito é simples e montado em apenas 10 minutos.

Choke T1 é feito em um anel de ferrite com diâmetro de 7 milímetros (suas dimensões são K7x4x3). O enrolamento contém 21 voltas, feito de fio de cobre esmaltado dobrado PEV com diâmetro de 0,35 milímetros.

No final do enrolamento, a ponta de um dos fios deve ser conectada ao início do outro fio. O resultado é uma derivação do centro do enrolamento. Ao selecionar a resistência, você pode obter uma melhor saída de luz.

Portanto, temos um receptor de rádio Panasonic RF-800UEE-K, há muitas informações na Internet sobre todas as suas vantagens e desvantagens. Das vantagens, noto uma qualidade muito boa do sintonizador, uma caixa de madeira (compensado), qualidade de som decente para este segmento de receptores. É muito fácil de desmontar, sem travas, cinco parafusos no painel traseiro e mais dois parafusos prendem o painel frontal na caixa de compensado.

Das deficiências pode-se notar mono-som, falta de graves normais. Mas há uma entrada e saída, quem não tem graves, você pode conectá-lo a alto-falantes externos.

O receptor faz tanto sucesso que, para não entrar na classe das centrais multimídia com este aparelho, o fabricante cortou algumas das funcionalidades do MP3 player e não instalou a retroiluminação da balança do receptor, embora a julgar pela configuração da frente painel, era para estar lá. O corpo é colado com lascas de madeira prensada e está bastante solto, mas é fácil de consertar.

Colamos todas as costuras com carpintaria PVA com "slide" até secar completamente.

Depois impregnamos as pontas e o interior com verniz de poliuretano, ele é muito bem absorvido, então você terá que colocar três ou quatro camadas abundantes.

Após a secagem, o corpo é esticado e começará a "soar" como a caixa acústica frontal de um violão :-)

Medimos o assento para instalação da luminária, no nosso caso é um soquete de 90 de comprimento e 7 mm de largura.

Cortamos o textolite da folha em painéis do tamanho desejado.

O receptor é alimentado por 6V, para iluminação quero experimentar LEDs laranja e amarelo com tensão direta de 2,1V. Vou colocá-los em pares, o excesso de tensão com tal circuito será de 1,8V, vamos precipitar em um resistor. O valor do resistor é calculado de acordo com a lei de Ohm R=U/I. No nosso caso, U = 1,8 V e a corrente I = 20 mA (a corrente direta máxima permitida para esse tipo de LED), verifica-se que com R = 90 Ohm tudo deve funcionar, mas iremos além e limitaremos o atual para 10-9mA, enquanto não há diminuição significativa no brilho. Obtemos R \u003d 220 Ohm. O cálculo pode ser feito através do link no final deste post.

Eu coleciono duas tiras de cor amarela e laranja em diferentes tipos de LEDs. Para não cercar o ranho, uso um lado do falso textolite como menos, o outro como mais.

Um brilho mais intenso foi dado pelos LEDs SMD laranja.

Esta barra entrou em ação. Eu colo em fita dupla face, enquanto os LEDs brilham estritamente no final da escala, existe uma lacuna tecnológica aí.

Escala mágica.

Mais saída para o botão de energia (controle de volume)

Menos no núcleo central do conector de alimentação. Com este esquema de comutação, a luz de fundo funcionará apenas quando estiver trabalhando com uma fonte de alimentação externa; no modo de bateria, não brilhará, economizando baterias. Acho que o fabricante desamarrou especificamente dois circuitos de energia por meio de um diodo.