विश्वसनीय कम लागत वाले बल्ब डिजाइन के लिए ट्रांसफॉर्मर रहित चालक सर्किट

एलईडी बल्बों को फ्लोरोसेंट और तापदीप्त बल्बों जैसे अन्य पारंपरिक प्रकाश विकल्पों की तुलना में 80% अधिक कुशल कहा जाता है। एलईडी बल्बों का तेजी से रूपांतरण हमारे चारों ओर पहले से ही ध्यान देने योग्य है और वैश्विक एलईडी बल्ब बाजार मूल्य 2018 में लगभग 5.4 बिलियन डॉलर तक पहुंच गया है। इन एलईडी बल्बों को डिजाइन करने में एक चुनौती यह है कि एलईडी लाइट, जैसा कि हम जानते हैं कि डीसी वोल्टेज और मेन पर काम करता है। बिजली की आपूर्ति एसी है, इसलिए हमें एक एलईडी ड्राइवर सर्किट डिजाइन करने की आवश्यकता है जो एसी मेन वोल्टेज को एलईडी बल्ब के लिए आवश्यक डीसी वोल्टेज के उपयुक्त स्तर में बदल सके। इस लेख में हम एलएनके 30 स्विचिंग आईसी का उपयोग करके ऐसे व्यावहारिक कम लागत वाले एलईडी ड्राइवर सर्किट को डिज़ाइन करेंगे, जो चार एलईड (श्रृंखला में) को शक्ति प्रदान करता है, जो 13.6 वी पर 200 ल्यूमेंस का संचालन कर सकता है और लगभग 100-150mA की खपत कर सकता है।

चेतावनी: इससे पहले कि हम आगे बढ़ें, यह सुनिश्चित करना बहुत महत्वपूर्ण है कि आप एसी मेन के आसपास अत्यधिक सावधानी से काम करें। यहां दिए गए सर्किट और विवरण को विशेषज्ञों द्वारा परीक्षण और नियंत्रित किया गया था। किसी भी दुर्घटना में गंभीर नुकसान हो सकता है और घातक भी हो सकता है। अपने जोखिम पर काम करें। आपको चेतावनी दी गई है।

ट्रांसफार्मर रहित विद्युत आपूर्ति सर्किट

कैपेसिटर ड्रॉपर विधि का उपयोग करके एक बहुत क्रूड एलईडी ड्राइवर सर्किट का निर्माण किया जा सकता है, ठीक वैसे ही जैसे हमने अपनी पिछली ट्रांसफॉर्मरलेस बिजली आपूर्ति परियोजना में किया था। हालांकि ये सर्किट अभी भी कुछ बहुत सस्ते इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों में उपयोग किए जा रहे हैं, लेकिन यह बहुत सारी खामियों से ग्रस्त है जिसकी चर्चा हम बाद में करेंगे। इसलिए इस ट्यूटोरियल में हम कैपेसिटर ड्रॉपर विधि का उपयोग नहीं करेंगे, इसके बजाय एक स्विचिंग आईसी का उपयोग करके विश्वसनीय एलईडी ड्राइवर सर्किट का निर्माण करें ।

संधारित्र ड्रॉप ट्रांसफ़ॉर्मरलेस विद्युत आपूर्ति सर्किट का दोष

इस प्रकार का ट्रांसफार्मर रहित बिजली की आपूर्ति सर्किट कम घटक गणना और मैग्नेटिक्स (ट्रांसफार्मर) की अनुपस्थिति के कारण स्विच-मोड बिजली की आपूर्ति से सस्ती है । यह एक संधारित्र ड्रॉपर सर्किट का उपयोग करता है जो इनपुट वोल्टेज को गिराने के लिए संधारित्र की प्रतिक्रिया का उपयोग करता है।

यद्यपि इस प्रकार के ट्रांसफ़ॉर्मलेस डिज़ाइन कुछ मामलों में बहुत उपयोगी साबित होते हैं, जहाँ किसी विशेष उत्पाद की उत्पादन लागत कम होनी चाहिए, डिज़ाइन AC मेन से गैल्वेनिक अलगाव प्रदान नहीं करता है और इसलिए इसका उपयोग केवल उन उत्पादों में किया जाना चाहिए जो सीधे संपर्क में नहीं आते हैं मनुष्यों के साथ। उदाहरण के लिए, इसका उपयोग उच्च शक्ति एलईडी रोशनी में किया जा सकता है, जहां हार्ड प्लास्टिक के साथ बाड़े बनाया जाता है, और एक बार स्थापित होने पर उपयोगकर्ता के इंटरैक्शन के लिए कोई भी सर्किट हिस्सा उजागर नहीं होता है। इस प्रकार के सर्किटों के साथ समस्या यह है कि यदि बिजली आपूर्ति इकाई विफल हो जाती है, तो यह आउटपुट में उच्च इनपुट एसी वोल्टेज को प्रतिबिंबित कर सकता है और यह मौत का जाल बन सकता है।

एक और दोष यह है कि ये सर्किट कम वर्तमान रेटिंग तक सीमित हैं । इसका कारण यह है कि आउटपुट करंट संधारित्र के मूल्य पर निर्भर करता है, उच्च वर्तमान रेटिंग के लिए एक बहुत बड़े संधारित्र का उपयोग करना पड़ता है। यह एक समस्या है क्योंकि भारी संधारित्र बोर्ड स्थान को बढ़ाते हैं और उत्पादन लागत में वृद्धि करते हैं। इसके अलावा, सर्किट में कोई सुरक्षा सर्किट नहीं है, जैसे आउटपुट शॉर्ट सर्किट संरक्षण, वर्तमान सुरक्षा, थर्मल संरक्षण, आदि। यदि उन्हें जोड़ने की आवश्यकता है, तो यह लागत और जटिलता भी बढ़ाता है। यहां तक ​​कि अगर सभी अच्छी तरह से किया जाता है, तो वे विश्वसनीय नहीं हैं ।

तो, सवाल यह है कि क्या कोई ऐसा उपाय है जो सस्ता, कुशल, सरल, और आकार में छोटा होने के साथ-साथ सभी सुरक्षा सर्किटों के साथ-साथ गैर-पृथक एसी से डीसी उच्च शक्ति एलईडी ड्राइवर सर्किट बनाने के लिए हो सकता है? इसका उत्तर हां है और इस ट्यूटोरियल में हम वास्तव में निर्माण करने जा रहे हैं।

अपने एलईडी बल्ब के लिए सही एलईडी का चयन करना

एलईडी बल्ब ड्राइवर सर्किट को डिजाइन करने का पहला कदम लोड यानी एलईडी पर तय कर रहा है जिसे हम अपने बल्ब में इस्तेमाल करने जा रहे हैं। इस प्रोजेक्ट में जो हम उपयोग करते हैं, वे नीचे दिखाए गए हैं।

उपरोक्त पट्टी में एल ई डी 5730 के चमकदार प्रवाह के साथ एक 5730 पैकेज 0.5 वाट शांत सफेद एल ई डी है। आगे वोल्टेज 3.2V है एक आगे के साथ 3.6V अधिकतम करने के लिए कम से कम 120 की वर्तमान 150 एमए करने के लिए । इसलिए, 200 लुमेन के प्रकाश का उत्पादन करने के लिए, 4 एलईडी का उपयोग श्रृंखला में किया जा सकता है। इस पट्टी के लिए आवश्यक वोल्टेज 3.4 x 4 = हो जाएगा 13.6V और वर्तमान 100-120mA प्रत्येक एल ई डी के माध्यम से प्रवाह होगा।

यहाँ श्रृंखला में एल ई डी की योजनाबद्ध है -

LNK304 - एलईडी ड्राइवर आईसी

इस एप्लिकेशन के लिए चयनित ड्राइवर IC LNK304 है । यह ऑटो पुनरारंभ, शॉर्ट-सर्किट और थर्मल संरक्षण के साथ-साथ इस एप्लिकेशन के लिए आवश्यक लोड को सफलतापूर्वक प्रदान कर सकता है। विशेषताएं नीचे दी गई छवि में देखी जा सकती हैं -

अन्य घटकों का चयन करना

अन्य घटकों का चयन चयनित ड्राइवर IC पर निर्भर करता है। हमारे मामले में डेटाशीट, संदर्भ डिज़ाइन दो मानक पुनर्प्राप्ति डायोड का उपयोग करके एक आधा-लहर आयताकार का उपयोग करता है। लेकिन इस एप्लिकेशन में, हमने फुल-वेव रेक्टिफिकेशन के लिए डायोड ब्रिज का उपयोग किया। यह उत्पादन लागत में वृद्धि कर सकता है, लेकिन अंत में, डिज़ाइन ट्रेडऑफ़ पूरे लोड पर उचित बिजली पहुंचाने के लिए भी मायने रखता है। मूल्यों के बिना योजनाबद्ध आरेख नीचे की छवि में देखा जा सकता है, अब आइए चर्चा करें कि मूल्यों का चयन कैसे करें

तो, इस आवेदन के लिए डायोड ब्रिज BR1 को DB107 चुना गया है । हालांकि, इस एप्लिकेशन के लिए 500mA डायोड ब्रिज भी चुना जा सकता है। डायोड पुल के बाद, एक पीआई फिल्टर का उपयोग किया जाता है जहां एक प्रारंभ करनेवाला के साथ दो इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर की आवश्यकता होती है। यह डीसी को ठीक करेगा और ईएमआई को भी कम करेगा। इस एप्लिकेशन के लिए चुने गए कैपेसिटर मान 10uF 400V इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर हैं। मान 2.2uF 400V से अधिक होना चाहिए। लागत अनुकूलन उद्देश्यों के लिए, 4.7uF से 6.8uF सबसे अच्छा विकल्प हो सकता है।

प्रारंभ करनेवाला के लिए, 560uH से अधिक वर्तमान रेटिंग के 1.5 ए के साथ अनुशंसित है। इसलिए, C1 और C2 को 10uF 400V और L1 को 680uH और DBA के लिए 1.5A DB107 डायोड ब्रिज के रूप में चुना गया है।

रेक्टिफाइड डीसी को चालक IC LNK304 में खिलाया जाता है । बाईपास पिन को 0.1uF 50V संधारित्र द्वारा स्रोत से जोड़ा जाना चाहिए। इसलिए C3 0.1uF 50V सिरेमिक कैपेसिटर है। D1 को रिवर्स रिकवरी टाइम 75 ns के साथ अल्ट्राफास्ट डायोड होने की आवश्यकता है। इसे UF4007 के रूप में चुना गया है।

FB फीडबैक पिन है और आउटपुट वोल्टेज को निर्धारित करने के लिए रेसिस्टर R1 और R2 का उपयोग किया जाता है। FB पिन में संदर्भ वोल्टेज 1.635V है, IC आउटपुट वोल्टेज को तब तक स्विच करती है जब तक वह अपनी प्रतिक्रिया पिन पर इस संदर्भ वोल्टेज को प्राप्त नहीं कर लेती। इसलिए, एक साधारण वोल्टेज विभक्त कैलकुलेटर का उपयोग करके, प्रतिरोधों के मूल्य का चयन किया जा सकता है। इसलिए, आउटपुट के रूप में 13.6V प्राप्त करने के लिए, नीचे दिए गए फॉर्मूले के आधार पर रोकनेवाला मान चुना जाता है

Vout = (स्रोत वोल्टेज x R2) / (R1 + R2)

हमारे मामले में Vout 1.635V है, स्रोत वोल्टेज 13.6V है। हमने R2 मान को 2.05k के रूप में चुना है। तो, आर 1 15k है। वैकल्पिक रूप से आप इस सूत्र का उपयोग स्रोत वोल्टेज की गणना करने के लिए भी कर सकते हैं। कैपेसिटर C4 को 10uF 50V के रूप में चुना गया है। D2 एक मानक रेक्टिफायर डायोड 1N4007 है। L2 L1 जैसा ही है लेकिन करंट कम हो सकता है। 1.5A रेटिंग के साथ L2 भी 680uH है।

आउटपुट फ़िल्टर कैपेसिटर C5 को 100uF 25V के रूप में चुना गया है। R3 एक न्यूनतम लोड है जो विनियमन उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जाता है। शून्य लोड विनियमन के लिए, मान 2.4k के रूप में चुना गया है। सभी मूल्यों के साथ अद्यतन योजनाबद्ध नीचे दिखाया गया है।

ट्रांसफॉर्मरलेस एलईडी ड्राइवर सर्किट का कार्य

पूरा सर्किट एमडीसीएम (ज्यादातर डिसकंटेनस कंडक्टशन मोड) इंडक्टर को टोपोलॉजी स्विच करने में काम कर रहा है । एसी टू डीसी रूपांतरण डायोड ब्रिज और पाई फिल्टर द्वारा बनाया गया है । सुधारित डीसी प्राप्त करने के बाद, बिजली प्रसंस्करण चरण LNK304 और D1, L2 और C5 द्वारा किया जाता है। D1 और D2 में वोल्टेज ड्रॉप लगभग समान है, कैपेसिटर C3 आउटपुट वोल्टेज की जांच करता है और कैपेसिटर C3 के वोल्टेज के आधार पर LNK304 द्वारा वोल्टेज डिवाइडर का उपयोग करके और स्रोत पिंस में स्विचिंग आउटपुट को विनियमित करने के लिए संवेदी होता है।

एलईडी ड्राइवर सर्किट का निर्माण

सर्किट के निर्माण के लिए आवश्यक सभी घटक, इंडक्टर्स को छोड़कर। इसलिए हमें तामचीनी तांबे के तार का उपयोग करके अपने स्वयं के इंडक्टर को हवा देना होगा । अब कोर के प्रकार, तार की मोटाई, घुमावों की संख्या आदि की गणना करने के लिए एक गणितीय दृष्टिकोण है, लेकिन सादगी के उद्देश्य से हम बस उपलब्ध बॉबिन और तांबे के तार के साथ कुछ मोड़ लेंगे और अगर हम पहुंच गए हैं, तो यह जांचने के लिए एक एलसीआर मीटर का उपयोग करें आवश्यक मूल्य। साइन हमारी परियोजना प्रारंभ करनेवाला मूल्य के प्रति बहुत संवेदनशील नहीं है और वर्तमान रेटिंग कम है, यह कच्चा रास्ता ठीक काम करेगा। यदि आपके पास LCR मीटर नहीं है, तो आप गुंजयमान आवृत्ति विधि का उपयोग करके Inductor के मूल्य को मापने के लिए एक आस्टसीलस्कप का उपयोग भी कर सकते हैं।

उपरोक्त छवि से पता चलता है कि इंडक्टर्स की जाँच की गई है और मूल्य 800uH से अधिक है। इसका उपयोग L1 और L2 के लिए किया जाता है। एल ई डी के लिए एक साधारण कॉपर क्लैड बोर्ड भी बनाया गया है। सर्किट का निर्माण ब्रेडबोर्ड में किया जाता है।

एलईडी ड्राइवर सर्किट का परीक्षण

सर्किट को पहले एक VARIAC (चर ट्रांसफार्मर) का उपयोग करके परीक्षण किया जाता है और फिर सार्वभौमिक इनपुट वोल्टेज में जांचा जाता है जो 110V / 220V एसी वोल्टेज है। बाईं ओर मल्टीमीटर एसी इनपुट में जुड़ा हुआ है और दाएं तरफ एक और मल्टीमीटर आउटपुट डीसी वोल्टेज की जांच करने के लिए एकल एलईडी पर जुड़ा हुआ है।

रीडिंग को तीन अलग-अलग इनपुट वोल्टेज में लिया जाता है। बाईं ओर वाला पहला वाला 85VAC के इनपुट वोल्टेज को दर्शाता है और एक एकल एलईडी के पार यह 3.51V दिखा रहा है, जबकि विभिन्न इनपुट वोल्टेज में एलईडी वोल्टेज थोड़ा बदल रहा है। विस्तार से काम करने वाले वीडियो को नीचे पाया जा सकता है।