Fuente de alimentación LED de voltaje constante

Sobre el circuito de pilotos

La mayor preocupación al controlar el LED es la potencia CC constante en la entrada del LED. Cualquier fluctuación no deseada de voltaje en la entrada del LED puede dañarlo. Un exceso de flujo de corriente a través del LED mayor que la clasificación de corriente directa del LED puede aumentar su temperatura y dañar el LED. Por lo tanto, el papel del suministro de LED de voltaje constante es muy importante en este escenario. En este experimento se diseña un circuito controlador que proporciona un voltaje constante de 12V en la salida con una corriente máxima de 1A.

Visión general

En este experimento, se diseña una fuente de alimentación LED de voltaje constante para proporcionar una salida de CC estabilizada y regulada. Este circuito controlador puede proporcionar un voltaje constante de 12 V en la salida. Por lo tanto, se puede conectar un solo LED o una combinación de LED a la salida que requiere 12 V constantes como entrada. En la salida, esta fuente puede suministrar una corriente de hasta 1 A.

Componentes necesarios

Componentes necesarios	Especificaciones	Cantidad
Transformador TR1	Inferior 18V-0-18V/2A	1
Regulador de voltaje	LM7812	1
Diodo D1-D4	1N4007	4
Condensador C1	470uF 50V	1
Fusible	1A	1

Conceptos básicos del suministro de energía

Cada fuente de alimentación de CC debe seguir algunos pasos para obtener el voltaje de CC adecuado en la salida. El siguiente diagrama muestra estos pasos básicos mediante los cuales obtenemos una fuente de alimentación CC regulada por CA.

Laboral

• Conversión de CA a CA

El voltaje de la red (electricidad que llega a nuestra casa desde el gobierno) es de aproximadamente 220 V, pero según los requisitos del circuito, solo se requieren 12 V en el terminal de salida. Para reducir estos 220 V a 12 V, se utiliza un transformador reductor.

El circuito sufre alguna caída en forma de pérdida resistiva y por IC LM7812. Por lo tanto, se utiliza un transformador de alto voltaje superior al voltaje requerido para la aplicación (12V) y que puede suministrar 1A de corriente en la salida. El transformador reductor más adecuado que cumple con nuestros requisitos de voltaje y corriente es 18V-0-18V/2A. Este transformador reduce el voltaje de la línea principal a 18 V como se muestra en la imagen a continuación.

• Rectificación

La rectificación es el proceso de convertir CA en CC. Hay dos formas de convertir una señal de CA a CC. Uno es a través de un rectificador de media onda y otro utiliza un rectificador de onda completa. En este circuito, utilizamos un puente rectificador de onda completa para convertir 18 VCA en 18 VCC. Como el rectificador de onda completa es más eficiente que el de media onda, ya que puede proporcionar un uso completo del lado positivo y negativo o parte de la señal de CA. En la configuración del puente rectificador de onda completa, cuatro diodos están conectados de tal manera que generan una señal de CC en la salida, como se muestra en la imagen a continuación. Durante la rectificación de onda completa, dos diodos tienen polarización directa y otros dos diodos tienen polarización inversa. Elegimos el diodo 1N4007 porque pueden permitir una corriente de 1 A a través de ellos cuando tienen polarización directa y en condiciones de polarización inversa, pueden sostener un suministro inverso de 12 V. Debido a esto, utilizamos diodos 1N4007 para fines de rectificación.

• Suavizado de CC

Como sugiere el nombre, es el proceso de suavizar o filtrar la señal de CC mediante un condensador. Un condensador C1 de alto valor está conectado a la salida del circuito rectificador. Como la CC que debe rectificarse mediante el circuito rectificador tiene muchos picos de CA y ondulaciones no deseadas, para reducir estos picos utilizamos un condensador. Este condensador actúa como un condensador de filtrado que desvía toda la CA que lo atraviesa a tierra. En la salida, la CC restante ahora es más suave y sin ondulaciones.

• Regulacion de voltaje

Para proporcionar 12 V regulados en la salida, se utiliza un IC LM7812. Este IC es capaz de entregar corriente hasta 1A. Proporcionará voltaje regulado y estabilizado en la salida independientemente de las variaciones en el voltaje de entrada y la corriente de carga.

Tensión y corriente de salida

En IC LM7812 se requiere un voltaje de entrada de 14,8 V a 27 V, por lo que proporcionará un voltaje de salida constante en el rango de 11,5 V a 12,5 V. El IC es capaz de proporcionar una corriente máxima de 1 A en la salida.

Disipación de energía internamente tolerable LM7812

Pout = (Temperatura máxima de funcionamiento del IC)/ (Resistencia térmica, Unión-Aire + Resistencia térmica, Unión-Caja)

Puchero = (125) / (65+5) (valores según ficha técnica)

Puchero = 1,78W

El 7812 internamente puede soportar hasta 1,78 W de disipación de energía. Por encima de 1,78 W, el IC no tolera tanto calor y comienza a arder. Esto también puede provocar un grave riesgo de incendio. Por lo tanto, se requiere un disipador de calor para disipar el calor excesivo del CI.

Resultados prácticos

1. LED de 1,8 V

Podemos conectar un máximo de 6 LED en serie en la salida con una resistencia limitadora de 68 ohmios. Cada LED consume aproximadamente 1,8 V para funcionar en condiciones de polarización directa.

Voltaje de entrada al circuito, Vin = 12V (de 7812)

Caída de voltaje total en 6 LED, V = 1,8 *6 = 10,8 V

Corriente de salida suministrada por esta fuente de alimentación/Corriente consumida por el circuito

I = (Voltaje de entrada – caída de voltaje entre los LED) /R1

Yo = (12 – 10,8)/68

Yo = 17,6 mA

Para un LED de 1,8 V, se requieren aproximadamente 20 mA de corriente directa para una iluminación adecuada sin romper su límite de corriente directa. Sólo para este propósito se utiliza una resistencia en serie (en este caso 68 ohmios) para limitar la corriente.

También podemos calcular la disipación de potencia del IC LM7812 mediante –:

Disipación de energía

Psalida = (Vin – Vsalida)*Isalida

Puchero = (12-10,8) *(0,0176)

Puchero = 21,12 mW

2. LED de 2,2 V

Podemos conectar un máximo de 5 LED en serie en la salida con una resistencia limitadora de 47 ohmios. Cada LED consume aproximadamente 2,2 V para funcionar en condiciones de polarización directa.

Voltaje de entrada al circuito, Vin = 12V (de 7812)

Caída de voltaje total en 5 LED, V = 2,2 *5 = 11 V

Corriente de salida suministrada por esta fuente de alimentación/Corriente consumida por el circuito

I = (Voltaje de entrada – caída de voltaje entre los LED) /R1

Yo = (12 – 11)/47

Yo = 21,2 mA

Para un LED de 2,2 V, se requieren aproximadamente 25 mA de corriente directa para una iluminación adecuada sin romper su límite de corriente directa. Sólo para este fin se utiliza una resistencia en serie (en este caso 47 ohmios) para limitar la corriente.

Disipación de energía

Salida P = (12-11) *(0,0212)

Salida P = 21,2 mW

3. LED 3,3 V.

Podemos conectar un máximo de 3 LED en serie en la salida con una resistencia limitadora de 6 – 7 ohmios de 1W. Cada LED consume aproximadamente 3,3 V para funcionar en condiciones de polarización directa.

Voltaje de entrada al circuito, Vin = 12V (de 7812)

Para un LED de 3,3 V, se requieren aproximadamente 300-350 mA de corriente directa para una iluminación adecuada sin romper su límite de corriente directa. Sólo para este fin se utiliza una resistencia en serie (en este caso de 6 ohmios) para limitar la corriente.

Del resultado práctico anterior, podemos ver que la disipación de energía es inferior a 1,78 W (límite interno tolerable de 7812), pero aun así se recomienda utilizar un disipador de calor para ayudar a enfriar el CI y aumentar su vida útil.

También son posibles otras combinaciones de LED utilizando una resistencia limitadora de corriente perfecta y considerando que el requisito de corriente de entrada del circuito (combinación de LED) no debe ser superior a 1A.