在桥式整流电路中使用LED


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如何为4个LED布线,以便它们充当自己的桥式整流器?我的空间有限(自行车尾灯固定装置的内部),所以我想使用LED本身来整流来自自行车轮发电机的交流电。

另外,为了限制电流以免超过每个LED的正向电流,我将如何计算电阻值?


是12V发电吗?还计划其他负载吗?考虑一下LED就像给电池充电一样。每个LED都有一个电池电压,因此您希望充电器稍高一些,例如12V时为14V。除非白色LED的电流类型为高,否则为3.2 Vtyp,红色LED的电压为1.6 Vtyp,否则可以预期会有更高的压降。背靠背很好,但是对于相同的功率而不是耗散在电阻降中,这是将负载与源匹配的最佳方法。但是您的信号源变化很大,因此您可以试验各种背对背的弦,这些弦将像
齐纳

Answers:


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LED的反向击穿电压极限(Vrrm = 5至15伏)通常比最便宜,最小的硅二极管(1n4001 = 50伏,1n4007 = 1000伏,1n4148 = 100伏)低得多

1n4001二极管维基百科

另一方面,某些红色LED的正向电压Vf为1.7伏特,某些蓝色和白色LED的正向电压Vf为3.5伏特或更高。将其与标准硅整流二极管的典型0.7 V Vf相比较。

在全桥整流器配置中,在周期的正向导通部分,电压下降了2 x Vf。

因此,如果您要构建一个带有LED的桥式整流器,则与输入电压相比,输出电压将下降3.4至7伏或更高。与硅二极管相比,传导将在周期的正部分开始得多(一旦电压上升到LED Vf以上)。它也将更早结束。同样,在周期的反向部分,根据所使用的特定LED,“二极管”可能会在输入电压范围内很好地进入导通状态。

换句话说,与硅二极管相比,电桥将在交流周期的较小部分内提供电压,并且即使在那时也将提供较低的电压。

由于您的目的似乎实际上是在点亮LED而不是仅对电压进行整流,因此电桥的输出可能无关紧要,但了解这一点很有用。

如果您热衷于以这种特定方式使用LED,建议的替代方法是根据需要连接LED,但要添加一个便宜又小巧的1n4001或类似产品,串联限流电阻和每个LED。二极管并不比您可能使用的分立电阻大很多。

为何起作用
硅二极管将比LED更好地阻挡反向电压,即达到更高的电压。

但是,建议仍然仅使用集成的4引线桥式IC(单价35美分,800伏/ 1安培),并在任何直流电路配置中使用LED。空间需求不会显着增加。

DIP = 4桥式整流器,800伏1安培

关于限流电阻的计算

使用具有峰值交流电压模式(如果可用)或RMS交流电压(在基本万用表中更常见)的万用表获取自行车发电机交流信号的峰值电压,然后乘以1.4142即可估算出峰值电压。所有这些都可以在脚踏车支架上尽可能快地踩踏。

例如,如果您担心下坡加速时由于高压导致的LED烧毁,可以通过将该峰值电压加倍来增加安全系数。如果LED持续时间很短,则在某种程度上可以忍受较小的电流尖峰-通常,并不是过电流会杀死LED,它无法消除产生的热量。

现在,如果Vmax是安全调整后的峰值电压,则从中减去LED Vf(如果与电桥一起使用,则减去2 x Vf,如果加上硅二极管,则减去2 x(Vf + 0.7)),以获得电压每个电阻需要降低的Vres。

R = Vres / I,

因此,为您选择的LED插入推荐的电流I,您就会得到数字。

LED通常以5 mA(SMD和大约3mm的LED),20 mA,25 mA或以安培为单位(例如,欧司朗“金龙” LED)。请参阅适当的数据表。


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Anindo-感谢您的答复及其解释和建议。
Chuck

答案中有一个错误的说法:“发电机的交流信号”。由于他想使用整流二极管电桥,因此可以假设他有一个交流发电机,所以您的意思是“交流发电机的交流信号”。
sergiol 2015年

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如您所怀疑,您可以完全跳过桥式整流器,并让LED为您整流电流:

发电机通过电阻器连接到两串串联的反并联LED

当电流以一种方式流动时,只有一串LED将点亮。当它以另一种方式流动时,仅另一串会亮起。只要一根灯串始终点亮,则另一根灯串上的反向电压将保持足够低,以免损坏未点亮的LED。由于一次只点亮一串,因此只需要一个电阻。

您可以在每串中添加更多的LED,直至达到发电机的电压,只需确保每串中的LED数量相同即可(以避免发生反向电压击穿问题)。因此,如果您使用的是1.7V红色LED和12V发电机,则每串中可以有7个LED-如果总共只需要两个LED,则每侧只有一个LED。

在这种情况下,由于发电机电压的变化,电阻计算很烦人。如果发电机上没有其他负载(例如前灯),您可能会看到一些很高的电压。

但是,LED十分坚固,因此不必为了获得良好的结果而精确。

如果使用上面的电路,每串中有两个红色LED,并且发电机的额定输出为12V,则在理想条件下,电阻两端(12-1.7-1.7)的电压约为8.6V。如果电阻的额定电流为20mA,那么您需要一个在8.6V两端消耗20mA电流的电阻。堵是为欧姆定律,V = IR8.6 = 0.20 * R,给人R = 430所以你要围绕430欧姆的东西电阻。470欧姆是一个常用值,适用于该电路。

当发电机没有其他负载时,它可能会产生更高的电压。您可能会没事的,但是如果您发现尾灯不起作用,则应在发电机上跨接一个470 ohm电阻器来测量发电机的电压,并将该电压插入12V以上以确定更好的电阻器值。


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考虑到希望减少零件数量,这正是我要采用的方法。不利之处在于,任何时刻只有一对LED点亮,因此会发出一半的有用光。
Dwayne Reid 2015年
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