Защита цепочек мощных светодиодов от перегрузки по току

Texas Instruments LM317

Журнал РАДИОЛОЦМАН, август 2018

Luca Bruno

EDN

Распространенным методом управления несколькими мощными светодиодами является использование двух параллельных цепочек. Эта недорогая и менее критичная к подбору компонентов схема драйвера способна обеспечивать более низкие напряжения. Однако драйвер должен быть в состоянии отдавать вдвое больший ток и нуждается в схеме, которая могла бы разделить его пополам, независимо от значений прямых напряжений светодиодов. Разброс прямых напряжений составляет 20%, и эти напряжения меняются с температурой, а также по мере старения светодиодов.

С этой задачей хорошо справляется токовое зеркало. Но если светодиод выходит из строя, это может привести к разрушительной перегрузке по току. Однако токовое зеркало может обеспечить частичную защиту двух параллельных цепочек, состоящих из любого количества мощных 350-миллиамперных светодиодов (Рисунок 1).

Использование токового зеркала может надежно защитить от разрушительной токовой перегрузки две параллельные цепочки, состоящие из любого количества мощных 350-миллиамперных светодиодов.
Рисунок 1. Использование токового зеркала может надежно защитить от разрушительной
токовой перегрузки две параллельные цепочки, состоящие из любого количества
мощных 350-миллиамперных светодиодов.

Благодаря равенству напряжений 0.5 В, падающих на эмиттерных резисторах R1 и R2 с сопротивлениями 1.5 Ом и допусками 1%, схема способна поддерживать баланс токов двух цепочек с ошибкой порядка 2%. Падение напряжения на резисторе R3 компенсирует несоответствие прямых напряжений светодиодов и удерживает рабочую точку транзисторов Q1 и Q2 в линейной области. Падение напряжения зависит от количества светодиодов в двух цепочках.

Если светодиод в Цепочке 2 выходит из строя, базовый ток транзисторов Q1 и Q2 прерывается, и они закрываются. Таким образом, все светодиоды Цепочки 1 автоматически будут защищены от перегрузки по току. Но при обрыве в Цепочке 1 схема эту функцию не выполняет, поскольку весь ток драйвера 700 мА пойдет в Цепочку 2, и ее необходимо как-то защитить. Добавив всего три компонента, эту проблему можно решить (Рисунок 2).

Использование токового зеркала может надежно защитить от разрушительной токовой перегрузки две параллельные цепочки, состоящие из любого количества мощных 350-миллиамперных светодиодов.
Рисунок 2. При обрыве светодиода в Цепочке 1 весь ток драйвера 700 мА
пойдет через Цепочку 2, что требует какой-то формы ее защиты.
Эту проблему можно решить добавлением всего трех компонентов.

В нормальном режиме транзистор Q3 работает в линейной области при напряжении коллектор-эмиттер 0.7 В, поскольку оба диода D1 и D2 смещены в прямом направлении. Мощность, рассеиваемая Q3, составляет всего порядка 0.5 Вт, поэтому в теплоотводе он не нуждается. Ток драйвера 700 мА, проходя через коллектор транзистора Q3, делится пополам между цепочками через диод D2, в соответствии со свойством токового зеркала. При обрыве светодиода в Цепочке 1 диод D2 блокирует базовый ток Q3, выключая транзистор. Ток драйвера проходить через Цепочку 2 больше не может, и светодиоды оказываются защищены.

Для компенсации прямого падения напряжения 0.7 В на диоде D2 необходимо слегка увеличить сопротивлением резистора R3. Токовое зеркало можно адаптировать для управления светодиодами любых типов, следя лишь за тем, чтобы не превысить максимально допустимые значения токов транзисторов, которые в данной схеме равны 1.5 А. Проверить работу этой схемы можно с любым источником постоянного тока 700 мА, или даже с помощью включенного источником тока стабилизатора напряжения, такого, например, как LM317, выпускаемый Texas Instruments. Схема была успешно испытана с регулятором LM317, работавшим как источник тока 700 мА с пятью светодиодами на строку.

Материалы по теме

  1. Datasheet Texas Instruments LM317
  2. Datasheet ON Semiconductor BD138
  3. Datasheet ON Semiconductor BD139

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Protect power-LED strings from overcurrent

LM317 Купить ЦенаКупить LM317 на РадиоЛоцман.Цены — от 130 до 133
8 предложений от 7 поставщиков
Исполнение: TO92. Positive Adjustable Regulator; Voltage Regulator Type:Adjustable Positive Linear; Input Voltage Primary Max:40V; Output Voltage Max:37V; Output Current Max:100mA; No....
РИВ Электроникс
Россия
LM317AMDT/NOPB
Texas Instruments
130 ₽
AliExpress
Весь мир
НОВЫЙ LM317 LM317LZ TO-92 WS в наличии
2 ₽
Триом
Россия
LM317LZ
11 ₽
ЭФО
Россия
LM317AEMP/NOPB
Texas Instruments
по запросу
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя