مصباح طوارئ LED USB من النوع C بقدرة 4.5 واط، 600 لومن، باستخدام برنامج تشغيل LED MP3202، بسرعة 1.4 ميجاهرتز
في الوقت الحاضر، ظهرت تقنية LED على نطاق واسع وأصبحت الأجهزة المعتمدة على LED مرئية في كل مكان. تتمثل إحدى حالات الاستخدام النموذجية لمصابيح LED في وضعها في سلسلة وتشغيلها باستخدام مصدر طاقة عالي الجهد وتيار محدود، وهو ما يعني إمدادًا نموذجيًا لمحول التعزيز، ولكن سرعان ما أدرك مصنعو المكونات أن هناك طلبًا كبيرًا على المكونات المصممة خصيصًا لـ محرك الأقراص المصابيح؛ العمل بكفاءة وموثوقية، ولها حجم حزمة صغير.
في هذه المقالة، قمت بتقديم دائرة إضاءة LED للطوارئ باستخدام شريحة SOT23-6 MP3202. اللوحة مدمجة ويمكن تشغيلها باستخدام هاتف محمول USB من النوع C أو بنك طاقة أو أي مصدر طاقة محمول 5 فولت. شريحة التحكم متقدمة، وتردد التبديل الخاص بها مرتفع (1.4 ميجاهرتز)، لذلك يجب تصميم تخطيط PCB مع اعتبارات مثل التأريض على شكل البداية، والمسار الأرضي ذي المقاومة المنخفضة، ووصلات PCB NET لطائرة الطاقة. تستخدم الدائرة مجموعة متوازية من 24 مصباح LED سعة 30 لومن و2835 حزمة. درجة حرارة اللون لمصابيح LED هي 4000 كلفن، والتي تشرق بالقرب من ضوء النهار.
مع تعديلات طفيفة، يمكن أن يصل معدل الطاقة لمصباح LED هذا إلى 12 واط. ومع ذلك، في مثل هذا السيناريو، تستهلك الدائرة كمية كبيرة من التيار الذي يستنزف البطاريات بسرعة، وهو ما يتناقض مع الغرض من ضوء الطوارئ المدمج والمحمول وطويل الأمد.
تحليل الدوائر
ويبين الشكل 1 الرسم التخطيطي. قلب الدائرة هو أنظمة الطاقة المتجانسة MP32021.
وفقًا لورقة البيانات: “إن MP3202 عبارة عن محول تصاعدي مصمم لقيادة ما يصل إلى 39 مصباح LED أبيض (13 سلسلة من 3 مصابيح LED لكل منها) من سكة نظام 5 فولت. يستخدم MP3202 الوضع الحالي، وبنية التردد الثابت لتنظيم تيار LED، ويتم قياسه من خلال مقاوم استشعار التيار الخارجي. يقلل جهد التغذية الراجعة المنخفض 104 مللي فولت من فقدان الطاقة ويحسن الكفاءة. يقوم طرف OV بمراقبة جهد الخرج ويقوم بإيقاف تشغيل المحول في حالة وجود حالة الجهد الزائد بسبب حالة الدائرة المفتوحة. يشتمل MP3202 على قفل الجهد المنخفض، والحد من التيار، وحماية من الحمل الزائد الحراري لمنع الضرر في حالة وجود حمل زائد للإخراج. يتوفر MP3202 في حزم TSOT23 صغيرة ذات 6 سنون أو QFN ذات 8 سنون (2 مم × 2 مم).
USB هو موصل USB4135 من النوع C لتوصيل مصدر الإمداد باللوحة (الشكل 2). R2 وR3 عبارة عن مقاومات قابلة للسحب للأسفل لدبابيس CC1 وCC2 لتحديد منفذ Type-C كموصل تحميل، وليس شاحن. C1 وC2 عبارة عن مكثفات إدخال لتقليل الضوضاء وتثبيت وحدة التحكم. R1 عبارة عن مقاوم سحب لتمكين IC1 لأن طرف EN لا يمكن أن يترك عائمًا. L1 هو مغو صغير 10uH. بالاشتراك مع D12 وIC1، فهو يبني دائرة محول التعزيز. يعمل C3 على تثبيت الإخراج وتقليل ضوضاء الإخراج. D2 … D25 عبارة عن مصابيح LED بقدرة 0.2 وات 2835 4000 كلفن، ويمكن لكل منها توصيل ما يصل إلى 30 لومن.
لاستخدام هذه اللوحة مع هاتفك المحمول، يجب أن يقتصر الاستهلاك الحالي للوحة (تيار الإدخال) على أقل من 500 مللي أمبير، باستخدام مقاومات التغذية المرتدة R4 وR5. يجب أن تكون قيم R4 وR5 مساوية لـ 800mR إلى 1R، 1%-1206. ربما تكون هذه هي أقصى طاقة ممكنة من الهاتف المحمول. يمكن حساب تيار مصابيح LED (وليس تيار الإدخال) باستخدام المعادلة 1. إذا كنت لا تستخدم هاتفًا محمولاً لتشغيل اللوحة، فحدد تيار مصابيح LED إلى أقل من 440 مللي أمبير لأن الحد الأقصى لتصنيف التيار لكل LED موجود 60mA ومعدل التشبع الحالي للمحث حوالي 1A. يُنصح بتغذية تيار أقل قليلاً (50 مللي أمبير إلى 55 مللي أمبير) وعدم لمس الحد الأعلى لتحقيق عمر أطول لمصابيح LED. كان اختياري عبارة عن مقاومتين 500mR-1% توفران 416mA من التيار.
تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور
ويبين الشكل 3 تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور3. إنها لوحة مكونة من طبقتين وقد تم اتباع العديد من قواعد تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور لضمان التشغيل السلس والموثوق للدائرة.
لتصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور لمحولات التيار العالي التردد والمرتفع نسبيًا، يجب عليك دائمًا استخدام المستويات بدلاً من المسارات لتوصيل شبكات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذات التيار العالي. يعطي الشكل 3 فكرة عن ممارسة التصميم هذه. التأريض الصحيح هو أيضا عامل أساسي. تتبع الطبقة العليا التأريض بدون حلقة وشكل البداية، وتقوم العديد من VIA بتوصيل الطبقة العليا بالجزء السفلي لتقليل المعاوقة وحجم الحلقة للأرض. الطبقة السفلية عبارة عن مستوى أرضي صلب تقريبًا ولا يتم لحام أي مكون على الجانب الخلفي من PCB. تساعد قواعد التصميم هذه على تقليل التداخل الكهرومغناطيسي والضوضاء للوحة PCB. يوضح الشكل 4 رسم التجميع للوحة PCB.
لقد قمت بفحص تردد تبديل الشريحة أيضًا باستخدام راسم الذبذبات (الشكل 5). تردد تحويل المحول ثابت عند 1.4 ميجا هرتز، وسعة النبض حوالي 8.5 فولت.
يجب عليك تغيير رقم جزء المحث إلى رقم أكثر قوة لتحقيق طاقة LED أعلى. تم تصنيف الصمام الثنائي Schottky بالفعل عند 3A، ولكن ربما يكون SMB أو SMC نوع حزمة أكثر ملاءمة لتلبية مخاوف تبديد الطاقة.
مراجع
1 MP3202: https://octopart.com/mp3202dj-lf-z-monolithic+power+systems-16256109?r=sp
2 SS34 SMA: https://octopart.com/ss34alh-taiwan+semiconductor-113626836?r=sp
3 تخطيطي، ثنائي الفينيل متعدد الكلور، ثلاثي الأبعاد: https://hesam-moshiri-2.365.altium.com/designs/ECC1A33F-153A-45D6-86CD-F53391DF8C73#design
ظهر مصباح الطوارئ LED USB Type-C بقدرة 4.5 واط و600 لومن، باستخدام برنامج تشغيل LED MP3202 و1.4 ميجاهرتز لأول مرة على Power Electronics News.
اكتشاف المزيد من موقع 5 كيلو
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
