Виготовлення простого стабілізатора струму та напруги. Стабілізатор напруги та стабілізатор струму Схеми стабілізаторів струму для живлення світлодіодів

Іноді у автолюбителів з'являється необхідність обмежити струм заряду АКБ, перевірити те чи інше джерело живлення або пропустити напругу через діоди. Щоб здійснити одне із цих завдань, є сенс застосувати стабілізатор струму для світлодіодів своїми руками. Докладніше про те, які існують схеми для розробки даного девайса, ви дізнаєтеся нижче.

[ Приховати ]

Схеми стабілізаторів та регуляторів струму

Джерела струму немає нічого спільного з джерелами напруги. Призначення перших полягає у стабілізації вихідного параметра, а також можливу зміну вихідної напруги. Це відбувається так, щоб рівень струму весь час був однаковим. Джерела струму використовуються для запиту світлодіодних ламп, заряду АКБ в авто і т.д. Якщо у вас виникла необхідність зробити найпростіший імпульсний стабілізатор струму ходових вогнів 12в для автомобіля своїми руками, пропонуємо до вашої уваги кілька схем.

На Кренку

Щоб зробити найпростіший автомобільний імпульсний стабілізатор струму в домашніх умовах, вам знадобиться мікросхема 12v. Для цих цілей чудово підійде lm317. Такий стабілізатор напруги 12 lm317 вважається регульованим і здатний функціонувати з струмами бортової мережі до півтора ампер. При цьому показник вхідної напруги може становити до 40 вольт, lm317 може розсіювати потужність до 10 ват. Але це можливо тільки в тому випадку, якщо буде дотримуватися теплового режиму.

Загалом споживання струму lm317 порівняно невелике — близько 8 миль ампер, і цей показник майже ніколи не змінюється. Навіть у тому випадку, якщо через крен lm317 проходить інший струм або змінюється показник вхідної напруги. Як ви можете зрозуміти, стабілізатор 12 lm317 для бортової мережі авто дає можливість утримувати постійну напругу на компоненті R3.

До речі, цей показник можна регулювати завдяки використанню елемента R2, але межі будуть незначними. У пристрої lm317 компонент R3 є пристроєм струму, що задає. Оскільки показник опору lm317 завжди залишається на тому самому рівні, струм, який проходить через нього, також буде стабільним (автор відео - Denis T).

Що стосується входу крен lm317, то струм на них складе на 8 милі ампер вище. Використовуючи вищеописану схему, можна розробити найпростіший стабілізатор напруги ДХО автомобіля. Такий девайс може застосовуватися як пристрій електронного навантаження, джерела струму для заряджання АКБ та інших цілей. Слід зазначити, що інтегральні девайси струмом 3а або менше досить швидко реагують різні зміни імпульсу. Що стосується недоліків, то такі аксесуари характеризуються занадто високим опором, в результаті чого доведеться використовувати потужні компоненти.

На двох транзисторах

Досить поширеними є стабілізатори для бортової мережі автомобіля 12v на двох транзисторах. Одним з основних недоліків такого пристрою є погана стабільність струму, якщо відбуваються зміни в напрузі живлення вольт. Тим не менш, дана схема для бортової мережі автомобіля 12v підходить для багатьох завдань.

Нижче ви зможете ознайомитись із самою схемою. У цьому випадку пристроєм, який роздає струм, є резистор R2. Коли цей показник зростає, відповідно зростає напруга на даному елементі. Якщо показник становить від 0.5 до 0.6 вольт, відкривається компонент VT1. При відкритті цей пристрій закриватиме елемент VT2, внаслідок чого струм, який проходить через VT2, почне знижуватися. Під час розробки схеми можна використовувати польовий транзистор Мосфет разом VT2.

Що стосується компонента VD1, то він застосовується на напругу від 8 до 15 вольт і потрібен у тому випадку, якщо його рівень занадто високий і працездатність транзистора може бути порушена. Якщо транзистор потужний, то показник напруги в мережі авто може становити близько 20 вольт. Трензистор Мосфет відкривається в тому випадку, коли показник напруги на затворі складе 2 вольти. Якщо ви використовуєте універсальний випрямляч для заряду АКБ або інших завдань, то вистачить роботи транзистора і резистора R1.

На операційному підсилювачі (на ОУ)

Варіант складання пристрою зі спеціальним підсилювачем помилки для авто актуальний у тому випадку, якщо у вас виникла потреба розробити пристрій, який працює в широких межах. В даному випадку виконувати функцію токозадаючого елемента буде R7. Операційний увелитель DA2.2 дозволяє посилити рівень напруги у вольтах токозадаючого елемента. Пристрій DA 2.1 призначений для порівняння рівня опорного параметра. Пам'ятайте, що дана схема девайса на 3а потребує додаткового живлення, яке повинно подаватися на роз'єм ХР2. Рівень напруги у вольтах має вистачити у тому, щоб забезпечити функціональність елементів всієї системи.

Пристрій для авто повинен бути доповнений генератором, у нашому випадку цю функцію виконує елемент REF198, що характеризується рівнем вихідної напруги 4 вольта. Сама схема коштує досить дорого, так що при необхідності замість неї можна встановити крен. Щоб правильно налаштувати, слід встановити повзунок резистора R1 у верхнє положення, а за допомогою елемента R3 виставляється потрібне значення струму 3а. Щоб запобігти збудженню, використовуються компоненти R2, C2 та R4.

На мікросхемі імпульсного стабілізатора

У деяких випадках пристрій для авто повинен функціонувати не тільки у великому діапазоні навантажень, при цьому має високий коефіцієнт корисної дії. Тоді використання компенсаційних пристроїв буде доцільним, замість них застосовуються імпульсні елементи.

Пропонуємо ознайомитися з однією з найпоширеніших схем МАХ771, її особливості:

• рівень опорної напруги – 1.5 вольт;
• коефіцієнт корисної дії при навантаженні від 10 миль ампер до 1 ампера становитиме близько 90%;
• показник живлення становить від 2 до 16.5 вольт;
• потужність на виході досягає 15 ват (автор відео - Андрій Канаєв).

Що таке процедура стабілізації? Компоненти R1 та R2 – це дільники вихідних показників схеми. Коли рівень розподіленої напруги стає більшим, ніж опорне, пристрій автоматично знижує вихідний параметр. При зворотному процесі пристрій збільшуватиме цей показник. Ви зможете отримати робоче стабілізоване джерело струму в тому випадку, якщо ланцюги будуть змінені таким чином, що система в цілому реагуватиме на вихідний параметр.

Якщо навантаження на пристрій не особливо велике, тобто менше 1.5 вольт, мікросхема буде функціонувати як робочий стабілізатор. Але коли цей параметр почне різко зростати, девайс перейде в режим стабілізації. Монтаж резистора R8 необхідний лише тоді, коли рівень навантаження надто високий і становить понад 16 вольт.

Що стосується елементи R3, то він є токороздавальним. Одним з основних недоліків такого варіанту є надто високе падіння навантаження на вказаному вище резисторі. Якщо ви хочете позбавитися цього мінуса, то для того, щоб збільшити сигнал, необхідно додатково встановити операційний підсилювач.

Висновок

У цій статті ми розглянули кілька варіантів стабілізуючих аксесуарів для авто. Зрозуміло, такі схеми можна за необхідності модернізувати, сприяючи підвищенню показника швидкодії тощо. Майте на увазі, що якщо потрібно, ви завжди можете використовувати спеціально розроблені мікросхеми як регулятор. Також при можливості можна самостійно виробляти досить потужні компоненти, що регулюють, але таких варіанти більш актуальні для того, щоб вирішувати певні завдання.

Як ви бачите, розробка схеми - справа досить складна і копітка, до неї не можна просто так підійти, не маючи відповідного досвіду. Відсутність певних навичок не дозволить одержати необхідний результат. Щоб власноруч зробити таку схему для авто, потрібно уважно виконувати всі дії, описані вище.

Відео «Пристрій для живлення світлодіодів»

Як у домашніх умовах зробити стабілізатор для живлення ламп в авто або інших цілей – дізнайтеся з відео (автор відео – Дід Сінь).

Велика різноманітність електроніки на сучасному ринку сприяє формуванню високих вимог до електроживлення. Існує безліч готових модулів та електронних компонентів. Для світлодіодів часто використовуються спеціальні стабілізатори. Ця технологія використовується практично в кожному сучасному світлодіодному прожекторі, світильнику або лампі.

Серед користувачів, які хочуть зробити стабілізатор струму для світлодіодів своїми руками, найбільшою популярністю користується мікросхема LM317 (включно з її аналогами), що відноситься до підкласу лінійних стабілізаторів.

Такі пристрої поділяються на кілька видів:

1. Лінійний стабілізатор струму для світлодіодів, вхідна напруга якого не перевищує 40 при струмі 10 А.
2. Імпульсні пристрої, що відрізняються низькою вхідною напругою (наприклад, імпульсний ШІМ-контролер);
3. Імпульсний стабілізатор струму, для якого характерна висока вхідна напруга.

Вибір найбільш відповідного стабілізатора залежить від ККД та системи охолодження пристрою.

Підвищує та знижує стабілізатори

Підвищуючий стабілізатор перетворює низьку вхідну напругу більш високу на виході. Цей варіант застосовується для світлодіодів з блоком живлення на малу кількість вольт (наприклад, в автомобілі може знадобитися підвищити 12 вольт для світлодіодів до 19 або 45 В). Знижувальні стабілізатори навпаки знижують високу напругу до потрібного рівня. Усі модулі поділяються на універсальні та спеціалізовані. Універсальні зазвичай обладнуються двома змінними опорами для отримання потрібних параметрів струму і напруги на виході. У спеціалізованих пристроїв значення на виході найчастіше фіксовано.

Як стабілізатор світлодіодів використовується спеціальний стабілізатор струму, схеми якого можна у великій кількості знайти в інтернеті. Популярною моделлю тут є Lm2596. Світлодіоди часто підключаються до автомобільної мережі або акумулятора через резистор. При цьому напруга може коливатися імпульсами до 30 вольт, через що низькоякісні світлодіоди можуть виходити з ладу (миготливі ходові вогні з світлодіодами, що частково не працюють). Стабілізація струму у разі може здійснюватися з допомогою мініатюрного перетворювача.

Простий перетворювач струму

Складання мініатюрного перетворювача струму своїми руками вважається досить простим. Такі стабілізатори напруги зазвичай виготовляються як для стабілізації струму. При цьому не слід плутати максимальну напругу для всього блоку та максимальне навантаження на ШІМ-контролер. На блок може бути встановлена ​​система низьковольтних конденсаторів на 20, а імпульсна мікросхема може мати вхід до 35 В. Найбільш простий світлодіодний стабілізатор струму, виконаний своїми руками, - це варіант LM317. Потрібно лише розрахувати резистор для світлодіода за допомогою онлайн-калькулятора.

Для LM317 можна використовувати підручне живлення (наприклад, блок живлення на 19 В від ноутбука, на 24 або 32 В від принтера або на 9 або на 12 вольт від побутової електроніки). До переваг такого перетворювача відносять його низьку ціну, мінімальну кількість деталей, високу надійність та наявність у магазинах. Більш складну схему стабілізатора струму збирати власноруч не раціонально. Тому якщо ви не досвідчений радіоаматор, то імпульсний стабілізатор струму набагато простіше і швидше буде купити в готовому вигляді. При необхідності його можна доопрацювати до потрібних параметрів.

Зверніть увагу! Модулі не мають захисту від подачі високої напруги, здатної вивести пристрій з ладу. Тому доопрацювання модуля потрібно виконувати максимально уважно.

Щоб виконати збірку LM317, ніяких особливих знань та навичок з електроніки не знадобиться (у схемах кількість зовнішніх елементів мінімальна). Коштує такий простий стабілізатор струму дуже дешево, причому його можливості багаторазово перевірені на практиці.

Єдиний недолік полягає в тому, що LM317 може вимагати додаткового охолодження. Також варто побоюватися китайських мікросхем LM317 із нижчими параметрами. Вартість в будь-якому випадку більш ніж доступна, при цьому до ціни включена доставка. Китайські виробники виконують досить трудомістку роботу за ціною виробу 30-50 рублів за штуку. Непотрібні запчастини можна розпродати на Авіті або форумах в інтернеті.

Складання простого стабілізатора своїми руками

Світлодіод є напівпровідниковим приладом, для роботи якого необхідний струм. Увімкнення світлодіодів через стабілізатор вважається найбільш правильним. Тривалість без втрати яскравості залежить від режиму роботи. Головна перевага найпростіших стабілізаторів (драйверів), таких як мікросхема-стабілізатор LM317, – їх досить важко спалити. Схема підключення LM317 вимагає всього двох деталей: самої мікросхеми, що входить у режим стабілізації, і резистора.

1. Потрібно купити змінний резистор опором 0.5 кОм (має три виведення і ручку регулювання). Замовити його можна через інтернет або купити в «Радіолюбителі».
2. Провід припаюється до середнього висновку, а також до одного з крайніх.
3. За допомогою мультиметра, включеного в режимі виміру опору, вимірюється опір резистора. Потрібно досягти максимального показання в 500 Ом (щоб світлодіод не перегорів при низькому опорі резистора). Про те, як перевірити мультиметр сам світлодіод, написано .
4. Після уважної перевірки правильності з'єднань перед підключенням збирається ланцюг.

Максимальна потужність LM317 - 1.5 Ампер. Якщо ви хочете збільшити струм, то до схеми можна додати польовий або звичайний транзистор. В результаті, для пристрою на транзисторі на виході можна досягти подачі 10 А (задається низькоомним опором). Для цих цілей можна використовувати транзистор КТ825 або встановити аналог з найкращими технічними характеристиками та системою охолодження.

У будь-якому випадку, асортимент модулів і блоків, що продаються, досить широкий, тому пристрій з потрібними параметрами можна зібрати за мінімальний час. ККД залежить від різниці напруги входу та виходу, а також від режиму роботи.

Пристрої середньої складності

Середню складність виробництва мають драйвери для світлодіодів на 220В. Багато часу може зайняти їх налаштування, що потребує досвіду налагодження. Такий драйвер витягти можна із світлодіодних ламп, прожекторів та світильників з несправним світлодіодним ланцюгом. Більшість драйверів також можна доопрацювати, дізнавшись модель ШІМ-контролера перетворювача. Параметри на виході зазвичай задаються одним чи декількома резисторами. У данихзаписах вказується рівень опору, необхідний для отримання потрібного струму. Якщо встановити регульований резистор, то на виході кількість Ампер буде настроюваною (але без перевищення вказаної номінальної потужності).

Високою популярністю на китайських сайтах в 2016 році користувався універсальний модуль XL4015. За своїми характеристиками він підходить для підключення світлодіодів з високою потужністю (до 100 Ватт). Стандартний варіант корпусу даного модуля припаяний до плати, що виконує функції радіатора. Щоб покращити охолодження XL4015, схема стабілізатора струму має бути доопрацьована із встановленням радіатора на корпус пристрою.

Багато користувачів просто ставлять радіатор зверху, проте ефективність такої установки досить низька. Систему охолодження найкраще розташовувати внизу плати, навпроти паяння мікросхеми. Для оптимальної якості її можна відпаяти та встановити на повноцінний радіатор, використовуючи термопасту. Провід при цьому потрібно подовжити. Додаткове охолодження можна встановити і для діодів, що значно підвищить ефективність роботи усієї схеми.

Серед драйверів найбільш універсальним вважається драйвер, що регулюється. У ланцюзі у разі встановлюється змінний резистор, який задає кількість ампер на виході. Ці характеристики зазвичай вказуються у таких документах:

• у специфікації на мікросхему;
• у datasheet;
• у типовій схемі включення.

Без додаткового охолодження мікросхеми такі пристрої витримують 1-3 А (відповідно до моделі ШІМ-контролера). Слабке місце таких драйверів - нагрівання діода та дроселя. Вище 3 А знадобиться охолодження потужного діода та ШІМ-контролера. Дросель при цьому замінюють більш підходящим або перемотують товстим дротом.

Де замовити деталі?

Для пошуку якісних та одночасно доступних за ціною модулів можна скористатися сайтом Aliexpress. Вартість при цьому буде в 2-3 рази дешевша порівняно з іншими магазинами. Тому для тестування краще замовити одразу 2-3 штуки (наприклад, на 12 вольт) за мінімальною ціною. На сайті можна знайти будь-який стабілізатор струму у вільному продажу, включаючи вузькоспеціалізований. За наявності відповідного досвіду, всього за 10000 рублів можна виготовити спектрометр вартістю 100000 рублів. Різниця в 90% - це, як правило, накрутка за бренд (плюс дещо перероблений китайський софт).

Лідерські позиції щодо асортименту перетворювачів струму, блоків живлення та драйверів зайняли китайські інтернет-магазини. Замовлення надходять у 98% випадків. Ціни за DC-DC перетворювач починаються від 35 рублів. Більш дорогі версії можуть відрізнятися наявністю двох-трьох підстроювальних резисторів замість одного. Замовлення краще оформляти заздалегідь.

В даний час важко уявити тюнінг автомобіля без світлодіодних ламп. Але інколи їх установка ускладнена тим, що вони перегорають. Щоб уникнути цієї ситуації, до мережі можна включити стабілізатор струму для світлодіодів своїми руками. У статті наводяться приклади мікросхем, якими можна його зробити.

[ Приховати ]

Схеми стабілізаторів та регуляторів струму

Всім відомо, що світлодіодним лампочкам необхідно живлення дванадцять вольт. У мережі авто це значення може сягати 15 В. Світлодіодні елементи дуже чутливі, ними такі стрибки відбиваються негативно. Світлодіодні лампи можуть перегоріти або неякісно світити (блимати, втрачати яскравість і т.д.).

Щоб світлодіоди служили довше, до електромережі автомобіля включаються драйвера (резистори).При нестабільності мережі встановлюються пристрої, які підтримують постійне значення. Існує кілька простих мікросхем, якими можна зробити стабілізатор напруги своїми руками. Усі компоненти, що входять у ланцюг, можна придбати у спеціалізованих магазинах. Маючи початкові знання з електротехніки зробити прилади буде нескладно.

На Кренку

Для того, щоб сконструювати найпростіший стабілізатор напруги 12 вольт своїми руками, знадобиться мікросхема зі споживанням 12 В. У цьому випадку підійде регульований стабілізатор напруги 12 LM317. Він може функціонувати в електромережі, де вхідний параметр становить до 40 В. Щоб прилад стабільно працював, необхідно забезпечувати охолодження.

Стабілізатор струму на LM317 вимагає роботи невеликий струм до 8 мА, і це значення зазвичай залишається незмінним, навіть при великому струмі, що протікає через крен LM317, або при зміні вхідного значення. Це реалізується за допомогою компонента R3.

Можна використовувати елемент R2, але межі будуть невеликими. При незмінному опорі LM317 струм, що йде через прилад, буде стабільним (автор відео - Створено в Гаражі).

Вхідне значення для кренки LM317 може становити до 8 мА та вище. Користуючись цією мікросхемою, можна вигадати стабілізатор струму для ДХО. Цей пристрій може бути навантаженням у бортовій мережі або джерелом електрики під час заряджання. Зробити простий стабілізатор напруги LM317 легко.

На двох транзисторах

На сьогоднішній момент популярні стабілізуючі пристрої для бортової мережі машини на 12 В, розроблені з використанням двох транзисторів. Дану мікросхему використовують як стабілізатор напруги ДХО.

Резистор R2 є токороздавальним елементом. У разі зростання струму в мережі збільшується напруга. Якщо воно досягає значення від 0,5 до 0,6, відкривається елемент VT1. Відкриття компонента VT1 закриває елемент VT2. У результаті струм, що проходить через VT2, починає знижуватися. Можна разом із VT2 застосовувати польовий транзистор Мосфет.

Елемент VD1 включається в ланцюг, коли значення знаходиться в межах від 8 до 15 і настільки великі, що транзистор може вийти з ладу. При потужному транзисторі допустимі показання в бортовій мережі близько 20 В. Не варто забувати, що транзистор Мосфет відкриється, якщо показання на затворі будуть 2 В.

Якщо застосовувати універсальний випрямляч як зарядку для АКБ або інших завдань, достатньо використовувати резистора R1 і транзистор.

На операційному підсилювачі (на ОУ)

Стабілізатор напруги для світлодіодів на основі ОУ збирається за необхідності створення пристрою, який працюватиме в розширеному діапазоні. У аналізованому випадку як елемент, який буде задавати струм, що випрямляється, є R7. За допомогою операційного підсилювача DA2.2 можна збільшити рівень напруги в токозадаючому компоненті. Завданням компонента DA 2.1 є контроль опорної напруги.

p align="justify"> При створенні схеми слід врахувати, що вона розрахована на 3А, тому необхідний більший струм, який повинен надходити на роз'єм ХР2. Крім того, слід забезпечувати працездатність усіх складових цього пристрою.

Зроблений стабілізуючий пристрій для автомобіля повинен мати генератор, роль якого виконує REF198. Щоб правильно налаштувати прилад, повзунок резистора R1 потрібно встановити у верхнє положення, а резистором R3 задавати необхідне значення прямого струму 3А. Для погашення можливих збуджень використовуються елементи R,2 R4 і C2.

На мікросхемі імпульсного стабілізатора

Якщо випрямляч автомобіля повинен забезпечувати високий ККД в мережі, доцільно використовувати імпульсні компоненти, створюючи імпульсний стабілізатор напруги. Популярною є схема МАХ771.

Імпульсний стабілізатор струму характеризується вихідною потужністю 15 Вт. Елементи R1 та R2 ділять показники схеми на виході. Якщо поділена напруга перевищує за показниками опорну, випрямляч автоматично зменшує вихідне значення. В іншому випадку пристрій збільшуватиме вихідний параметр.

Складання даного пристрою доцільне, якщо рівень перевищує 16 В. Компоненти R3 є струмовими. Для усунення високого падіння навантаження цьому резисторі в схему слід включити ОУ.

Висновок

Нами було розглянуто стабілізатори напруги різних компонентах. Ці схеми можна ускладнювати, підвищуючи швидкодію, покращуючи інші показники. Можна використовувати готові мікросхеми, які можна вдосконалити своїми руками, створюючи пристрої, призначені до виконання конкретних завдань.

Усі світлодіоди, незалежно від форм-фактора та електричних параметрів, живляться струмом. Правильно заданий струм – це гарантія тривалої та стабільної роботи освітлювального приладу. То чому виробники світлодіодної продукції часто замість стабілізатора струму встановлюють стабілізатор напруги? Як це позначається на роботі світлодіодних ламп, стрічок, ліхтарів та прожекторів? Спробуємо розібратися.

стабілізатори напруги

Виходячи з назви, ці пристрої призначені для підтримки напруги у навантаженні на певному рівні. При цьому величина вихідного струму залежить від самого навантаження. Інакше кажучи, скільки потрібно навантаження, стільки вона візьме, але з максимально можливого значення. Припустимо, стабілізатор напруги має такі вихідні параметри: 12В і 1 А. Тобто на виході завжди буде підтримуватися 12В, а струм споживання може бути в діапазоні від нуля до одного ампера. Існує два види стабілізаторів напруги: лінійні та імпульсні.

Як правило, регулюючим елементом у схемі стабілізатора є біполярний або польовий транзистор. Якщо цей транзистор працює в активному режимі, стабілізатор називають лінійним. Якщо регулюючий транзистор працює у ключовому режимі, то стабілізатор називають імпульсним.

Найбільш поширеними та недорогими є лінійні стабілізатори напруги, однак вони мають ряд недоліків:

• низький ККД;
• при великому струмі навантаження потребують тепловідведення;
• мають досить високе падіння напруги.

Щоб не стикатися з подібними вадами, рекомендується використовувати стабілізатори напруги імпульсного типу. Вони бувають трьох типів: підвищують, знижують та універсальні. Імпульсні стабілізатори мають високий ККД, не потребують додаткового відведення тепла при великих струмах навантаження, але мають більш високу вартість.

Стабілізатори струму

Найпростіший обмежувач струму – резистор. Його часто називають найпростішим стабілізатором, що неправильно, тому що резистор не здатний стабілізувати струм при коливанні напруги на своєму вході.

Застосування резистора у схемі живлення світлодіода допустиме лише за умови стабілізованої вхідної напруги. В іншому випадку всі стрибки напруги передаються в навантаження і негативно відбиваються на роботі світлодіода. Ефективність резистивних обмежувачів струму дуже низька, оскільки вся енергія, що споживається ними, розсіюється у вигляді тепла.

Трохи вище ККД у конструкцій з урахуванням готових інтегральних мікросхем (ІМ) лінійних стабілізаторів. Схеми лінійних стабілізаторів на базі ІМ, що виділяються мінімальним набором елементів, відсутністю перешкод і простим налаштуванням.

Щоб уникнути перегріву регулюючого елемента, різниця вхідної та вихідної напруги повинна бути невеликою, але достатньою (3-5 вольт). Інакше корпус мікросхеми змушений буде розсіювати незатребувану енергію, тим самим знижуючи ККД.

Драйвери для світлодіодів на основі готових ІМ лінійних стабілізаторів виділяються дешевизною та доступністю елементів для збирання своїми руками.

Найбільш ефективними прийнято вважати струмові драйвери із широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ). Їх конструюють з урахуванням спеціалізованих мікросхем з ланцюгом зворотний зв'язок і елементами захисту, що у кілька разів підвищує надійність всього устрою. Наявність у них імпульсного трансформатора веде до подорожчання схеми, але виправдано високим ККД та терміном служби. Токові ШІМ стабілізатори з живленням від джерела 12В нескладно зробити своїми руками, використовуючи спеціалізовану мікросхему. Наприклад, ІМС PT4115 від компанії PowTech, яка розроблена спеціально для схем живлення світлодіодів потужністю від 1 до 10 Вт.

Параметри живлення світлодіодів

У світлодіодів, окрім номінального струму, існує ще один важливий параметр – пряме падіння напруги. Роль цього параметра також істотна, тому його вказують у першому ряду технічних параметрів напівпровідникового приладу.

Щоб через p-n перехід почав протікати струм, до нього потрібно прикласти якусь мінімальну пряму напругу Uмін.пр.

На зеленій ділянці ВАХ світлодіода видно, що тільки при досягненні Uмін. починає протікати струм Iпр. Подальше незначне зростання Uпр призводить до різкого зростання Iпр. Саме тому навіть невеликі перепади напруги понад Uмакс. Згубні для кристала світлодіода. На момент перевищення Uмакс.пр. Струм досягає свого піку і відбувається руйнування кристала. Для кожного типу світлодіодів існує номінальний струм і відповідна напруга (паспортні дані), при яких прилад повинен відпрацювати заявлений термін служби.

Правильне та неправильне включення

Найбільше помилок припускаються автомобілісти, коли намагаються заощадити на схемі живлення світлодіодного освітлення. Часто автолюбителі включають світлодіодні прилади безпосередньо від акумулятора, а потім скаржаться на різні неполадки: моргання, втрату яскравості та повне згасання кристала. Все це відбувається через відсутність проміжного перетворювача, який повинен компенсувати перепади напруги в інтервалі від 10 до 14,5В. Ще одна помилка власників авто – підключення лише через резистор, розрахований на середнє показання акумулятора 12В. Резистор – лінійний елемент, отже, струм крізь нього зростає пропорційно напрузі. Підключення через резистор допускається за умови його розрахунку на 14,5В, але тоді доведеться змиритися з неповною світловіддачею світлодіодів за низьких та середніх значень напруги в бортовій мережі. Тому однозначний правильний спосіб підключення світлодіодів в автомобілі – використання стабілізатора струму, бажано імпульсного типу.

У різних освітлювальних конструкціях на основі світлодіодів часто використовуються стабілізатори напруги. Чому так відбувається? По-перше, вони набагато дешевші за якісні струмові драйвери. По-друге, щоб зі стабілізатора напруги вийшов більш-менш надійний драйвер достатньо на виході встановити резистор, грамотно розрахувавши його потужність та опір. Таке схемотехнічне рішення часто застосовується у недорогих LED лампах та освітлювальних конструкціях із застосуванням світлодіодних стрічок.

Більшість світлодіодних стрічок живиться стабільною напругою 12В. Якщо розглянути конструкцію стрічки детальніше, можна побачити, що вона розділена на невеликі ділянки. Як правило, кожна ділянка складається з трьох SMD світлодіодів і одного резистора, що струмозадає. Падіння напруги одному светоизлучающем елементі у середньому становить 2,5-3,5 У, тобто максимум 10,5В сумі. Залишок гаситься резистором, номінал якого виробник підбирає під тип використовуваних світлодіодів. Тому підключення світлодіода через зв'язку зі стабілізатора напруги та резистора можна вважати правильним.

Вихідна потужність стабілізатора повинна бути більшою за споживану потужність навантаження приблизно на 30%.

Якщо використовувати простий блок живлення без стабілізації (трансформатор, діодний міст і конденсатор), то при невеликому збільшенні напруги мережі його пропорційно зменшена частина буде рівномірно розподілятися на всіх чотирьох елементах кожної ділянки стрічки. У результаті зросте струм, температура кристала і, як наслідок, почнеться необоротний процес деградації світлодіодів.

Найправильнішим схемотехнічним рішенням є застосування стабілізатора струму імпульсного типу. На сьогоднішній день – це оптимальний варіант, який використовують усі провідні виробники світлодіодних виробів. Струмовий драйвер з ШИМ регулятором практично не гріється, ефективний і надійний.

Тож чому віддати перевагу: дешевому стабілізатору напруги з резистором або дорожчому струмовому драйверу? Правильна відповідь прихована у виразі: «Будь-яка економія має бути виправдана». Якщо Вам потрібно підключити десяток світлодіодів або не більше одного метра стрічки, то вибір на користь першого варіанту не можна назвати помилковим.

Але якщо ваша мета - запитати фірмові світлодіоди з потужністю кожного кристала більше 1 Вт, то без якісного струмового драйвера не обійтися. Тому що вартість таких випромінюючих діодів набагато вища за ціну на драйвер.

Читайте також

В обговореннях електричних схем часто зустрічаються терміни "стабілізатор напруги" та "стабілізатор струму". Але яка між ними різниця? Як працюють ці стабілізатори? У якій схемі потрібен дорогий стабілізатор напруги, а де досить простий регулятор? Відповіді на ці запитання ви знайдете в цій статті.

Розглянемо стабілізатор напруги з прикладу пристрою LM7805. У його характеристиках зазначено: 5В 1,5А. Це означає, що стабілізує він саме напругу і саме до 5В. 1,5А – це максимальний струм, який може проводити стабілізатор. Пікова сила струму. Тобто може віддати і 3 міліампера, і 0,5 ампер, і 1 ампер. Стільки скільки струму вимагає навантаження. Але не більше півтори. Це головна відмінність стабілізатора напруги від стабілізатора струму.

Види стабілізаторів напруги

Розрізняють лише 2 основних типи стабілізаторів напруги:

• лінійні
• імпульсні

Лінійні стабілізатори напруги

Наприклад, мікросхеми КРЕНабо , LM1117, LM350.

До речі, КРЕН — це не абревіатура, як багато хто думає. Це скорочення. Радянська мікросхема-стабілізатор, аналогічна LM7805, мала позначення КР142ЕН5А. Ну а ще є КР1157ЕН12В, КР1157ЕН502, КР1157ЕН24А та купа інших. Для стислості все сімейство мікросхем стали називати «КРЕН». КР142ЕН5А тоді перетворюється на КРЕН142.

Радянський стабілізатор КР142ЕН5А. Аналог LM7805.

Стабілізатор LM7805

Найпоширеніший вид. Недолік їх у тому, що вони не можуть працювати на напрузі нижче, ніж заявлена ​​вихідна напруга. Якщо стабілізує напругу на 5 вольтах, то на вхід йому подати потрібно як мінімум на півтора вольта більше. Якщо подати менше 6,5, то вихідна напруга «просяде», і ми вже не отримаємо 5 В. Ще один мінус лінійних стабілізаторів – сильне нагрівання при навантаженні. Власне, в цьому і полягає принцип їх роботи — все, що вище напруги, що стабілізується, просто перетворюється на тепло. Якщо ми на вхід подамо 12, то 7 витратиться на нагрівання корпусу, а 5 підуть споживачеві. Корпус при цьому нагріється настільки сильно, що без радіатора мікросхема згорить. З усього цього випливає ще один серйозний недолік - лінійний стабілізатор не варто використовувати в пристроях з живленням від батарейок. Енергія батарей витрачатиметься на нагрівання стабілізатора. Усі ці недоліки позбавлені імпульсні стабілізатори.

Імпульсні стабілізатори напруги

Імпульсні стабілізатори- позбавлені недоліків лінійних, але й коштують дорожче. Це вже не просто мікросхема із трьома висновками. Виглядають вони як плата з детальками.

Один із варіантів виконання імпульсного стабілізатора.

Імпульсні стабілізаторибувають трьох видів: понижуючі, що підвищують і всеїдні. Найцікавіші – всеїдні. Незалежно від напруги на вході, на виході буде саме те, що нам потрібне. Всеїдному імпульснику все одно, що на вході напруга нижче або вище за потрібне. Він сам автоматично перемикається в режим підвищення або зниження напруги та тримає задане на виході. Якщо в характеристиках заявлено, що стабілізатору на вхід можна подати від 1 до 15 вольт і на виході буде 5 стабільно, то так воно і буде. Крім того, нагрівання імпульсних стабілізаторівнастільки незначний, що здебільшого їм можна знехтувати. Якщо ваша схема живитиметься від батарейок або розміщуватиметься в закритому корпусі, де сильне нагрівання лінійного стабілізатора неприпустимо - ставте імпульсний. Я використовую імпульсні стабілізатори напруги, що настроюються за копійки, які замовляю з Aliexpress. Купити можна.

Добре. А що із стабілізатором струму?

Не відкрию Америку, якщо скажу, що стабілізатор струмустабілізує струм.
Токові стабілізатори ще іноді називають світлодіодним драйвером. Зовні вони схожі на імпульсні стабілізатори напруги. Хоча сам стабілізатор - маленька мікросхема, а решта потрібно для забезпечення правильного режиму роботи. Але зазвичай драйвер називають всю схему відразу.

Приблизно так виглядає стабілізатор струму. Червоним кружком обведена та сама схема, яка і є стабілізатором. Решта на платі — обв'язка.

Отже. Драйвер задає струм. Стабільно! Якщо написано, що на виході буде струм 350мА, то буде саме 350мА. А ось напруга на виході може змінюватись в залежності від необхідної споживачем напруги. Не будемо пускатися в нетрі теорії про те. як це все працює. Просто запам'ятаємо, що ви напругу не регулюєте, драйвер зробить все за вас, виходячи зі споживача.

Ну так і навіщо все це потрібно?

Тепер ви знаєте, чим стабілізатор напруги відрізняється від стабілізатора струму і можете орієнтуватися в їхньому різноманітті. Можливо вам так і не стало зрозуміло, навіщо ці штуки потрібні.

Приклад: ви хочете запитати 3 світлодіоди від бортової мережі автомобіля. Для світлодіода важливо контролювати саме силу струму. Використовуємо найпоширеніший варіант з'єднання світлодіодів: послідовно з'єднані 3 світлодіоди та резистор. Напруга живлення – 12 вольт.

Резистором ми обмежуємо струм на світлодіоди, щоб вони не згоріли. Падіння напруги на світлодіоді нехай буде у нас 3.4 вольта.
Після першого світлодіода залишається 12-3.4 = 8.6 вольт.
Нам поки що вистачає.
На другому загубиться ще 3.4 вольта, тобто залишиться 8.6-3.4 = 5.2 вольта.
І для третього світлодіода вистачить.
А після третього залишиться 5.2-3.4 = 1.8 вольта.
За бажання додати четвертий світлодіод - вже не вистачить.
Якщо напругу живлення підняти до 15В, тоді вистачить. Але тоді й резистор також треба буде перерахувати. Резистор – найпростіший стабілізатор (обмежувач) струму. Їх часто ставлять на ті самі стрічки та модулі. У нього є мінус – чим нижче напруга, тим менше буде і струм на світлодіоді (закон Ома, з ним не посперечаєшся). Значить, якщо вхідна напруга нестабільна (в автомобілях зазвичай так і є), попередньо потрібно стабілізувати напругу, а потім можна обмежити резистором струм до необхідних значень. Якщо використовуємо резистор як струмовий обмежувач там, де напруга не стабільна, потрібно стабілізувати напругу.

Варто пам'ятати, що резистори мають сенс ставити лише до певної сили струму. Після деякого порога резистори починають сильно грітися і доводиться ставити потужніші резистори (навіщо резистори потужність розказано в цьому приладі). Тепловиділення зростає, ККД падає.

Також називають світлодіодним драйвером. Часто ті, хто не сильно розуміється на цьому, стабілізатор напруги називають просто драйвером світлодіодів, а імпульсний стабілізатор струму. гарнимсвітлодіодний драйвер. Він видає відразу стабільну напругу та струм. І майже не нагрівається. Ось так він виглядає: