Zaloguj się
Wszystkie
23 czerwca 2025
14
- Sterowanie diodami LED dużej mocy lub całymi matrycami LED
- Ładowanie i podtrzymywanie pracy akumulatora w przyczepie kempingowej lub na łodzi
- Przenośna ładowarka z wewnętrznym akumulatorem SLA lub litowo-jonowym
- Zasilanie urządzeń 12 V z akumulatora 24 V lub zasilacza do laptopa
- Zasilanie urządzeń 24 V z akumulatora 12 V
- Zasilanie lub ładowanie laptopa z akumulatora 12 V (np. w samochodzie)
- Zapewnienie regulowanego napięcia 12 V DC z akumulatora 12 V
- Ładowanie zapasowego akumulatora z instalacji samochodowej podczas przerwy w zasilaniu sieciowym
- Wysokoprądowe źródło zasilania USB (np. do jednoczesnego zasilania wielu urządzeń) z akumulatora 12 V
- Zasilanie niskonapięciowej szyny o dużym obciążeniu w urządzeniach zasilanych wyższym napięciem
- Zasilanie urządzeń 12 V/24 V DC bezpośrednio z panelu słonecznego
Sterownik LED Buck-Boost dużej mocy został zaprojektowany jako zasilacz z ograniczeniem prądu, umożliwiający pracę zarówno przy napięciu wejściowym niższym, jak i wyższym od napięcia wyjściowego. Dzięki temu doskonale sprawdza się jako źródło zasilania dla urządzeń wymagających stałego prądu, takich jak jasne, białe diody LED. Nie jest to jednak jego jedyne możliwe zastosowanie – zakres użycia tego sterownika jest znacznie szerszy.
Jest to przetwornica impulsowa, która może pracować zarówno w trybie podwyższania napięcia (boost), jak i obniżania napięcia (buck), z płynnym przejściem między tymi trybami.
Zastosowany układ kontrolny automatycznie obniża napięcie wyjściowe, gdy prąd obciążenia przekroczy ustawioną wartość graniczną.
Założeniem projektowym było zapewnienie prądu o natężeniu co najmniej 6,5 A przy napięciu znamionowym 12 V, zgodnym z parametrami zamówionych przez nas paneli LED. Jednak zastosowany układ sterujący LM5118 umożliwia pracę w znacznie szerszym zakresie napięć. Dotyczy to również pozostałych kluczowych elementów, takich jak tranzystory MOSFET sterujące przepływem prądu.
Płytka drukowana oraz pozostałe elementy ograniczają maksymalny prąd, z jakim może pracować sterownik – do 10 A po stronie wejściowej i około 8 A na wyjściu.
Ponieważ urządzenie umożliwia regulację zarówno napięcia, jak i natężenia prądu w szerokim zakresie, może znaleźć zastosowanie nie tylko jako zasilacz do diod LED. Podobnie jak zasilacz laboratoryjny bywa wykorzystywany do ładowania akumulatorów, również ten sterownik może pełnić taką funkcję. Podłączenie do jego wejścia wydajnego zasilacza sieciowego prądu stałego pozwala na realizację tego zadania – choć wiąże się to z pewnymi ograniczeniami, które omówimy w dalszej części artykułu.
Jedną z głównych zalet sterownika jest szeroki zakres dopuszczalnego napięcia wejściowego. Dzięki temu możliwe jest zastosowanie różnych typów zasilaczy. Przykładowo, typowe zasilacze do laptopów, które dostarczają napięcie rzędu 19 V, doskonale nadają się do zasilania tego układu – zwłaszcza że przy napięciu wyjściowym około 12 V oznacza to mniejsze obciążenie prądowe po stronie wejściowej.
W dalszej części artykułu omówimy także możliwość zasilania sterownika z paneli słonecznych oraz z różnych typów akumulatorów. Zaprezentujemy kilka wykresów opracowanych na podstawie naszych pomiarów, które mogą okazać się pomocne przy konfiguracji układu do takich zastosowań. Szczególną uwagę poświęcimy typowym ustawieniom oraz ich wpływowi na działanie sterownika w całym zakresie jego pracy, w tym także na jego sprawność.
Zdecydowanie jednak zalecamy skorzystanie z udoskonalonych rozwiązań alternatywnych, które zostaną omówione w dalszej części artykułu.
Do artykułu dołączyliśmy również oscylogramy 1–3, ilustrujące pracę sterownika w trzech podstawowych trybach: obniżania napięcia (buck), podwyższania (boost) oraz trybie mieszanym (buck-boost).
Miękkie ograniczenie prądu
Jednym z istotnych zagadnień, o których należy pamiętać podczas korzystania ze sterownika, jest brak twardego ograniczenia prądu. Na etapie wczesnych prototypów rozważaliśmy zastosowanie takiego rozwiązania, jednak okazało się ono niekorzystne ze względu na niestabilność pracy układu i występowanie oscylacji przy aktywnym ograniczeniu prądu.
W ostatecznej wersji projektu zastosowano łagodniejszy sposób ograniczania prądu. Wykresy te zostały sporządzone przy różnych ustawieniach potencjometru montażowego ograniczenia prądu (VR2) – w trzech wybranych pozycjach w całym zakresie regulacji, w tym przy minimalnym ustawieniu. Jak wspomniano w oryginalnym artykule, najniższy możliwy próg ograniczenia prądu wynosi 1,8 A.
Napięcie wyjściowe zostało ustawione na 14 V, co odpowiada typowemu zakresowi ładowania akumulatora kwasowo-ołowiowego 12 V. Taka konfiguracja stanowi dobre ustawienie początkowe do tego typu zastosowań. Wykres opracowano na podstawie pomiarów wykonanych przy użyciu naszego programowalnego obciążenia dla Arduino (EdW 02/2025), przeprowadzonych przy 16 kolejnych poziomach obciążenia.
Jak opisano w sekcji zamieszczonej na końcu artykułu, wyższe prądy obciążenia uzyskaliśmy, dołączając drugie obciążenie równolegle do pierwszego. W rezultacie występują różnice w zachowaniu układu w całym zakresie pracy akumulatora – największy prąd płynie na początku, podczas ładowania mocno rozładowanego ogniwa.
Testy przeprowadziliśmy przy napięciach wejściowych 12 V i 15 V. Uzyskane wyniki były praktycznie identyczne. To dobra wiadomość, ponieważ oznacza, że przy zasilaniu z typowego akumulatora 12 V zachowanie układu pozostaje stabilne i przewidywalne. W praktyce umożliwia to wykorzystanie różnych źródeł zasilania do ładowania – w tym nawet innego akumulatora 12 V.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
