W dyskusjach na temat obwodów elektrycznych często używa się terminów „stabilizator napięcia” i „stabilizator prądu”. Ale jaka jest różnica między nimi? Jak działają te stabilizatory? Który obwód wymaga drogiego stabilizatora napięcia, a gdzie wystarczy prosty regulator? Odpowiedzi na te pytania znajdziesz w tym artykule.

Spójrzmy na stabilizator napięcia na przykładzie urządzenia LM7805.Jego charakterystyka wskazuje: 5V 1,5A. Oznacza to, że stabilizuje napięcie i to dokładnie do 5V. 1,5 A to maksymalny prąd, jaki może przewodzić stabilizator. Prąd szczytowy. Oznacza to, że może dostarczyć 3 miliampery, 0,5 ampera i 1 amper. Tyle prądu, ile wymaga obciążenie. Ale nie więcej niż półtora. Jest to główna różnica między stabilizatorem napięcia a stabilizatorem prądu.

Rodzaje stabilizatorów napięcia

Istnieją tylko 2 główne typy stabilizatorów napięcia:

• liniowy
• puls

Liniowe stabilizatory napięcia

Na przykład mikroukłady BANK Lub , LM1117, LM350.

Nawiasem mówiąc, KREN nie jest skrótem, jak wiele osób myśli. To jest redukcja. Radziecki układ stabilizujący podobny do LM7805 został oznaczony jako KR142EN5A. Cóż, jest też KR1157EN12V, KR1157EN502, KR1157EN24A i kilka innych. Dla zwięzłości całą rodzinę mikroukładów zaczęto nazywać „KREN”. KR142EN5A następnie zamienia się w KREN142.

Radziecki stabilizator KR142EN5A. Analogicznie do LM7805.

Stabilizator LM7805

Najczęstszy typ. Ich wadą jest to, że nie mogą pracować przy napięciu niższym niż deklarowane napięcie wyjściowe. Jeśli napięcie ustabilizuje się na poziomie 5 woltów, należy je dostarczyć na wejście co najmniej półtora wolta więcej. Jeśli zastosujemy mniej niż 6,5 V, wówczas napięcie wyjściowe „opadnie” i nie otrzymamy już 5 V. Kolejną wadą stabilizatorów liniowych jest silne nagrzewanie pod obciążeniem. Właściwie taka jest zasada ich działania – wszystko powyżej ustabilizowanego napięcia po prostu zamienia się w ciepło. Jeśli podamy 12 V na wejście, wówczas 7 V zostanie wydane na ogrzewanie obudowy, a 5 trafi do konsumenta. W takim przypadku obudowa nagrzeje się tak bardzo, że bez radiatora mikroukład po prostu się wypali. Wszystko to prowadzi do kolejnej poważnej wady – stabilizatora liniowego nie należy stosować w urządzeniach zasilanych bateryjnie. Energia akumulatorów zostanie wykorzystana na ogrzewanie stabilizatora. Stabilizatory impulsów nie mają wszystkich tych wad.

Przełączanie stabilizatorów napięcia

Zmiana stabilizatorów- nie mają wad liniowych, ale są też droższe. To już nie jest tylko chip z trzema pinami. Wyglądają jak tablica z częściami.

Jedna z opcji wdrożenia stabilizatora impulsów.

Zmiana stabilizatorów Istnieją trzy typy: step-down, step-up i wszystkożerne. Najciekawsze są wszystkożerne. Niezależnie od napięcia wejściowego, na wyjściu będzie dokładnie to, czego potrzebujemy. Wszystkożerny generator impulsów nie przejmuje się tym, czy napięcie wejściowe jest niższe, czy wyższe od wymaganego. Automatycznie przełącza się w tryb zwiększania lub zmniejszania napięcia i utrzymuje ustawioną moc. Jeśli w specyfikacji jest napisane, że stabilizator może być zasilany napięciem wejściowym od 1 do 15 woltów, a napięcie wyjściowe będzie stabilne przy napięciu 5, to tak będzie. Dodatkowo ogrzewanie stabilizatory pulsu tak nieistotny, że w większości przypadków można go pominąć. Jeżeli Twój obwód będzie zasilany z akumulatorów lub umieszczony w zamkniętej obudowie, gdzie niedopuszczalne jest mocne nagrzewanie stabilizatora liniowego, zastosuj układ impulsowy. Używam niestandardowych przełączanych stabilizatorów napięcia za grosze, które zamawiam z Aliexpress. Możesz to kupić.

Cienki. A co z obecnym stabilizatorem?

Jeśli to powiem, nie odkryję Ameryki stabilizator prądu stabilizuje prąd.
Stabilizatory prądu są czasami nazywane sterownikami LED. Zewnętrznie są podobne do impulsowych stabilizatorów napięcia. Chociaż sam stabilizator jest małym mikroukładem, wszystko inne jest potrzebne, aby zapewnić prawidłowy tryb pracy. Ale zwykle cały obwód nazywany jest jednocześnie sterownikiem.

Tak wygląda stabilizator prądu. Zaznaczony na czerwono to ten sam obwód, który jest stabilizatorem. Cała reszta na płycie to okablowanie.

Więc. Sterownik ustawia prąd. Stabilny! Jeśli jest napisane, że prąd wyjściowy wyniesie 350 mA, to będzie to dokładnie 350 mA. Ale napięcie wyjściowe może się różnić w zależności od napięcia wymaganego przez konsumenta. Nie wchodźmy w gąszcz teorii na ten temat. jak to wszystko działa. Pamiętajmy tylko, że nie regulujesz napięcia, wszystko zrobi za Ciebie sterownik bazując na odbiorniku.

Dlaczego to wszystko jest konieczne?

Teraz wiesz, czym stabilizator napięcia różni się od stabilizatora prądu i możesz poruszać się po ich różnorodności. Być może nadal nie rozumiesz, dlaczego te rzeczy są potrzebne.

Przykład: chcesz zasilić 3 diody LED z zasilacza pokładowego samochodu. Jak można się dowiedzieć, w przypadku diody LED ważne jest kontrolowanie natężenia prądu. Używamy najczęstszej opcji łączenia diod LED: 3 diody LED i rezystor są połączone szeregowo. Napięcie zasilania - 12 woltów.

Ograniczamy prąd do diod LED za pomocą rezystora, aby się nie przepaliły. Niech spadek napięcia na diodzie LED wyniesie 3,4 V.
Po pierwszej diodzie LED pozostaje 12-3,4 = 8,6 woltów.
Na razie nam wystarczy.
Po drugie, utracone zostanie kolejne 3,4 wolta, czyli pozostanie 8,6-3,4 = 5,2 wolta.
I wystarczy też na trzecią diodę LED.
A po trzecim będzie 5,2-3,4 = 1,8 wolta.
Jeśli chcesz dodać czwartą diodę LED, to nie wystarczy.
Jeśli napięcie zasilania zostanie podniesione do 15 V, to wystarczy. Ale wtedy rezystor będzie musiał zostać ponownie obliczony. Rezystor jest najprostszym stabilizatorem prądu (ogranicznikiem). Często umieszcza się je na tych samych taśmach i modułach. Ma minus - im niższe napięcie, tym mniejszy będzie prąd na diodzie LED (prawo Ohma, nie można się z tym kłócić). Oznacza to, że jeśli napięcie wejściowe jest niestabilne (zwykle ma to miejsce w samochodach), to najpierw trzeba napięcie ustabilizować, a dopiero potem można ograniczyć prąd rezystorem do wymaganych wartości. Jeśli użyjemy rezystora jako ogranicznika prądu tam, gdzie napięcie nie jest stabilne, musimy je ustabilizować.

Warto pamiętać, że sensowne jest instalowanie rezystorów tylko do określonej siły prądu. Po pewnym progu rezystory zaczynają się bardzo nagrzewać i trzeba zainstalować rezystory o większej mocy (dlaczego rezystor potrzebuje zasilania opisano w artykule o tym urządzeniu). Zwiększa się wytwarzanie ciepła, spada wydajność.

Nazywany także sterownikiem LED. Często ci, którzy nie są w tym dobrze zaznajomieni, stabilizator napięcia nazywany jest po prostu sterownikiem LED, a stabilizator prądu impulsowego nazywany jest Dobry Sterownik LED. Natychmiast wytwarza stabilne napięcie i prąd. I prawie nie jest gorąco. Oto jak to wygląda:

Szeroka gama elektroniki dostępnej obecnie na rynku stwarza wysokie wymagania dotyczące mocy. Ilość gotowych modułów i podzespołów elektronicznych jest ogromna. Do diod LED często stosuje się specjalne stabilizatory. Technologia ta stosowana jest w niemal każdym nowoczesnym reflektorze, lampie czy lampie LED.

Wśród użytkowników, którzy chcą własnoręcznie wykonać stabilizator prądu dla diod LED, najpopularniejszy jest mikroukład LM317 (w tym jego analogi), który należy do podklasy stabilizatorów liniowych.

Takie urządzenia są podzielone na kilka typów:

1. Liniowy stabilizator prądu dla diod LED, których napięcie wejściowe nie przekracza 40 V przy prądzie 10 A.
2. Urządzenia impulsowe o niskim napięciu wejściowym (na przykład kontroler impulsowy PWM);
3. Stabilizator prądu przełączającego, który charakteryzuje się wysokim napięciem wejściowym.

Wybór najodpowiedniejszego stabilizatora zależy od wydajności i układu chłodzenia urządzenia.

Stabilizatory podwyższające i obniżające

Stabilizator podwyższający przekształca niskie napięcie wejściowe na wyższe napięcie wyjściowe. Ta opcja jest używana w przypadku diod LED zasilanych niskim napięciem (na przykład w samochodzie może być konieczne zwiększenie napięcia 12 woltów dla diod LED do 19 V lub 45 V). Przeciwnie, stabilizatory Buck obniżają wysokie napięcie do pożądanego poziomu. Wszystkie moduły dzielą się na uniwersalne i specjalistyczne. Uniwersalne wyposażone są najczęściej w dwie zmienne rezystancje – w celu uzyskania wymaganych parametrów prądowych i napięciowych na wyjściu. W przypadku urządzeń specjalistycznych wartości wyjściowe są najczęściej stałe.

Jako stabilizator diod LED stosuje się specjalny stabilizator prądu, którego schematy obwodów można znaleźć w dużych ilościach w Internecie. Popularnym modelem jest tutaj Lm2596. Diody LED często podłącza się do zasilania samochodu lub akumulatora za pomocą rezystora. W takim przypadku napięcie może wahać się impulsowo do 30 woltów, dlatego diody LED niskiej jakości mogą ulec awarii (migające światła do jazdy z częściowo niedziałającymi diodami LED). Stabilizację prądu w tym przypadku można przeprowadzić za pomocą miniaturowego przetwornika.

Prosty przetwornik prądu

Montaż miniaturowego przetwornika prądu własnymi rękami jest uważany za dość prosty. Takie stabilizatory napięcia są zwykle produkowane w trybie stabilizacji prądu. Nie należy jednak mylić maksymalnego napięcia dla całego bloku z maksymalnym obciążeniem sterownika PWM. Na bloku można zainstalować układ kondensatorów niskonapięciowych 20 V, a mikroukład impulsowy może mieć napięcie wejściowe do 35 V. Najprostszym stabilizatorem prądu LED DIY jest wersja LM317. Wystarczy obliczyć rezystor dla diody LED za pomocą kalkulatora internetowego.

W przypadku LM317 można wykorzystać dostępną moc (na przykład zasilacz 19 V z laptopa, zasilacz 24 V lub 32 V z drukarki albo zasilacz 9 lub 12 V z elektroniki użytkowej). Zaletami takiego konwertera są: niska cena, minimalna liczba części, wysoka niezawodność i dostępność w sklepach. Montaż bardziej złożonego obwodu stabilizatora prądu własnymi rękami nie jest racjonalny. Dlatego jeśli nie jesteś doświadczonym radioamatorem, znacznie łatwiej i szybciej będzie kupić gotowy stabilizator prądu impulsowego. W razie potrzeby można go zmodyfikować do wymaganych parametrów.

Notatka! Moduły nie posiadają zabezpieczenia przed wysokim napięciem, które mogłoby uszkodzić urządzenie. Dlatego modyfikacje modułu należy wykonywać możliwie ostrożnie.

Do montażu LM317 nie jest wymagana żadna specjalna wiedza ani umiejętności z zakresu elektroniki (liczba elementów zewnętrznych w obwodach jest minimalna). Taki prosty stabilizator prądu jest bardzo tani, a jego możliwości zostały wielokrotnie sprawdzone w praktyce.

Jedynym minusem jest to, że LM317 może wymagać dodatkowego chłodzenia. Należy też uważać na chińskie mikroukłady LM317 o niższych parametrach. W każdym razie koszt jest więcej niż przystępny, a dostawa jest wliczona w cenę. Chińscy producenci wykonują dość pracochłonną pracę przy cenie produktu 30-50 rubli za sztukę. Niepotrzebne części zamienne można sprzedać na Avito lub na forach internetowych.

Montaż prostego stabilizatora własnymi rękami

Dioda LED jest urządzeniem półprzewodnikowym, które do działania wymaga prądu. Włączanie diod LED przez stabilizator jest uważane za najbardziej poprawne. Czas bez utraty jasności zależy od trybu pracy. Główną zaletą najprostszych stabilizatorów (sterowników), takich jak układ stabilizatora LM317, jest to, że są dość trudne do spalenia. Schemat połączeń LM317 wymaga tylko dwóch części: samego mikroukładu, który jest objęty trybem stabilizacji, oraz rezystora.

1. Będziesz musiał kupić rezystor zmienny o rezystancji 0,5 kOhm (ma trzy zaciski i pokrętło regulacyjne). Można go zamówić online lub kupić w Radiu Amatorskim.
2. Przewody są przylutowane do zacisku środkowego, a także do jednego z skrajnych.
3. Za pomocą multimetru włączonego w trybie pomiaru rezystancji mierzy się rezystancję rezystora. Konieczne jest osiągnięcie maksymalnego odczytu 500 omów (aby dioda LED nie przepaliła się, gdy rezystancja rezystora jest niska). Napisano o tym, jak sprawdzić samą diodę LED za pomocą multimetru.
4. Po dokładnym sprawdzeniu poprawności połączeń przed podłączeniem obwód jest montowany.

Maksymalna moc LM317 wynosi 1,5 ampera. Jeśli chcesz zwiększyć prąd, możesz dodać do obwodu tranzystor polowy lub zwykły. Dzięki temu, w przypadku urządzenia tranzystorowego, na wyjściu można uzyskać zasilanie o wartości 10 A (ustawiane przez rezystancję niskooporową). W tym celu można zastosować tranzystor KT825 lub zainstalować analog o lepszych parametrach technicznych i układzie chłodzenia.

W każdym razie asortyment sprzedawanych modułów i bloków jest dość szeroki, dzięki czemu urządzenie o wymaganych parametrach można złożyć w minimalnym czasie. Sprawność zależy od różnicy między napięciem wejściowym i wyjściowym, a także od trybu pracy.

Urządzenia o średniej złożoności

Sterowniki do diod LED 220 V są średnio skomplikowane w produkcji. Ich konfiguracja może zająć dużo czasu i wymagać doświadczenia w konfiguracji. Taki sterownik można wyodrębnić z lamp LED, reflektorów i lamp z wadliwym obwodem LED. Większość sterowników można także modyfikować rozpoznając model sterownika PWM konwertera. Parametry wyjściowe są zwykle ustawiane przez jeden lub więcej rezystorów. Arkusz danych wskazuje poziom rezystancji wymagany do uzyskania pożądanego prądu. Jeśli zainstalujesz regulowany rezystor, liczba amperów na wyjściu będzie regulowana (ale bez przekraczania określonej mocy znamionowej).

Uniwersalny moduł XL4015 cieszył się w 2016 roku dużą popularnością na chińskich stronach internetowych. Ze względu na swoje właściwości nadaje się do podłączenia diod LED dużej mocy (do 100 W). W standardowej wersji obudowa tego modułu jest przylutowana do płytki pełniącej funkcję radiatora. Aby poprawić chłodzenie XL4015, należy zmodyfikować obwód stabilizatora prądu, aby zainstalować radiator na korpusie urządzenia.

Wielu użytkowników po prostu umieszcza grzejnik na górze, ale wydajność tej instalacji jest dość niska. Układ chłodzenia najlepiej umieścić na dole płytki, naprzeciwko lutu chipowego. Aby uzyskać optymalną jakość, można go odlutować i zainstalować na pełnoprawnym grzejniku za pomocą pasty termicznej. Przewody trzeba będzie wydłużyć. Można także zamontować dodatkowe chłodzenie diod, co znacznie zwiększy wydajność całego układu.

Wśród przetworników przetwornik regulowany uważany jest za najbardziej wszechstronny. W takim przypadku w obwodzie zainstalowany jest rezystor zmienny, który ustala liczbę amperów na wyjściu. Cechy te są zwykle określone w następujących dokumentach:

• w specyfikacji mikroukładu;
• w arkuszu danych;
• na typowym schemacie połączeń.

Bez dodatkowego chłodzenia mikroukładu takie urządzenia mogą wytrzymać 1-3 A (zgodnie z modelem kontrolera PWM). Słabym punktem takich sterowników jest nagrzewanie się diody i cewki indukcyjnej. Powyżej 3 A wymagane będzie chłodzenie mocnej diody i kontrolera PWM. W takim przypadku dławik zastępuje się bardziej odpowiednim lub przewija grubym drutem.

Gdzie mogę zamówić części?

Aby wyszukać wysokiej jakości, a jednocześnie niedrogie moduły, możesz skorzystać ze strony Aliexpress. Koszt będzie 2-3 razy tańszy w porównaniu do innych sklepów. Dlatego do testów lepiej zamówić 2-3 sztuki na raz (na przykład 12 woltów) po najniższej cenie. Na stronie można znaleźć dowolny aktualny stabilizator do bezpłatnej sprzedaży, w tym wysokospecjalistyczne. Jeśli masz odpowiednie doświadczenie, możesz wykonać spektrometr o wartości 100 000 rubli za jedyne 10 000 rubli. Różnica 90% to z reguły marża dla marki (plus nieco przeprojektowane chińskie oprogramowanie).

Chińskie sklepy internetowe zajęły czołowe pozycje w asortymencie przetwornic prądu, zasilaczy i sterowników. Zamówienia docierają w 98% przypadków. Ceny konwertera DC-DC zaczynają się od 35 rubli. Droższe wersje mogą różnić się obecnością dwóch lub trzech rezystorów dostrajających zamiast jednego. Lepiej złożyć zamówienie z wyprzedzeniem.

Stabilizatory prądu służą do stabilizacji prądu na obciążeniu. Napięcie na obciążeniu zależy od jego rezystancji. Stabilizatory są niezbędne np. do funkcjonowania różnych urządzeń elektronicznych.

Spadek napięcia można regulować tak, aby był bardzo mały. Umożliwia to redukcję strat przy dobrej stabilności prądu wyjściowego. Rezystancja na wyjściu tranzystora jest bardzo wysoka. Obwód ten służy do podłączenia diod LED lub ładowania akumulatorów o małej mocy.

Napięcie na tranzystorze jest określane przez diodę Zenera VD1. R2 pełni rolę czujnika prądu i określa prąd na wyjściu stabilizatora. Wraz ze wzrostem prądu spadek napięcia na tym rezystorze staje się większy. Napięcie jest dostarczane do emitera tranzystora. W rezultacie napięcie na złączu baza-emiter, równe różnicy między napięciem bazy a napięciem emitera, maleje, a prąd powraca do zadanej wartości.

Obecny obwód lustrzany

Generatory prądu działają podobnie. Popularnym obwodem takich generatorów jest „lustro prądowe”, w którym zamiast diody Zenera zastosowano tranzystor bipolarny, a dokładniej złącze emitera. Zamiast rezystancji R2 zastosowano rezystancję emitera.

Obecne stabilizatory na boisku

Obwód wykorzystujący tranzystory polowe jest prostszy.

Prąd obciążenia przepływa przez R1. Prąd w obwodzie: „+” źródła napięcia, bramka drenu VT1, rezystancja obciążenia, biegun ujemny źródła jest bardzo nieistotny, ponieważ bramka drenu jest przesunięta w przeciwnym kierunku.

Napięcie na R1 jest dodatnie: po lewej stronie „-”, po prawej napięcie jest równe napięciu prawego ramienia rezystancji. Dlatego napięcie bramki względem źródła jest ujemne. Wraz ze spadkiem rezystancji obciążenia prąd wzrasta. Dlatego napięcie bramki w porównaniu do źródła ma jeszcze większą różnicę. W rezultacie tranzystor zamyka się mocniej.

W miarę zamykania tranzystora prąd obciążenia będzie się zmniejszał i powróci do wartości początkowej.

Urządzenia na chipie

W poprzednich programach istniały elementy porównania i dostosowania. Podobną strukturę obwodu stosuje się przy projektowaniu urządzeń wyrównujących napięcie. Różnica między urządzeniami stabilizującymi prąd i napięcie polega na tym, że sygnał w obwodzie sprzężenia zwrotnego pochodzi z czujnika prądu, który jest podłączony do obwodu prądu obciążenia. Dlatego do tworzenia stabilizatorów prądu stosuje się popularne mikroukłady 142 EH 5 lub LM 317.

Tutaj rolę czujnika prądu pełni rezystancja R1, na której stabilizator utrzymuje stałe napięcie i prąd obciążenia. Wartość rezystancji czujnika jest znacznie niższa niż rezystancja obciążenia. Spadek napięcia na czujniku wpływa na napięcie wyjściowe stabilizatora. Obwód ten dobrze współpracuje z ładowarkami i diodami LED.

Przełączanie stabilizatora

Stabilizatory impulsów wykonane na bazie przełączników charakteryzują się wysoką wydajnością. Są w stanie wytworzyć wysokie napięcie u konsumenta przy niskim napięciu wejściowym. Obwód ten jest zmontowany na mikroukładzie MAKS 771.

Rezystory R1 i R2 pełnią rolę dzielników napięcia na wyjściu mikroukładu. Jeżeli napięcie na wyjściu mikroukładu stanie się wyższe niż wartość odniesienia, wówczas mikroukład zmniejszy napięcie wyjściowe i odwrotnie.

Jeśli obwód zostanie zmieniony w taki sposób, że mikroukład reaguje i reguluje prąd wyjściowy, wówczas uzyskuje się stabilizowane źródło prądu.

Kiedy napięcie na R3 spadnie poniżej 1,5 V, obwód działa jak stabilizator napięcia. Gdy tylko prąd obciążenia wzrośnie do pewnego poziomu, spadek napięcia na rezystorze R3 staje się większy, a obwód działa jak stabilizator prądu.

Rezystancja R8 jest podłączana zgodnie z obwodem, gdy napięcie wzrasta powyżej 16,5 V. Rezystancja R3 ustala prąd. Negatywnym aspektem tego obwodu jest znaczny spadek napięcia na rezystancji pomiaru prądu R3. Problem ten można rozwiązać podłączając wzmacniacz operacyjny w celu wzmocnienia sygnału z R3.

Stabilizatory prądu dla diod LED

Możesz samodzielnie wykonać takie urządzenie za pomocą mikroukładu LM 317. Aby to zrobić, pozostaje tylko wybrać rezystor. Wskazane jest zastosowanie następującego zasilacza do stabilizatora:

• Blok drukarki 32 V.
• Blok do laptopa 19 V.
• Dowolny zasilacz 12 V.

Zaletą takiego urządzenia jest niski koszt, prostota konstrukcji i zwiększona niezawodność. Nie ma sensu samodzielnie montować złożonego obwodu, łatwiej jest go kupić.

Jeśli zdecydujesz się na konwersję swojego samochodu na oświetlenie LED, będziesz potrzebować przynajmniej stabilizatora prądu lm317 do diod LED. Montaż podstawowego stabilizatora wcale nie jest trudny, ale aby uniknąć katastrofalnych błędów nawet przy tak prostym zadaniu, minimalny program edukacyjny nie zaszkodzi. Wiele osób nie zajmujących się elektroniką radiową często myli pojęcia takie jak stabilizator prądu i stabilizator napięcia.

Łatwość w prostych sprawach. Natężenie prądu, napięcie i ich stabilizacja

Napięcie określa szybkość przemieszczania się elektronów w przewodniku. Wielu zagorzałych fanów podkręcania komputerów twardych zwiększa napięcie centralnego rdzenia procesora, dzięki czemu zaczyna on działać szybciej.

Siła prądu to gęstość ruchu elektronów w przewodniku elektrycznym. Parametr ten jest niezwykle istotny w przypadku radioelementów działających na zasadzie termoelektrycznej emisji wtórnej, w szczególności źródeł światła. Jeśli pole przekroju poprzecznego przewodnika nie jest w stanie przejść przepływu elektronów, nadmiar prądu zaczyna być uwalniany w postaci ciepła, powodując znaczne przegrzanie części.

Aby lepiej zrozumieć ten proces, przeanalizujmy łuk plazmowy (na jego podstawie działa elektryczny zapłon pieców i kotłów gazowych). Przy bardzo wysokich napięciach prędkość swobodnych elektronów jest tak duża, że ​​mogą one z łatwością „przelecieć” na odległość pomiędzy elektrodami, tworząc mostek plazmowy.

A to jest grzejnik elektryczny. Kiedy elektrony przez niego przechodzą, przekazują swoją energię elementowi grzejnemu. Im wyższy prąd, tym gęstszy przepływ elektronów, tym bardziej nagrzewa się termoelement.

Dlaczego konieczna jest stabilizacja prądu i napięcia?

Każdy element radioelektroniczny, czy to żarówka, czy centralny procesor komputera, wymaga do optymalnego działania wyraźnie ograniczonej liczby elektronów przepływających przez przewodniki.

Ponieważ nasz artykuł dotyczy stabilizatora diod LED, porozmawiamy o nich.

Przy wszystkich swoich zaletach diody LED mają jedną wadę - wysoką wrażliwość na parametry mocy. Nawet umiarkowany nadmiar siły i napięcia może doprowadzić do przepalenia materiału świecącego i uszkodzenia diody.

W dzisiejszych czasach bardzo modna jest przebudowa systemu oświetlenia samochodu na oświetlenie LED. Ich temperatura barwowa jest znacznie bliższa naturalnemu światłu niż w przypadku lamp ksenonowych i żarówek, co sprawia, że ​​kierowca jest znacznie mniej zmęczony podczas długich podróży.

Rozwiązanie to wymaga jednak specjalnego podejścia technicznego. Znamionowy prąd zasilania diody LED samochodu wynosi 0,1-0,15 mA, a prąd akumulatora rozruchowego wynosi setki amperów. To wystarczy, aby spalić wiele drogich elementów oświetleniowych. Aby tego uniknąć, użyj stabilizatora 12 V do diod LED w samochodach.

Natężenie prądu w sieci pojazdów stale się zmienia. Na przykład klimatyzator samochodowy „zjada” do 30 amperów, a po jego wyłączeniu elektrony „przydzielone” do jego działania nie wrócą już z powrotem do generatora i akumulatora, ale zostaną rozdzielone między inne urządzenia elektryczne. Jeśli dodatkowe 300 mA nie odgrywa roli w żarówce o natężeniu 1-3 A, wówczas kilka takich skoków może być śmiertelne dla diody o prądzie zasilania 150 mA.

Aby zagwarantować długotrwałą pracę diod LED samochodowych, w diodach LED dużej mocy zastosowano stabilizator prądu na bazie lm317.

Rodzaje stabilizatorów

Zgodnie z metodą ograniczania prądu istnieją dwa typy urządzeń:

• Liniowy;
• Puls.

Działa na zasadzie dzielnika napięcia. Wyzwala prąd o zadanym parametrze, oddając jego nadmiar w postaci ciepła. Zasadę działania takiego urządzenia można porównać do konewki wyposażonej w dodatkowy otwór spustowy.

Zalety

• przystępna cena;
• prosty schemat instalacji;
• łatwy w montażu własnymi rękami.

Wada: ze względu na nagrzewanie słabo nadaje się do pracy z dużymi obciążeniami.

Podobnie jak krajarka do warzyw, przecina dopływający prąd specjalną kaskadą, wydając ściśle dozowaną ilość.

Zalety

• przeznaczony do dużych obciążeń;
• nie nagrzewa się podczas pracy.

Wady

• wymaga źródła zasilania do własnego działania;
• wytwarza promieniowanie elektromagnetyczne;
• stosunkowo wysoka cena;
• Trudno zrobić samemu.

Biorąc pod uwagę niski prąd diod LED w samochodach, możesz własnoręcznie złożyć prosty stabilizator diod LED. Najtańszy i najprostszy sterownik lamp i pasków LED montowany jest na chipie lm317.

Krótki opis lm317

Moduł radiowo-elektroniczny LM317 to mikroukład stosowany w układach stabilizacji prądu i napięcia.

• Zakres stabilizacji napięcia od 1,7 do 37 V zapewni stabilną jasność diod LED, niezależnie od prędkości obrotowej silnika;
• Obsługa prądu wyjściowego do 1,5 A umożliwia podłączenie kilku fotoemitorów;
• Wysoka stabilność pozwala na wahania parametrów wyjściowych rzędu zaledwie 0,1% wartości nominalnej;
• Posiada wbudowane zabezpieczenie ograniczające prąd i kaskadę wyłączającą w przypadku przegrzania;
• Korpus mikroukładu jest szlifowany, więc po przymocowaniu za pomocą wkrętu samogwintującego do karoserii samochodu zmniejsza się liczba przewodów montażowych.

Obszar zastosowań

• Stabilizator napięcia i prądu dla diod LED w warunkach domowych (m.in. dla taśm LED);
• Stabilizator napięcia i prądu do diod LED w samochodach;

Obwody stabilizatora prądu dla diod LED

Obwód najprostszego stabilizatora

Za pomocą tego obwodu można zmontować najprostszy stabilizator napięcia 12 V. Rezystor R1 ogranicza prąd wyjściowy, R2 ogranicza napięcie wyjściowe. Kondensatory zastosowane w tym obwodzie zmniejszają tętnienia napięcia i zwiększają stabilność pracy.

Potrzeby kierowcy zostaną zaspokojone przez najprostszy mechanizm stabilizacji, ponieważ napięcie zasilania w sieci samochodowej jest dość stabilne.

Aby zrobić stabilizator diod w samochodzie, będziesz potrzebować:

• Układ lm317;
• Rezystor jako regulator prądu dla diod LED;
• Narzędzia do lutowania i montażu.

Montujemy według powyższego schematu

Obliczanie rezystora dla sterownika LED

Moc i rezystancję rezystora oblicza się na podstawie natężenia prądu zasilacza i prądu wymaganego przez diody LED. W przypadku samochodowej diody LED o mocy 150 mA rezystancja rezystora powinna wynosić 10-15 omów, a obliczona moc powinna wynosić 0,2-0,3 W.

Jak złożyć go samodzielnie, obejrzyj wideo:

Dostępność i prostota konstrukcji sterownika na chipie lm317 pozwala bezboleśnie ponownie wyposażyć systemy oświetlenia elektrycznego każdego samochodu.

Najważniejszym parametrem mocy każdej diody LED jest prąd. Podłączając diodę LED do samochodu, wymagany prąd można ustawić za pomocą rezystora. W takim przypadku rezystor oblicza się na podstawie maksymalnego napięcia sieci pokładowej (14,5 V). Wadą tego połączenia jest to, że dioda LED nie świeci pełną jasnością, gdy napięcie w sieci pokładowej pojazdu jest poniżej wartości maksymalnej.

Bardziej poprawnym sposobem jest podłączenie diody LED przez stabilizator prądu (sterownik). W porównaniu do rezystora ograniczającego prąd stabilizator prądu ma wyższą wydajność i jest w stanie zapewnić diodzie LED niezbędny prąd zarówno przy maksymalnym, jak i przy obniżonym napięciu w sieci pokładowej pojazdu. Najbardziej niezawodne i najłatwiejsze w montażu są stabilizatory oparte na specjalizowanych układach scalonych (IC).

Stabilizator w LM317

Trójzaciskowy regulowany stabilizator lm317 idealnie nadaje się do projektowania prostych zasilaczy, które mają zastosowanie w szerokiej gamie urządzeń. Najprostszy obwód do podłączenia lm317 jako stabilizatora prądu ma wysoką niezawodność i małe okablowanie. Typowy obwód sterownika prądowego lm317 dla samochodu pokazano na poniższym rysunku i zawiera tylko dwa elementy elektroniczne: mikroukład i rezystor. Oprócz tego obwodu istnieje wiele innych, bardziej złożonych rozwiązań obwodów do budowy sterowników wykorzystujących różnorodne komponenty elektroniczne. Szczegółowy opis, zasadę działania, obliczenia i dobór elementów dwóch najpopularniejszych obwodów można znaleźć na lm317.

Głównymi zaletami stabilizatorów liniowych zbudowanych na bazie LM317 jest łatwość montażu i niski koszt komponentów stosowanych w okablowaniu. Cena detaliczna samego układu scalonego nie przekracza 1 dolara, a gotowy obwód sterownika nie wymaga regulacji. Wystarczy zmierzyć prąd wyjściowy multimetrem, aby upewnić się, że odpowiada on obliczonym danym.

Wady lm317 MM obejmują silne nagrzewanie się obudowy przy mocy wyjściowej większej niż 1 W, a co za tym idzie konieczność odprowadzania ciepła. W tym celu obudowa typu TO-220 posiada otwór umożliwiający połączenie śrubowe z chłodnicą. Wadę powyższego obwodu można również uznać za maksymalny prąd wyjściowy, nie większy niż 1,5 A, co wyznacza ograniczenie liczby diod LED w obciążeniu. Można tego jednak uniknąć, łącząc kilka stabilizatorów prądu równolegle lub stosując mikroukład lm338 lub lm350 zamiast lm317, które są przeznaczone do wyższych prądów obciążenia.

Stabilizator na PT4115

PT4115 to zunifikowany chip opracowany przez firmę PowTech specjalnie do budowy sterowników do diod LED dużej mocy, które mogą być również stosowane w samochodach. Typowy obwód połączenia PT4115 i wzór na obliczenie prądu wyjściowego pokazano na poniższym rysunku.

Warto podkreślić znaczenie posiadania kondensatora na wejściu, bez którego PT4115 MI ulegnie awarii przy pierwszym włączeniu.

Możesz zrozumieć, dlaczego tak się dzieje, a także zapoznać się z bardziej szczegółowymi obliczeniami i wyborem pozostałych elementów obwodu. Mikroukład zyskał sławę dzięki swojej wszechstronności i minimalnemu zestawowi części w uprzęży. Aby zapalić diodę LED o mocy od 1 do 10 W, miłośnik motoryzacji musi jedynie obliczyć rezystor i wybrać indukcyjność ze standardowej listy.

PT4115 posiada wejście DIM, które znacznie rozszerza jego możliwości. W najprostszej wersji, gdy wystarczy zapalić diodę LED o danej jasności, nie jest ona wykorzystywana. Jeśli jednak zajdzie potrzeba regulacji jasności diody LED, wówczas na wejście DIM podawany jest albo sygnał z wyjścia przetwornicy częstotliwości, albo napięcie z wyjścia potencjometru. Istnieją opcje ustawienia określonego potencjału na pinie DIM za pomocą MOSFET-u. W tym przypadku po włączeniu zasilania dioda LED świeci pełną jasnością, a po uruchomieniu MOSFET-u dioda LED zmniejsza jasność o połowę.

Do wad sterownika LED do samochodów opartego na PT4115 można zaliczyć trudność w doborze rezystora zadającego prąd Rs ze względu na jego bardzo małą rezystancję. Żywotność diody LED zależy bezpośrednio od dokładności jej oceny.

Obydwa omówione mikroukłady sprawdziły się doskonale przy samodzielnym konstruowaniu sterowników do diod LED w samochodzie. LM317 to znany od dawna, sprawdzony stabilizator liniowy, którego niezawodność nie budzi wątpliwości. Oparty na nim sterownik nadaje się do organizacji oświetlenia wnętrza i deski rozdzielczej, zakrętów i innych elementów tuningu LED w samochodzie.

PT4115 to nowszy zintegrowany stabilizator z mocnym tranzystorem MOSFET na wyjściu, wysoką wydajnością i możliwością ściemniania.

Przeczytaj także