การใช้ LEDs ในวงจรเรียงกระแสบริดจ์


10

ฉันจะเดินสายไฟ LED 4 ดวงเพื่อให้พวกเขาทำหน้าที่เป็นเครื่องปรับสะพาน ฉันมีพื้นที่ จำกัด (ด้านในของโคมไฟท้ายจักรยาน) ดังนั้นฉันต้องการใช้ไฟ LED เองเพื่อแก้ไข AC ที่มาจากเครื่องกำเนิดล้อจักรยาน

นอกจากนี้หากต้องการ จำกัด กระแสไฟฟ้าเพื่อไม่ให้เกินกระแสไปข้างหน้าไปยัง LED แต่ละตัวฉันจะคำนวณค่าตัวต้านทานได้อย่างไร


เป็น 12V Gen หรือไม่ วางแผนการโหลดอื่น ๆ พิจารณาว่า LED เหมือนกับการชาร์จแบตเตอรี่ LED แต่ละตัวมีแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ดังนั้นคุณจึงต้องการเครื่องชาร์จที่สูงขึ้นเล็กน้อยโดยใช้เป็น 14V สำหรับ 12V ไฟ LED สีขาวคือ 3.2 Vtyp และสีแดงคือ 1.6 Vtyp เว้นแต่ว่าเป็นประเภทกระแสสูงดังนั้นจึงสามารถคาดหวังแรงดันไฟฟ้าตกได้สูงขึ้น กลับไปด้านหลังเป็นเรื่องปกติ แต่สำหรับพลังงานเดียวกันแทนที่จะกระจายไปในการลดลงของตัวต้านทานนี่เป็นวิธีที่ดีที่สุดในการจับคู่โหลดกับแหล่งที่มา แต่แหล่งที่มาของคุณนั้นแปรผันอย่างมากดังนั้นคุณสามารถทดสอบกับสตริงแบ็คแบ็คแบ็คแบ็คแบ็คแบ็คซึ่งจะทำให้แรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากลับมาเหมือนเดิม
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

คำตอบ:


10

ไฟ LED มักจะมีขีด จำกัด แรงดันพังทลายที่ต่ำกว่ามาก ( Vrrm = 5 ถึง 15 โวลต์ ) แม้จะเป็นไดโอดซิลิคอนที่เล็กที่สุดและราคาถูกที่สุด ( 1n4001 = 50 โวลต์, 1n4007 = 1,000 โวลต์, 1n4148 = 100 โวลต์)

1n4001 ไดโอด( Wikipedia )

แรงดันไปข้างหน้า Vf ในอีกทางหนึ่งอยู่ที่ 1.7 โวลต์สำหรับไฟ LED สีแดงบางส่วนถึง 3.5 โวลต์หรือสูงกว่าสำหรับบางสีน้ำเงินและสีขาว เปรียบเทียบสิ่งนี้กับทั่วไป 0.7 โวลต์ Vf สำหรับไดโอดซิลิคอนแก้ไขสัตยาบันมาตรฐาน

ในการกำหนดค่าตัวเรียงกระแสแบบบริดจ์เต็มรูปแบบแรงดันไฟฟ้าจะลดลง 2 x Vf ในระหว่างส่วนการนำทางด้านหน้าของวงจร

ดังนั้นหากคุณต้องสร้างสะพาน rectifier ด้วย LEDs แรงดันไฟฟ้าขาออกจะลดลงจาก 3.4 ถึง 7 โวลต์หรือมากกว่าเมื่อเทียบกับอินพุต การนำไฟฟ้าจะเริ่มมากขึ้นในภายหลังในส่วนที่เป็นบวกของวงจร (เมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเหนือ LED Vf) เมื่อเทียบกับซิลิคอนไดโอด มันก็จะจบลงก่อนหน้านี้ นอกจากนี้ในช่วงย้อนกลับของวงจรขึ้นอยู่กับ LED ที่ใช้เฉพาะ "ไดโอด" มีแนวโน้มที่จะเข้าสู่การนำความร้อนได้ดีในช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุต

กล่าวอีกนัยหนึ่งสะพานจะให้แรงดันไฟฟ้าในช่วงที่เล็กมากของวงจร AC กว่าด้วยซิลิคอนไดโอดและจะให้แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าแม้แล้ว

เนื่องจากจุดประสงค์ของคุณดูเหมือนจะให้แสงไฟ LED มากกว่าแค่แก้ไขแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตของสะพานอาจไม่สำคัญ แต่ก็มีประโยชน์ที่จะรู้

ทางเลือกที่แนะนำถ้าคุณกระตือรือร้นที่จะใช้ไฟ LED ด้วยวิธีนี้โดยเฉพาะคือติดตั้งหลอดไฟ LED ตามที่คุณต้องการ แต่เพื่อเพิ่ม 1n4001 หรือราคาไม่แพงและเล็ก ๆ หนึ่งที่คล้ายกันในซีรีย์ตัวต้านทานขีด จำกัด ปัจจุบันและ LED แต่ละตัว ไดโอดนั้นไม่ใหญ่กว่าตัวต้านทานแบบแยกซึ่งคุณอาจจะใช้

ทำไมจึงใช้งานได้ :
ไดโอดซิลิคอนจะป้องกันแรงดันย้อนกลับได้ดีกว่ากระป๋อง LED นั่นคือแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่ามาก

อย่างไรก็ตามข้อเสนอแนะยังคงใช้เพียงIC 4-lead bridge ในตัว (35 เซ็นต์เดี่ยวยูนิต, 800 Volts / 1 Ampere ) และใช้ LED เช่นเดียวกับในการกำหนดค่าวงจร DC ความต้องการพื้นที่จะไม่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

DIP = วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์ 4 ตัว, 800 โวลต์ 1 แอมแปร์

เกี่ยวกับการคำนวณตัวต้านทาน จำกัด ในปัจจุบัน :

รับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดของสัญญาณไฟ AC ของไดนาโมจักรยานโดยใช้มัลติมิเตอร์ที่มีโหมดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับสูงสุดถ้ามีหรือแรงดันไฟฟ้า AC RMS (พบได้ทั่วไปในมัลติมิเตอร์พื้นฐาน) และคูณด้วย 1.4142 เพื่อประเมินแรงดันไฟฟ้าสูงสุด ทั้งหมดนี้ในขณะที่ถีบตัวเร็วเท่าที่คุณจะทำได้ด้วยการหมุนรอบบนขาตั้ง

เพิ่มปัจจัยด้านความปลอดภัยด้วยการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าสูงสุดนี้ถ้าคุณกังวลเกี่ยวกับไฟ LED ที่ระเบิดเนื่องจากแรงดันสูงเมื่อเร่งความเร็วลงเนินเช่น ไฟ LED ค่อนข้างให้อภัยกับแหลมเล็ก ๆ น้อย ๆ ในปัจจุบันหากใช้ในช่วงเวลาสั้น ๆ - มันไม่ได้เป็นกระแสเกินกว่าที่จะฆ่า LED โดยปกติมันไม่สามารถกำจัดความร้อนที่เกิดขึ้นได้

ตอนนี้ถ้า Vmax เป็นแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ปรับได้เพื่อความปลอดภัยของคุณให้ลบ LED Vf ของคุณจากนั้น (2 x Vf ถ้าคุณไปกับบริดจ์ 2 x (Vf + 0.7) ถ้าคุณเพิ่มในซิลิคอนไดโอด) เพื่อรับแรงดันไฟฟ้า Vres แต่ละตัวต้านทานจำเป็นต้องลดลง

R = Vres / I

ดังนั้นเสียบปลั๊กที่ฉันแนะนำสำหรับ LED ที่คุณเลือกและคุณมีหมายเลขของคุณ

โดยทั่วไปแล้วไฟ LED จะมาใน 5 mA (SMD และ 3 มม.), 20 mA, 25 mA หรือในพื้นที่ของแอมแปร์ (เช่นไฟ LED Osram "Golden Dragon" ) อ้างถึงเอกสารข้อมูลที่เหมาะสม


1
Anindo- ขอบคุณสำหรับคำตอบของคุณพร้อมคำอธิบายและคำแนะนำ
Chuck

มีการพูดที่ไม่ถูกต้องในคำตอบคือ: "สัญญาณ AC ของไดนาโม" ในขณะที่เขาต้องการใช้สะพานไดโอดตัวเรียงกระแสมันน่าจะเป็นที่เขามีเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับดังนั้นคุณหมายถึง "สัญญาณไฟ AC ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า"
sergiol

6

ในขณะที่คุณสงสัยว่าคุณสามารถข้ามสะพาน rectifier ทั้งหมดและให้ LEDs แก้ไขกระแสไฟฟ้าให้คุณ:

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเชื่อมต่อกับสายไฟสองชุดอนุกรม, antiparallel LED ผ่านตัวต้านทาน

เมื่อกระแสไหลทางเดียวจะมีไฟ LED สตริงเดียวเท่านั้น เมื่อมันไหลไปทางอื่นสายอื่นเท่านั้นที่จะสว่าง ตราบใดที่สตริงหนึ่งติดอยู่เสมอแรงดันไฟฟ้าย้อนกลับของสายอื่นจะถูกเก็บไว้ในระดับต่ำพอที่จะไม่ทำให้ไฟ LED ที่ไม่ติดสว่างเสียหาย เนื่องจากมีเพียงสายเดียวที่สว่างในเวลาเดียวจึงจำเป็นต้องมีตัวต้านทานเพียงตัวเดียว

คุณสามารถเพิ่มไฟ LED ได้มากถึงค่าแรงดันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในแต่ละสายเพียงตรวจสอบให้แน่ใจว่ามี LED จำนวนเท่ากันในแต่ละสาย (เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาการแยกแรงดันไฟฟ้าย้อนกลับ) ดังนั้นหากคุณกำลังใช้ไฟ LED สีแดง 1.7V และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 12V คุณสามารถมีไฟ LED 7 ดวงในแต่ละสาย - หรือเพียงหนึ่งหลอด LED ที่ด้านข้างถ้าคุณต้องการไฟ LED ทั้งหมดสองดวง

การคำนวณตัวต้านทานนั้นน่ารำคาญในกรณีนี้เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หากไม่มีตัวโหลดอื่น ๆ (เช่นไฟหน้า) คุณอาจเห็นแรงดันไฟฟ้าสูงมาก

อย่างไรก็ตามไฟ LED นั้นค่อนข้างแข็งแกร่งดังนั้นคุณจึงไม่จำเป็นต้องได้รับผลลัพธ์ที่ดี

หากคุณใช้วงจรด้านบนพร้อมไฟ LED สีแดงสองตัวในแต่ละสายและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของคุณได้รับการจัดอันดับเอาต์พุต 12V คุณจะเห็นประมาณ 8.6V ทั่วตัวต้านทาน (12 - 1.7 - 1.7) ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม หากตัวต้านทานจัดอันดับเป็น 20mA คุณจะต้องการตัวต้านทานที่ใช้ 20mA เมื่อ 8.6V ข้าม เสียบที่เป็นกฎหมายโอห์มV = IR, 8.6 = 0.20 * Rให้R = 430ดังนั้นคุณจะต้องการบางสิ่งบางอย่างรอบ 430 โอห์มสำหรับตัวต้านทาน 470 โอห์มเป็นค่าทั่วไปและเหมาะสำหรับวงจรนี้

เมื่อเครื่องกำเนิดไม่มีโหลดอื่น ๆ ก็อาจสร้างแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น โอกาสที่คุณจะดี แต่ถ้าคุณสังเกตเห็นไฟท้ายของคุณไม่ทำงานคุณควรวัดแรงดันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วยตัวต้านทาน 470 โอห์มข้ามมันและเสียบแรงดันไฟฟ้านั้นเข้าที่ 12V ข้างบนเพื่อกำหนดค่าตัวต้านทานที่ดีขึ้น


1
นี่คือวิธีการที่ฉันจะทำตามความต้องการในการลดจำนวนชิ้นส่วนให้น้อยที่สุด ข้อเสียคือไฟ LED เพียงคู่เดียวส่องสว่างในเวลาใดก็ได้ดังนั้นครึ่งหนึ่งของปริมาณแสงที่เป็นประโยชน์จะถูกปล่อยออกมา
Dwayne Reid
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.