Эффективная схема питания светодиодов с резервным аккумулятором

Zhihong Yu, Juno Lighting Group, Des Plaines, Иллинойс; редакторы Martin Rowe и Fran Granville

Схема позволяет питать от трех до шести светодиодов от источника питания постоянного или переменного тока и заряжать резервный аккумулятор.

Из-за простоты управления и высокой эффективности светодиоды находят широкое применение в аварийном освещении. Представленная высокоэффективная и надежная схема предназначена для аварийного освещения мощностью от 3 до 6 Вт. Входное переменное напряжение 12 В выпрямляется двухполупериодным выпрямителем и фильтруется одним или двумя конденсаторами. Аккумулятор (на схеме не показан) – свинцовый, 12 В. Микросхема IC1 сравнивает напряжение на аккумуляторе с напряжением питания. Если выпрямленное напряжение становится ниже напряжения на аккумуляторе, подключается аккумулятор, который начинает питать светодиоды.

Кликните для увеличения

Рисунок 1. Эта схема преобразует переменное напряжение в постоянное, заряжает аккумулятор и управляет светодиодами

12 В переменного тока можно получить с помощью электронного трансформатора. Выходная частота таких трансформаторов достаточно высока, поэтому вполне хватит фильтрующего конденсатора 10 мкФ, что обеспечит, одновременно, высокий коэффициент мощности.

Микросхема IC1 (Linear Technology LTC4412) управляет двумя p-канальными MOSFET транзисторами, выполняющими функцию близкого к идеальному диода, переключая питание схемы с источника переменного напряжения на аккумулятор, и наоборот. Падение напряжение на MOSFET транзисторах всего 20 мВ, что во много раз меньше, чем 0.7 В на обычно диоде. На выводе 5 напряжение низкое, если входное переменное напряжение выключено. Этот вывод, при желании, можно использовать для включения предупреждающего светодиода. Микросхема IC2 (STMicroelectronics PB137) имеет внутренний ограничитель тока 1.5 А. Резистор R1 защищает вход IC2: когда ток достигает определенного уровня, Q4 отключает схему заряда. Эта микросхема не нуждается в диодной защите.

IC3, драйвер светодиодов LT3517 фирмы Linear Technology, работает как инвертирующий повышающий/понижающий преобразователь, поскольку входное выпрямленное напряжение может находится в диапазоне от 8 до 17 В. Резистор R10 задает ток через светодиоды. Падение напряжения на каждом из трех светодиодов может варьироваться от 3 до 4 В, вследствие чего выходное напряжение микросхемы может быть как больше, так и меньше входного, если все три светодиода с током 300 мА подключены последовательно.

Если к выводу 8 аналогового регулирования яркости подключить фоторезистор, можно несколько увеличить экономичность схемы при высоких уровнях окружающего освещения. Вывод 5 микросхемы IC1 можно использовать для включения транзистора или оптоизолятора, чтобы управлять выводом 8 (CTRL) микросхемы IC3, если вы захотите уменьшать яркость светодиодов при отключении входного переменного напряжения. Резистором R7 задается рабочая частота микросхемы IC1, равная примерно 1 МГц. КПД схемы 82% при питании непосредственно от источника переменного напряжения, и порядка 70% при питании от электронного трансформатора.

Сделав несколько небольших изменений в схеме, вы можете увеличить количество светодиодов. Например, заменив микросхему LT3517 на LT3518. Последняя отличается от LT3517 только большей величиной допустимого коммутируемого тока. Для увеличения выходного напряжения вам, возможно, придется изменить параметры делителя R8, R9. Возможно, также, что будет необходимо увеличить емкость конденсатора фильтра.

Испытания показали, что схема может питать до шести включенных последовательно светодиодов.

Рисунок 2. Светодиоды дают достаточно света для аварийного освещения