Každý ví, že LED diody vyžadují k napájení stabilní proud, jinak to jejich krystal nevydrží a rychle se zhroutí. Za tímto účelem se používá stabilizace proudu - speciální obvody ovladače nebo jednoduše odpory. Poslední způsob se používá nejčastěji, zejména u LED pásků, kde je na každé 3 LED prvky instalován jeden rezistor. Rezistory však nezvládají svůj stabilizační úkol velmi efektivně, protože se za prvé zahřívají (spotřeba energie navíc) a za druhé udržují daný proud v úzkém rozsahu napětí - podle Ohmova zákona.
Představujeme rádiový prvek nové generace - kompaktní regulátor proudu pro LED od OnSemi NSI45020AT1G. Jeho důležitou výhodou je, že je dvoukoncový a miniaturní, vytvořený speciálně pro ovládání nízkopříkonových LED. Zařízení je vyrobeno v pouzdře SMD SOD-123 a poskytuje stabilní proud 20 mA v obvodu, bez potřeby dalších externích součástek. Takové jednoduché a spolehlivé zařízení umožňuje vytvářet levná řešení pro ovládání LED. Uvnitř je obvod sestávající z tranzistoru s efektem pole a několika elektroinstalačních částí, samozřejmě s doprovodnými prvky radiové ochrany. Něco jako tento LED ovladač.
Regulátor je zapojen sériově do obvodu LED, pracuje s maximálním provozním napětím 45 V, poskytuje proud v obvodu 20 mA s přesností ±10 %, má vestavěnou ESD ochranu a ochranu proti přepólování. S rostoucí teplotou regulátoru se výstupní proud snižuje. Pokles napětí je 0,5 V a spínací napětí je 7,5 V.
Pro zajištění proudu v obvodu větším než 20 mA je potřeba paralelně zapojit několik regulátorů (2 regulátory - proud 40 mA, 3 regulátory - proud 60 mA, 5 regulátorů - 100 mA).
Oblasti použití stabilizátoru NSI45020AT1G: světelné panely, dekorativní osvětlení, podsvícení displeje. V automobilech je regulátor proudu instalován na podsvícení zrcátek, přístrojových desek a tlačítek. Používá se také v LED páscích místo klasických rezistorů, což umožňuje připojit LED pásky ke zdrojům různého napětí bez ztráty jasu. Napájecí napětí NSI45020 je až 45 V, výstup je stabilních 20 mA. Je zapojen do série s řetězcem LED, jediná podmínka: součet úbytků napětí na LED musí být menší než vstupní napětí minimálně o 0,7 V. Obecně je díl užitečný a pokud cena za byly nízké, můžete si bezpečně zakoupit dávku a nainstalovat ji místo rezistorů pro všechny LED v zařízeních a strukturách.
Za posledních 10–20 let se počet spotřební elektroniky mnohonásobně zvýšil. Objevilo se obrovské množství elektronických součástek a hotových modulů. Požadavky na napájení se také zvýšily, mnohé vyžadují stabilizované napětí nebo stabilní proud.
Ovladač se nejčastěji používá jako stabilizátor proudu pro LED a nabíjení autobaterií. Takový zdroj nyní existuje v každém LED reflektoru, lampě nebo svítidle. Zvažme všechny možnosti stabilizace, od starých a jednoduchých až po nejúčinnější a nejmodernější. Říká se jim také vedené ovladače.
Pulsně nastavitelný DC
Před 15 lety jsem v prvním ročníku dělal testy z předmětu „Zdroje energie“ pro elektronická zařízení. Od té doby až dodnes zůstává mikroobvod LM317 a jeho analogy, které patří do třídy lineárních stabilizátorů, nejoblíbenější a nejoblíbenější.
V současné době existuje několik typů stabilizátorů napětí a proudu:
Na pulzním PWM regulátoru jsou charakteristiky obvykle od 3 do 7 ampér. Ve skutečnosti záleží na chladicím systému a účinnosti v konkrétním režimu. Zvýšením nízkého vstupního napětí se zvýší výstup. Tato možnost se používá pro napájecí zdroje s nízkým počtem voltů. Například v autě, když potřebujete z 12V udělat 19V nebo 45V. Se snížením je to jednodušší, výška se sníží na požadovanou úroveň.
Přečtěte si o všech způsobech napájení LED v článku „12 a 220V“. Schémata připojení jsou popsána samostatně, od nejjednodušších za 20 rublů až po plnohodnotné jednotky s dobrou funkčností.
Podle funkčnosti se dělí na specializované a univerzální. Univerzální moduly mají obvykle 2 proměnné odpory pro nastavení voltového a ampérového výstupu. Specializované nejčastěji nemají stavební prvky a výstupní hodnoty jsou pevné. Mezi specializovanými jsou běžné stabilizátory proudu pro LED, schémata zapojení jsou k dispozici ve velkém na internetu.
2596 Lm
LM2596 se stal oblíbeným mezi pulzními, ale podle moderních standardů má nízkou účinnost. Pokud je více než 1 ampér, je vyžadován radiátor. Malý seznam podobných:
Přidám moderní čínský sortiment, který má dobré vlastnosti, ale je mnohem méně obvyklý. Na Aliexpress pomáhá vyhledávání podle označení. Seznam sestavují internetové obchody:
Vhodné také pro čínské denní svícení DRL. Díky nízké ceně jsou LED diody připojeny přes odpor k autobaterii nebo automobilové síti. Napětí ale pulzně vyskočí až na 30 voltů. Nekvalitní LED diody takové nápory nevydrží a začnou umírat. S největší pravděpodobností jste viděli blikající DRL nebo běžící světla, kde některé LED nefungují.
Sestavení obvodu s vlastními rukama pomocí těchto prvků bude jednoduché. Jedná se především o stabilizátory napětí, které se zapínají v režimu stabilizace proudu.
Nezaměňujte maximální napětí celého bloku a maximální napětí PWM regulátoru. Nízkonapěťové 20V kondenzátory mohou být instalovány na blok, když má pulzní mikroobvod vstup až 35V.
Nejjednodušší způsob, jak vyrobit stabilizátor proudu pro LED vlastními rukama, je pomocí LM317; stačí vypočítat odpor pro LED pomocí online kalkulačky. Potraviny lze použít po ruce, například:
Výhody takového převodníku jsou nízká cena, snadný nákup, minimum dílů, vysoká spolehlivost. Pokud je obvod stávajícího stabilizátoru složitější, pak se jeho montáž vlastníma rukama stává iracionálním. Pokud nejste radioamatér, pak je jednodušší a rychlejší koupit stabilizátor pulzního proudu. V budoucnu jej lze upravit na požadované parametry. Více se dozvíte v sekci „Hotové moduly“.
Pokud máte zájem o ovladač pro LED 220V, pak je lepší si jej objednat nebo zakoupit. Mají průměrnou výrobní složitost, ale nastavení zabere více času a bude vyžadovat zkušenosti s nastavením.
Ovladač 220 LED lze odstranit z vadných LED žárovek, svítidel a reflektorů, které mají vadný obvod LED. Navíc lze upravit téměř jakýkoli stávající ovladač. Chcete-li to provést, zjistěte model regulátoru PWM, na kterém je převodník namontován. Typicky jsou výstupní parametry nastaveny odporem nebo několika. Pomocí datového listu se podívejte, jaký by měl být odpor, abyste získali požadované ampéry.
Pokud nainstalujete nastavitelný odpor vypočítané hodnoty, bude počet ampérů na výstupu nastavitelný. Jen nepřekračujte jmenovitý výkon, který byl uveden.
Často musím prohlížet sortiment na Aliexpress při hledání levných, ale vysoce kvalitních modulů. Rozdíl v ceně může být 2-3 násobek, čas se stráví hledáním minimální ceny. Ale díky tomu objednávám 2-3 kusy na testování. Nakupuji na recenze a konzultace s výrobci, kteří nakupují komponenty v Číně.
V červnu 2016 byl optimální volbou univerzální modul založený na XL4015, jehož cena byla 110 rublů s doručením zdarma. Jeho vlastnosti jsou vhodné pro připojení vysoce výkonných LED do 100 Wattů.
Okruh v režimu řidiče.
Ve standardní verzi je pouzdro XL4015 připájeno k desce, která slouží jako chladič. Chcete-li zlepšit chlazení, musíte na skříň XL4015 nainstalovat chladič. Většina lidí to dává navrch, ale účinnost takové instalace je nízká. Chladicí systém je lepší instalovat na spodní část desky, naproti místu, kde je pájen mikroobvod. V ideálním případě je lepší jej odpájet a umístit na plnohodnotný radiátor pomocí teplovodivé pasty. Nohy se nejspíš budou muset prodloužit dráty. Pokud regulátor vyžaduje tak vážné chlazení, bude ho potřebovat i Schottkyho dioda. Bude také muset být umístěn na radiátoru. Tato úprava výrazně zvýší spolehlivost celého obvodu.
Obecně moduly nemají ochranu proti nesprávnému napájení. To je okamžitě deaktivuje, buďte opatrní.
Aplikace (rolování) dokonce nevyžaduje žádné dovednosti nebo znalosti elektroniky. Počet vnějších prvků v obvodech je minimální, takže se jedná o dostupnou variantu pro každého. Jeho cena je velmi nízká, jeho schopnosti a aplikace byly mnohokrát testovány a ověřeny. Jen to vyžaduje dobré chlazení, to je jeho hlavní nevýhoda. Jediné, na co byste se měli mít na pozoru, jsou nekvalitní čínské mikroobvody LM317, které mají horší parametry.
Kvůli absenci přebytečného šumu na výstupu byly pro napájení vysoce kvalitních Hi-Fi a Hi-End DAC použity lineární stabilizační mikroobvody. U DAC hraje čistota napájení obrovskou roli, takže někteří k tomu používají baterie.
Maximální výkon pro LM317 je 1,5 A. Chcete-li zvýšit počet ampérů, můžete do obvodu přidat tranzistor s efektem pole nebo běžný tranzistor. Na výstupu bude možné získat až 10A, nastavený nízkoodporovým odporem. V tomto diagramu přebírá hlavní zátěž tranzistor KT825.
Dalším způsobem je instalace analogu s vyššími technickými vlastnostmi na větší chladicí systém.
Jako radioamatér s 20letou praxí mě těší sortiment prodávaných hotových bloků a modulů. Nyní můžete sestavit jakékoli zařízení z hotových bloků v minimálním čase.
Začal jsem ztrácet důvěru v čínské výrobky poté, co jsem v „Tank Biatlon“ viděl, jak upadlo kolo nejlepšího čínského tanku.
Čínské internetové obchody se staly lídry v sortimentu napájecích zdrojů, DC-DC měničů proudu a ovladačů. K volnému prodeji mají téměř všechny moduly, při pozornějším pohledu najdete i velmi úzce specializované. Například za 10 000 000 rublů můžete sestavit spektrometr v hodnotě 100 000 rublů. Kde 90 % ceny tvoří přirážka za značku a mírně upravený čínský software.
Cena začíná od 35 rublů. pro DC-DC měnič napětí je ovladač dražší a má dva nebo tři trimovací odpory místo jednoho.
Pro všestrannější použití je lepší nastavitelný driver. Hlavním rozdílem je instalace proměnného odporu v obvodu, který nastavuje výstupní ampéry. Tyto charakteristiky mohou být uvedeny v typických schématech zapojení ve specifikacích pro mikroobvod, datovém listu, datovém listu.
Slabými místy takových ovladačů je zahřívání induktoru a Schottkyho diody. V závislosti na modelu PWM řadiče snesou 1A až 3A bez dodatečného chlazení čipu. Pokud je nad 3A, pak je potřeba chlazení PWM a výkonná Schottkyho dioda. Tlumivka se převine silnějším drátem nebo se vymění za vhodný.
Účinnost závisí na provozním režimu a rozdílu napětí mezi vstupem a výstupem. Čím vyšší je účinnost, tím nižší je ohřev stabilizátoru.
Cena je velmi nízká, vzhledem k tomu, že doprava je zahrnuta v ceně. Kdysi jsem si myslel, že kvůli produktu, který stojí 30-50 rublů, se Číňané ani neušpiní; je to hodně práce za nízký příjem. Ale jak ukázala praxe, mýlil jsem se. Zabalí jakékoli levné nesmysly a pošlou je. Dorazí v 98% případů a nakupuji na Aliexpressu více než 7 let a za velké částky, pravděpodobně již asi 1 milion rublů.
Objednávám proto předem, většinou 2-3 kusy stejného jména. Na místním fóru nebo Avitu prodávám, co nepotřebuji, všechno se prodává jako teplé rožky.
Proudové stabilizátory jsou určeny ke stabilizaci proudu na zátěži. Napětí na zátěži závisí na jejím odporu. Stabilizátory jsou nezbytné například pro fungování různých elektronických zařízení.
Úbytek napětí můžete upravit tak, aby byl velmi malý. To umožňuje snížit ztráty při dobré stabilitě výstupního proudu. Odpor na výstupu tranzistoru je velmi vysoký. Tento obvod se používá pro připojení LED nebo nabíjení nízkoenergetických baterií.
Napětí na tranzistoru je určeno zenerovou diodou VD1. R2 hraje roli proudového snímače a určuje proud na výstupu stabilizátoru. Jak se proud zvyšuje, úbytek napětí na tomto rezistoru se zvětšuje. Napětí je přiváděno do emitoru tranzistoru. V důsledku toho se napětí na přechodu báze-emitor, které se rovná rozdílu mezi napětím báze a napětím emitoru, sníží a proud se vrátí na stanovenou hodnotu.
Proudové generátory fungují podobně. Oblíbeným obvodem pro takové generátory je „proudové zrcadlo“, ve kterém je místo zenerovy diody použit bipolární tranzistor, přesněji emitorový přechod. Místo odporu R2 je použit odpor emitoru.
Obvod využívající tranzistory s efektem pole je jednodušší.
Zatěžovací proud prochází R1. Proud v obvodu: „+“ zdroje napětí, drain-gate VT1, zátěžový odpor, záporný pól zdroje je velmi nevýznamný, protože drain-gate je předpjatý v opačném směru.
Napětí na R1 je kladné: vlevo „-“, vpravo je napětí rovno napětí pravého ramene odporu. Proto je hradlové napětí vzhledem ke zdroji záporné. S klesajícím odporem zátěže se zvyšuje proud. Proto má hradlové napětí oproti zdroji ještě větší rozdíl. V důsledku toho se tranzistor silněji uzavírá.
Jak se tranzistor více zavírá, zátěžový proud se sníží a vrátí se na výchozí hodnotu.
V minulých schématech jsou prvky srovnání a úpravy. Podobná struktura obvodu se používá při návrhu zařízení pro vyrovnávání napětí. Rozdíl mezi zařízeními stabilizujícími proud a napětí je v tom, že signál v obvodu zpětné vazby pochází z proudového snímače, který je připojen k obvodu zátěžového proudu. Proto se k vytvoření stabilizátorů proudu používají oblíbené mikroobvody 142 EH 5 nebo LM 317.
Zde plní roli proudového snímače odpor R1, na kterém stabilizátor udržuje konstantní napětí a zatěžovací proud. Hodnota odporu snímače je výrazně nižší než odpor zátěže. Pokles napětí na snímači ovlivňuje výstupní napětí stabilizátoru. Tento obvod se dobře hodí k nabíječkám a LED diodám.
Pulzní stabilizátory vyrobené na bázi spínačů mají vysokou účinnost. Jsou schopny vytvořit vysoké napětí u spotřebitele s nízkým vstupním napětím. Tento obvod je sestaven na mikroobvodu MAX 771.
Odpory R1 a R2 hrají roli napěťových děličů na výstupu mikroobvodu. Pokud je napětí na výstupu mikroobvodu vyšší než referenční hodnota, pak mikroobvod sníží výstupní napětí a naopak.
Pokud se obvod změní tak, že mikroobvod reaguje a reguluje výstupní proud, získá se stabilizovaný zdroj proudu.
Když napětí na R3 klesne pod 1,5 V, obvod funguje jako stabilizátor napětí. Jakmile se zatěžovací proud zvýší na určitou úroveň, úbytek napětí na rezistoru R3 se zvětší a obvod funguje jako stabilizátor proudu.
Odpor R8 se zapojí podle obvodu při nárůstu napětí nad 16,5 V. Odpor R3 nastavuje proud. Negativní stránkou tohoto obvodu je významný pokles napětí na odporu R3 pro měření proudu. Tento problém lze vyřešit připojením operačního zesilovače pro zesílení signálu z R3.
Takové zařízení můžete vyrobit sami pomocí mikroobvodu LM 317. K tomu zbývá pouze vybrat odpor. Pro stabilizátor je vhodné použít následující napájecí zdroj:
Výhodou takového zařízení je jeho nízká cena, jednoduchost konstrukce a zvýšená spolehlivost. Nemá smysl sestavovat složitý obvod sami, je jednodušší si jej pořídit.
Nejdůležitějším parametrem výkonu každé LED je proud. Při připojení LED k automobilu lze požadovaný proud nastavit pomocí rezistoru. V tomto případě se odpor počítá na základě maximálního napětí palubní sítě (14,5V). Negativní stránkou tohoto zapojení je, že LED nesvítí plným jasem, když je napětí v palubní síti vozidla pod maximální hodnotou.
Správnějším způsobem je připojení LED přes stabilizátor proudu (ovladač). Ve srovnání s odporem omezujícím proud má stabilizátor proudu vyšší účinnost a je schopen dodat LED potřebný proud jak při maximálním, tak při sníženém napětí v palubní síti vozidla. Nejspolehlivější a nejsnáze sestavitelné jsou stabilizátory založené na specializovaných integrovaných obvodech (IC).
Třísvorkový nastavitelný stabilizátor lm317 je ideální pro navrhování jednoduchých napájecích zdrojů, které se používají v široké škále zařízení. Nejjednodušší obvod pro připojení lm317 jako stabilizátoru proudu má vysokou spolehlivost a malé zapojení. Typický obvod proudového ovladače lm317 pro automobil je znázorněn na obrázku níže a obsahuje pouze dvě elektronické součástky: mikroobvod a rezistor. Kromě tohoto obvodu existuje mnoho dalších, složitějších obvodových řešení pro stavbu ovladačů pomocí různých elektronických součástek. Podrobný popis, princip fungování, výpočty a výběr prvků dvou nejoblíbenějších obvodů na lm317 naleznete.
Hlavními výhodami lineárních stabilizátorů postavených na bázi lm317 je snadná montáž a nízká cena komponent používaných v elektroinstalaci. Maloobchodní cena samotného IC není vyšší než 1 $ a hotový obvod ovladače nevyžaduje úpravu. Stačí změřit výstupní proud multimetrem, aby bylo zajištěno, že odpovídá vypočteným údajům.
Mezi nevýhody lm317 MM patří silné zahřívání skříně s výstupním výkonem více než 1 W a v důsledku toho nutnost odvodu tepla. K tomuto účelu má pouzdro typu TO-220 otvor pro šroubové připojení k radiátoru. Za nevýhodu výše uvedeného obvodu lze také považovat maximální výstupní proud, ne více než 1,5 A, což nastavuje limit na počet LED v zátěži. Tomu se však lze vyhnout zapojením několika proudových stabilizátorů paralelně nebo použitím mikroobvodu lm338 nebo lm350 místo lm317, které jsou určeny pro vyšší zatěžovací proudy.
PT4115 je jednotný čip vyvinutý společností PowTech speciálně pro stavbu ovladačů pro vysoce výkonné LED diody, které lze použít i v automobilech. Typický připojovací obvod PT4115 a vzorec pro výpočet výstupního proudu jsou znázorněny na obrázku níže. 
Stojí za to zdůraznit, že je důležité mít na vstupu kondenzátor, bez kterého PT4115 MI selže při prvním zapnutí.
Můžete pochopit, proč se to děje, a také se seznámit s podrobnějším výpočtem a výběrem zbývajících prvků obvodu. Mikroobvod získal slávu díky své všestrannosti a minimální sadě dílů v postroji. Pro rozsvícení LED s výkonem od 1 do 10 W stačí automobilovému nadšenci vypočítat odpor a vybrat indukčnost ze standardního seznamu.
PT4115 má vstup DIM, který značně rozšiřuje jeho možnosti. V nejjednodušší verzi, kdy stačí LED rozsvítit na daný jas, se nepoužívá. Pokud je ale potřeba upravit jas LED, pak je na vstup DIM přiveden buď signál z výstupu frekvenčního měniče nebo napětí z výstupu potenciometru. Existují možnosti nastavení specifického potenciálu na pinu DIM pomocí MOSFET. V tomto případě, když je připojeno napájení, LED svítí na plný jas a když se MOSFET spustí, LED ztlumí jas na polovinu.
Nevýhody ovladače LED pro automobily založené na PT4115 zahrnují obtížnost výběru odporu Rs pro nastavení proudu kvůli jeho velmi nízkému odporu. Životnost LED přímo závisí na přesnosti jejího hodnocení.
Oba diskutované mikroobvody se osvědčily jako vynikající při konstrukci ovladačů pro LED v autě vlastníma rukama. LM317 je dlouho známý osvědčený lineární stabilizátor, o jehož spolehlivosti nelze pochybovat. Ovladač založený na něm je vhodný pro organizaci osvětlení interiéru a palubní desky, zatáček a dalších prvků ladění LED v autě.
PT4115 je novější integrovaný stabilizátor s výkonným MOSFET tranzistorem na výstupu, vysokou účinností a možností stmívání.
Přečtěte si také
LEDky nemají rády kolísání napětí, to je fakt. Nelíbí se jim to, protože LED se chovají jinak než lampy nebo jiná lineární zařízení. Jejich proud se mění nelineárně s napětím, takže například zdvojnásobení napětí nezdvojnásobí proud procházející LED diodami. To je důvod, proč se přehřívají, rychle degradují a selhávají.
Většina diod používaných v automobilech má zabudovaný odpor, který je navržen pro napětí 12 voltů. Napětí palubní sítě automobilu však nikdy není 12 voltů (kromě vybité baterie), navíc není zdaleka tak stabilní, jak bychom chtěli. Pokud používáte levné čínské diodové zařízení v autě, aniž byste je nejprve stabilizovali, začnou rychle blikat a poté přestanou svítit úplně.
Narazil jsem tedy na stejný problém - LEDky v rozměrech začaly blikat, jelikož jsem byl kdysi líný je stabilizovat.
Existuje mnoho hotových stabilizačních obvodů pro 12voltová zařízení. Nejčastěji na policích najdete mikroobvod KR142EN8B nebo podobné. Tento mikroobvod je určen pro proud do 1,5A, ale pro větší efekt je potřeba jej zapnout pomocí vstupních a výstupních kondenzátorů.
Standardní obvod zahrnuje použití kondenzátorů 0,33 a 0,033 μF (pokud paměť slouží). Osobně jsem se ale rozhodl zapnout pomocí 4 kondenzátorů: 470 µF a 0,47 µF na vstupu a podle toho 10krát menší kapacita na výstupu. Nepamatuji si, ale někde na fórech jsem narazil právě na takové zařazení a rozhodl jsem se ho použít.
Aby to vše šlo jednoduše implementovat do auta, rozhodl jsem se všechny prvky připájet přímo na čip.
Mikroobvod s prvky
Mikroobvod s prvky
Kromě kondenzátorů jsou k mikroobvodu připájeny dva vodiče, respektive vstup a výstup. Hmota bude procházet držákem mikroobvodu. Střední noha mikroobvodu se používá pouze pro nohy kondenzátorů. Neodstranil jsem z něj drát, protože je integrován s tělem obvodu.
Abych zajistil pevnost celé konstrukce, rozhodl jsem se to celé vyplnit lepidlem a následně smrštit.
Mikroobvody
Tříska a smršťování teplem
Připravené stabilizátory
V autě jej můžete připevnit na karoserii pomocí samořezného šroubu.
Připojený stabilizátor
Příspěvek se netváří jako něco super-mega-technologického, ale nikdy nevíte, komu se může hodit :)
Schéma zapojení
Místo KR142EN8B můžete použít L7812CV, připojovací obvod je podobný. Když se podíváte na standardní diagram a porovnáte ho s mým, vyvstanou otázky: "Proč přesně takové kontejnery?"
Nech mě to vysvětlit: Standardní spínací obvod zahrnuje pouze stabilizaci napětí, ale žádným způsobem nechrání proti (krátkodobým) poklesům napětí, proto byly do obvodu zavedeny elektrolyty dostatečně velké kapacity, které takové poklesy vyhladí.
Teoreticky by samozřejmě baterie v autě měla fungovat jako filtr pro poklesy napětí, ale někdy dochází k poklesům, které baterie prostě nestihne zachytit. Například při přívodu jiskry do zapalovací svíčky prochází cívkou značný proud, který dokonale odvádí napětí v palubní síti.
