Mạch ổn áp 3V đơn giản. Ổn áp thu nhỏ

Cơ sở của bộ ổn áp (xem Hình 1) là vi mạch K157HP2. Một bộ ổn định tuyệt vời và bị lãng quên một cách không công bằng, với một bóng bán dẫn bổ sung, chẳng hạn như KT972A, có thể hoạt động với dòng điện lên đến 4A.

Trong mạch này, điện áp đầu ra của bộ ổn định là 3V. Bộ ổn định được thiết kế để cấp nguồn cho thiết bị vô tuyến điện áp thấp. Nói chung, với các giá trị điện trở được chỉ định trong sơ đồ, điện áp đầu ra có thể được đặt từ 1,3 đến 6V. Đối với dòng tải lớn, bóng bán dẫn phải được lắp đặt trên một bộ tản nhiệt thích hợp. Điện áp đầu vào cung cấp cho bộ ổn định ít nhất phải là bảy volt, mặc dù trên thực tế nó có thể lên tới bốn mươi. Bộ ổn định này hoạt động tốt từ pin xe hơi. Điều chính là công suất giải phóng trên bóng bán dẫn không vượt quá 8W tối đa cho phép. Công tắc SB1 có thể được sử dụng để chuyển đổi điện áp đầu ra. Ở dòng tải cao, điều này rất thuận tiện - có thể sử dụng các công tắc bật tắt công suất thấp.

Sự sẵn có và giá tương đối thấp của điốt phát sáng siêu sáng (LED) cho phép chúng được sử dụng trong nhiều thiết bị nghiệp dư khác nhau. Những người mới bắt đầu sử dụng đài phát thanh nghiệp dư lần đầu tiên sử dụng đèn LED trong thiết kế của mình thường thắc mắc làm thế nào để kết nối đèn LED với pin? Sau khi đọc tài liệu này, người đọc sẽ học cách thắp sáng đèn LED từ hầu hết mọi loại pin, sơ đồ kết nối đèn LED nào có thể được sử dụng trong trường hợp này hay trường hợp kia, cách tính toán các phần tử mạch.

Về nguyên tắc, bạn có thể chỉ cần thắp sáng đèn LED bằng bất kỳ loại pin nào. Các mạch điện tử được phát triển bởi những người nghiệp dư và chuyên nghiệp về vô tuyến giúp bạn có thể thực hiện thành công nhiệm vụ này. Một điều nữa là mạch sẽ hoạt động liên tục trong bao lâu với một đèn LED (LED) cụ thể và một hoặc nhiều cục pin cụ thể.

Để ước tính thời gian này, bạn nên biết rằng một trong những đặc điểm chính của bất kỳ loại pin nào, dù là pin hóa học hay pin, đều là dung lượng. Dung lượng pin – C được biểu thị bằng ampe-giờ. Ví dụ, dung lượng của pin AAA AA thông thường, tùy thuộc vào loại và nhà sản xuất, có thể dao động từ 0,5 đến 2,5 ampe-giờ. Đổi lại, điốt phát sáng được đặc trưng bởi dòng điện hoạt động có thể lên tới hàng chục và hàng trăm miliampe. Do đó, bạn có thể tính toán gần đúng thời lượng pin sẽ sử dụng theo công thức:

T= (C*U baht)/(U làm việc dẫn đầu *Tôi làm việc dẫn đầu)

Trong công thức này, tử số là công mà pin có thể làm được, còn mẫu số là công suất tiêu thụ của điốt phát sáng. Công thức không tính đến hiệu suất của mạch cụ thể và thực tế là việc sử dụng hết toàn bộ dung lượng pin là vô cùng khó khăn.

Khi thiết kế các thiết bị chạy bằng pin, họ thường cố gắng đảm bảo mức tiêu thụ hiện tại của chúng không vượt quá 10–30% dung lượng pin. Dựa trên sự cân nhắc này và công thức trên, bạn có thể ước tính cần bao nhiêu pin có công suất nhất định để cấp nguồn cho một đèn LED cụ thể.

Cách kết nối từ pin AA 1,5V AA

Thật không may, không có cách nào dễ dàng để cấp nguồn cho đèn LED từ một pin AA. Thực tế là điện áp hoạt động của điốt phát sáng thường vượt quá 1,5 V. Giá trị này nằm trong khoảng 3,2 - 3,4V. Do đó, để cấp nguồn cho đèn LED từ một pin, bạn sẽ cần lắp ráp bộ chuyển đổi điện áp. Dưới đây là sơ đồ của một bộ chuyển đổi điện áp đơn giản với hai bóng bán dẫn có thể dùng để cấp nguồn cho 1 - 2 đèn LED siêu sáng với dòng điện hoạt động 20 milliamp.

Bộ chuyển đổi này là một bộ tạo dao động chặn được lắp ráp trên bóng bán dẫn VT2, máy biến áp T1 và điện trở R1. Máy phát điện chặn tạo ra các xung điện áp cao hơn vài lần so với điện áp của nguồn điện. Diode VD1 chỉnh lưu các xung này. Cuộn cảm L1, tụ điện C2 và C3 là các phần tử của bộ lọc khử răng cưa.

Transitor VT1, điện trở R2 và diode zener VD2 là các phần tử của bộ ổn áp. Khi điện áp trên tụ C2 vượt quá 3,3 V, diode zener sẽ mở ra và tạo ra hiện tượng sụt áp trên điện trở R2. Đồng thời, bóng bán dẫn đầu tiên sẽ mở và khóa VT2, bộ tạo chặn sẽ ngừng hoạt động. Điều này đảm bảo ổn định điện áp đầu ra của bộ chuyển đổi ở mức 3,3 V.

Tốt hơn nên sử dụng điốt Schottky như VD1, loại điốt có độ sụt điện áp thấp ở trạng thái mở.

Máy biến áp T1 có thể được quấn trên vòng ferit cấp 2000NN. Đường kính của vòng có thể là 7 – 15 mm. Làm lõi, bạn có thể sử dụng các vòng từ bộ chuyển đổi của bóng đèn tiết kiệm năng lượng, cuộn lọc của bộ nguồn máy tính, v.v. Các cuộn dây được làm bằng dây tráng men có đường kính 0,3 mm, mỗi cuộn 25 vòng.

Sơ đồ này có thể được đơn giản hóa một cách dễ dàng bằng cách loại bỏ các yếu tố ổn định. Về nguyên tắc, mạch có thể hoạt động mà không cần cuộn cảm và một trong các tụ điện C2 hoặc C3. Ngay cả một người mới làm quen với đài phát thanh nghiệp dư cũng có thể tự tay lắp ráp một mạch đơn giản hóa.

Mạch còn tốt vì nó sẽ hoạt động liên tục cho đến khi điện áp nguồn giảm xuống 0,8 V.

Cách kết nối pin 3V

Bạn có thể kết nối đèn LED siêu sáng với pin 3V mà không cần sử dụng thêm bất kỳ bộ phận nào. Vì điện áp hoạt động của đèn LED cao hơn 3 V một chút nên đèn LED sẽ không phát sáng hết công suất. Đôi khi nó thậm chí có thể hữu ích. Ví dụ: sử dụng đèn LED có công tắc và pin đĩa 3 V (thường được gọi là máy tính bảng), được sử dụng trong bo mạch chủ máy tính, bạn có thể làm một chiếc móc khóa đèn pin nhỏ. Chiếc đèn pin thu nhỏ này có thể hữu ích trong nhiều tình huống khác nhau.

Từ một cục pin như vậy - máy tính bảng 3 Volt bạn có thể cấp nguồn cho đèn LED

Sử dụng một cặp pin 1,5 V và bộ chuyển đổi mua hoặc tự chế để cấp nguồn cho một hoặc nhiều đèn LED, bạn có thể tạo ra một thiết kế nghiêm túc hơn. Sơ đồ của một trong những bộ chuyển đổi (bộ tăng tốc) này được hiển thị trong hình.

Bộ tăng áp dựa trên chip LM3410 và một số phụ kiện đính kèm có các đặc điểm sau:

• điện áp đầu vào 2,7 – 5,5 V.
• dòng điện đầu ra tối đa lên tới 2,4 A.
• số lượng đèn LED được kết nối từ 1 đến 5.
• tần số chuyển đổi từ 0,8 đến 1,6 MHz.

Dòng điện đầu ra của bộ chuyển đổi có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi điện trở của điện trở đo R1. Mặc dù thực tế là từ tài liệu kỹ thuật, vi mạch được thiết kế để kết nối 5 đèn LED, nhưng trên thực tế, bạn có thể kết nối 6 đèn LED với nó. Điều này là do điện áp đầu ra tối đa của chip là 24 V. LM3410 cũng vậy. cho phép đèn LED phát sáng (mờ). Chân thứ tư của chip (DIMM) được sử dụng cho những mục đích này. Việc làm mờ có thể được thực hiện bằng cách thay đổi dòng điện đầu vào của chân này.

Cách kết nối pin Krona 9V

“Krona” có công suất tương đối nhỏ và không phù hợp lắm để cấp nguồn cho đèn LED công suất cao. Dòng điện tối đa của pin như vậy không được vượt quá 30 - 40 mA. Vì vậy, tốt hơn hết bạn nên kết nối 3 điốt phát sáng mắc nối tiếp với dòng điện hoạt động 20 mA với nó. Chúng, giống như trường hợp kết nối với pin 3 volt, sẽ không tỏa sáng hết công suất nhưng pin sẽ tồn tại lâu hơn.

Mạch cấp nguồn pin Krona

Thật khó để bao quát tất cả các cách khác nhau để kết nối đèn LED với pin có điện áp và công suất khác nhau trong một vật liệu. Chúng tôi đã cố gắng nói về những thiết kế đơn giản và đáng tin cậy nhất. Chúng tôi hy vọng rằng tài liệu này sẽ hữu ích cho cả người mới bắt đầu và những người nghiệp dư về radio có kinh nghiệm hơn.

Sơ đồ thiết bị

Mạch trong Hình 1 là một bộ ổn áp có thể điều chỉnh và cho phép bạn đạt được điện áp đầu ra trong khoảng 1,25 - 30 volt. Điều này cho phép bạn sử dụng bộ ổn định này để cấp nguồn cho máy nhắn tin có nguồn điện 1,5 volt (ví dụ: Ultra Page UP-10, v.v.) và cấp nguồn cho các thiết bị 3 volt. Trong trường hợp của tôi, nó được sử dụng để cấp nguồn cho máy nhắn tin “Moongose ​​​​PS-3050”, nghĩa là điện áp đầu ra được đặt thành 3 volt.

Hoạt động của mạch

Sử dụng biến trở R2, bạn có thể đặt điện áp đầu ra cần thiết. Điện áp đầu ra có thể được tính bằng công thức Uout=1,25(1 + R2/R1).
Một vi mạch được sử dụng làm bộ điều chỉnh điện áp SD 1083/1084. Nếu không có bất kỳ thay đổi nào, bạn có thể sử dụng các chất tương tự của Nga của các vi mạch này 142 KREN22A/142 KREN22. Chúng chỉ khác nhau về dòng điện đầu ra và trong trường hợp của chúng tôi, điều này không đáng kể. Cần phải lắp một bộ tản nhiệt nhỏ trên vi mạch, vì ở điện áp đầu ra thấp, bộ điều chỉnh hoạt động ở chế độ dòng điện và nóng lên đáng kể ngay cả khi không hoạt động.

Cài đặt thiết bị

Thiết bị được lắp ráp trên một bảng mạch in có kích thước 20x40mm. Vì mạch rất đơn giản nên tôi không cung cấp bản vẽ của bảng mạch in. Có thể được lắp ráp mà không cần bảng bằng cách gắn trên bề mặt.
Board đã lắp ráp được đặt trong hộp riêng hoặc gắn trực tiếp vào hộp đựng nguồn điện. Tôi đặt cái của tôi vào vỏ bộ chuyển đổi AC-DC 12 volt dành cho điện thoại không dây.

Ghi chú.

Trước tiên, bạn phải đặt điện áp hoạt động ở đầu ra của bộ ổn định (sử dụng điện trở R2) và chỉ sau đó mới kết nối tải.

Các mạch ổn định khác.

Bộ ổn định có thể chuyển đổi cho điện áp 1,5/3 volt trên chip LM317LZ

Đây là một trong những mạch đơn giản nhất có thể được lắp ráp trên một con chip giá cả phải chăng. LM317LZ. Bằng cách kết nối/ngắt kết nối một điện trở trong mạch phản hồi, chúng ta có được hai điện áp khác nhau ở đầu ra. Trong trường hợp này, dòng tải có thể đạt tới 100 mA.

Chỉ cần chú ý đến sơ đồ chân của chip LM317LZ. Nó hơi khác so với các chất ổn định thông thường.

Bộ ổn định đơn giản trên chip AMS1117

Một bộ ổn định đơn giản cho các điện áp cố định khác nhau (từ 1,5 đến 5 volt) và dòng điện lên đến 1A. có thể được lắp ráp trên một vi mạch AMS1117-X.X (CX1117-X.X)(trong đó X.X là điện áp đầu ra). Có các bản sao của vi mạch cho các điện áp sau: 1,5, 1,8, 2,5, 2,85, 3,3, 5,0 volt. Ngoài ra còn có các vi mạch với đầu ra có thể điều chỉnh được chỉ định là ADJ. Có rất nhiều con chip này trên bo mạch máy tính cũ. Một trong những ưu điểm của bộ ổn định này là độ sụt điện áp thấp - chỉ 1,2 volt và kích thước nhỏ của bộ ổn định thích ứng cho việc lắp đặt SMD.

Nó chỉ cần một vài tụ điện để hoạt động. Để loại bỏ nhiệt hiệu quả dưới tải trọng đáng kể, cần trang bị một miếng đệm tản nhiệt trong khu vực của thiết bị đầu cuối Vout. Bộ ổn định này cũng có sẵn trong gói TO-252.

Đèn LED có màu sắc khác nhau có dải điện áp hoạt động riêng. Nếu chúng ta nhìn thấy một đèn LED 3 volt thì nó có thể tạo ra ánh sáng trắng, xanh lam hoặc xanh lục. Bạn không thể kết nối trực tiếp nó với nguồn điện tạo ra hơn 3 volt.

Tính toán điện trở

Để giảm điện áp trên đèn LED, một điện trở được mắc nối tiếp phía trước đèn LED. Nhiệm vụ chính của thợ điện hoặc nghiệp dư sẽ là chọn điện trở phù hợp.

Điều này không đặc biệt khó khăn. Điều chính là phải biết các thông số điện của bóng đèn LED, ghi nhớ định luật Ohm và xác định công suất dòng điện.

R=Điện trở Uon/LED

ILED là dòng điện cho phép của đèn LED. Nó phải được chỉ định trong các đặc tính của thiết bị cùng với sự sụt giảm điện áp trực tiếp. Dòng điện chạy qua mạch không được vượt quá giá trị cho phép. Điều này có thể làm hỏng thiết bị LED.

Thông thường các thiết bị LED sẵn sàng sử dụng được dán nhãn công suất (W) và điện áp hoặc dòng điện. Nhưng biết được hai trong số những đặc điểm này, bạn luôn có thể tìm ra đặc điểm thứ ba. Các thiết bị chiếu sáng đơn giản nhất tiêu thụ điện năng khoảng 0,06 W.

Khi mắc nối tiếp, tổng điện áp của nguồn điện U là tổng của Unres. và U trên đèn LED. Sau đó U trên res.=U-U trên đèn LED

Giả sử bạn cần kết nối một bóng đèn LED có điện áp chuyển tiếp 3 volt và dòng điện 20 mA với nguồn điện 12 volt. Chúng tôi nhận được:

R=(12-3)/0,02=450 Ôm.

Thông thường, mức kháng cự được thực hiện bằng một khoản dự trữ. Để làm điều này, dòng điện được nhân với hệ số 0,75. Điều này tương đương với việc nhân điện trở với 1,33.

Vì vậy, cần lấy điện trở 450 * 1,33 = 598,5 = 0,6 kOhm hoặc hơn một chút.

Điện trở

Để xác định công suất điện trở, công thức được sử dụng:

P=U²/ R= ILED*(LED U-Uon)

Trong trường hợp của chúng tôi: P=0,02*(12-3)=0,18 W

Các điện trở có công suất này không được sản xuất nên cần lấy phần tử gần nó nhất có giá trị lớn, cụ thể là 0,25 watt. Nếu không có điện trở 0,25 W, bạn có thể nối song song hai điện trở có công suất thấp hơn.

Số lượng đèn LED trong vòng hoa

Một điện trở được tính theo cách tương tự nếu một số đèn LED 3 volt được mắc nối tiếp vào mạch. Trong trường hợp này, tổng điện áp của tất cả các bóng đèn được trừ vào tổng điện áp.

Tất cả các đèn LED cho một vòng hoa gồm nhiều bóng đèn phải được lấy giống hệt nhau để có một dòng điện không đổi, giống hệt nhau chạy qua mạch.

Có thể tìm thấy số lượng bóng đèn tối đa bằng cách chia U của mạng cho U của một đèn LED và hệ số an toàn là 1,15.

N=12:3:1,15=3,48

Bạn có thể dễ dàng kết nối 3 chất bán dẫn phát sáng có điện áp 3 volt với nguồn 12 volt và nhận được ánh sáng rực rỡ từ mỗi chất bán dẫn đó.

Sức mạnh của một vòng hoa như vậy là khá nhỏ. Đây chính là ưu điểm của bóng đèn LED. Ngay cả một vòng hoa lớn cũng sẽ tiêu tốn năng lượng tối thiểu từ bạn. Các nhà thiết kế sử dụng thành công điều này khi trang trí nội thất, chiếu sáng đồ nội thất và các thiết bị.

Ngày nay, các mô hình siêu sáng có điện áp 3 volt và dòng điện tăng cho phép được sản xuất. Công suất của mỗi loại đạt từ 1 W trở lên và việc sử dụng các mô hình đó có phần khác nhau. Đèn LED, tiêu thụ 1-2 W, được sử dụng trong các mô-đun cho đèn định vị, đèn lồng, đèn pha và chiếu sáng làm việc của cơ sở.

Một ví dụ là CREE, công ty cung cấp các sản phẩm LED có công suất 1W, 3W, v.v. Chúng được tạo ra bằng các công nghệ mở ra những khả năng mới trong ngành này.

Trạm thời tiết bật.

Sau khi suy nghĩ, tôi đi đến kết luận rằng bộ phận đắt tiền và cồng kềnh nhất của trạm thời tiết chính là bo mạch Arduino Uno. Tùy chọn thay thế rẻ nhất có thể là bo mạch Arduino Pro Mini. Bo mạch Arduino Pro Mini có bốn biến thể. Để giải quyết vấn đề của tôi, một tùy chọn với bộ vi điều khiển Mega328P và điện áp cung cấp 5 volt là phù hợp. Nhưng cũng có một tùy chọn cho điện áp 3,3 volt. Các tùy chọn này khác nhau như thế nào? Hãy tìm ra nó. Thực tế là một bộ ổn áp tiết kiệm được lắp đặt trên bo mạch Arduino Pro Mini. Ví dụ, chẳng hạn như MIC5205 có điện áp đầu ra là 5 volt. Điện áp 5 volt này được cung cấp cho chân Vcc của Arduino Pro Mini, đó là lý do tại sao bo mạch này sẽ được gọi là “board Arduino Pro Mini 5 volt”. Và nếu thay vì chip MIC5205, một con chip khác có điện áp đầu ra 3,3 volt được lắp đặt, thì bo mạch sẽ được gọi là “board Arduino Pro Mini có điện áp cung cấp 3,3 volt”

Bo mạch Arduino Pro Mini có thể nhận năng lượng từ nguồn điện không được kiểm soát bên ngoài với điện áp lên tới 12 volt. Nguồn này sẽ được cung cấp cho chân RAW của Arduino Pro Mini. Nhưng sau khi đọc datasheet (tài liệu kỹ thuật) của chip MIC5205, tôi thấy rằng phạm vi điện năng cung cấp cho bo mạch Arduino Pro Mini có thể rộng hơn. Tất nhiên, nếu bo mạch chứa chip MIC5205.

Bảng dữ liệu cho chip MIC5205:

Bảng dữ liệu cho chip MIC5205:
Để cấp nguồn cho bảng GY-BMP280-3.3 dùng để đo áp suất khí quyển và nhiệt độ, tôi muốn sử dụng mô-đun có chip AMS1117-3.3. Chip AMS1117 là bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính có độ sụt áp thấp.
Mô-đun ảnh với chip AMS1117-3.3: