Pooljuhtseade, mida arutatakse, on loodud voolu stabiliseerimiseks nõutaval tasemel, selle maksumus on madal ja võimaldab lihtsustada paljude elektroonikaseadmete vooluahelate väljatöötamist. Püüan veidi korvata infopuudust lihtsate skeemilahenduste kohta alalisvoolu stabilisaatorite jaoks.
Ideaalsel vooluallikal on lõpmatult suur EMF ja lõpmatult suur sisetakistus, mis võimaldab saada vooluringis vajalikku voolu, sõltumata koormustakistusest.
Vooluallika parameetrite teoreetiliste eelduste arvestamine aitab mõista ideaalse vooluallika definitsiooni. Ideaalse vooluallika tekitatud vool jääb konstantseks, kui koormuse takistus muutub lühisest lõpmatuseni. Voolutugevuse muutmata jätmiseks varieerub EMF väärtus väärtusest, mis ei ole võrdne nulliga, kuni lõpmatuseni. Vooluallika omadus, mis võimaldab saada stabiilse vooluväärtuse: koormuse takistuse muutumisel muutub vooluallika EMF nii, et voolu väärtus jääb konstantseks.
Reaalvooluallikad hoiavad voolu vajalikul tasemel piiratud koormusel tekkiva pinge ja piiratud koormustakistusega. Arvesse võetakse ideaalset allikat ja tõeline vooluallikas võib töötada nullkoormuse takistusel. Vooluallika väljundi sulgemise režiim ei ole erand ega vooluallika raskesti teostatav funktsioon, see on üks töörežiimidest, millele seade saab juhusliku väljundi sulgemise korral ohutult lülituda ja lülituda töörežiimi mille koormustakistus on suurem kui null.
Reaalset vooluallikat kasutatakse koos pingeallikaga. Võrk 220 volti 50 Hz, labori toiteallikas, aku, bensiinigeneraator, päikesepatarei - pingeallikad, mis varustavad tarbijat elektriga. Ühega neist on järjestikku ühendatud voolu stabilisaator. Sellise seadme väljundit peetakse vooluallikaks.
Lihtsaim voolustabilisaator on kaheklemmiline komponent, mis piirab seda läbivat voolu tootja andmetele vastava väärtuse ja täpsusega. Sellisel pooljuhtseadmel on enamikul juhtudel korpus, mis meenutab väikese võimsusega dioodi. Nende välise sarnasuse ja ainult kahe kontakti olemasolu tõttu nimetatakse selle klassi komponente kirjanduses sageli dioodivoolu stabilisaatoriteks. Sisemine vooluahel ei sisalda dioode, selline nimi fikseeriti ainult välise sarnasuse tõttu.
Dioodivoolu stabilisaatorid on saadaval paljudelt pooljuhtide tootjatelt.
|
1N5296 Stabiliseerimisvool 0,91mA ± 10% |
|
|
E-103 Stabiliseerimisvool 10 mA ± 10% |
|
|
L-2227 Stabiliseerimisvool 25 mA ± 10% |
|
Dioodvoolu stabilisaatorite kasutamine lihtsustab elektriahelaid ja vähendab seadmete maksumust. Dioodvoolu stabilisaatorite kasutamine on atraktiivne mitte ainult selle lihtsuse, vaid ka väljatöötatud seadmete stabiilsuse suurendamise tõttu. Üks selle klassi pooljuht, olenevalt tüübist, tagab voolu stabiliseerimise tasemel 0,22 kuni 30 milliamprit. Nende pooljuhtseadmete nimesid vastavalt GOST-ile ja vooluahela tähistusele ei leitud. Artikli skeemides pidin kasutama tavalise dioodi tähistust.
LED-toiteahelasse kaasatuna tagab dioodi stabilisaator vajaliku režiimi ja usaldusväärse töö. Dioodivoolu stabilisaatori üks omadusi on töö pingevahemikus 1,8–100 volti, mis võimaldab kaitsta LED-i rikke eest, kui see puutub kokku impulss- ja pikaajaliste pingemuutustega. LED-i heledus ja toon sõltuvad voolavast voolust. Üks dioodivoolu stabilisaator võib pakkuda mitme järjestikku ühendatud LED-i tööd, nagu on näidatud diagrammil.
Seda vooluringi on olenevalt LED-idest ja toitepingest lihtne teisendada. Üks või mitu LED-ahelasse paralleelselt ühendatud dioodivoolu stabilisaatorit seadistavad LED-i voolu ja LED-ide arv sõltub toitepinge vahemikust.
Dioodvooluallikate abil on võimalik ehitada alalispingega toiteks mõeldud indikaator või valgustusseade. Tänu stabiilsele vooluvarustusele on toitepinge kõikumisel valgusallika heledus püsiv.
Takisti kasutamine PCB-puurmasina alalisvoolumootori toitepinge indikaatori LED-ahelas viis LED-i kiire rikkeni. Dioodivoolu stabilisaatori kasutamine võimaldas saada indikaatori usaldusväärset tööd. Dioodivoolu stabilisaatoreid saab ühendada paralleelselt. Koormuste vajaliku toiterežiimi saab hankida nende seadmete tüübi muutmise või vajaliku arvu paralleelse kaasamisega.
Kui optroni LED-i toiteallikaks on takisti, põhjustab ahela toitepinge pulsatsioon heleduse kõikumisi, mis asetsevad ristkülikukujulise impulsi esiküljel. Dioodivoolu stabilisaatori kasutamine LED-i toiteahelas, mis on optroni osa, võimaldab vähendada optroni kaudu edastatava digitaalsignaali moonutusi ja suurendada teabekanali töökindlust.
Zeneri dioodi töörežiimi määrava dioodivoolu stabilisaatori kasutamine võimaldab teil välja töötada lihtsa võrdluspingeallika. Kui toitevool muutub 10 protsenti, muutub zeneri dioodi pinge 0,2 protsenti ja kuna vool on stabiilne, on võrdluspinge väärtus muude tegurite muutumisel stabiilne.
Toitepinge pulsatsiooni mõju väljundi tugipingele väheneb 100 detsibelli võrra.
Voolu-pinge karakteristik aitab mõista dioodivoolu stabilisaatori tööd. Stabiliseerimisrežiim algab siis, kui pinge instrumendi klemmidel ületab umbes kaks volti. Üle 100 volti pinge korral tekib rike. Tegelik stabiliseerimisvool võib nimivoolust erineda kuni kümme protsenti. Kui pinge muutub 2-100 volti, muutub stabiliseerimisvool 5 protsenti. Mõnede tootjate toodetud dioodvoolu stabilisaatorid muudavad stabiliseerimisvoolu pinge muutumisel kuni 20 protsenti. Mida suurem on stabiliseerimisvool, seda suurem on kõrvalekalle pinge suurenemisel. Viie seadme paralleelühendus, mis on ette nähtud 2 milliamprise voolu jaoks, võimaldab teil saada kõrgemaid parameetreid kui üks 10 milliamprise jaoks. Kuna voolu minimaalne stabiliseerimispinge väheneb, suureneb pingevahemik, milles stabilisaator töötab.
Dioodivoolu stabilisaatori ahela aluseks on p-n-siirdega väljatransistor. Värava allika pinge määrab äravoolu voolu. Kui paisuallika pinge on null, on transistori läbiv vool võrdne algse äravooluvooluga, mis voolab äravoolu ja allika vahelisel pingel, mis on suurem kui küllastuspinge. Seetõttu peab dioodivoolu stabilisaatori normaalseks tööks klemmidele rakendatav pinge olema suurem kui teatud väärtus vahemikus 1 kuni 3 volti.
Väljatransistori algne äravooluvool on väga erinev, seda väärtust ei saa täpselt ennustada. Odavad dioodvoolu stabilisaatorid on vooluvalikuga väljatransistorid, milles värav on ühendatud allikaga.
Kui pinge polaarsus on vastupidine, muutub dioodi voolu stabilisaator tavapäraseks dioodiks. See omadus on tingitud asjaolust, et väljatransistori p-n-siirde on ettepoole eelpingestatud ja vool liigub läbi paisu äravooluahela. Mõnede dioodivoolu stabilisaatorite maksimaalne pöördvool võib ulatuda 100 milliamprini.
Voolutugevuse 0,5–5 või enama stabiliseerimiseks kasutatakse vooluringi, mille põhielemendiks on võimas transistor. Dioodivoolu stabilisaator stabiliseerib 180-oomise takisti pinget ja põhineb transistoril KT818. Takisti R1 muutmine 0,2-lt 10 oomile muudab koormusse voolavat voolu. Selle ahelaga saate voolu piirata transistori maksimaalse voolu või toiteallika maksimaalse vooluga. Suurima võimaliku nimistabiliseerimisvooluga dioodvoolu stabilisaatori kasutamine parandab ahela väljundvoolu stabiilsust, kuid samas ei tohiks unustada ka dioodivoolu stabilisaatori minimaalset võimalikku tööpinget. Takisti R1 muutmine 1-2 oomi võrra muudab oluliselt ahela väljundvoolu. Sellel takistil peab olema suur soojuseraldusvõime, soojusest tingitud takistuse muutus põhjustab väljundvoolu kõrvalekalde seatud väärtusest. Takisti R1 on kõige parem kokku panna mitmest paralleelselt ühendatud võimsast takistist. Ahelas kasutatavatel takistitel peab temperatuurimuutustel olema minimaalne takistuse kõrvalekalle. Stabiilse voolu reguleeritud allika ehitamisel või väljundvoolu peenhäälestamiseks võib 180-oomise takisti asendada muutuva takistiga. Voolu stabiilsuse parandamiseks võimendatakse KT818 transistorit teise väiksema võimsusega transistoriga. Transistorid on ühendatud liittransistori ahelas. Komposiittransistori kasutamisel minimaalne stabiliseerimispinge suureneb.
Seda vooluahelat saab kasutada solenoidide, elektromagnetide, samm-mootori mähiste toiteks, galvaniseerimiseks, akude laadimiseks ja muudel eesmärkidel. Transistor tuleb paigaldada radiaatorile. Seadme disain peaks tagama hea soojuse hajumise.
Kui projekti eelarve võimaldab teil suurendada kulusid 1-2 rubla võrra ja seadme konstruktsioon võimaldab suurendada trükkplaadi pindala, saate dioodvoolu stabilisaatorite paralleelse kombinatsiooni abil parameetreid parandada. arendatav seade. 5 paralleelselt ühendatud 1N5305 komponenti stabiliseerivad voolu 10 milliamprini, nagu CDLL257 komponent, kuid viie 1N5305 puhul on minimaalne tööpinge 1,85 volti, mis on oluline 3,3 või 5 volti toitepingega ahelate puhul. Samuti hõlmavad 1N5305 positiivsed omadused selle kättesaadavust, võrreldes tootja Semiteci seadmetega. Voolu stabilisaatorite rühma paralleelne ühendamine ühe asemel võimaldab teil vähendada arendatava seadme kuumutamist ja nihutada temperatuurivahemiku ülemist piiri.
Dioodivoolu stabilisaatorite kasutamiseks läbilöögipingest kõrgemal pingel lülitatakse üks või mitu zeneri dioodi järjest sisse, samal ajal kui dioodi voolupiiraja pingevahemikku nihutatakse zeneri dioodi pinge stabiliseerimise võrra. Ahelat saab kasutada pingelävi ületamise ligikaudseks tuvastamiseks.
Välismaiste dioodivoolu stabilisaatorite kodumaiseid analooge ei õnnestunud leida. Tõenäoliselt aja jooksul olukord kodumaiste dioodvoolu stabilisaatoritega muutub.
Kirjandus:
L. A. Bessonov. Elektrotehnika teoreetilised alused. Elektriahelad. 2000
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
| Määramine | Tüüp | Denominatsioon | Kogus | Märge | Pood | Minu märkmik | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Skeem 1. | |||||||
| Diood | 1 | Märkmikusse | |||||
| Valgusdiood | 5 | Märkmikusse | |||||
| jõuseade | 24 V | 1 | Märkmikusse | ||||
| Skeem 2. | |||||||
| Dioodi sild | 1 | Märkmikusse | |||||
| Diood | 1 | Märkmikusse | |||||
| Valgusdiood | 1 | Märkmikusse | |||||
| elektrolüütkondensaator | 1 | Märkmikusse | |||||
| Trafo | 1 | Märkmikusse | |||||
| Lüliti | 1 | Märkmikusse | |||||
| Kollektori mootor | 1 | Märkmikusse | |||||
| Skeem 3. | |||||||
| zeneri diood | 5,6 V | 1 | Märkmikusse | ||||
| Diood | 1 | Märkmikusse | |||||
| jõuseade | 8-50 V | 1 | |||||
Voolu stabilisaatorid, erinevalt pinge stabilisaatoritest, stabiliseerivad voolu. Sel juhul sõltub koormuse pinge selle takistusest. Voolu stabilisaatorid on vajalikud elektroonikaseadmete (nt LED-id või gaaslahenduslambid) toiteks, neid saab kasutada jootmisjaamades või temperatuuri stabilisaatorites töötemperatuuri seadistamiseks. Lisaks on erinevat tüüpi akude laadimiseks vaja voolu stabilisaatoreid. Voolustabilisaatoreid kasutatakse laialdaselt integraallülituste osana võimendus- ja teisendusastmete voolu seadistamiseks. Seal nimetatakse neid tavaliselt voolugeneraatoriteks.
Voolu stabilisaatorite eripäraks on nende kõrge väljundtakistus. See välistab sisendpinge ja koormustakistuse mõju väljundvoolule. Muidugi, kõige lihtsamal juhul võivad pingeallikas ja takisti olla voolugeneraatoriks. Sellist skeemi kasutatakse sageli indikaatori LED-i toiteks. Sarnane skeem on näidatud joonisel 1.
Selle skeemi puuduseks on kõrgepinge toiteallika kasutamise vajadus. Ainult sel juhul on võimalik kasutada piisavalt suure takistusega takistit ja saavutada vastuvõetav voolu stabiilsus. Sel juhul hajub võimsus takistis P=I 2× R, mis võib suure voolu korral olla vastuvõetamatu.
Transistoride praegused stabilisaatorid on end palju paremini tõestanud. Siin kasutame ära asjaolu, et transistori väljundtakistus on väga kõrge. See on selgelt näha transistori väljundomadustes. Illustreerimiseks on joonisel 2 näidatud, kuidas määrata transistori väljundtakistust selle väljundkarakteristikute põhjal.
Sel juhul saab pingelanguse seada väikeseks, mis võimaldab saada väikeseid kadusid väljundvoolu kõrge stabiilsusega. See võimaldab teil seda vooluahelat kasutada taustvalgustuse LED-ide toiteks või vähese energiatarbega akude laadimiseks. Bipolaarse transistori voolu stabilisaatori ahel on näidatud joonisel 3.
Selles vooluringis seab transistori põhja pinge Zeneri dioodiga VD1, takisti R2 toimib vooluandurina. See on selle takistus, mis määrab stabilisaatori väljundvoolu. Kui vool suureneb, suureneb selle pingelang. Seda rakendatakse transistori emitterile. Selle tulemusena väheneb baas-emitteri pinge, mis on defineeritud kui erinevus baasi konstantse pinge ja emitteri pinge vahel, ja vool taastub seatud väärtuseni.
Sarnaselt töötavad ka voolugeneraatorid, millest tuntuim on "voolupeegli" ahel. Zener-dioodi asemel kasutab see bipolaarse transistori emitteri ristmikku ja transistori emitteri sisetakistust kasutatakse takistina R2. Praeguse peegli skeem on näidatud joonisel 4.
Veelgi lihtsamad on väljatransistoridele kokku pandud voolustabilisaatorid, mis töötavad joonisel 3 näidatud ahela tööpõhimõttel. Nendes saate pinge stabilisaatori asemel kasutada maanduspotentsiaali. Väljatransistoril valmistatud voolu stabilisaatori ahel on näidatud joonisel 5.
Kõik vaadeldavad skeemid ühendavad juhtelemendi ja võrdlusskeemi. Sarnast olukorda täheldati ka kompensatsioonipinge stabilisaatorite väljatöötamisel. Voolu stabilisaatorid erinevad pinge stabilisaatoritest selle poolest, et signaal tagasisideahelasse tuleb koormusvooluahelasse kuuluvast vooluandurist. Seetõttu kasutatakse voolu stabilisaatorite rakendamiseks selliseid tavalisi mikroskeeme nagu 142EN5 (LM7805) või LM317. Joonisel 6 on kujutatud LM317 kiibi voolu stabilisaatori ahelat.
Vooluandur on takisti R1 ja sellel hoiab stabilisaator pinge ja seega ka koormuse muutumatuna. Vooluanduri takistus on palju väiksem kui koormustakistus. Anduri pingelangus vastab kompensatsiooniregulaatori väljundpingele. Joonisel 6 näidatud vooluahel sobib suurepäraselt nii valgusdioodide kui ka akulaadijate toiteks.
Ja sobivad ideaalselt voolu stabilisaatoriteks. Need tagavad suurema tõhususe. võrreldes kompensatsiooni stabilisaatoritega. Just neid vooluahelaid kasutatakse tavaliselt LED-lampide draiveritena.
Kirjandus:
Iga raadioamatöör on tuttav NE555 kiibiga (analoog KR1006-ga). Selle mitmekülgsus võimaldab teil kujundada väga erinevaid omatehtud tooteid: lihtsast impulssvibraatorist kahe rakmete elemendiga kuni mitmekomponentse modulaatorini. Selles artiklis käsitletakse taimeri lülitusahelat ristkülikukujulise impulsi generaatori režiimis koos impulsi laiuse reguleerimisega.
Suure võimsusega LED-ide väljatöötamisega astus NE555 taas areenile dimmerina (dimmerina), tuletades meelde selle vaieldamatuid eeliseid. Sellel põhinevad seadmed ei nõua sügavaid teadmisi elektroonikast, komplekteeritakse kiiresti ja töötavad usaldusväärselt.
Teatavasti on LED-i heleduse reguleerimiseks kaks võimalust: analoog ja impulss. Esimene meetod hõlmab alalisvoolu amplituudi väärtuse muutmist LED-i kaudu. Sellel meetodil on üks oluline puudus - madal efektiivsus. Teine meetod hõlmab 200 Hz sagedusega voolu impulsi laiuse (töötsükli) muutmist mitme kilohertsini. Sellistel sagedustel on LED-ide värelus inimsilmale märkamatu. Võimsa väljundtransistoriga PWM-kontrolleri ahel on näidatud joonisel. See on võimeline töötama 4,5 kuni 18 V, mis näitab võimalust juhtida nii ühe võimsa LED-i kui ka kogu LED-riba heledust. Heleduse reguleerimise vahemik on 5 kuni 95%. Seade on ristkülikukujulise impulsi generaatori modifitseeritud versioon. Nende impulsside sagedus sõltub mahtuvusest C1 ja takistustest R1, R2 ning määratakse valemiga: f=1/(ln2*(R1+2*R2)*C1), Hz
Elektroonilise dimmeri tööpõhimõte on järgmine. Toitepinge rakendamise hetkel hakkab kondensaator laadima mööda ahelat: + Upit - R2 - VD1 -R1 -C1 - -U toide. Niipea, kui sellel olev pinge jõuab tasemeni 2/3U, avaneb taimeri sisemine transistor ja algab tühjendusprotsess. Tühjendus algab ülemisest plaadist C1 ja edasi mööda vooluringi: R1 - VD2 -7 IC - -U süvendi väljund. Pärast 1 / 3U märgini jõudmist taimertransistor sulgub ja C1 hakkab uuesti mahtuma. Tulevikus korratakse protsessi tsükliliselt, moodustades tihvti 3 juures ristkülikukujulisi impulsse.
Häälestustakisti takistuse muutmine viib taimeri väljundis (pin 3) impulsi aja vähenemiseni (pikenemiseni) ja selle tulemusena väheneb (suureneb) väljundsignaali keskmine väärtus. Läbi voolu piirava takisti R3 genereeritud impulsside jada juhitakse paisule VT1, mis on ühendatud vastavalt ühisele allikaahelale. Koormus LED-riba või järjestikku ühendatud suure võimsusega LED-ide kujul sisaldub VT1 äravooluahela katkestuses.
Sel juhul paigaldatakse võimas MOSFET-transistor, mille maksimaalne äravooluvool on 13A. See võimaldab juhtida mitme meetri pikkuse LED-riba sära. Kuid transistor võib vajada jahutusradiaatorit.
Blokeerimiskondensaator C2 välistab häirete mõju, mis võivad esineda toiteahelas taimeri lülitamise ajal. Selle mahtuvuse väärtus võib olla mis tahes vahemikus 0,01–0,1 uF.
Ühepoolse trükkplaadi mõõtmed on 22x24 mm. Nagu pildilt näha, pole sellel midagi üleliigset, mis võiks küsimusi tekitada.
Pärast kokkupanekut ei vaja PWM-dimmeri ahel reguleerimist ja trükkplaati on lihtne oma kätega valmistada. Plaat kasutab lisaks trimmeri takistile SMD elemente.
Transistor VT1 tuleb valida sõltuvalt koormusvõimsusest. Näiteks ühevatise LED-i heleduse muutmiseks piisab bipolaarsest transistorist, mille kollektori maksimaalne lubatud vool on 500 mA.
LED-riba heledust tuleb juhtida +12 V pingeallikast ja see peab vastama selle toitepingele. Ideaalis peaks regulaatori toiteallikaks olema spetsiaalselt lindi jaoks loodud stabiliseeritud toiteallikas.
Eraldi suure võimsusega LED-ide kujul olev koormus on erineva toitega. Sel juhul toimib voolu stabilisaator hämardi toiteallikana (seda nimetatakse ka LED-i draiveriks). Selle nimiväljundvool peab ühtima järjestikku ühendatud LED-ide vooluga.
Loe ka
Kui otsustate oma auto muuta LED-valgustiks, vajate LED-ide jaoks vähemalt lm317 vooluregulaatorit. Elementaarset stabilisaatorit pole keeruline kokku panna, kuid kahetsusväärsete möödalaskmiste vältimiseks isegi nii lihtsa ülesande puhul minimaalne haridusprogramm ei sega. Paljud inimesed, kes ei ole raadioelektroonikaga seotud, ajavad sageli segamini sellised mõisted nagu voolu stabilisaator ja pinge stabilisaator.
Pinge määrab, kui kiiresti elektronid läbi juhi liiguvad. Paljud hardcore overclockerid suurendavad protsessori südamiku pinget, et see kiiremini töötaks.
Voolutugevus on elektronide liikumise tihedus elektrijuhi sees. See parameeter on termilise sekundaarse emissiooni põhimõttel töötavate raadioelementide jaoks äärmiselt oluline, eriti valgusallikate puhul. Kui juhi ristlõikepindala ei suuda elektronide voolu läbida, hakkab liigne vool eralduma soojusena, põhjustades osa olulise ülekuumenemise.
Protsessi paremaks mõistmiseks analüüsime plasmakaare (selle alusel töötab gaasipliitide ja katelde elektrisüüte). Väga kõrge pinge korral on vabade elektronide kiirus nii suur, et nad saavad kergesti "lennata" elektroodide vahelist kaugust, moodustades plasmasilla.
Ja see on elektriline kütteseade. Kui elektronid seda läbivad, edastavad nad oma energia kütteelemendile. Mida suurem on voolutugevus, seda tihedam on elektronide vool, seda tugevamini termoelement kuumeneb.
Iga elektroonikakomponent, olgu see siis lambipirn või arvuti keskseade, vajab optimaalseks tööks selgelt piiratud arvu elektrone, mis voolavad läbi juhtide.
Kuna meie artiklis räägime LED-ide stabilisaatorist, räägime neist.
Kõigi nende eelistega on LED-idel üks puudus - suur tundlikkus võimsusparameetrite suhtes. Isegi mõõdukas jõu ja pinge liig võib põhjustada valgust kiirgava materjali läbipõlemise ja dioodi rikke.
Nüüd on väga moes auto valgustussüsteem ümber teha LED-valgustuse alla. Nende värvitemperatuur on palju lähedasem loomulikule valgusele kui ksenoon- ja hõõglampide oma, mis väsitab juhti pikkadel sõitudel palju vähem.
See lahendus nõuab aga erilist tehnilist lähenemist. Auto LED-dioodi nimitoitevool on 0,1-0,15 mA ja käivitusaku sadu ampreid. Sellest piisab, et põletada palju kalleid valgustuselemente. Selle vältimiseks kasutage autos LED-ide jaoks 12-voldist stabilisaatorit.
Autode võrgu voolutugevus muutub pidevalt. Näiteks auto konditsioneer “sööb” kuni 30 amprit, väljalülitamisel ei naase selle tööks “eraldatud” elektronid enam tagasi generaatorisse ja akusse, vaid jaotatakse ümber teiste elektriseadmete vahel. Kui 1-3 A võimsusega hõõglambi puhul ei mängi lisavoolu 300 mA rolli, siis 150 mA toitevooluga dioodile võivad mitmed sellised hüpped saatuslikuks saada.
Autotööstuse LED-ide pikaajalise töö tagamiseks kasutatakse suure võimsusega LED-ide jaoks lm317 voolu stabilisaatorit.
Voolu piiramise meetodi järgi eristatakse kahte tüüpi seadmeid:
See töötab pingejaguri põhimõttel. See vabastab antud parameetri voolu, hajutades ülejäägi soojuse kujul. Sellise seadme tööpõhimõtet saab võrrelda täiendava äravooluavaga varustatud kastekannuga.
Eelised
Puuduseks on see, et kütte tõttu on see halvasti kohandatud suure koormusega töötamiseks.
Kuidas köögiviljalõikur lõikab sissetulevat voolu läbi spetsiaalse kaskaadi, andes välja rangelt mõõdetud kiiruse.
Eelised
Puudused
Arvestades autotööstuse LED-ide madalat voolutugevust, saate kokku panna lihtsa isetehtava LED-stabilisaatori. Kõige soodsam ja lihtsam LED-lampide ja -ribade draiver on kokku pandud lm317 kiibile.
Raadioelektrooniline moodul LM317 on mikroskeem, mida kasutatakse voolu ja pinge stabiliseerimissüsteemides.
Lihtsaima stabilisaatori skeem Selle skeemi järgi saab kokku panna kõige lihtsama 12-voldise pingeregulaatori. Takisti R1 piirab väljundvoolu, R2 piirab väljundpinget. Selles vooluringis kasutatavad kondensaatorid vähendavad pinge pulsatsiooni ja suurendavad stabiilsust.
Autojuhi vajadused rahuldab kõige lihtsam stabiliseerimismehhanism, kuna auto võrgu toitepinge on üsna stabiilne.
Autos dioodide stabilisaatori valmistamiseks vajate:
Kogume vastavalt ülaltoodud skeemile
Takisti võimsus ja takistus arvutatakse toiteallika voolutugevuse ja LED-ide poolt nõutava voolu põhjal. 150 mA võimsusega auto LED-i puhul peaks takisti takistus olema 10-15 oomi ja arvestuslik võimsus 0,2-0,3 vatti.
Kuidas oma kätega kokku panna, vaadake videot:
lm317 kiibil oleva juhi disaini kättesaadavus ja lihtsus võimaldab teil valutult ümber varustada mis tahes auto elektrilised valgustussüsteemid.
Kõik LED-id, olenemata vormitegurist ja elektrilistest parameetritest, saavad toite voolust. Õigesti seadistatud vool tagab valgustusseadme pikaajalise ja stabiilse töö. Miks paigaldavad LED-tootjad sageli voolu stabilisaatori asemel pingestabilisaatori? Kuidas see mõjutab LED-lampide, lintide, laternate ja prožektorite tööd? Proovime selle välja mõelda.
Nimest lähtuvalt on need seadmed mõeldud pinge hoidmiseks koormuses teatud tasemel. Sel juhul sõltub väljundvoolu suurus koormusest endast. Teisisõnu, kui palju koormust on vaja, kui palju see võtab, kuid mitte rohkem kui maksimaalne võimalik väärtus. Oletame, et pinge stabilisaatoril on järgmised väljundparameetrid: 12 V ja 1 A. See tähendab, et väljundis hoitakse alati 12 V ja voolutarve võib olla vahemikus null kuni üks ampri. Pingeregulaatoreid on kahte tüüpi: lineaarsed ja lülitusregulaatorid.
Reeglina on stabilisaatori ahelas reguleerivaks elemendiks bipolaarne või väljatransistor. Kui see transistor töötab aktiivses režiimis, nimetatakse stabilisaatorit lineaarseks. Kui reguleeriv transistor töötab võtmerežiimis, nimetatakse stabilisaatorit impulss-.
Kõige tavalisemad ja odavamad on lineaarsed pingeregulaatorid, kuid neil on mitmeid puudusi:
Selliste puudustega mitte silmitsi seismiseks on soovitatav kasutada impulss-tüüpi pingestabilisaatoreid. Neid on kolme tüüpi: astmeline, astmeline ja universaalne. Lülitusstabilisaatorid on kõrge kasuteguriga, ei vaja lisasoojuse eemaldamist suurte koormusvoolude korral, kuid on kallimad.
Lihtsaim voolupiiraja on takisti. Seda nimetatakse sageli lihtsaimaks stabilisaatoriks, mis pole tõsi, kuna takisti ei suuda voolu stabiliseerida, kui selle sisendis pinge kõigub.
Takisti kasutamine LED-toiteahelas on lubatud ainult stabiliseeritud sisendpingega. Vastasel juhul kanduvad kõik pingetõusud üle koormusele ja mõjutavad LED-i tööd negatiivselt. Takistusvoolu piirajate efektiivsus on väga madal, kuna kogu nende tarbitav energia hajub soojusena.
Lineaarsete stabilisaatorite valmisintegraallülitustel (IM) põhinevate konstruktsioonide puhul veidi suurem efektiivsus. IM-põhised lineaarsed stabilisaatoriahelad eristuvad minimaalse elementide komplekti, häirete puudumise ja lihtsa seadistamise poolest.
Reguleeriva elemendi ülekuumenemise vältimiseks peaks sisend- ja väljundpinge vahe olema väike, kuid piisav (3-5 volti). Vastasel juhul on mikroskeemi korpus sunnitud kasutamata energiat hajutama, vähendades sellega tõhusust.
Valmis IM-i lineaarsetel stabilisaatoritel põhinevad LED-draiverid eristuvad madala hinna ja isevalmistamise elementide kättesaadavuse poolest.
Kõige tõhusamad vooludraiverid peetakse impulsilaiusmoduleeritud (PWM). Need on konstrueeritud spetsiaalsete tagasisideahela ja kaitseelementidega mikroskeemide baasil, mis suurendab mitu korda kogu seadme töökindlust. Impulsstrafo olemasolu neis suurendab vooluahela maksumust, kuid seda õigustab kõrge efektiivsus ja kasutusiga. Praeguseid 12 V allikaga PWM-stabilisaatoreid on spetsiaalse mikrolülituse abil lihtne oma kätega teha. Näiteks PowTechi PT4115 IC, mis on mõeldud spetsiaalselt LED-ide toiteahelate jaoks, mille võimsus on 1 kuni 10 vatti.
Valgusdioodide puhul on lisaks nimivoolule veel üks oluline parameeter - päripinge langus. Selle parameetri roll on samuti märkimisväärne, mistõttu on see näidatud pooljuhtseadme tehniliste parameetrite esimesel real.
Selleks, et vool hakkaks läbi p-n-siirde voolama, tuleb sellele rakendada mingi minimaalne päripinge Umin.pr Minimaalse päripinge väärtus on näidatud LED-dokumentatsioonis ja see kajastub voolu-pinge karakteristikutes (CVC). ) graafik.
LED-i CVC rohelisel sektsioonil on näha, et ainult siis, kui Umin.pr. vool I hakkab voolama. Upr-i edasine väike tõus toob kaasa Ipr järsu tõusu. Seetõttu langeb isegi väike pinge üle Umax..pr. LED-kristallile kahjulik. Umax.pr ületamise hetkel. vool saavutab haripunkti ja kristall hävib. Iga LED-i tüübi jaoks on nimivool ja vastav pinge (passiandmed), mille juures seade peab välja töötama deklareeritud kasutusea.
Autojuhid teevad kõige rohkem vigu, kui nad üritavad säästa LED-valgustuse toiteskeemi. Sageli lülitavad autojuhid LED-seadmed sisse otse akust ja kurdavad seejärel mitmesuguste probleemide üle: vilkumine, heleduse kaotus ja kristalli täielik väljasuremine. Kõik see on tingitud vahepealse muunduri puudumisest, mis peab kompenseerima pingelangused vahemikus 10–14,5 V. Teine autoomanike viga on ühendada ainult takisti kaudu, mis on mõeldud 12 V aku keskmiseks lugemiseks. Takisti on lineaarne element, mis tähendab, et seda läbiv vool suureneb võrdeliselt pingega. Takisti kaudu ühendamine on lubatud tingimusel, et see on arvutatud 14,5 V, kuid siis peate leppima LED-ide mittetäieliku valgusväljundiga rongisiseses võrgus madala ja keskmise pinge korral. Seetõttu on autos LED-ide ühendamise ühemõtteline õige viis kasutada voolu stabilisaatorit, eelistatavalt impulss-tüüpi.
Erinevates valgusdioodidel põhinevates valgustuskonstruktsioonides kasutatakse sageli pingestabilisaatoreid. Miks see juhtub? Esiteks on need palju odavamad kui kvaliteetsed praegused draiverid. Teiseks, pinge stabilisaatorist enam-vähem usaldusväärse draiveri saamiseks piisab, kui paigaldada väljundisse takisti, arvutades õigesti selle võimsuse ja takistuse. Sellist vooluahela lahendust kasutatakse sageli odavates LED-lampides ja LED-ribasid kasutavates valgustuskonstruktsioonides.
Enamiku LED-ribade toiteallikaks on stabiilne 12 V pinge. Kui me vaatame lindi kujundust üksikasjalikumalt, näeme, et see on jagatud väikesteks osadeks. Reeglina koosneb iga sektsioon kolmest SMD LED-ist ja ühest voolu reguleerivast takistist. Pingelang ühel valgust kiirgaval elemendil on keskmiselt 2,5-3,5 V ehk kokku maksimaalselt 10,5 V. Ülejäänud osa kustutab takisti, mille väärtuse valib tootja kasutatavate LED-ide tüübi järgi. Seetõttu võib LED-i ühendamist pingeregulaatori ja takisti kimbu kaudu pidada õigeks.
Stabilisaatori väljundvõimsus peaks olema umbes 30% suurem kui koormuse energiatarve.
Kui kasutate lihtsat toiteallikat ilma stabiliseerimiseta (trafo, dioodsild ja kondensaator), jaotub võrgupinge kerge suurenemisega selle proportsionaalselt vähendatud osa ühtlaselt lindi iga sektsiooni kõigile neljale elemendile. Selle tulemusena suureneb vool, kristalli temperatuur ja selle tulemusena algab LED-ide pöördumatu lagunemise protsess.
Kõige õigem vooluahela lahendus on impulss-tüüpi voolu stabilisaatori kasutamine. Praeguseks on see parim valik, mida kasutavad kõik juhtivad LED-toodete tootjad. Praegune PWM-kontrolleriga draiver pole praktiliselt kuumutatud, tõhus ja usaldusväärne.
Mida siis eelistada: odavat takistiga pingeregulaatorit või kallimat voolujuhti? Õige vastus on peidus väljendis: "Igasugune kokkuhoid peab olema põhjendatud." Kui peate ühendama kümmekond nõrkvoolu LED-i või mitte rohkem kui ühe meetri linti, ei saa esimese valiku valimist veaks nimetada.
Kuid kui teie eesmärk on toita patenteeritud LED-e, mille iga kristalli võimsus on üle 1 W, ei saa te ilma kvaliteetse vooludraiverita hakkama. Kuna selliste kiirgavate dioodide maksumus on palju kõrgem kui draiveri hind.
Loe ka
