1

SERWIS

 

ELEKTRONIKI

Sterownik łańcucha diod LED działający na jednej 

baterii 1.5-woltowej

Ten  prosty  sterownik  o  małej  mocy,  złożo-

ny z kilku standardowych podzespołów, może 

sterować  różnymi  typami  diod  LED  i  innymi 

obciążeniami.

W  artykule  przedstawiono,  w  jaki  sposób, 

za pomocą kilku niedrogich podzespołów elek-

tronicznych,  można  rozświetlić  łańcuch  diod 

LED dowolnego koloru z baterii (akumulatora) 

1.5-woltowego.  Obwód  pokazany  na  rysunku 

1 tworzy nieregulowaną przetwornicę step-up 

zwiększającą sprawność o około 65%, zdolną 

do  dostarczania  średniej  mocy  230mW  przy 

nominalnym napięciu wejściowym 1.5V. Sterow-

nik przetestowano za pomocą łańcucha trzech 

standardowych  białych  diod  LED  (szczegóły 

w tabeli 1).

Rys. 1. Z kilku standardowych podzespołów elektronicznych można złożyć obwód do zasilania 

łańcucha diod LED. Obwód umożliwia dostosowanie parametrów pracy poprzez zmianę 

wartości podzespołów.

Obwód ten jest również w stanie zasilić więk-

szą  ilość  diod  LED  połączonych  szeregowo 

o niższym prądzie, w granicach dostępnej mocy 

wyjściowej. Na przykład typowy spadek napięcia 

stałego na czerwonych diodach LED przy prą-

dzie 10mA wynosi 1.9V, co oznacza, że można 

zasilić  11  czerwonych  diod  LED  wymagają-

cych  prądu  o  natężeniu  10mA.  Obwód  może 

być używany do sygnalizacji świetlnej, świateł 

ostrzegawczych lub w małych lampionach albo 

latarkach.

Po włączeniu zasilania tranzystor Q2 prze-

chodzi w stan nasycenia, a prąd kolektora za-

czyna wzrastać w cewce indukcyjnej L1, dopóki 

prąd bazy tranzystora Q2 nie będzie w stanie 

utrzymać stanu nasycenia tranzystora. Ponie-

D2

D3

D4

D1

BYV1030

V

+

L1

47µH

800mA

C2

1µF

I  = 20mA

O

Bia³e

diody LED

SW1

W³./Wy³.

R2

47

R1

33k

R3

100

C1

33pF

BT1

1.5V

Q2

2N2222A

Q1

BC550C

O

Tabela 1.   Wyniki testu sterownika łańcucha diod LED

Napięcie 

baterii

Napięcie 

wyjściowe

Prąd 

wyjściowy

Wartość 

szczytowa prądu

indukcyjności L1

Częstotliwość 

generacji

Współczynnik 

wypełnienia

Szczytowa 

wartość 

tętnień 

napięcia

V

BAT

V

QUT

I

OUT

I

PK

f

OSC

V

ripple

1.5 V

11.3V

20.5mA

450mA

48kHz

9%

400mV

1V

9.75V

8.9mA

250mA

66kHz

8%

100mV

SERWIS

 

ELEKTRONIKI

2

Sterownik łańcucha diod LED działający na jednej baterii 1.5-woltowej

waż prąd bazy jest stały dla danego napięcia 

baterii i wartości indukcyjności, szczytowa war-

tość prądu cewki indukcyjnej zależy od wartości 

wzmocnienia  prądowego  h

FE2

  tranzystora  Q2 

i  od  energii  E

L1

  zmagazynowanej  w  indukcyj-

ności L1:

E    =          ×

L1

L1 

FE2

L1×(h     × I    )

2

2

I    =

PK

2

B2

2

gdzie:

!

 L1 – indukcyjność

!

 I

PK

 – szczytowy prąd cewki indukcyjnej

!

 I

B2

 – prąd bazy tranzystora Q2.

Tranzystory Q1 i Q2 są sprzężone poprzez 

pętlę  dodatniego  sprzężenia  zwrotnego,  więc 

gdy tranzystor Q2 wychodzi ze stanu nasyce-

nia, tranzystor Q1 jest szybko włączany, a Q2 

wyłączany. Następnie napięcie indukcyjności L1 

zmienia biegunowość (polaryzację) i rozładowu-

je swoją energię do kondensatora C2. Od tego 

momentu tranzystor Q2 ponownie przechodzi 

w nasycenie, a tranzystor Q1 zostaje wyłączony 

i rozpoczyna się nowy cykl ładowania.

Aby poprawić sprawność obwodu, tranzystor 

Q2 powinien być tranzystorem o szybkim prze-

łączaniu z możliwie najwyższym wzmocnieniem 

prądowym. Należy upewnić się, że indukcyjność 

nie jest nasycona przy szczytowej wartości prą-

du, a prąd kolektora tranzystora Q2 nie przekra-

cza jego maksymalnej dopuszczalnej wartości. 

Kondensator C1 nie jest absolutnie niezbędnym 

elementem  obwodu.  Przyspiesza  on  jednak 

przełączanie tranzystora Q1, co z kolei skraca 

czas przełączania tranzystora Q2, a to znacznie 

poprawia sprawność obwodu.

Obwód działa z każdą 1.5-woltową baterią, 

nawet z miniaturową baterią pastylkową. Jednak 

najlepszą opcją jest bateria alkaliczna typu AA-

-LR6, która dzięki dużej pojemności – 2700mAh 

(miliamperogodzin) może zasilać obwód przez 

kilka godzin. Aby zaoszczędzić energię akumu-

latora (baterii) i wydłużyć czas pracy obwodu, 

można zmniejszyć prąd ładowania cewki induk-

cyjnej poprzez zwiększenie oporności rezystora 

R2. Po rozładowaniu baterii jasność diod LED 

zmniejsza się, a minimalne napięcie wejściowe, 

które jeszcze umożliwia świecenie diod LED wy-

nosi 0.75V przy prądzie wyjściowym o natężeniu 

zaledwie 0.38mA.

Autor: Luca Bruno (Electronic Design)

}