Простий ШІМ-регулятор яскравості світлодіодів

З мікросхемою NE555 (аналог КР1006) знаком кожен радіоаматор. Її універсальність дозволяє конструювати найрізноманітніші саморобки: від простого одновибратора імпульсів з двома елементами в обв’язки до многокомпонентного модулятора. У даній статті буде розглянута схема включення таймера в режимі генератора прямокутних імпульсів з широтно-імпульсної регулюванням.

Схема і принцип її роботи

З розвитком потужних світлодіодів NE555 знову вийшла на арену в ролі регулятора яскравості (діммера), нагадавши про свої незаперечні переваги. Пристрої на її основі не вимагають глибоких знань електроніки, збираються швидко і працюють надійно.

Відомо, що управляти яскравістю світлодіода можна двома способами: аналоговим і імпульсним. Перший спосіб передбачає зміну амплітудного значення постійного струму через світлодіод. Такий спосіб має один істотний недолік – низький ККД. Другий спосіб має на увазі зміна ширини імпульсів (скважности) струму з частотою від 200 Гц до декількох кілогерц. На таких частотах мерехтіння світлодіодів непомітно для людського ока. Схема ШІМ-регулятора з потужним вихідним транзистором показана на малюнку. Вона здатна працювати від 4,5 до 18 В, що свідчить про можливість управління яскравістю як одного потужного світлодіода, так і цілої світлодіодною стрічкою. Діапазон регулювання яскравості коливається від 5 до 95%. Пристрій являє собою доопрацьовану версію генератора прямокутних імпульсів. Частота цих імпульсів залежить від ємності C1 і опорів R1, R2 і визначається за формулою: f = 1 / (ln2 * (R1 + 2 * R2) * C1), Гц

Принцип дії електронного регулятора яскравості полягає в наступному. У момент подачі напруги харчування починає заряджатися конденсатор по ланцюгу: + Uпит – R2 – VD1 -R1 -C1 – -Uпіт. Як тільки напруга на ньому досягне рівня 2 / 3Uпіт відкриється внутрішній транзистор таймера і почнеться процес розрядки. Розряд починається з верхньої обкладки C1 і далі по ланцюгу: R1 – VD2 -7 висновок ІМС – -Uпіт. Досягнувши позначки 1 / 3Uпіт транзистор таймера закриється і C1 знову почне набирати ємність. Надалі процес повторюється циклічно, формуючи на виводі 3 прямокутні імпульси.

Зміна опору підлаштування резистора призводить до зменшення (збільшення) часу імпульсу на виході таймера (висновок 3), і як наслідок, зменшується (збільшується) середнє значення вихідного сигналу. Сформована послідовність імпульсів через струмообмежуючі резистор R3 надходить на затвор VT1, який включений по схемі із загальним витоком. Навантаження у вигляді світлодіодним стрічки або послідовно включених потужних світлодіодів включається в розрив ланцюга стоку VT1.

В даному випадку встановлений потужний MOSFET транзистор з максимальним струмом стоку 13А. Це дозволяє управляти світінням світлодіодної стрічки довжиною в кілька метрів. Але при цьому транзистору може знадобитися тепловідвід.

Блокуючий конденсатор C2 виключає вплив перешкод, які можуть виникати по ланцюгу харчування в моменти перемикання таймера. Величина його ємності може бути будь-який в межах 0,01-0,1 мкФ.

Плата і деталі збірки регулятора яскравості

Одностороння друкована плата має розмір 22х24 мм. Як видно з малюнка на ній немає нічого зайвого, що могло б викликати питання.

Плата в файлі Sprint Layout 6.0:

Після складання схема ШІМ-регулятора яскравості не вимагає налагодження, а друкована плата легка в приготуванні своїми руками. У платі, крім підлаштування резистора, використовуються SMD елементи.

  • DA1 – ІМС NE555;
  • VT1 – польовий транзистор IRF7413;
  • VD1, VD2 – 1N4007;
  • R1 – 50 кОм, підлаштування;
  • R2, R3 – 1 кОм;
  • C1 – 0,1 мкФ;
  • C2 – 0,01 мкФ.

Замовити готову збірку від автора можна.

практичні поради

Транзистор VT1 повинен підбиратися в залежності від потужності навантаження. Наприклад, для зміни яскравості одноваттного світлодіода досить буде біполярного транзистора з максимально допустимим струмом колектора 500 мА.

Управління яскравістю світлодіодним стрічки повинно здійснюватися від джерела напруги +12 В і збігатися з її напругою живлення. В ідеалі регулятор повинен живитися від стабілізованого блоку живлення, спеціально призначеного для стрічки.

Навантаження у вигляді окремих потужних світлодіодів живиться інакше. У цьому випадку джерелом харчування діммера служить стабілізатор струму (його ще називають драйвер для світлодіода). Його номінальний вихідний струм повинен відповідати току послідовно включених світлодіодів.

Ссылка на основную публикацию