Простые линейные стабилизаторы тока для светодиодов своими руками

Известно, что яркость светодиода очень сильно зависит от протекающего через него тока. В то же время ток светодиода очень круто зависит от питающего напряжения. Отсюда возникают заметные пульсации яркости даже при незначительной нестабильности питания.

Но пульсации — это не страшно, гораздо хуже то, что малейшее повышение питающего напряжения может привести к настолько сильному увеличению тока через светодиоды, что они просто выгорят.

Чтобы этого не допустить, светодиоды (особенно мощные) обычно запитывают через специальные схемы — драйверы, которые по сути своей являются стабилизаторами тока. В этой статье будут рассмотрены схемы простых стабилизаторов тока для светодиодов (на транзисторах или распространенных микросхемах).

Стабилизаторы тока на транзисторах

Для стабилизации тока через светодиоды можно применить хорошо известные решения:

На рисунке 1 представлена схема, работа которой основана на т.н. эмиттерном повторителе. Транзистор, включенный таким образом, стремится поддерживать напряжение на эмиттере в точности таким же, как и на базе (разница будет только в падении напряжения на переходе база-эмиттер). Таким образом, зафиксировав напряжение базы с помощью стабилитрона, мы получаем фиксированное напряжение на R1.

Далее, используя закон Ома, получаем ток эмиттера: I_э = U_э/R1. Ток эмиттера практически совпадает с током коллектора, а значит и с током через светодиоды.

Обычные диоды имеют очень слабую зависимость прямого напряжения от тока, поэтому возможно их применение вместо труднодоступных низковольтных стабилитронов. Вот два варианта схем для транзисторов разной проводимости, в которых стабилитроны заменены двумя обычными диодами VD1, VD2:

Ток через светодиоды задается подбором резистора R2. Резистор R1 выбирают таким образом, чтобы выйти на линейный участок ВАХ диодов (с учетом тока базы транзистора). Напряжение питания всей схемы должно быть не меньше, чем суммарное напряжение всех светодиодов плюс около 2-2.5 вольт сверху для устойчивой работы транзистора.

Например, если нужно получить ток 30 мА через 3 последовательно включенных светодиодов с прямым напряжением 3.1 В, то схему следует запитать напряжением не ниже 12 Вольт. При этом сопротивление резистора должно быть около 20 Ом, мощность рассеивания — 18 мВт. Транзистор следует подобрать с максимальным напряжением Uкэ не ниже напряжения питания, например, распространенный S9014 (n-p-n).

Сопротивление R1 будет зависеть от коэфф. усиления транзистора h_fe и ВАХ диодов. Для S9014 и диодов 1N4148 достаточно будет 10 кОм.

Применим описанный стабилизатор для совершенствования одного из светодиодных светильников, описанного в этой статье. Улучшенная схема будет выглядеть так:

Данная доработка позволяет значительно снизить пульсации тока и, следовательно, яркости светодиодов. Но главный плюс схемы заключается в нормализации режима работы светодиодов и защита их от бросков напряжения во время включения. Это приводит к существенному продлению срока службы светодиодной лампы.

Из осциллограмм видно, что добавив в схему стабилизатор тока для светодиода на транзисторе и стабилитроне, мы тут же уменьшили амплитуду пульсаций в несколько раз:

При указанных на схеме номиналах, на транзисторе рассеивается мощность чуть больше 0.5 Вт, что позволяет обойтись без радиатора. Если емкость балластного конденсатора увеличить до 1.2 мкФ, то на транзисторе будет падать

23 Вольт, а мощность составит около 1 Вт. В этом случае без радиатора не обойтись, но зато пульсации понизятся чуть ли не до нуля.

Вместо указанного на схеме транзистора 2CS4544, можно взять 2SC2482 или аналогичный с током коллектора больше 100 мА и допустимым напряжением U_кэ не менее 300 В (подойдут, например, старые советские КТ940, КТ969).

Желаемый ток, как обычно, задается резистором R*. Стабилитрон рассчитан на напряжение 5.1 В и мощность 0.5 Вт. В качестве светодиодов применены распространенные smd-светодиоды из китайской лампочки (а еще лучше взять готовую лампу и добавить в нее недостающие компоненты).

Теперь рассмотрим схему, представленную на рисунке 2. Вот она отдельно:

Токовым датчиком здесь является резистор, сопротивление которого рассчитывается по формуле 0.6/I_нагр. При увеличении тока через светодиоды, транзистор VT2 начинает открываться сильнее, что приводит к более сильному запиранию транзистора VT1. Ток уменьшается. Таким образом происходит стабилизация выходного тока.

Достоинства схемы — ее простота. К недостатку можно записать довольно большое падение напряжения (а следовательно и мощности) на транзисторе VT1. Это не критично при небольших токах (десятки и сотни миллиампер), однако дальнейшее увеличение тока через светодиоды потребует установки этого транзистора на радиатор.

Также, вместо биполярного транзистора, можно применить p-канальный MOSFET. Схема, приведенная ниже, представляет собой мощный светильник на двух 10-ваттных светодиодах и 40-ваттном IRF9510 в корпусе ТО-220 (см. характеристики):

Ток через светодиоды задается подбором резистора R1. VT1 — любой маломощный. Светодиоды — Cree XM-L T6 10W (см. спецификацию) или аналогичные.

Транзистор VT2 и светодиоды необходимо разместить на общем радиаторе, площадью не менее 900 см 2 (это если без принудительного охлаждения). Использование термопасты обязательно. Ребра радиатора должен быть толстым и массивным, чтобы максимально быстро отводить тепло. Оцинкованные профили для гипсокартона, консервные банки из-под селедки и крышки от кастрюль категорически не подходят.

Если такая мощность не нужна, можно сократить количество светодиодов до одного. Но при этом придется понизить напряжение питания на 3-3.5 вольта. Иначе потребляемая мощность останется прежней, транзистор будет греться в два раза сильнее, а светить будет в два раза хуже.

Для снижения мощности правильнее было бы оставить оба светодиода, но уменьшить ток, например, до 2А — тогда мощность упадет с 20 до 12 Вт, а срок жизни светодиодов многократно возрастет. И площадь радиатора можно будет уменьшить до 600 см 2 .

Вместо IRF9510 можно взять, например, IRF9Z34N (19А, 55В) или NDP6020P (24А, 20В). Смотрите сами, какие есть в вашем распоряжении. Если совсем ничего нет, самое время закупиться по дешевке:

наименование	характеристики	цена
IRF9510	P-channel, 100V, 4A	209 руб. / 10 шт.
IRF9Z34N	P-channel, 55V, 19A	124 руб. / 10 шт.
NDP6020P	P-channel, 20V, 24A	120 руб. / 10 шт.
Cree XM-L T6	10W, 3A	135 руб. / шт.

Ну а самая простейшая схема стабилизатора тока для светодиодов на полевом транзисторе состоит всего лишь из одного транзистора с закороченным накоротко затвором и истоком:

Вместо КП303Е подойдет, например, BF245C или аналогичный со встроенным каналом. Принцип действия схож со схемой на рисунке 1, только в качестве эталонного напряжения используется потенциал «земли». Величина выходного тока определяется исключительно начальным током стока (берется из даташита) и практически не зависит от напряжения сток-исток U_си. Это хорошо видно из графика выходной характеристики:

На схеме на рисунке 3 в цепь истока добавлен резистор R1, задающий некоторое обратное смещение затвора и позволяющий таким образом изменить ток стока (а значит и ток нагрузки).

Пример самого простого драйвера тока для светодиода представлен ниже:

Здесь применен полевой транзистор с изолированным затвором и встроенным каналом n-типа BSS229. Точное значение выходного тока будет зависеть от характеристик конкретного экземпляра и сопротивления R1.

Это, в общем-то, все способы превратить транзистор в стабилизатор тока. Есть еще так называемое токовое зеркало, но применительно к светодиодным светильникам оно не подходит. Поэтому перейдем к микросхемам.

Стабилизаторы тока на микросхемах

Микросхемы позволяют добиться гораздо более высоких характеристик, чем транзисторы. Чаще всего для сборки стабилизатор тока для светодиодов своими руками используют прецизионные термостабильные источники опорного напряжения (TL431, LM317 и другие).

TL431

Типовая схема стабилизатора тока для светодиодов на TL431 выглядит так:

Так как микросхема ведет себя так, чтобы поддерживать на резисторе R2 фиксированное напряжение 2.5 В, то ток через этот резистор всегда будет равен 2.5/R2. А если пренебречь током базы, то можно считать, что I_Rн = I_R2. И чем выше будет коэффициент усиления транзистора h_fe, тем больше эти токи будут совпадать.

R1 рассчитывается таким образом, чтобы обеспечить минимальный рабочий ток микросхемы — 1 мА.

А вот пример практического применения TL431 в светодиодной лампе:

На транзисторе падает около 20-30 В, рассеиваемая мощность составляет менее 1.5 Вт. Кроме указанного на схеме 2SC4544 можно применить более мощный BD711 или старый советский КТ940А. Транзисторы в корпусе TO-220 не требуют установки на радиатор до мощностей 1.5-2 Вт включительно.

Резистор R3 служит для ограничения импульса зарядки конденсатора при включении питания. Ток через нагрузку задается резистором R2.

В качестве нагрузки R_н здесь выступают 90 белых чип-светодиодов 2835. Максимальная мощность при токе 60 мА составляет 0.2 Вт (24Lm), падение напряжения — 3.2 В. Также можно применить любые другие подходящие светодиоды, например, SMD5050.

Для увеличение срока службы мощность диодов специально занижена на 20% (0.16 Вт, ток 45 мА), соответственно, суммарная мощность всех светодиодов составляет — 14 Вт.

Хотя я бы рекомендовал найти светодиоды в точно таком же форм-факторе (2.8х3.5мм), но мощностью 0.5 Вт. Они и греться будут меньше и прослужат дольше.

Найти такие светодиоды, а также все необходимое для сборки схемы можно по этим ссылкам:

наименование	характеристики	цена
SMD 2835	LED, 3.3V, 0.15A, 0.5W	67 руб. / 100 шт.
2SC4544	NPN, 300V, 0.1A	10 руб. / шт.
BD711	NPN, 100V, 12A	120 руб. / 10 шт.
1N4007	1000V, 1A	51 руб. / 100 шт.
TL431A	36V, 100mA	87 руб. / 100 шт.

Разумеется, приведенную схему стабилизатора тока для светодиодов на 220 В можно пересчитать под любой необходимый ток и/или другое количество имеющихся в распоряжении светодиодов.

С учетом допустимого разброса напряжения 220 Вольт (см. ГОСТ 29322-2014), выпрямленное напряжение на конденсаторе C1 будет находиться в диапазоне от 293 до 358 В, поэтому он должен быть рассчитан на напряжение не менее 400 В.

Исходя из диапазона питающих напряжений, рассчитываются параметры остальных элементов схемы.

Например, резистор, задающий рабочий режим микросхемы DA1 должен обеспечивать ток не менее 0.5 мА при напряжении на С1 = 293 В. Максимальное количество светодиодов не должно превышать N_LED = 100 мА). Отлично подойдут упомянутые выше 1N4007.

Как видите, схемка простейшая и не содержит каких-либо доростоящих компонентов. Вот текущие цены (и они, скорее всего, будут и дальше снижаться):

название	характеристики	стоимость
SMD 5630	LED, 3.3V, 0.15A, 0.5W	240руб. / 1000шт.
LM317	1.25-37V, >1.5A	112руб. / 10шт.
MB6S	600V, 0.5A	67руб. / 20шт.
120μF, 400V	18х30mm	560руб. / 10шт.

Таким образом, потратив в общей сложности 1000 руб., можно собрать десяток 30-ваттных (. ) не мерцающих (. ) лампочек. А так как светодиоды работают не на полную мощность, а единственный электролит не перегревается, то эти лампы будут практически вечными.

Вместо заключения

К недостаткам приведенных в статье схем следует отнести низкий КПД за счет бесполезной траты мощности на регулирующих элементах. Впрочем, это свойственно всем линейным стабилизаторам тока.

Низкий коэффициент полезного действия неприемлем для устройств, питающихся от автономных источников тока (светильники, фонарики и т.п.). Существенного повышения КПД (90% и более) можно добиться применением импульсных стабилизаторов тока.

Стабилизатор тока для светодиодов своими руками

простой стабилизатор тока с минимальной просадкой напряжения

Автор: blek127, blek127@mail.ru
Опубликовано 28.10.2014
Создано при помощи КотоРед.

Стабилизатор тока с минимальной просадкой напряжения.

С необходимым девайсом столкнулся когда захотел сделать ходовые огни для авто. В магазине из того что было, выбрал самы подходящие по цене и качеству светодиоды LEMWS68T80FZ10. ниже фото зависимости светимости от напряжения на светодиоде.

Из таблицы видно что при 150 ма светодиод будет требовать 3 вольта, следовательно соединив 4 штучки последовательно я получу 12 вольт. Но не все так просто, собрав цепь из 4 светодиодов я подключил к лабораторному блоку питания, задал 12 вольт и смотрел. Сначала было как в таблице 150 ма, но потом ток начал расти, и причем cильно, не дожидаясь когда светодиоды сгорят я выключил ток. Проблема в том что при нагревании светодиоды начинают больше потреблять тока, в результате сильнее греться и еще больше потреблять и т д. Так у этих светодиодов очень сильно меняется яркость от напряжения, достаточно увеличить напругу на 0.1 вольт и уже отчетливо видно что светимость изменилась, а это всего 0.1 вольта из 12. Так же следует помнить что в машине не всегда 12 вольт, когда она заведена там уже 14, пробовал ставить постоянный резистор и смотреть как будет меняться светимость при изменение напряжения от 12 до 14, сильно меняется, нужен стабилизатор тока, но очень простой с минимумом обвязки. И вот что я придумал

полевик подойдет любой, единственное на что надо обращать внимание это его рабочие напряжение, прямой он или обратный, сопротивление при 5 вольт на затворе. я выбрал вот такой

резистор на 130 кОм на затворе нужен что бы не возникал резонанс, без него полевик слишком быстро открывается и закрывается и схема не может поймать нужный ток. Ток смотрится путем падения напряжения на резисторе 0.5 Ом. Если нужно держать ток в 100 ма, то напряжение на 0.5 Ом резисторе будет 50 мв, следовательно на 1 ножке микросхемы надо создать с помощью резисторного делителя те же 50 мв. в моем случае их создают резистор на 10 Ком и переменник на 500 Ом.

Вот и вся схема. Микросхема имеет опорное напряжение 5 вольт на 14 ножке, на 3 ножке напряжение будет меняться от 0 до 5 вольт, тем самым будет осуществляться регулирование тока. Остальная часть микрухи не задействована. Можно было бы использовать обычный операционный усилитель, но тогда еще стабилитрон с резистором мострячить бы пришлось, да и данная микросхема у меня была под рукой) Схема работает от 12 до 15 вольт, минимальная просадка на стабилизаторе 0.1 вольта при токе 100 ма, и 0.2 вольта при токе 200 ма.

На достигнутом я не смог остановиться и решил усилить светимость добавив еще 2 ряда светодиодов. Немного поэксперементировав получил такую схему

Настроил на ток 300 ма. по 100 ма на каждый ряд светодиодов, дело в том что при токе 100 ма КПД светодиодов больше и срок службы дольше. Из за неравномерного нагрева возможен перекос, то есть горячие светодиоды буду потреблять тока больше холодных, поэтому на каждую ветку добавил по 5 Ом ресзистору, так же это позволило разгузить полевик, в этой схеме он работает на пределе. Повысилась минимальная просадка, с 0.1 вольта до 1 вольта. то есть такая схема работает от 13 до 15 вольт. Я решил сделать что бы ходовые огни включались сами при повороте ключа, для этого достаточно в машине найти нужный провод на котором напряжение будет появляться только при повороте ключа и присоедениться к нему. Так как схема будет практически всегда работать при заведенном двигателе, а это значит напряжение падать если и будет то не существенно, поэтому и сделал рабочий режим от 13 до 15 вольт.

Паралельное соеденение мощных светодиодов как бы не желательно, причина неравномерный нагрев, в этой схеме я так сделал ради эксперемента, хотя можно было просто поднять ток в схеме с одним рядом светодиодов. Если же другого выхода нет и все же светодиоды нужно запаралелить, то нужно добиться что бы их температура по возможности была у всех одинакова.

Далее я сталкнулся с самой очевидной проблемой — нагрев. Вся платка сильно раскалялась, а это снижает срок службы светодиодов. Тем не менее для того что бы отвести тепло не надо мострячить радиатор к каждому светодиоду, оказалось достаточно просто хорошо охолождать плату. Сделал я это так

Полоска меди припаяна к обратно стороне платы, и прикручина к корпусу противотуманки.

естественно вместо переменника я подобрал постоянный резистор.

А вот так оно светиться. Жаль на фото это выглядит не так ярко как когда сам смотришь.

Как сделать стабилизаторы тока для светодиодов своими руками

Яркость светодиодных источников зависит от протекающего тока, а он в свою очередь – от напряжения питания. В условиях колебания нагрузки возникает пульсация светильников. Для ее предотвращения используется специальный драйвер – стабилизатор тока. При поломках элемент можно сделать самостоятельно.

Конструкция и принцип работы
Разновидности токовых стабилизаторов
Резисторные стабилизаторы
Транзисторные устройства
Стабилизаторы тока на полевике
Линейные устройства
Феррорезонансное устройство
Особенности схемы токового зеркала
Стабилизатор компенсационного напряжения
Устройства на микросхемах
Импульсные стабилизаторы
Как сделать стабилизатор тока для светодиодов самостоятельно
На основе драйверов
Стабилизатор для автомобильной подсветки
Нюансы расчета стабилизатора тока

Конструкция и принцип работы

Стабилизатор обеспечивает постоянство тока при его отклонении

Стабилизатор обеспечивает постоянство показателей рабочего тока LED-диодов при его отклонении от нормы. Он предотвращает перегрев и выгорание светодиодов, поддерживает постоянство потока при перепадах напряжения или разрядке АКБ.

Простейшее устройство состоит из трансформатора, выпрямительного моста, соединенного с резисторами и конденсаторами. Действие стабилизатора основывается на следующих принципах:

подача тока на трансформатор и изменение его предельной частоты до частоты электросети – 50 Гц;
регулировка напряжения на повышение и понижение с последующим выравниванием частоты до 30 Гц.

В процессе преобразования также задействуются выпрямители высоковольтного типа. Они определяют полярность. Стабилизация электрического тока осуществляется при помощи конденсаторов. Для снижения помех применяются резисторы.

Разновидности токовых стабилизаторов

Светодиод загорается при достижении порогового значения тока. Для маломощных устройств этот показатель равняется 20 мА, для сверхъярких – от 350 мА. Разброс порогового напряжения объясняет наличие различных видов стабилизаторов.

Резисторные стабилизаторы

Для регулируемого стабилизатора параметров тока для маломощных светодиодов применяется схема КРЕН. Она предусматривает наличие элементов КР142ЕН12 либо LM317. Процесс выравнивания осуществляется при силе тока 1,5 А и напряжении на входе 40 В. В условиях нормального теплового режима резисторы рассеивают мощность до 10 т. Собственное энергопотребление составляет около 8 мА.

Узел LM317 удерживает на главном резисторе постоянную величину напряжения, регулируемую подстроечным элементом. Основной, или токораздающий элемент может стабилизировать ток, пропущенный через него. По этой причине стабилизаторы на КРЕН применяются для зарядки аккумуляторов.

Величина в 8 мА не изменяется даже при колебаниях тока и напряжения на входе.

Транзисторные устройства

Схема транзисторного стабилизатора напряжения

Регулятор на транзисторах предусматривает использование одного или двух элементов. Несмотря на простоту схемы при колебаниях напряжения не всегда бывает стабильный ток нагрузки. При его увеличении на одном транзисторе повышается напряжение резистора до 0,5-0,6 В. после этого начинает работать второй транзистор. В момент его открытия первый элемент закрывается, а сила и величина тока, проходящие через него, понижается.

Второй транзистор должен быть биполярным.

Две схемы для транзисторов разной проводимости, в которых стабилитроны заменены двумя обычными диодами VD1, VD2

Для реализации схемы с заменой стабилитронов на диоды применяются:

диоды VD1 и VD2;
резистор R1;
резистор R2.

Подача тока через светодиодный элемент задается резистором R2. Для выхода на линейный участок ВАХ-диодов с привязкой к току базового транзистора используется резистор R1. Чтобы транзистор сохранял устойчивость, напряжение питания не должно быть меньше суммарного напряжения диодов + 2-2,5 В.

Для получения тока 30 мА через 3 последовательно подключенных диода с напряжением 3,1 В по прямой производится запитка 12 В. Резисторное сопротивление должно равняться 20 Ом при мощности рассеивания 18 мВт.

Схема нормализует режим работы элементов, снижает токовые пульсации.

Схема с советскими транзисторами. Допустимое напряжение советских КТ940 или КТ969 – до 300 В, что подходит, если источник света – мощный SMD-элемент. Параметры тока задаются резистором. Напряжение стабилитрона составляет при этом 5,1 В, а мощность – 0,5 В.

Минус схемы – падение напряжения при повышении силы тока. Его можно устранить, заменив биполярный транзистор на MOSFET с низкими параметрами сопротивления. Мощный диод заменяется элементом IRF7210 на 12 А или IRLML6402 на 3,7 А.

Стабилизаторы тока на полевике

Стабилизатор напряжения на полевом транзисторе

Полевой элемент отличается закороченным истоком и затвором, а также встроенным каналом. При использовании полевика (IRLZ 24) с 3-мя выводами на вход подается напряжение 50 В, на выходе получается 15,7 В.

Для подачи напряжения задействуется потенциал заземления. Параметры тока на выходе зависят от начального тока стока, и не привязываются к истоку.

Линейные устройства

Стабилизатор, или делитель постоянного показателя тока принимает нестабильное напряжение. На выходе линейный прибор его выравнивает. Он функционирует по принципу постоянного изменения параметров сопротивления для выравнивания питания на выходе.

К преимуществам эксплуатации относятся минимальное число деталей, отсутствие помех. Недостатком является малый КПД при разнице питания на входе и выходе.

Феррорезонансное устройство

Стабилизатор для переменного тока устаревшей модели, схема которого представлена конденсатором и двумя катушками – с ненасыщенным и насыщенным сердечником. К насыщенному (индуктивному) сердечнику подается напряжение постоянного типа, не зависимое от параметров тока. Это облегчает подбор данных для второй катушки и емкостный диапазон стабилизации питания.

Устройство работает по принципу качелей, которые сразу сложно остановить или раскачать сильнее. Подача напряжения происходит по инерции, поэтому возможны падения нагрузки или разрыв цепи питания.

Особенности схемы токового зеркала

Токовое зеркало, или отражатель выстраивается на паре транзисторов согласованного типа, т.е. с одинаковыми параметрами. Для их производства используется один светодиодный кристалл полупроводника.

Схема токового зеркала по уравнению Эберса-Молла. Принцип работы заключается в том, что транзисторные базы объединяются, а эмиттеры подкидываются на одну шину питания. В итоге параметры переходного напряжения сцепки «база – транзистор-эмиттер» равны.

Преимущества схемы заключаются в равном диапазоне устойчивости и отсутствии падения напряжение на резисторе-эмиттере. Параметры легче задаются при помощи тока. Недостаток заключается в эффекте Эрли – привязке напряжения на выходе к коллекторному и его колебания.

Схема токового зеркала Уилсона. Токовое зеркало может стабилизировать постоянную величину выходного тока и реализуется так:

Транзисторы № 1 и № 1 включены по принципу стандартного токового зеркала.
Транзистор № 3 фиксирует потенциал коллектора элемента № 1 на удвоенный параметр падения диодного напряжения.
Оно будет меньше, чем напряжение питания, что подавляет эффект Эрли.
Коллектор транзистора № 1 задействуется для установления режима схемы.
Ток на выходе зависит от транзистора № 2.
Транзистор № 3 трансформирует выходной ток в нагрузку с переменным напряжением.

Транзистор № 3 можно не согласовывать с остальными.

Стабилизатор компенсационного напряжения

Компенсационный стабилизатор напряжения

Выпрямитель работает по принципу обратной связи цепи для напряжения. Полное или частичное напряжение приравнивает к опоре. В результате стабилизатор генерирует параметры напряжения ошибки, устраняя колебания яркости для светодиодов. Прибор состоит из следующих элементов:

Регулирующий элемент или транзистор, который совместно с сопротивлением нагрузки образует делитель напряжения. Эмиттерный показатель транзистора должен превышать ток нагрузки в 1,2 раза.
Усилитель – управляет РЭ, выполняется на базе транзистора №2. Маломощный элемент согласуется с мощным по составному принципу.
Источник напряжения опоры – в схеме задействуется стабилизатор параметрического типа. Он выравнивает напряжение стабилитрона и резистора.
Дополнительные источники.
Конденсаторы – для сглаживания пульсаций, устранения паразитного возбуждения.

Стабилизаторы компенсационного напряжения работают по принципу увеличения входного напряжения с дальнейшим возрастанием токов. Закрытие первого транзистора увеличивает сопротивление и напряжение зоны коллектор-эмиттер. После подачи нагрузки оно выравнивается до номинала.

Устройства на микросхемах

Для стабилизующих приборов применяется микросхема 142ЕН5 или LМ317. Она позволяет выровнять напряжение, принимая по цепи обратной связи сигнал от датчика, подключенного к сети тока нагрузки.

В качестве датчика задействует сопротивление, при котором регулятор может поддерживать постоянное напряжение и ток нагрузки. Сопротивление датчика будет меньше сопротивления по нагрузке. Схему задействуют для зарядных устройств, по ней же проектируется ЛЕД-лампа.

Импульсные стабилизаторы

Импульсный прибор отличается высоким КПД и при минимальных параметрах входного напряжения создают высокое напряжение потребителей. Для сборки используется микросхема МАХ 771.

Регулировать силу тока будут один или два преобразователя. Делитель выпрямительного типа выравнивает магнитное поле, понижая допустимую частоту напряжения. Для подачи тока на обмотку светодиодный элемент передает сигнал транзисторам. Стабилизация на выходе осуществляется посредством вторичной обмотки.

Как сделать стабилизатор тока для светодиодов самостоятельно

Изготовление стабилизатора для светодиодов своими руками осуществляется несколькими способами. Новичку целесообразно работать с простыми схемами.

На основе драйверов

Понадобится выбрать микросхему, которую трудно выжечь – LM317. Она будет выполнять роль стабилизатора. Второй элемент – переменный резистор с сопротивлением в 0,5 кОм с тремя выводами и ручкой регулировки.

Сборка осуществляется по следующему алгоритму:

Припаять проводники к среднему и крайнему выводу резистора.
Перевести мультиметр в режим сопротивления.
Замерить параметры резистора – они должны равняться 500 Ом.
Проверить соединения на целостность и собрать цепь.

На выходе получится модуль с мощностью 1,5 А. Для увеличения тока до 10 А можно добавить полевик.

Стабилизатор для автомобильной подсветки

Для работы потребуется линейный прибор в виде микросхемы L7812, две клеммы, конденсатор 100n (1-2 шт.), текстолитовый материал и трубка с термоусадкой. Изготовление производится пошагово:

Выбор схемы под L7805 из даташита.
Вырезать из текстолита нужный по размеру кусок.
Наметить дорожки, делая насечки отверткой.
Припаять элементы так, чтобы вход был слева, а выход – справа.
Сделать корпус из термотрубки.

Стабилизирующее устройство выдерживает до 1,5 А нагрузки, монтируется на радиатор.

В качестве радиатора задействуется кузов машины за счет соединения центрального вывода корпуса с минусом.

Нюансы расчета стабилизатора тока

Расчет стабилизатора производится на основании напряжения стабилизации U и тока (среднего) I. К примеру, напряжение входного делителя составляет 25 В, на выходе нужно получить 9 В. Вычисления предусматривают:

Подбор по справочнику стабилитрона. Ориентируются на напряжение стабилизации: Д814В.
Поиск среднего тока I по таблице. Он равен 5 мА.
Вычисление подающего напряжения как разности стабильного напряжения входа и выхода: UR1 = Uвx — Uвых, или 25-9=16 В.
Деление полученного значение по закону Ома на ток стабилизации по формуле R1 = UR1 / Iст, или 16/0,005=3200 Ом, или 3,2 кОм. Номинал элемента будет 3,3 кОм.
Вычисление максимальной мощности по формуле РR1 = UR1 * Iст, или 16х0,005=0,08.

Через резистор проходит ток стабилитрона и выходной, поэтому его мощность должна быть в 2 раза больше (0,16 кВт). На основании таблицы данному номиналу соответствует 0,25 кВт.

Самостоятельная сборка стабилизатора для светодиодных устройств возможна только при знании схемы. Начинающим мастерам рекомендовано использовать простые алгоритмы. Рассчитать элемент по мощности можно на основании формул из школьного курса физики.

Стабилизатор тока на LM317 для светодиодов

Автолюбители, машина которых украшена иллюминацией, часто используют стабилизатор для светодиодов. Интегральный стабилизатор напряжения на микросхеме LM317 как нельзя лучше подходит для этой цели. Стабильное питание может применяться и для работы светодиодной подсветки в стационарных условиях.

Схемотехническое решение микросхемы LM317

Интегральная микросхема (ИМС) изготовлена в пластмассовом корпусе, с возможностью установки на теплоотводе (радиаторе). Она имеет три вывода и предоставляет возможность линейной стабилизации напряжения и тока. ИМС предназначена для применения в регулируемых блоках питания (БП) и светодиодных схемах.

К сведению. Популярная модель этого устройства изготовлена в корпусе ТО-220 и имеет букву T в составе маркировки. Эта буква указывает на вид корпуса.

Каждый из трёх выводов LM317 обладает следующим назначением:

VIn – вход, куда подают напряжение, предназначенное для регулировки;
VOut– это выход, с которого снимается нужное напряжение, он имеет электрический контакт с кронштейном для крепления к плате или радиатору;
Adj – регулируемый вход, через который производят изменение выходного напряжения, используя для этого переменный резистор.

Считают выводы слева направо, держа микросхему лицевой стороной к себе.

Схема подключения

Независимо от того, для чего изготавливается стабилизатор (для машин или установки светодиодов в стационарные объекты), можно рассмотреть решение стабилизации с использованием различных схем подключения.

На базе данной микросхемы можно собрать следующие цепи:

регулировки и стабилизации входного напряжения до необходимых параметров;
стабилизации тока и напряжения в цепях нагрузки.

К примеру, при подаче напряжения на вход микросборки 12 В постоянного тока необходимо на выходе получить стабильно 5 В. Для этого собирают схему, приведённую на рис. ниже.

В этом случае напряжение понижается при помощи изменения сопротивления R1, присоединённого к контакту Adj. Для определения напряжения (U), которое стабилизатор обязан понизить и выдать на выход, включена пара резисторов R1 и R2. Чтобы рассчитать Uвых, нужно воспользоваться формулой:

Величина Uout зависит от значения сопротивления резистора R2.

Применимо к рассматриваемому выше примеру, 5 В из 12 В можно получить, включив в цепь R2 = 720 Ом, причём это будет стабильное напряжение.

Информация. Конденсаторы С1 и С2 включены для сглаживания входных и выходных процессов. Если микросхема расположена рядом с отдельным сглаживающим фильтром, то С1 можно не устанавливать.

Чтобы использовать ИМС в качестве драйвера тока, можно рассмотреть схему на рис. ниже. Такое подключение можно использовать для поддержания напряжения (U) и тока (I) в цепи нагрузки. При этом они не будут зависеть от подаваемого на схему питания от источника постоянного тока (ИПТ).

Чтобы такая сборка работала, нужно рассчитать сопротивление R1. Это можно сделать, узнав ток, потребляемый устанавливаемым светодиодом, и подставив его в формулу:

Например, ток маломощного led-светодиода составляет 0,02А, значит, Iout = 0,02. Следовательно, R1 = 1,25/Iout = 1,25/0,02 = 62,5 Ом.

Внимание! Во избежание перегрева стабилизирующей сборки LM317 необходимо подобрать мощность резистора R1. Для этого используется формула P = Iout2*R1.

Основные электрические характеристики

Стабилизатор тока на lm317 для светодиодов имеет слабое звено. Это звено – сама китайская микросхема. Она хоть и имеет встроенную защиту от КЗ (коротких замыканий), всё же может не выдержать работы на предельных режимах.

Осторожно. В случае выхода из строя микросхемы могут выгореть и рядом стоящие элементы, или произойти замыкание в электроцепи схемы.

Электрические характеристики сборки следующие:

интервал входных напряжений – 1,25-37 В;
максимальный ток на выходе ИМС – 1,5 А;
коэффициент нестабильности на выходе – до 0,1%;
опорное Vref – в границах 0,1-1,3 В;
IAdj – ток, исходящий из подстроечного вывода 50-100 мкА.

Стабильная работа устройства возможна при температуре до 1250С.

Параметры микросхем LM-317

Кроме электрических качественных показателей, у сборки есть физические и защитные характеристики. К ним относятся следующие пункты:

тип корпуса – TO-220, TO-220FP, TO-3, D2PAK, SOT-23;
вид материала, из которого корпус изготовлен, – пластмасса;
защита от КЗ – ISCCL (Internal Short-Circuit Current Limiting);
TOP (Thermal Overload Protection) – защищённость по тепловым перегрузкам;
контроль над максимальной мощностью рассеивания OS-AC (Output Safe-Area Compensation).

Внимание! Расположенные внутри ИМС датчики следят за установленным тепловым ограничением и при превышении максимальной рассеиваемой мощности отключают микросхему.

Изготовление стабилизатора на LM-317 для светодиода своими руками

Для этого понадобятся следующие детали и устройства:

ИПТ (источник постоянного тока);
ИМС LM-317;
резистор R сопротивлением от 1 до 110 Ом и запасом мощности, рассчитанным по уже рассмотренной формуле;
светодиод.

ИПТ может быть импульсным или трансформаторным, включающим в себя выпрямительный блок из диодного моста и конденсатора (С = 1000-2000 мкФ). К закреплённому на радиаторе стабилизатору припаиваются согласно схеме резистор и светодиод. От ИПТ подаётся напряжение, как показано на схеме ниже.

Для установки подсветки на автомобиль, большего количества led-ламп можно увеличить ток стабилизатора до 3 А. Для этого в схему включают мощный транзистор КТ 818.

Микросхема LM 317 (стабилизатор тока для светодиодов в автомобиле)

Можно применять стабилизаторы напряжения 12 вольт для светодиодов в автомобильном исполнении. Подсветка панелей, номерных знаков, установка белых led-ламп в качестве габаритных или ходовых огней – вот только несколько точек установки.

Внимание! Долговечность диода, излучающего свет, зависит не столько от стабильного напряжения питания, сколько от протекающего через него тока. Если элементы модели AlInGaP/GaAs могут переносить перегрузки по току, то led-диоды на основе GaInN/GaN не продержатся и пары часов.

Ровное свечение излучающих диодов при различных подключениях (параллельно или последовательно включенные цепочки) возможно при одинаковых значениях тока.

Пример расчётов и сборки

Изготавливают стабилизатор напряжения для светодиодов в авто своими руками, используя схему подключения LM317 с установкой в неё одного резистора R1.

При изготовлении стабилизатора с током до 1 А мощность резистора должна быть не менее 2-х ватт. В таблице приведены уточнённые значения тока для резисторов стандартного ряда. Необходимое сопротивление R1 можно выбрать из этой таблицы.

Важно! Чтобы собрать стабилизатор для авто, нужно помнить, что бортовое напряжение меняется в интервалах от 11,6 В до 14,2 В (при работе от аккумулятора или генератора).

При таком Uпит в схему можно включить 3 led-диода, соединив их последовательно. Падение напряжения в цепи составит:

9,6 В – на диодах (3,2 * 3 = 9,6);
1,25 В – падение на стабилизаторе;
0,6 В – на диоде, включенном в цепь для защиты от обратных напряжений.

Дополнительный диод включать рекомендуется, для того чтобы защитить схему от обратного потенциала, который может возникнуть при работе автомобиля. Если сложить все падения U на элементах, получится 9,6 + 1,25 + 0,6 = 11,45 В. Как видно, даже самое низкое Uпит от бортовой сети не повлияет на ток собранной схемы.

Включение супрессора защитит схему от всплесков положительной полярности.

Внимание! Чтобы уменьшить мощность рассеивания на LM317, число led-диодов подбирается таким, чтобы U на самом стабилизаторе было 1,3 вольта, не меньше. При больших токах стабилизатор устанавливают на теплоотвод.

Импульсные драйверы

Драйвер – это устройство, управляющее током, проходящим через led-светодиод, таким образом обеспечивая достаточную светоотдачу и оптимальный ток, проходящий через кристалл.

Обычно импульсные драйверы запитываются от сети 220 В. Интервал Uвых = 3-37 В. К примеру, чтобы заставить светиться 6 led-диодов мощностью 3 Вт, нужен драйвер, имеющий напряжение на выходе 9-21 В при токе 780 мА.

Собранный своими руками стабилизатор на ИМС LM317 не требует особой регулировки. Рассчитанный на определённое количество элементов нагрузки и установленный на радиаторе стабилизатор выдаёт отличные выходные характеристики. Подобрать необходимый набор компонентов и смонтировать схему сможет даже неподготовленный человек.

Видео

Как самостоятельно сделать простой стабилизатор тока для светодиодов своими руками?

Выбор стабилизатора

В бортовой сети автомашины рабочее питание составляет примерно от 13 В, большинству же светодиодов подходит 12 В. Поэтому обычно ставят стабилизатор напряжения, на выходе которого 12 В. Таким образом, обеспечиваются нормальные условия для работы светотехники без ЧП и преждевременного выхода из строя.

На этом этапе любители сталкиваются с проблемой выбора: конструкций опубликовано множество, но не все хорошо работают. Выбрать нужно тот, что достоин любимого транспортного средства и, кроме того:

действительно будет работать;
обеспечит безопасность и защищенность светотехнике.

Регулируемый блок питания на стабилизаторе напряжения LM317

Начинающему радиолюбителю просто не обойтись без хотя бы простейшего блока питания. При разработке или настройке того или иного устройства регулируемый блок питания является не заменимым атрибутом. Но если вы начинающий радиолюбитель, и не можете позволить себе дорогой навороченный блок питания, то эта статья поможет вам восполнить вашу нужду

Блок питания на микросхеме LM317T, схема:

В интернете встречается неисчислимое множество схем различных блоков питания. Но даже на первый взгляд легкие схемы, в процессе настройки оказываются не такими уж и легкими. Я рекомендую вам рассмотреть очень простую в настройке, дешевую и надёжную схему блока питания на микросхеме стабилизаторе LM317T, которая регулирует напряжение от 1,3 до 30 В и обеспечивает ток 1А (как правило, этого достаточно для простых радиолюбительских схем) рисунок №1.

VD1 – VD4, VD6, VD7 – Полупроводниковые диоды типа 1N5399 (1.5А 1000В) хотя, вы можете использовать любые другие подходящие по максимальному току 1.5 ампера и напряжению около 50 вольт. Можно также использовать диодный мост с теми же характеристиками. У кого что есть – тот из того и лепит:)VD5 – Обыкновенный светодиод (его не обязательно впаивать) он сигнализирует о включении питания. Диод VD6, защищает схему от бросков тока. VD7 — защищает микросхему от паразитного разряда ёмкости конденсатора С3.

R1 – около 18 КОм (нужно подбирать под ток светодиода).R2 — Можно не впаивать — он необходим в том случае если вам нужно получить нестандартные пределы регулировки напряжения. Вы просто подбираете его таким образом что бы сумма R2 + R3 = 5КОм.

R3 — 5,6 Ком.R4 – 240 Ом.C1 – 2200 мкФ (электролитический)

C2 — 0,1 мкФC3 — 10 мкФ (электролитический)C4 — 1 мкФ (электролитический)DA1 – LM317T

Основным элементом в схеме является микросхема LM317T, все её характеристики вы можете без труда посмотреть в мануале на микросхему. Единственное что следует отдельно отметить, это то что её обязательно необходимо цеплять на радиатор (рисунок №2) что бы микросхема не вышла из строя.

Максимальный ток у неё по документации 1.5 А – но я не рекомендую вгонять её в такие придельные режимы работы.Трансформатор я рекомендую использовать тоже с запасом по току (ток 3А), дабы в случае резкого броска тока он не вышел из строя.Каждый радиолюбитель делает печатные платы как ему самому угодно – но если вам лень её трассировать – можете использовать мой вариант печатной платы рисунок №3, который доступен по этой ссылке или по этой ссылке. Файлы можно открыть с помощью программы Sprint-Layout 5.

Прежде чем начать делать мой вариант разводки платы – ещё раз его просмотрите и проанализируйте. Плату я трассировал под способ фотолитографии, так что разверните её как необходимо вам. Я старался сделать плату наиболее универсальной для этой схемы и делал её под свои нужды. Если вы не будите впаивать резистор R2 – то вместо него просто нужна перемычка.

P.S.: Я постарался наглядно показать и описать не хитрые советы. Надеюсь, что хоть что-то вам пригодятся. Но это далеко не всё что возможно выдумать, так что дерзайте, и штудируйте сайт https://bip-mip.com/

Дополнительные рекомендации по настройки схемы:

Все сопротивления в схеме лучше всего ставить полуваттные, это почти гарантия стабильной работоспособности схемы, даже в предельных условиях эксплуатации. Резистор R2 можно полностью исключить из схемы, я оставлял под него место на те случаи, когда нужно получит нестандартное напряжение. А ещё, хорошенько покопавшись в интернете, я нашел специальный калькулятор для пересчёта LM317, а именно резисторов в цепи управления регулировки напряжения.

Резисторы R3 и R4 – это обыкновенный делитель напряжения, таким образом, мы можем его подобрать под те резисторы, что у нас есть под рукой (в заданных пределах) – это очень удобно и позволяет без особого труда отрегулировать работу LM317T под любое напряжение (верхний придел может варьироваться от 2 до 37 В). К примеру, можно так подобрать резисторы, чтобы ваш блок питания регулировался от 1,2 до 20В – всё зависит от пересчёта делителя R3 и R4. Формулу по которой работает калькулятор, вы можете узнать почитав даташит на ЛМ317Т. В остальном — если всё собрано верно , блок питания сразу же готов к работе.

Самый простой стабилизатор напряжения, сделанный своими руками

Если у вас нет желания покупать готовое устройство, тогда стоит узнать, как сделать простенький стабильник самому. Импульсный стабилизатор в авто сложно изготовить своими руками. Именно поэтому стоит присмотреться к подборке любительских схем и конструкций линейных стабилизаторов напряжения. Самый простой и распространенный вариант стабильника состоит из готовой микросхемы и резистора (сопротивления).

Сделать стабилизатор тока для светодиодов своими руками проще всего на микросхеме LM317. Сборка деталей (см. рисунок ниже) осуществляется на перфорированной панели или универсальном печатном плато.

Устройство позволяет сохранить равномерное свечение и полностью избавить лампочки от моргания.

Схема 5 амперного блока питания с регулятором напряжения от 1,5 до 12 В.

Для самостоятельной сборки такого устройства понадобятся детали:

плато размером 35*20 мм;
микросхема LD1084;
диодный мост RS407 или любой небольшой диод для обратного тока;
блок питания, состоящий из транзистора и двух сопротивлений. Предназначен для отключения колец при включении дальнего или ближнего света.

При этом светодиоды (в количестве 3 шт.) соединяются последовательно с токоограничивающим резистором, выравнивающим ток. Такой набор, в свою очередь, параллельно соединяется со следующим таким же набором светодиодов.

Легко о простом. Сила тока, напряжение и их стабилизация

От напряжения зависит, насколько стремительно электроны движутся по проводнику. Многие страстные любители жёсткого компьютерного разгона увеличивают напряжение ядра центрального процессора, благодаря чему тот начинает функционировать быстрее.

Сила тока – это плотность движения электронов внутри электрического проводника. Данный параметр чрезвычайно важен радиоэлементам, работающим по принципу термоэлектронной вторичной эмиссии, в частности, источникам света. Если площадь поперечного сечения проводника не в состоянии пропустить поток электронов, избыток тока начинает выделяться в виде тепла, вызывая значительный перегрев детали.

Плазменная дуга от высокого напряжения

Для лучшего понимания процесса проанализируем плазменную дугу (на её основе работает электроподжег газовых плит и котлов). При очень высоком напряжении скорость свободных электронов до такой степени велика, что они могут легко «пролетать» расстояние между электродами, формируя плазменный мостик.

А это электронагреватель. При прохождении через него электронов они передают свою энергию нагревательному элементу. Чем выше сила тока, тем плотнее поток электронов, тем сильнее нагревается термоэлемент.

Для чего необходима стабилизация тока и напряжения

Любой радиоэлектронный компонент, будь то лампочка или центральный процессор компьютера, требует для оптимальной работы чётко лимитированное количество электронов, которое течёт по проводникам.

Поскольку речь в нашей статье идёт о стабилизаторе для светодиодов, о них и поговорим.

При всех своих преимуществах светодиоды имеют один минус – высокая чувствительность к параметрам питания. Даже умеренное превышение силы и напряжения может привести к выгоранию светоизлучающего материала и выходу из строя диода.

Сейчас очень модно переделывать систему освещения автомобиля под LED освещение. Их цветовая температура намного ближе к естественному освещению, чем у ксенона и ламп накаливания, что значительно меньше утомляет водителя при длительных поездках.

Однако это решение требуется особый технический подход. Номинальный ток питания автомобильного LED-диода – 0,1-0,15 мА, а пусковой аккумулятора – сотни ампер. Этого хватит, чтобы выжечь очень много дорогостоящих элементов освещения. Что бы этого избежать используют стабилизатор 12 вольт для светодиодов в авто.

Ампераж в автомобильной сети постоянно меняется. Например, автомобильный кондиционер «кушает» до 30 ампер, при его отключении электроны, «выделенные» на его работу уже не вернутся назад в генератор и аккумулятор, а перераспределятся между остальными электроприборами. Если лампе накаливания, рассчитанной на 1-3 А дополнительные 300 мА роли не сыграют, то диоду с током питания 150 мА несколько таких скачков могут стать фатальными.

Ради гарантии длительной работы автомобильных светодиодов используют стабилизатор тока на lm317 для мощных светодиодов.

Стабилизатор для светодиодов на микросхеме L7812 в авто

Стабилизатор тока для светодиодов может быть собран на базе 3-контактного регулятора напряжения постоянного тока (серии L7812). Устройство навесного исполнения отлично подходит для питания, как светодиодных лент, так и отдельных лампочек в автомобиле.

Необходимые компоненты для сборки такой схемы:

микросхема L7812;
конденсатор 330 мкф 16 В;
конденсатор 100 мкф 16 В;
диод выпрямительный на 1 ампер (1N4001, к примеру, или аналогичный диод Шоттки);
провода;
термоусадка 3 мм.

Вариантов на самом деле может быть много.

Импульсные стабилизаторы тока

К более экономичным устройствам относятся стабилизаторы тока, основой которых является импульсный преобразователь. Данный элемент известен еще, как ключевой преобразователь или конвертер. Внутри преобразователя мощность прокачивается определенными порциями в виде импульсов, что и определило его название. В нормально работающем устройстве потребление мощности происходит непрерывно. Она непрерывно передается между входной и выходной цепями и также непрерывно поступает в нагрузку.

Схема подключения на базе LM2940CT-12.0

Корпус стабилизатора можно выполнить практически из любого материала, кроме дерева. При использовании более десяти светодиодов, рекомендуется к стабильнику приделать алюминиевый радиатор.

Может кто-то пробовал и скажет, что можно запросто обойтись без лишних заморочек, напрямую подключив светодиоды. Но в этом случае последние большую часть времени будут находиться в неблагоприятных условиях, посему прослужат недолго или вовсе сгорят. А ведь тюнинг дорогих авто выливается в довольно крупную сумму.

А по поводу описанных схем, их главное достоинство – простота. Для изготовления не требуется особых навыков и умений. Впрочем, если схема слишком сложная, то собирать её своими руками становится не рационально.

Схема стабилизатора

Итак, чтобы решить проблему, поставленную выше, необходимо выбрать обычный стабилизатор, к примеру, можно взять прибор марки LM317, и установить его в питающую схему, соединив со светодиодной лампой через резисторы. Вот эта схема:

Правда, придется сделать предварительно некоторые расчеты, основной из которых – это расчет силы тока. Для этого можно воспользоваться известным законом Ома, который гласит, что сила тока равна соотношению мощности и напряжения. Мощность светодиода написана на его корпусе, напряжение берется в зависимости от того, куда подключается сам источник света. Это может быть 220, 36, 24 или 12 вольт.

Внимание! Если вами выбран китайский светодиод, то силу тока лучше всего проверить через мультиметр. Практика показывает, что китайские производители неправильно указывают параметры своих изделий, так что вероятность искажения высока.

Итак, параметры светодиодного светильника известны, остается подсчитать параметры резисторов, которые будут установлены в схему стабилизатора. Для этого существует большое количество различных онлайн калькуляторов, поэтому заморачиваться на расчете своими руками нет необходимости. Один из таких калькуляторов находится вот по этому адресу

Делаем стабилизатор тока для светодиодов своими руками

Если вы решили переоборудовать ваш автомобиль под светодиодное освещение, вам понадобится как минимум стабилизатор тока на lm317 для светодиодов. Собрать элементарный стабилизатор совершенно несложно, но чтобы избежать плачевных оплошностей даже при такой простой задаче не помешает минимальный ликбез. Многие люди, не связанные с радиоэлектроникой, часто смешивают такие понятия, как стабилизатор тока и стабилизатор напряжения.

Легко о простом. Сила тока, напряжение и их стабилизация

Для чего необходима стабилизация тока и напряжения

Поскольку речь в нашей статье идёт о стабилизаторе для светодиодов, о них и поговорим.

Типы стабилизаторов

По способу ограничения силы тока выделяют два типа устройств:

Линейный;
Импульсный.

Линейный стабилизатор работает по принципу делителя напряжения. Он выпускает из себя ток заданного параметра, рассеивая избытки в виде тепла. Принцип работы такого прибора можно сравнить с лейкой оснащённой дополнительным сливным отверстием.

доступная цена;
простая схема монтажа;
легко собрать своими руками.

Недостаток — из-за нагрева плохо приспособлен к работе с большой нагрузкой.

Импульсный стабилизатор как овощерезка через специальный каскад нарезает входящий ток, выдавая строго дозированную норму.

предназначен для высоких нагрузок;
не греется во время работы.

требует источника питания для собственной работы;
создает электромагнитное излучения;
относительно высокая цена;
сложен для самостоятельного изготовления.

Учитывая малую силу тока в автомобильных светодиодах можно собрать простой стабилизатор для светодиодов своими руками. Наиболее доступный и простой драйвер светодиодных ламп и лент собирают на микросхеме lm317.

Краткое описание lm317

Радиоэлектронный модуль LM317 является микросхемой, применяемой в семах стабилизации тока и напряжения.

Диапазон стабилизации напряжения от 1,7 до 37 В обеспечит устойчивую яркость светодиода, не зависящую от частоты оборота двигателя;
Поддержка выходного тока до 1,5 А позволит подключить несколько фотоизлучателей;
Высокая стабильность допускает колебания выходных параметров лишь 0,1% от номинала;
Имеет встроенную защиту по ограничению тока и каскад отключения при перегреве;
Корпус микросхемы является землёй, поэтому при креплении саморезом к корпусу автомобиля уменьшается количество монтажных проводов.

Область применения

Стабилизатор напряжения и тока для светодиодов в бытовых условиях (в том числе для светодиодных лент);
Стабилизатор напряжения и тока для светодиодов в авто;

Схемы стабилизаторов тока для светодиодов

Самый простой стабилизатор напряжения на 12 вольт можно собрать по такой схеме. Резистор R1 ограничивает выходящую силу тока, R2 – выходящее напряжение. Конденсаторы, применяемые в данной схеме, уменьшают пульсации напряжения и увеличивают стабильность работы.

Потребности автомобилиста удовлетворит простейший механизм стабилизации, поскольку напряжение питания в сети автомобиля достаточно стабильно.

Чтобы сделать стабилизатор для диодов в авто потребуется:

Микросхема lm317;
Резистор как регулятор тока для светодиодов;
Инструменты пайки и монтажа.

Собираем по вышеприведенной схеме

Расчет резистора для драйвера светодиода

Мощность и сопротивление резистора рассчитывают исходя из силы тока источника питания и тока, необходимого светодиодам. Для автомобильного светодиода мощностью 150 мА сопротивление резистора должно быть 10-15 Ом, а расчетная мощность 0,2-0,3 Вт.

Как собрать своими руками смотрите в видео:

Доступность и простота конструкции драйвера на микросхеме lm317 позволяет безболезненно переоснастить системы электрического освещения любого автомобиля.

Подключение светодиодов через стабилизатор тока

Главным электрическим параметром светодиодов (LED) является их рабочий ток. Когда в таблице характеристик светодиода мы встречаем рабочее напряжение, то нужно понимать, что речь идет о падении напряжения на светодиоде при протекании рабочего тока. То есть рабочий ток определяет рабочее напряжение LED. Поэтому только стабилизатор тока для светодиодов может обеспечить их надежную работу.

Назначение и принцип работы
Обзор известных моделей
Стабилизатор на LM317
Регулируемый стабилизатор
Как сделать стабилизатор для светодиода своими руками
Какой стабилизатор использовать в авто
Вывод

Назначение и принцип работы

Стабилизаторы должны обеспечивать постоянный рабочий ток светодиодов когда в сети питания есть проблемы с отклонением напряжения от нормы (вам будет интересно узнать, как подключить светодиод от сети 220 вольт). Стабильный рабочий ток в первую очередь необходим для защиты LED от перегрева. Ведь при превышении максимально допустимого тока, светодиоды выходят из строя. Также стабильность рабочего тока обеспечивает постоянство светового потока прибора, например, при разряде аккумуляторных батарей или колебаниях напряжения в питающей сети.

Стабилизаторы тока для светодиодов имеют разные виды исполнения, а обилие вариантов схем исполнения радует глаз. На рисунке приведены три самые популярные схемы стабилизаторов на полупроводниках.

Схема а) — Параметрический стабилизатор. В этой схеме стабилитрон задает постоянное напряжение на базе транзистора, который включен по схеме эмиттерного повторителя. Благодаря стабильности напряжения на базе транзистора, напряжение на резисторе R тоже постоянно. В силу закона Ома ток на резисторе также не меняется. Так как ток резистора равен току эмиттера, то стабильны токи эмиттера и коллектора транзистора. Включая нагрузку в цепь коллектора, мы получим стабилизированный ток.
Схема б). В схеме, напряжение на резисторе R стабилизируется следующим образом. При увеличении падения напряжения на R, больше открывается первый транзистор. Это приводит к уменьшению тока базы второго транзистора. Второй транзистор немного закрывается и напряжение на R стабилизируется.
Схема в). В третьей схеме ток стабилизации определяется начальным током полевого транзистора. Он не зависит от напряжения, приложенного между стоком и истоком.

В схемах а) и б) ток стабилизации определяется номиналом резистора R. Применяя вместо постоянного резистора подстрочный можно регулировать выходной ток стабилизаторов.

Производители электронных компонентов производят множество микросхем стабилизаторов для светодиодов. Поэтому в настоящее время в промышленных изделиях и в радиолюбительских конструкциях чаще применяются стабилизаторы в интегральном исполнении. Почитать про все возможные способы подключения светодиодов можно здесь.

Обзор известных моделей

Большинство микросхем для питания светодиодов выполнены в виде импульсных преобразователей напряжения. Преобразователи, в которых роль накопителя электрической энергии выполняет катушка индуктивности (дроссель) называются бустерами. В бустерах преобразование напряжения происходит за счет явления самоиндукции. Одна из типичных схем бустера приведена на рисунке.

Схема стабилизатора тока работает следующим образом. Транзисторный ключ находящийся внутри микросхемы периодически замыкает дроссель на общий провод. В момент размыкания ключа в дросселе возникает ЭДС самоиндукции, которая выпрямляется диодом. Характерно то, что ЭДС самоиндукции может значительно превышать напряжение источника питания.

Как видно из схемы для изготовления бустера на TPS61160 производства фирмы Texas Instruments требуется совсем немного компонентов. Главными навесными деталями являются дроссель L1, диод Шоттки D1, выпрямляющий импульсное напряжение на выходе преобразователя, и R_set.

Резистор выполняет две функции. Во-первых, резистор ограничивает ток, протекающий через светодиоды, а во-вторых, резистор служит элементом обратной связи (своего рода датчиком). С него снимается измерительное напряжение, и внутренние схемы чипа стабилизируют ток, протекающий через LED, на заданном уровне. Изменяя номинал резистора можно изменять ток светодиодов.

Преобразователь на TPS61160 работает на частоте 1.2 МГц, максимальный выходной ток может составлять 1.2 А. С помощью микросхемы можно питать до десяти светодиодов включенных последовательно. Яркость светодиодов можно изменять путем подачи на вход «контроль яркости» сигнала ШИМ переменной скважности. КПД приведенной схемы составляет около 80%.

Нужно заметить, что бустеры обычно используются, когда напряжение на светодиодах выше напряжения источника питания. В случаях, когда требуется понизить напряжение, чаще применяют линейные стабилизаторы. Целую линейку таких стабилизаторов MAX16xxx предлагает фирма MAXIM. Типовая схема включения и внутренняя структура подобных микросхем представлена на рисунке.

Как видно из структурной схемы, стабилизация тока светодиодов осуществляется Р-канальным полевым транзистором. Напряжение ошибки снимается с резистора R_sens и подается на схему управления полевиком. Так как полевой транзистор работает в линейном режиме, КПД подобных схем заметно ниже, чем у схем импульсных преобразователей.

Микросхемы линейки MAX16xxx часто применяются в автомобильных приложениях. Максимальное входное напряжение чипов составляет 40 В, выходной ток – 350 мА. Они, как и импульсные стабилизаторы, допускают ШИМ-диммирование.

Стабилизатор на LM317

В качестве стабилизатора тока для светодиодов можно использовать не только специализированные микросхемы. Большой популярностью у радиолюбителей пользуется схема LM317.

LM317 представляет собой классический линейный стабилизатор напряжения имеющий множество аналогов. В нашей стране эта микросхема известна как КР142ЕН12А. Типовая схема включения LM317 в качестве стабилизатора напряжения показана на рисунке.

Для превращения этой схемы в стабилизатор тока достаточно исключить из схемы резистор R1. Включение LM317 в качестве линейного стабилизатора тока выглядит следующим образом.

Выполнить расчет этого стабилизатора довольно просто. Достаточно вычислить номинал резистора R1, подставив значение тока в следующую формулу:

Мощность, рассеиваемая на резисторе равна:

Регулируемый стабилизатор

Предыдущую схему легко превратить в регулируемый стабилизатор. Для этого нужно постоянный резистор R1 заменить на потенциометр. Схема будет выглядеть так:

Как сделать стабилизатор для светодиода своими руками

Во всех приведенных схемах стабилизаторов используется минимальное количество деталей. Поэтому самостоятельно собрать подобные конструкции сможет даже начинающий радиолюбитель освоивший навыки работы с паяльником. Особенно просты конструкции на LM317. Для их изготовления даже не нужно разрабатывать печатную плату. Достаточно припаять подходящий резистор между опорным выводом микросхемы и ее выходом.

Также к входу и выходу микросхемы нужно припаять два гибких проводника и конструкция будет готова. В случае, если с помощью стабилизатора тока на LM317 предполагается питать мощный светодиод, микросхему нужно оснастить радиатором который обеспечит отвод тепла. В качестве радиатора можно использовать небольшую алюминиевую пластинку площадью 15-20 квадратных сантиметров.

Изготавливая конструкции бустеров, в качестве дросселей можно использовать катушки фильтров различных блоков питания. Например, для этих целей хорошо подойдут ферритовые кольца от блоков питания компьютеров, на которые следует намотать несколько десятков витков эмалированного провода диаметром 0.3 мм.

Какой стабилизатор использовать в авто

Сейчас автолюбители часто занимаются модернизацией светотехники своих машин, применяя для этих целей светодиоды или светодиодные ленты (читайте, как подключить светодиодную ленту в авто). Известно, что напряжение бортовой сети автомобиля может сильно меняться в зависимости от режима работы двигателя и генератора. Поэтому в случае с авто особенно важно применять не стабилизатор 12 вольт, а рассчитанный на конкретный тип светодиодов.

Для автомобиля можно посоветовать конструкции на основе LM317. Также можно использовать одну из модификаций линейного стабилизатора на двух транзисторах, в которой в качестве силового элемента использован мощный N-канальный полевой транзистор. Ниже приведены варианты подобных схем, в том числе и схема светодиодного драйвера.

Вывод

Подводя итог можно сказать, что для надежной работы светодиодных конструкций их необходимо питать с помощью стабилизаторов тока. Многие схемы стабилизаторов просты и доступны для изготовления своими руками. Мы надеемся, что приведенные в материале сведения будут полезны всем, кто интересуется данной темой.

Стабилизатор напряжения 12 Вольт для светодиодов в авто своими руками

Выбор стабилизатора

действительно будет работать;
обеспечит безопасность и защищенность светотехнике.

Выбор устройства

Стабилизатор напряжения 12 вольт

При выборе стабилизатора учитывают следующие характеристики:

Размеры. Выбранный стабилизатор должен компактно размещаться в запланированном для него месте для установки с возможностью нормального доступа.
Вид. Из имеющихся в продаже устройств наиболее надежными, компактными и недорогими являются стабилизаторы на основе небольших микросхем.
Возможность самостоятельного ремонта. Так как даже самые надежные устройства выходят из строя, необходимо отдавать предпочтение ремонтопригодным стабилизаторам, радиодетали к которым имеются в продаже в достаточном количестве и по доступной цене.
Надежность. Выбранный стабилизатор должен обеспечивать постоянное значение напряжения без значительных отклонений от заявленного их производителем диапазона.
Стоимость. Для электрической системы автомобиля достаточно приобрести устройство стоимостью до 200 рублей.

Также при выборе стабилизатора необходимо учитывать отзывы их покупателей, которые можно найти на специализированных форумах и сайтах.

Самый простой стабилизатор напряжения, сделанный своими руками

Устройство позволяет сохранить равномерное свечение и полностью избавить лампочки от моргания.

Схема 5 амперного блока питания с регулятором напряжения от 1,5 до 12 В.

Для самостоятельной сборки такого устройства понадобятся детали:

плато размером 35*20 мм;
микросхема LD1084;
диодный мост RS407 или любой небольшой диод для обратного тока;
блок питания, состоящий из транзистора и двух сопротивлений. Предназначен для отключения колец при включении дальнего или ближнего света.

Разновидности 12В стабилизаторов

В зависимости от конструкции и способа поддержания 12-ти вольтного напряжения выделяют две разновидности стабилизаторов:

Импульсные – стабилизаторы, состоящие из интегратора (аккумулятора, электролитического конденсатора большой емкости) и ключа (транзистора). Поддержание напряжения в заданном интервале значений происходит благодаря циклическому процессу накопления и быстрой отдачи заряда интегратором при открытом состоянии ключа. По конструктивным особенностям и способу управления такие стабилизаторы подразделяются на ключевые устройства с триггером Шмитта, выравниватели с широтно-импульсной и частотно-импульсной модуляцией.
Линейные – стабилизирующие напряжение устройства, в которых в качестве регулирующего устройства применяются подключаемые последовательно стабилитроны или специальные микросхемы.

Наиболее распространены и популярны среди автолюбителей линейные устройства, отличающиеся простотой самостоятельной сборки, надежностью и долговечностью. Импульсный вид используется значительно реже из-за дороговизны деталей и сложностей самостоятельного изготовления и ремонта.

Стабилизатор для светодиодов на микросхеме L7812 в авто

Необходимые компоненты для сборки такой схемы:

микросхема L7812;
конденсатор 330 мкф 16 В;
конденсатор 100 мкф 16 В;
диод выпрямительный на 1 ампер (1N4001, к примеру, или аналогичный диод Шоттки);
провода;
термоусадка 3 мм.

Вариантов на самом деле может быть много.

Еще важно знать 3 нюанса о том, как собрать стабилизатор напряжения 12 вольт собственными руками

Светодиоды желательно подключать через стабилизатор тока. Таким образом можно будет уравновесить колебания электрической сети, и хозяин автомобиля не будут беспокоиться о бросках тока.
Требования к электропитанию нужно также соблюдать, поскольку, таким образом, свой самостоятельно собранный стабилизатор можно будет правильно подстроить под электрическую сеть.
Собирать желательно такой агрегат, который обеспечит достойную устойчивость, надежность и стабильность – стабилизатор должен держаться в течение долгих лет. Именно поэтому на компонентах не стоит дешевить – приобретайте в хороших магазинах электроники.

Схемы простых стабилизаторов

Схема подключения на базе LM2940CT-12.0

Интегральный стабилизатор

Устройства собирают с использованием небольших по размерам микросхем, способных работать при входном напряжении до 26-30 В, выдавая постоянный 12-ти вольтный ток силой до 1 Ампер. Особенностью данных радиодеталей является наличие 3 ножек – «вход», «выход» и «регулировка». Последняя используется для подключения регулировочного резистора, который используется для настройки микросхемы и предотвращения ее перегрузок.

Более удобные и надежные, собранные на основе стабилизирующих микросхем выравниватели постепенно вытесняют собранные на дискретных элементах аналоги.

Стабилизатор тока, схема

Мне приходится часто просматривать ассортимент на Aliexpress в поисках недорогих но качественных модулей. Разница по стоимости может быть в 2-3 раза, время уходит на поиск минимальной цены. Но благодаря этому делаю заказ на 2-3 штуки для тестов. Покупаю для обзоров и консультаций производителей, которые покупают комплектующие в Китае.

В июне 2020 года оптимальным выбором стал универсальный модуль на XL4015, цена которого 110руб с бесплатной доставкой. Его характеристики подходят для подключения мощных светодиодов до 100 Ватт.

Типовая схема включения понижающего преобразователя

Схема в режиме драйвера.

В стандартном варианте корпус XL4015 припаян к плате, которая служит радиатором. Для улучшения охлаждения на корпус XL4015 надо поставить радиатор. Большинство ставят его сверху, но эффективность такой установки низкая. Лучше систему охлаждения ставить снизу платы, напротив места пайки микросхемы. В идеале её лучше отпаять и поставить на полноценный радиатор через термопасту. Ножки скорее всего придется удлинить проводами. Если потребуется такое серьезное охлаждение контроллеру, то оно потребуется и диоду Шотки. Его тоже придётся поставить на радиатор. Такая доработка значительно повысит надежность всей схемы.

В основном модули не имеют защиты от неправильной подачи питания. Это моментально выводит их из строя, будьте внимательны.

Разновидности XL4015, добавлен вольтметр

Светодиоды в дневных ходовых огнях

Светодиодные лампы имеют высокую популярность среди автолюбителей ввиду своей небольшой мощности и низкого энергопотребления. К тому же оптимальный ресурс работы светодиода может достигать пятидесяти тысяч часов при соблюдении надлежащих условий. Однако в автомобилях, особенно это касается автотранспорта отечественного производства, срок службы диода может значительно сократиться и всего через месяц он уже может начать мерцать, а затем и вовсе перегореть.

Оптимальным напряжением для долгой службы лампы при максимально возможной яркости считается 12 В. Однако напряжение бортовой сети автомобильного средства изначально превышает 12 В, составляя примерно 12,6 В, а при заведённом двигателе может достигать всех 14,5 В. С учётом скачков при переключении мощных лам дальнего и ближнего света, а также высокой мощности импульсов по напряжению и магнитных наводок при запуске двигателя стартером бортовая автомобильная сеть предлагает не самые хорошие условия для питания светодиодных ламп.

Светодиодные лампы обладают высокой чувствительностью к любым скачкам напряжения и при отсутствии ограничивающих элементов (в дешёвых вариантах они отсутствуют, если не считать уменьшающих ток резисторов) очень быстро выходят из строя вследствие постоянного перенапряжения.

Регулируемый стабилизатор тока

Универсальный регулируемый вариант

Меня как радиолюбителя со стажем 20 лет радует ассортимент продаваемых готовых блоков и модулей. Сейчас из готовых блоков можно собрать любое устройство за минимальное время.

Я начал терять доверие к китайской продукции, после того, как у видел в «Танковом биатлоне», как у лучшего китайского танка отпало колесо.

Лидером по ассортименту блоков питания, преобразователей тока DC-DC, драйверов стали китайские интернет-магазины. У них в свободной продаже можно найти практически любые модули, если поискать получше, то и очень узкоспециализированные. Например за 10.000 т.руб можно собрать спектрометр стоимостью 100.000 руб. Где 90% цены это накрутка за бренд и немного доработанный китайский софт.

Простой стабилизатор для светодиодных ламп, лент и т.д.

Сегодня напишу о том, о чём надо было написать ещё давно, так как подсветок и поделок из светодиодов становится всё больше и больше, но бывает в них перегорает один или два светодиода, и уже красота уходит на задний план, вот чтобы этого не происходило, надо ставить стабилизаторы на светодиодные продукты. Поставив один раз такие стабилизаторы мы добиваемся долговечности и бесперебойной работы наших светодиодов.

Простой стабилизатор для светодиодов своими руками

Ни для кого не секрет что светодиодные лампочки, использующиеся в автомобиле, а так же большинство светодиодных лент рассчитано на постоянное напряжение в 12 вольт. А так же все знают что напряжение в бортовой сети может превышать 15 вольт, что для чувствительных светодиодов может быть губительно. Следствием резких скачков напряжения светодиоды могут выходить из строя (мигать, терять в яркости или что чаще просто перегорать).

С данной проблемой бороться можно и даже нужно, тем более особых знаний и затрат это не требует. Как вы наверное уже догадались, для борьбы с высоким (для светодиодов) напряжением необходимо приобрести и изготовить стабилизатор напряжения. Стабилизатор на 12 вольт можно без особого труда найти в любом магазине радиодеталей. Маркировка может быть разной, я брал КРЕН 8Б (15 рублей) и диод 1N4007 (1 рубль). Диод необходим для предотвращения переполюсовки и впаивать его нужно на вход стабилизатора.

Заготовочки

Начал подключение стабилизаторов на подсветку ног (у меня уже было сделано). Как видно на картинке напряжение в бортовой сети с выключенным зажиганием (напряжение аккумулятора) составляет 12.24 вольта что для светодиодной ленты не страшно, а вот напряжение в бортовой сети с заведённым двигателем составляет угрожающие (для светодиодов) 14.44 вольта. Далее видим что стабилизатор со своей задачей справляется на отлично и выдаёт на выходе напряжение никогда не превышающее 12 вольт, что не может не радовать.

Продолжаем подключение стабилизаторов, далее на дополнительный стоп-сигнал.

Дальше стабилизаторы пришлось ставить на подсветку низа дверей. Тут уже пришлось снова снимать обшивку дверей.

Водительская дверь

Ну вот и всё осталось только всё хорошо заизолировать, смотать запас проводов и собрать обшивку дверей.
За всё время эксплуатации не один светодиод не перегорел и надеюсь что подсветка будет очень долго радовать меня и окружающих.

Надеюсь кому-нибудь пригодиться…

0 0 голоса

Рейтинг статьи