Předmětné polovodičové zařízení je navrženo tak, aby stabilizovalo proud na požadované úrovni, má nízkou cenu a umožňuje zjednodušit vývoj obvodů pro mnoho elektronických zařízení. Pokusím se trochu doplnit nedostatek informací o jednoduchých obvodových řešeních pro stejnosměrné stabilizátory.
Ideální zdroj proudu má nekonečně velké EMF a nekonečně velký vnitřní odpor, což umožňuje získat požadovaný proud v obvodu nezávisle na odporu zátěže.
Zvážení teoretických předpokladů o parametrech zdroje proudu pomáhá pochopit definici ideálního zdroje proudu. Proud produkovaný ideálním zdrojem proudu zůstává konstantní, když se odpor zátěže mění ze zkratu na nekonečno. Aby se aktuální hodnota nezměnila, hodnota emf se mění od hodnoty nerovnající se nule do nekonečna. Vlastnost zdroje proudu, která umožňuje získat stabilní hodnotu proudu: když se změní odpor zátěže, změní se EMF zdroje proudu takovým způsobem, že hodnota proudu zůstane konstantní.
Skutečné zdroje proudu udržují proud na požadované úrovni v omezeném rozsahu napětí vytvářeného na zátěži a omezeném odporu zátěže. Uvažuje se o ideálním zdroji a skutečný zdroj proudu může pracovat při nulovém zatěžovacím odporu. Režim sepnutí výstupu proudového zdroje není výjimkou ani obtížně realizovatelnou funkcí proudového zdroje, jedná se o jeden z provozních režimů, do kterého se přístroj při náhodném zkratu výstupu bezbolestně přepne a přepne na provozní režim se zátěžovým odporem větším než nula.
Ve spojení se zdrojem napětí se používá skutečný zdroj proudu. Síť 220 voltů 50 Hz, laboratorní zdroj, baterie, benzinový generátor, solární baterie - zdroje napětí, které dodávají elektřinu spotřebiteli. S jedním z nich je sériově zapojen stabilizátor proudu. Výstup takového zařízení je považován za zdroj proudu.
Nejjednodušší stabilizátor proudu je dvousvorková součástka, která omezuje jím procházející proud na velikost a přesnost odpovídající údajům výrobce. Takové polovodičové zařízení má ve většině případů pouzdro, které připomíná nízkopříkonovou diodu. Pro svou vnější podobnost a přítomnost pouze dvou vývodů jsou součástky této třídy v literatuře často uváděny jako diodové stabilizátory proudu. Vnitřní obvod neobsahuje diody, tento název utkvěl pouze díky vnější podobnosti.
Diodové stabilizátory proudu vyrábí mnoho výrobců polovodičů.
|
1N5296 Stabilizační proud 0,91mA ± 10% |
|
|
E-103 Stabilizační proud 10 mA ± 10 % |
|
|
L-2227 Stabilizační proud 25 mA ± 10% |
|
Použití diodových stabilizátorů proudu zjednodušuje elektrické obvody a snižuje náklady na zařízení. Použití diodových stabilizátorů proudu je atraktivní nejen svou jednoduchostí, ale také zvýšením stability vyvíjených zařízení. Jeden polovodič této třídy podle typu zajišťuje stabilizaci proudu na úrovni od 0,22 do 30 miliampérů. Názvy těchto polovodičových zařízení podle GOST a označení obvodů se nepodařilo najít. Ve schématech článku jsme museli použít označení konvenční dioda.
Po připojení k napájecímu obvodu LED diodový stabilizátor zajišťuje požadovaný režim a spolehlivý provoz. Jednou z vlastností diodového stabilizátoru proudu je provoz v rozsahu napětí od 1,8 do 100 voltů, což umožňuje chránit LED před selháním při vystavení pulzním a dlouhodobým změnám napětí. Jas a odstín LED záře závisí na protékajícím proudu. Jeden diodový stabilizátor proudu může zajistit provoz pro několik LED zapojených do série, jak je znázorněno na obrázku.
Tento obvod lze snadno převést v závislosti na LED a napájecím napětí. Jeden nebo více paralelně zapojených diodových stabilizátorů proudu v obvodu LED nastaví proud LED a počet LED závisí na rozsahu změn napájecího napětí.
Pomocí diodových zdrojů proudu můžete postavit indikátor nebo osvětlovací zařízení určené k napájení ze stejnosměrného napětí. Díky napájení se stabilním proudem bude mít světelný zdroj konstantní svítivost i při kolísání napájecího napětí.
Použití rezistoru v obvodu LED indikátoru napájecího napětí stejnosměrného motoru stroje na vrtání desek plošných spojů vedlo k rychlému selhání LED. Použití diodového stabilizátoru proudu umožnilo získat spolehlivý provoz indikátoru. Diodové stabilizátory proudu lze zapojit paralelně. Požadovaný režim výkonu zátěže lze získat změnou typu nebo paralelním zapnutím požadovaného počtu těchto zařízení.
Při napájení LED vedou optočleny přes odporové zvlnění napájecího napětí obvodu ke kolísání jasu superponovanému na přední straně obdélníkového impulsu. Použití diodového stabilizátoru proudu v napájecím obvodu LED, který je součástí optočlenu, umožňuje snížit zkreslení digitálního signálu přenášeného přes optočlen a zvýšit spolehlivost informačního kanálu.
Použití diodového stabilizátoru proudu, který nastavuje provozní režim zenerovy diody, umožňuje vyvinout jednoduchý zdroj referenčního napětí. Při změně napájecího proudu o 10 procent se napětí na zenerově diodě změní o 0,2 procenta, a protože je proud stabilní, hodnota referenčního napětí je stabilní i při změně ostatních faktorů.
Vliv zvlnění napájecího napětí na výstupní referenční napětí je snížen o 100 decibelů.
Charakteristika proudového napětí pomáhá pochopit činnost diodového stabilizátoru proudu. Stabilizační režim začíná, když napětí na svorkách zařízení překročí asi dva volty. Při napětí větším než 100 voltů dochází k průrazu. Skutečný stabilizační proud se může lišit od jmenovitého proudu až o deset procent. Při změně napětí z 2 na 100 voltů se stabilizační proud změní o 5 procent. Diodové stabilizátory proudu vyráběné některými výrobci mění stabilizační proud při změně napětí až o 20 procent. Čím vyšší je stabilizační proud, tím větší je odchylka při zvyšování napětí. Paralelní zapojení pěti zařízení navržených pro proud 2 miliampéry umožňuje získat vyšší parametry než zařízení dimenzované na 10 miliampérů. Protože se minimální stabilizační napětí proudu snižuje, zvyšuje se rozsah napětí, ve kterém stabilizátor pracuje.
Základem obvodu diodového stabilizátoru proudu je polem řízený tranzistor s p-n přechodem. Napětí brány-zdroje určuje odběrový proud. Když je napětí mezi hradlem a zdrojem nulové, proud tranzistorem se rovná počátečnímu proudu kolektoru, který teče, když je napětí mezi kolektorem a zdrojem větší než saturační napětí. Proto pro normální provoz diodového stabilizátoru proudu musí být napětí přivedené na svorky větší než určitá hodnota od 1 do 3 voltů.
Tranzistor s efektem pole má velký rozptyl v počátečním odběrovém proudu; tuto hodnotu nelze přesně předpovědět. Levné diodové stabilizátory proudu jsou proudově vybrané tranzistory s efektem pole, ve kterých je hradlo připojeno ke zdroji.
Při změně polarity napětí se diodový stabilizátor proudu změní na běžnou diodu. Tato vlastnost je způsobena skutečností, že p-n přechod tranzistoru s efektem pole je předpjatý a proud protéká obvodem hradlo-odvod. Maximální zpětný proud některých stabilizátorů proudu diod může dosáhnout 100 miliampérů.
Pro stabilizaci proudů 0,5-5 ampérů nebo více je použitelný obvod, jehož hlavním prvkem je výkonný tranzistor. Diodový stabilizátor proudu stabilizuje napětí na odporu 180 Ohm a je založen na tranzistoru KT818. Změna odporu R1 z 0,2 na 10 Ohmů změní proud dodávaný do zátěže. Tímto obvodem je možné získat proud omezený maximálním proudem tranzistoru nebo maximálním proudem napájecího zdroje. Použití diodového stabilizátoru proudu s co nejvyšším jmenovitým stabilizačním proudem zlepšuje stabilitu výstupního proudu obvodu, ale nesmíme zapomínat na minimální možné provozní napětí diodového stabilizátoru proudu. Změna odporu R1 o 1-2 Ohmy výrazně změní hodnotu výstupního proudu obvodu. Tento odpor musí mít velký tepelný odvodový výkon, změna odporu vlivem zahřívání způsobí odchylku výstupního proudu od nastavené hodnoty. Rezistor R1 je lepší sestavit z několika výkonných rezistorů zapojených paralelně. Rezistory použité v obvodu musí mít minimální odchylku odporu při změně teploty. Při stavbě regulovatelného zdroje stabilního proudu nebo pro jemné doladění výstupního proudu lze 180 Ohmový odpor vyměnit za proměnný. Pro zlepšení stability proudu je tranzistor KT818 zesílen druhým tranzistorem s nižším výkonem. Tranzistory jsou zapojeny podle složeného tranzistorového obvodu. Při použití kompozitního tranzistoru se zvyšuje minimální stabilizační napětí.
Tento obvod lze použít k napájení solenoidů, elektromagnetů, vinutí krokových motorů, při galvanizaci, pro nabíjení baterií a další účely. Tranzistor musí být nainstalován na radiátoru. Konstrukce zařízení musí zajistit dobrý odvod tepla.
Pokud rozpočet projektu umožňuje zvýšit náklady o 1-2 rubly a konstrukce zařízení umožňuje zvětšení plochy desky s plošnými spoji, pak pomocí paralelní kombinace diodových stabilizátorů proudu lze zlepšit parametry vyvíjeného zařízení. Paralelně zapojených 5 součástek 1N5305 stabilizuje proud na 10 miliampérů, jako součástka CDLL257, ale minimální provozní napětí v případě pěti 1N5305 bude 1,85 voltu, což je důležité pro obvody s napájecím napětím 3,3 nebo 5 voltů. . Mezi kladné vlastnosti 1N5305 patří také jeho cenová dostupnost, ve srovnání s přístroji od výrobce Semitec. Zapojení skupiny proudových stabilizátorů paralelně místo jednoho umožňuje snížit zahřívání vyvíjeného zařízení a posunout zpět horní hranici teplotního rozsahu.
Pro použití diodových stabilizátorů proudu při napětích vyšších, než je průrazné napětí, se zapojí jedna nebo více zenerových diod v sérii a rozsah napětí omezovače proudu diody se posune o míru stabilizace napětí zenerovou diodou. Obvod lze použít k hrubému určení, zda byl překročen práh napětí.
Nebylo možné najít domácí analogy zahraničních stabilizátorů proudu diod. Pravděpodobně se časem situace s domácími diodovými stabilizátory proudu změní.
Literatura:
L. A. Bessonov. Teoretické základy elektrotechniky. Elektrické obvody. 2000 g
http://www.centralsemi.com/PDFs/products/cclm0035-5750.pdf
http://www.centralsemi.com/PDFs/other/ec051semiconductora.pdf
http://www.centralsemi.com/PDFs/products/cld_application_notes.pdf
http://www.centralsemi.com/PDFs/products/ALL_SMD_CLD_curves.pdf
http://www.centralsemi.com/product/smd/select/diodes/CLD.aspx
http://www.datasheetarchive.com/CA500-datasheet.html
| Označení | Typ | Označení | Množství | Poznámka | Prodejna | Můj poznámkový blok | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Schéma 1. | |||||||
| Dioda | 1 | Do poznámkového bloku | |||||
| Světelná dioda | 5 | Do poznámkového bloku | |||||
| pohonná jednotka | 24 V | 1 | Do poznámkového bloku | ||||
| Schéma 2 | |||||||
| Diodový můstek | 1 | Do poznámkového bloku | |||||
| Dioda | 1 | Do poznámkového bloku | |||||
| Světelná dioda | 1 | Do poznámkového bloku | |||||
| Elektrolytický kondenzátor | 1 | Do poznámkového bloku | |||||
| Transformátor | 1 | Do poznámkového bloku | |||||
| Přepínač | 1 | Do poznámkového bloku | |||||
| Kartáčovaný motor | 1 | Do poznámkového bloku | |||||
| Schéma 3 | |||||||
| Zenerova dioda | 5,6 V | 1 | Do poznámkového bloku | ||||
| Dioda | 1 | Do poznámkového bloku | |||||
| pohonná jednotka | 8-50 V | 1 | |||||
Stabilizátory proudu na rozdíl od stabilizátorů napětí stabilizují proud. V tomto případě bude napětí na zátěži záviset na jejím odporu. Proudové stabilizátory jsou nutné pro napájení elektronických zařízení, jako jsou LED nebo plynové výbojky, lze je použít v pájecích stanicích nebo tepelných stabilizátorech k nastavení provozní teploty. Pro nabíjení baterií různých typů jsou navíc zapotřebí stabilizátory proudu. Proudové stabilizátory jsou široce používány jako součást integrovaných obvodů pro nastavení proudu stupňů zesilovače a převodníku. Tam se jim obvykle říká generátory proudu.
Charakteristickým rysem proudových stabilizátorů je jejich vysoký výstupní odpor. Tím se eliminuje vliv vstupního napětí a odporu zátěže na výstupní proud. Jako generátor proudu může samozřejmě v nejjednodušším případě sloužit zdroj napětí a rezistor. Tento obvod se často používá k napájení indikační LED. Podobné schéma je znázorněno na obrázku 1.
Nevýhodou tohoto obvodu je nutnost použití vysokonapěťového zdroje. Pouze v tomto případě je možné použít dostatečně vysokoodporový odpor a dosáhnout přijatelné proudové stability. V tomto případě je na rezistoru uvolněno napájení P = I 2× R, což může být při vysokých proudech nepřijatelné.
Mnohem lépe se osvědčily současné stabilizátory na bázi tranzistorů. Zde využíváme toho, že výstupní odpor tranzistoru je velmi vysoký. To je dobře vidět na výstupních charakteristikách tranzistoru. Pro ilustraci ukazuje obrázek 2, jak určit výstupní odpor tranzistoru z jeho výstupních charakteristik.
V tomto případě může být pokles napětí nastaven na malý, což umožňuje získat malé ztráty s vysokou stabilitou výstupního proudu. To umožňuje tento obvod použít k napájení podsvícení LED nebo k nabíjení nízkoenergetických baterií. Obvod stabilizátoru proudu na bipolárním tranzistoru je znázorněn na obrázku 3.
V tomto obvodu je napětí na bázi tranzistoru nastaveno zenerovou diodou VD1, rezistor R2 slouží jako proudový snímač. Je to jeho odpor, který určuje výstupní proud stabilizátoru. S rostoucím proudem se zvyšuje úbytek napětí na něm. Aplikuje se na emitor tranzistoru. V důsledku toho se napětí báze-emitor, definované jako rozdíl mezi konstantním napětím na bázi a napětím na emitoru, snižuje a proud se vrací na nastavenou hodnotu.
Podobně fungují generátory proudu, z nichž nejznámější je obvod „proudového zrcadla“. Využívá emitorový přechod bipolárního tranzistoru místo zenerovy diody a jako rezistor R2 je použit vnitřní odpor emitoru tranzistoru. Obvod proudového zrcadla je znázorněn na obrázku 4.
Ještě jednodušší jsou proudové stabilizátory pracující na principu činnosti obvodu znázorněného na obrázku 3, sestavené pomocí tranzistorů s efektem pole. V nich můžete místo stabilizátoru napětí použít zemní potenciál. Obvod stabilizátoru proudu, vyrobený na tranzistoru s efektem pole, je znázorněn na obrázku 5.
Všechna uvažovaná schémata kombinují ovládací prvek a srovnávací obvod. Podobná situace byla pozorována při vývoji kompenzačních stabilizátorů napětí. Proudové stabilizátory se liší od napěťových stabilizátorů v tom, že signál do zpětnovazebního obvodu přichází z proudového snímače připojeného k zátěžovému proudovému obvodu. Proto se pro implementaci stabilizátorů proudu používají takové běžné mikroobvody jako 142EN5 (LM7805) nebo LM317. Obrázek 6 ukazuje obvod stabilizátoru proudu na čipu LM317.
Proudovým snímačem je rezistor R1 a stabilizátor na něm udržuje konstantní napětí a tedy i proud v zátěži. Odpor proudového snímače je mnohem menší než odpor zátěže. Úbytek napětí na snímači odpovídá výstupnímu napětí kompenzačního stabilizátoru. Obvod zobrazený na obrázku 6 je ideální jak pro napájení osvětlovacích LED diod, tak pro nabíječky baterií.
A jsou vynikající jako stabilizátory proudu. Poskytují vyšší účinnost. ve srovnání s kompenzačními stabilizátory. Právě tyto obvody se obvykle používají jako ovladače uvnitř LED lamp.
Literatura:
Každý radioamatér zná mikroobvod NE555 (analogický k KR1006). Jeho všestrannost vám umožňuje navrhovat širokou škálu domácích produktů: od jednoduchého pulzu s jedním vibrátorem se dvěma prvky ve svazku až po vícesložkový modulátor. Tento článek se bude zabývat obvodem pro zapínání časovače v režimu obdélníkového generátoru impulzů s nastavením šířky impulzu.
S vývojem vysoce výkonných LED diod NE555 opět vstoupil do arény jako stmívač a připomněl své nepopiratelné výhody. Zařízení na něm založená nevyžadují hluboké znalosti elektroniky, jsou rychle sestavena a fungují spolehlivě.
Je známo, že jas LED lze ovládat dvěma způsoby: analogově a pulzně. První metoda zahrnuje změnu hodnoty amplitudy stejnosměrného proudu přes LED. Tato metoda má jednu významnou nevýhodu - nízkou účinnost. Druhá metoda zahrnuje změnu šířky impulsu (pracovní faktor) proudu s frekvencí od 200 Hz do několika kilohertzů. Při takových frekvencích je blikání LED pro lidské oko neviditelné. Obvod PWM regulátoru s výkonným výstupním tranzistorem je na obrázku. Je schopen provozu od 4,5 do 18 V, což ukazuje na schopnost ovládat jas jak jedné výkonné LED, tak celého LED pásku. Rozsah nastavení jasu se pohybuje od 5 do 95 %. Zařízení je upravenou verzí generátoru obdélníkových impulsů. Frekvence těchto impulsů závisí na kapacitě C1 a odporech R1, R2 a je určena vzorcem: f=1/(ln2*(R1+2*R2)*C1), Hz
Princip činnosti elektronické regulace jasu je následující. V okamžiku přiložení napájecího napětí se kondenzátor začne nabíjet obvodem: +Usupply – R2 – VD1 –R1 –C1 – -Usupply. Jakmile napětí na něm dosáhne úrovně 2/3U, otevře se vnitřní tranzistor časovače a začne proces vybíjení. Výboj začíná od horní desky C1 a dále po obvodu: R1 – VD2 –7 pin IC – napájení -U. Po dosažení značky 1/3U se výkonový tranzistor časovače uzavře a C1 opět začne získávat kapacitu. Následně se proces cyklicky opakuje a na kolíku 3 se tvoří obdélníkové impulsy.
Změna odporu trimovacího rezistoru vede ke snížení (zvýšení) doby pulsu na výstupu časovače (pin 3) a v důsledku toho se průměrná hodnota výstupního signálu sníží (zvětší). Vygenerovaná sekvence impulsů je přiváděna přes proud omezující rezistor R3 do hradla VT1, které je zapojeno podle obvodu se společným zdrojem. Zátěž ve formě LED pásku nebo sekvenčně připojených vysoce výkonných LED je připojena k otevřenému odtokovému okruhu VT1.
V tomto případě je instalován výkonný MOSFET tranzistor s maximálním odběrovým proudem 13A. To umožňuje ovládat záři několika metrů dlouhého LED pásku. Ale tranzistor může vyžadovat chladič.
Blokovací kondenzátor C2 eliminuje vliv rušení, které se může objevit podél silového obvodu při sepnutí časovače. Hodnota jeho kapacity může být jakákoliv v rozsahu 0,01-0,1 µF.
Jednostranný plošný spoj má rozměry 22x24 mm. Jak je vidět z obrázku, není na něm nic nadbytečného, co by mohlo vyvolávat otázky.
Po montáži obvod stmívače PWM nevyžaduje seřízení a desku s plošnými spoji lze snadno vyrobit vlastními rukama. Deska kromě ladicího rezistoru využívá SMD prvky.
Tranzistor VT1 by měl být zvolen v závislosti na výkonu zátěže. Například pro změnu jasu jednowattové LED bude stačit bipolární tranzistor s maximálním přípustným kolektorovým proudem 500 mA.
Jas LED pásku musí být řízen ze zdroje napětí +12 V a musí odpovídat jeho napájecímu napětí. V ideálním případě by měl být regulátor napájen stabilizovaným napájecím zdrojem speciálně navrženým pro pásku.
Zátěž v podobě jednotlivých vysoce výkonných LED je napájena různě. V tomto případě je zdrojem napájení stmívače proudový stabilizátor (nazývaný také LED driver). Jeho jmenovitý výstupní proud se musí shodovat s proudem LED zapojených do série.
Přečtěte si také
Pokud se rozhodnete přestavět své auto na LED osvětlení, budete potřebovat alespoň lm317 stabilizátor proudu pro LED. Sestavení základního stabilizátoru není nikterak náročné, ale aby se i při tak jednoduchém úkonu vyvarovalo katastrofálních chyb, neuškodí minimální výukový program. Mnoho lidí, kteří se nezabývají rádiovou elektronikou, si často plete pojmy jako stabilizátor proudu a stabilizátor napětí.
Napětí určuje, jak rychle se elektrony pohybují vodičem. Mnoho vášnivých fanoušků přetaktování pevných počítačů zvyšuje napětí jádra centrálního procesoru, takže začne fungovat rychleji.
Síla proudu je hustota pohybu elektronů v elektrickém vodiči. Tento parametr je mimořádně důležitý pro radioprvky pracující na principu termionické sekundární emise, zejména světelné zdroje. Pokud plocha průřezu vodiče není schopna projít tokem elektronů, začne se uvolňovat přebytečný proud ve formě tepla, což způsobí výrazné přehřátí součásti.
Pro lepší pochopení procesu si pojďme analyzovat plazmový oblouk (na jeho základě funguje elektrické zapalování plynových kamen a kotlů). Při velmi vysokém napětí je rychlost volných elektronů tak vysoká, že mohou snadno „uletět“ vzdálenost mezi elektrodami a vytvořit plazmový můstek.
A to je elektrický ohřívač. Když jím procházejí elektrony, předávají svou energii topnému tělesu. Čím vyšší proud, tím hustší proud elektronů, tím více se termočlánek zahřívá.
Jakákoli radioelektronická součástka, ať už je to žárovka nebo centrální procesor počítače, vyžaduje pro optimální provoz jasně omezený počet elektronů, které protékají vodiči.
Protože náš článek je o stabilizátoru pro LED, budeme o nich mluvit.
Se všemi svými výhodami mají LED jednu nevýhodu - vysokou citlivost na parametry napájení. I mírný přebytek síly a napětí může vést k vyhoření materiálu vyzařujícího světlo a selhání diody.
V dnešní době je velmi módní předělávat osvětlovací soustavu auta na LED osvětlení. Jejich barevná teplota je mnohem blíže přirozenému světlu než u xenonových a žárovkových výbojek, díky čemuž je řidič mnohem méně unavený na dlouhých cestách.
Toto řešení však vyžaduje speciální technický přístup. Jmenovitý napájecí proud LED diody automobilu je 0,1-0,15 mA a proud startovací baterie je stovky ampér. To stačí k vypálení mnoha drahých osvětlovacích prvků. Abyste tomu zabránili, použijte 12voltový stabilizátor pro LED diody v autech.
Intenzita proudu v síti vozidel se neustále mění. Například autoklimatizace „žere“ až 30 ampér, po jejím vypnutí se elektrony „přidělené“ jejímu provozu již nevracejí zpět do generátoru a baterie, ale budou přerozděleny mezi ostatní elektrospotřebiče. Pokud dalších 300 mA nehraje roli u žárovky s jmenovitým proudem 1-3 A, může být několik takových skoků pro diodu s napájecím proudem 150 mA fatálních.
Pro zajištění dlouhodobého provozu automobilových LED se pro vysoce výkonné LED používá proudový stabilizátor na bázi lm317.
Podle způsobu omezení proudu existují dva typy zařízení:
Funguje na principu děliče napětí. Uvolňuje proud daného parametru a odvádí přebytek ve formě tepla. Princip fungování takového zařízení lze přirovnat ke konvičce vybavené přídavným odtokovým otvorem.
Výhody
Nevýhoda: kvůli zahřívání se špatně hodí pro práci s velkým zatížením.
Jako kráječ zeleniny řeže příchozí proud speciální kaskádou a vydává přesně dávkované množství.
Výhody
Nedostatky
Vzhledem k nízkému proudu v LED diodách automobilu si můžete sestavit jednoduchý stabilizátor pro LED vlastními rukama. Cenově nejdostupnější a nejjednodušší ovladač pro LED lampy a pásky je sestaven na čipu lm317.
Radioelektronický modul LM317 je mikroobvod používaný v systémech stabilizace proudu a napětí.
Obvod nejjednoduššího stabilizátoru Pomocí tohoto obvodu lze sestavit nejjednodušší 12voltový stabilizátor napětí. Rezistor R1 omezuje výstupní proud, R2 omezuje výstupní napětí. Kondenzátory použité v tomto obvodu snižují zvlnění napětí a zvyšují provozní stabilitu.
Potřeby motoristy uspokojí nejjednodušší stabilizační mechanismus, protože napájecí napětí v automobilové síti je poměrně stabilní.
K výrobě stabilizátoru pro diody v autě budete potřebovat:
Sestavujeme podle výše uvedeného schématu
Výkon a odpor rezistoru jsou vypočteny na základě aktuální síly napájecího zdroje a proudu požadovaného LED diodami. U automobilové LED s výkonem 150 mA by měl být odpor odporu 10-15 Ohmů a vypočítaný výkon by měl být 0,2-0,3 W.
Jak si to sestavit sami, podívejte se na video:
Dostupnost a jednoduchost designu ovladače na čipu lm317 umožňuje bezbolestně převybavit systémy elektrického osvětlení jakéhokoli automobilu.
Všechny LED, bez ohledu na tvarový faktor a elektrické parametry, jsou napájeny proudem. Správně nastavený proud je zárukou dlouhodobého a stabilního provozu osvětlovacího zařízení. Proč tedy výrobci LED produktů často instalují stabilizátor napětí místo stabilizátoru proudu? Jak to ovlivní provoz LED svítidel, pásků, svítilen a reflektorů? Zkusme na to přijít.
Na základě názvu jsou tato zařízení navržena tak, aby udržovala napětí v zátěži na určité úrovni. V tomto případě závisí velikost výstupního proudu na samotné zátěži. Jinými slovy, tolik zatížení, kolik je potřeba, zabere tolik, ale ne více, než je maximální možná hodnota. Řekněme, že stabilizátor napětí má následující výstupní parametry: 12V a 1A. To znamená, že výstup bude vždy udržovat 12V a odběr proudu může být v rozsahu od nuly do jednoho ampéru. Existují dva typy stabilizátorů napětí: lineární a pulzní.
Regulačním prvkem v obvodu stabilizátoru je zpravidla bipolární nebo polem řízený tranzistor. Pokud tento tranzistor pracuje v aktivním režimu, pak se stabilizátor nazývá lineární. Pokud řídicí tranzistor pracuje ve spínacím režimu, pak se stabilizátor nazývá pulzní stabilizátor.
Nejběžnější a levné jsou lineární stabilizátory napětí, ale mají řadu nevýhod:
Aby se předešlo takovým nevýhodám, doporučuje se použít stabilizátory napětí pulzního typu. Dodávají se ve třech typech: step-up, step-down a univerzální. Spínací stabilizátory mají vysokou účinnost, nevyžadují dodatečný odvod tepla při vysokých zatěžovacích proudech, ale mají vyšší cenu.
Nejjednodušším omezovačem proudu je rezistor. Často se nazývá nejjednodušší stabilizátor, což je nesprávné, protože odpor není schopen stabilizovat proud, když napětí na jeho vstupu kolísá.
Použití rezistoru v napájecím obvodu LED je přípustné pouze se stabilizovaným vstupním napětím. V opačném případě se všechny napěťové rázy přenášejí na zátěž a negativně ovlivňují činnost LED. Účinnost odporových omezovačů proudu je velmi nízká, protože veškerá energie, kterou spotřebovávají, se rozptýlí jako teplo.
Účinnost návrhů založených na hotových integrovaných obvodech (IM) lineárních stabilizátorů je o něco vyšší. Obvody lineárních stabilizátorů na bázi IM se vyznačují minimální sadou prvků, absencí rušení a jednoduchým nastavením.
Aby nedošlo k přehřátí ovládacího prvku, měl by být rozdíl mezi vstupním a výstupním napětím malý, ale dostatečný (3-5 voltů). V opačném případě bude tělo čipu nuceno rozptýlit nevyužitou energii, čímž se sníží účinnost.
Ovladače pro LED založené na hotových MI lineárních stabilizátorech se vyznačují nízkou cenou a dostupností prvků pro montáž svépomocí.
Za nejúčinnější jsou považovány současné budiče s pulzně šířkovou modulací (PWM). Jsou navrženy na bázi specializovaných mikroobvodů se zpětnovazebním obvodem a ochrannými prvky, což několikanásobně zvyšuje spolehlivost celého zařízení. Přítomnost pulzního transformátoru v nich vede ke zvýšení nákladů na obvod, ale je odůvodněna vysokou účinností a životností. Současné stabilizátory PWM napájené 12V zdrojem lze snadno vyrobit vlastníma rukama pomocí specializovaného mikroobvodu. Například PT4115 IC od PowTech, který je navržen speciálně pro napájecí obvody LED od 1 do 10 W.
U LED je kromě jmenovitého proudu ještě jeden důležitý parametr - úbytek napětí v propustném směru. Role tohoto parametru je rovněž významná, proto je uveden v první řadě technických parametrů polovodičového zařízení.
Aby přes p-n přechod začal protékat proud, musí se na něj přivést nějaké minimální propustné napětí Umin.pr Hodnota minimálního propustného napětí je uvedena v dokumentaci LED a promítne se do grafu proud- napěťové charakteristiky (voltampérové charakteristiky).
V zelené části charakteristiky proud-napětí LED je vidět, že pouze když Umin.pr. začne téci proud Ipr. Další mírný nárůst Upr vede k prudkému nárůstu Ipr. Proto i malé poklesy napětí nad Umax..pr. jsou škodlivé pro LED krystal. V okamžiku překročení Umax.pr. proud dosáhne svého vrcholu a krystal je zničen. Pro každý typ LED je uveden jmenovitý proud a odpovídající napětí (údaje na typovém štítku), při kterých se musí zařízení dopracovat k deklarované životnosti.
Největší chyby motoristů dělají, když se snaží ušetřit za napájení LED osvětlení. Automobiloví nadšenci často zapínají LED zařízení přímo z baterie a pak si stěžují na různé problémy: blikání, ztráta jasu a úplné zhasnutí krystalu. To vše se děje kvůli chybějícímu mezipřevodníku, který musí kompenzovat poklesy napětí v rozsahu od 10 do 14,5V. Další chybou, kterou majitelé aut dělají, je připojení pouze přes odpor navržený pro průměrné odečítání baterie 12V. Rezistor je lineární prvek, což znamená, že proud skrz něj roste úměrně s napětím. Připojení přes rezistor je povoleno za předpokladu, že je dimenzován na 14,5 V, ale pak se budete muset smířit s neúplným světelným výkonem LED při nízkých a středních hodnotách napětí v palubní síti. Jasným a správným způsobem připojení LED v autě je proto použití stabilizátoru proudu, nejlépe pulzního typu.
V různých provedeních osvětlení na bázi LED se často používají stabilizátory napětí. Proč se tohle děje? Za prvé jsou mnohem levnější než kvalitní současné ovladače. Za druhé, aby bylo možné vytvořit více či méně spolehlivý ovladač ze stabilizátoru napětí, stačí nainstalovat rezistor na výstup a správně vypočítat jeho výkon a odpor. Toto obvodové řešení se často používá v levných LED lampách a osvětlovacích strukturách využívajících LED pásky.
Většina LED pásků je napájena stabilním napětím 12V. Pokud se podíváme na design pásky podrobněji, vidíme, že je rozdělena na malé části. Každá sekce se zpravidla skládá ze tří SMD LED a jednoho proudově nastavovacího rezistoru. Úbytek napětí na jednom světelném prvku je v průměru 2,5-3,5 V, tedy celkem maximálně 10,5 V. Zbytek je zhášen rezistorem, jehož hodnotu volí výrobce pro typ použitých LED. Proto lze připojení LED pomocí kombinace stabilizátoru napětí a odporu považovat za správné.
Výstupní výkon stabilizátoru by měl být přibližně o 30 % větší než příkon zátěže.
Pokud použijete jednoduchý zdroj bez stabilizace (transformátor, diodový můstek a kondenzátor), pak s mírným zvýšením síťového napětí bude jeho proporcionálně snížená část rovnoměrně rozložena na všechny čtyři prvky každé části pásky. V důsledku toho se zvýší proud a teplota krystalu a v důsledku toho začne nevratný proces degradace LED.
Nejsprávnějším řešením návrhu obvodu je použití stabilizátoru proudu pulzního typu. Dnes je to nejlepší možnost, kterou využívají všichni přední výrobci LED produktů. Současný driver s PWM regulátorem se prakticky nezahřívá, je účinný a spolehlivý.
Čemu tedy dát přednost: levnému stabilizátoru napětí s rezistorem nebo dražšímu proudovému driveru? Správná odpověď se skrývá ve výrazu: „Jakékoli úspory musí být zdůvodněny“. Pokud potřebujete připojit tucet nízkoproudých LED nebo ne více než jeden metr pásku, nelze výběr první možnosti nazvat chybou.
Pokud je ale vaším cílem napájet značkové LED s výkonem větším než 1 W na krystal, pak se bez kvalitního aktuálního driveru neobejdete. Protože náklady na takové emitující diody jsou mnohem vyšší než cena ovladače.
Přečtěte si také
