Stmívač páskového LED osvětlení

LED páskové osvětlení je v současnosti velmi populární a dostupné v různých barvách a s různou svítivostí. Asi nejběžnější napájení pásku je ze stejnosměrného zdroje 12 V. Pokud je potřeba u takového osvětlení zajistit stmívání, řeší se to obvykle pomocí PWM stmívačů. I ty jsou nabízeny v různých provedeních a parametrech. Kdybyste potřebovali vlastnoručně postavit podobný ovládací modul, můžete sáhnout do šuplíku pro integrovaný obvod MDA1044, jehož použití by vás pro tento úkol asi nenapadlo.

Je potřeba upozornit, že návrh popsaného stmívače vycházel z nepříliš podrobných podkladů. I když postavený kus prokázal plnou funkčnost, jde spíše o kuriozitu ukazující, že i staré integrované obvody se ještě dají použít i k jiným účelům, než bylo pro ně původně zamýšleno.

Parametry stmívače

Z čeho vycházíme

K integrovaným obvodům starším než 40 let se někdy hledají podrobnější informace velmi těžko. Myšlenka pro použití obvodu určeného pro vertikální rozkladové obvody v televizoru vznikla při pohledu na obrázek v [1]:

Ve vnitřním blokovém zapojení obvodu MDA1044 (resp. 1044E) jsou vidět dva nejdůležitější bloky. Prvním z nich je generátor pilového signálu, jehož výstup je přiveden do invertujícího vstupu výkonového zesilovače. Druhý neinvertující vstup výkonového zesilovače je připojen na pevné napětí určené odporovým děličem. Zesilovač se tedy jeví jako komparátor překlápějící výstup podle aktuální úrovně pilového signálu. Pokud zajistíme přes vývod číslo 2 stejnosměrný posun počáteční úrovně pilového signálu, měla by se měnit i střída PWM výstupu. Jednoduchý test ukázal, že proměnným napětím na vstupu 2 obvodu je možné pilu posouvat v potřebném rozsahu.

Zbývající části jako jsou korekční obvody průběhu výstupního signálu a obvody zpětného běhu v našem zapojení nepoužijeme. Vzhledem k tomu, že obvod je určený k ovládání vychylovacích cívek televizoru a k parametrům uvedeným v katalogovém listu, bude MDA1044(E) dostačovat pro řízení proudu do cca 0,5 A. V praxi byl 1 ks MDA1044E zatížen na delší dobu výstupním proudem asi 0,75 A a vydržel to. Pouze již více hřál a vznikl na něm větší úbytek.

Schéma zapojení

Celkové schéma stmívače vychází z popsaného měřicího obvodu s vyznačeným vnitřním blokovým zapojením. K integrovanému obvodu byly doplněny jenom nezbytné pasivní součástky a stal se z něj nastavitelný PWM výkonový generátor vhodný pro použití při regulaci osvětlení pomocí LED pásku.

Frekvenci generátoru pilového signálu určují rezistor R4 a kondenzátor C2. S uvedenými hodnotami je frekvence asi 1,5 kHz. V případě, že byste ji potřebovali upravit na jinou hodnotu (netestoval jsem rozsah funkce), pak v [1] je uveden vzorec pro výpočet i s omezující podmínkou velikosti odporu R4.

Stejnosměrný posun pilového signálu se provádí pomocí potenciometru P1. Rezistor R1 určuje minimální jas, na který se dají LED nastavit. Při zkratu na místě R1 lze LED zcela zhasnout. Ke zhasnutí ale obvykle slouží vypínač, tak bylo ponecháno velmi slabé minimální osvětlení fungující současně jako kontrolka zapnutí zařízení. Velikost odporu určí minimální jas a každý si jej může upravit podle své libosti. Další možností by bylo umístit na místě R1 odporový trimr asi 1K0 a minimum si nastavit. Protože citlivost lidského oka na osvětlení není lineární, měl by být i průběh regulace světelného výkonu spíše logaritmický. Při použití potenciometru s lineárním průběhem dráhy by uživatel velkou část otáčky regulačního prvku prakticky neviděl změnu. Logaritmický průběh P1 lépe odpovídá plynulé regulaci.

Zbývající součástky C1, C3 a R3 filtrují napájení. RC filtr R3 a C3 není pro vlastní funkci nezbytně nutný (R3 by se dal zkratovat). Do zapojení byl přidán kvůli tomu, že bez něj se při nastavování nejslabšího jasu objevoval v regulaci okem pozorovatelný hysterezní jev. Filtrování napájení pro generátor pily tuto vlastnost potlačilo.

Konstrukce stmívače

Pro stmívač je připravená jednostranná deska plošného spoje velikosti 50 x 46 mm. Obrázek, který se objeví po kliknutí, můžete uložit a vytisknout v rozlišení 600 dpi. Rozlitá plocha GND potenciálu na desce slouží nejen k propojení součástek, ale i k chlazení obvodu U1. Při maximálním zatížení bude obvod mírně hřát a měděná vrstva rozvede lépe teplo do okolí.

A zde je rozmístění součástek na desce plošného spoje.

Závěr

Jak bylo na úvod napsáno, obvodové řešení popsaného stmívače patří spíše mezi kuriozity než typické a často kopírované zapojení. Hlavním cílem bylo ukázat, že jednoduché funkce můžeme někdy vydolovat i z integrovaných obvodů určených původně pro zcela jiné úkoly.

Literatura:

[1] Katalog TESLA Polovodičové součástky 1984/85 str. 32