Існує неправильна думка, що для світлодіода важливим показником є ​​напруга живлення. Однак, це не так. Для його справної роботи істотний прямий струм споживання (Iпотр.), Який зазвичай буває в районі 20 міліампер. Розмір номінального струму обумовлена ​​конструкцією LED, ефективністю тепловідведення.

А ось величина падіння напруги, здебільшого визначається матеріалом напівпровідника, з якого виготовлений світлодіод, може доходити від 1,8 до 3,5В.

Звідси випливає, що для нормальної роботи LED необхідний стабілізатор струму, а не напруги. У цій статті розглянемо стабілізатор струму на lm317 для світлодіодів.

Стабілізатор струму для світлодіодів.

Звичайно ж, найпростіший спосіб обмежити Iпотр. для LED є . Але слід зазначити, що даний спосіб малоефективний через великі енергетичні втрати, і підходить лише для слаботочних LED.

Формула розрахунку необхідного опору: Rд = (Uпит.-Uпад.) / Iпотр.

Приклад: Uпіт. = 12В; Uпад. на світлодіоді = 1,5; Iпотр. світлодіода = 0,02А. Необхідно розрахувати додатковий опір Rд.

У разі Rд = (12,5В-1,5В)/0,02А= 550 Ом.

Але знову, а повторюся, цей метод стабілізації годиться тільки для малопотужних світлодіодів.

Наступний варіант стабілізатора струму набільш практичний. У наведеній нижче схемі, LM317 обмежує Iпотр. LED, який визначається опором R.

Для стабільної роботи на LM317 вхідна напруга повинна перевищувати напругу живлення світлодіода на 2-4 вольти. Діапазон обмеження вихідного струму становить 0,01А…1,5А та з вихідною напругою до 35 вольт.

Формула для розрахунку опору резистора R: R = 1,25 / Iпотр.

Приклад : LED з Iпотр. в 200мА, R = 1,25 / 0, 2А = 6,25 Ом.

Калькулятор стабілізатора струму на LM317

Для розрахунку опору та потужності резистора просто введіть необхідний струм.

З мікросхемою NE555 (аналог КР1006) знайомий кожен радіоаматор. Її універсальність дозволяє конструювати найрізноманітніші саморобки: від простого одновібратора імпульсів із двома елементами в обв'язці до багатокомпонентного модулятора. У даній статті буде розглянуто схему включення таймера в режимі генератора прямокутних імпульсів з широтно-імпульсним регулюванням.

Схема та принцип її роботи

З розвитком потужних світлодіодів NE555 знову вийшла на арену в ролі регулятора яскравості (димеру), нагадавши про свої незаперечні переваги. Пристрої її основі не вимагають глибоких знань електроніки, збираються швидко і працюють надійно.

Відомо, що керувати яскравістю світлодіода можна двома способами: аналоговим та імпульсним. Перший спосіб передбачає зміну амплітудного значення постійного струму через світлодіод. Такий спосіб має один суттєвий недолік - низький ККД. Другий спосіб має на увазі зміну ширини імпульсів (шпаруватості) струму з частотою від 200 Гц до кількох кілогерц. На таких частотах мерехтіння світлодіодів непомітне для людського ока. Схема ШИМ-регулятора з потужним вихідним транзистором показано малюнку. Вона здатна працювати від 4,5 до 18, що свідчить про можливість управління яскравістю як одного потужного світлодіода, так і цілої світлодіодної стрічкою. Діапазон регулювання яскравості коливається від 5 до 95%. Пристрій є допрацьованою версією генератора прямокутних імпульсів. Частота цих імпульсів залежить від ємності C1 та опорів R1, R2 і визначається за формулою: f=1/(ln2*(R1+2*R2)*C1), Гц

Принцип дії електронного регулятора яскравості ось у чому. У момент подачі напруги живлення починає заряджатися конденсатор ланцюга: +Uпит – R2 – VD1 –R1 –C1 – -U пит. Як тільки напруга на ньому досягне рівня 2/3U, піт відкриється внутрішній транзистор таймера і почнеться процес розрядки. Розряд починається з верхньої обкладки C1 і далі ланцюга: R1 – VD2 –7 висновок ІМС – -U пит. Досягши позначки 1/3U, піт транзистор таймера закриється і C1 знову почне набирати ємність. Надалі процес повторюється циклічно, формуючи на виведенні 3 прямокутні імпульси.

Зміна опору підстроювального резистора призводить до зменшення (збільшення) часу імпульсу на виході таймера (висновок 3), і, як наслідок, зменшується (збільшується) середнє значення вихідного сигналу. Сформована послідовність імпульсів через струмообмежуючий резистор R3 надходить на затвор VT1, який включений за схемою із загальним джерелом. Навантаження у вигляді світлодіодної стрічки або послідовно включених потужних світлодіодів включається до розриву ланцюга стоку VT1.

У цьому випадку встановлено потужний MOSFET транзистор з максимальним струмом стоку 13А. Це дозволяє керувати світінням світлодіодної стрічки завдовжки кілька метрів. Але при цьому транзистору може знадобитися тепловідведення.

Блокуючий конденсатор C2 виключає вплив перешкод, які можуть виникати ланцюга живлення в моменти перемикання таймера. Розмір його ємності то, можливо будь-який не більше 0,01-0,1 мкФ.

Плата та деталі складання регулятора яскравості

Одностороння друкована плата має розмір 22х24 мм. Як видно з малюнку, на ній немає нічого зайвого, що могло б викликати питання.

Після складання схема ШИМ-регулятора яскравості не вимагає налагодження, а друкована плата легка у виготовленні своїми руками. У платі, крім підстроювального резистора, використовуються SMD елементи.

• DA1 – ІМС NE555;
• VT1 – польовий транзистор IRF7413;
• VD1, VD2 - 1N4007;
• R1 - 50 кОм, підстроювальний;
• R2, R3 - 1 ком;
• C1 - 0,1 мкФ;
• C2 - 0,01 мкф.

Транзистор VT1 повинен підбиратись залежно від потужності навантаження. Наприклад, для зміни яскравості одноватного світлодіода достатньо буде біполярного транзистора з максимально допустимим струмом колектора 500 мА.

Управління яскравістю світлодіодної стрічки має здійснюватися від джерела напруги +12 і збігатися з її напругою живлення. В ідеалі регулятор повинен живитись від стабілізованого блоку живлення, спеціально призначеного для стрічки.

Навантаження як окремих потужних світлодіодів запитується інакше. В цьому випадку джерелом живлення диммера служить стабілізатор струму (його ще називають драйвер для світлодіода). Його номінальний вихідний струм повинен відповідати струму послідовно увімкнених світлодіодів.

Читайте також

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

[ Приховати ]

Схеми стабілізаторів та регуляторів струму

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

На Кренку

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

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

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

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

На двох транзисторах

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

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

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

На операційному підсилювачі (на ОУ)

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

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

На мікросхемі імпульсного стабілізатора

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

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

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

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

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

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

Висновок

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

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

Відео «Пристрій для живлення світлодіодів»

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

Щоб ефективно подолати різні перешкоди у мережі, необхідно використовувати прості стабілізатори струму. Сучасні виробники займаються промисловим виготовленням таких пристроїв, завдяки чому кожна модель відрізняється своїми функціональними та технічними характеристиками. У побутовій галузі немає великих вимог до стабілізаторів струму, але високоякісне вимірювальне обладнання завжди потребує стабільної напруги.

Короткий опис

Досвідчені майстри чудово знають, що найпростіші обмежувачі струму представлені у вигляді звичайних резисторів. Такі агрегати часто називають стабілізаторамищо не є дійсністю, тому що вони не здатні прибрати всі перешкоди при коливанні напруги на своєму вході. Використання резистора у схемі живлення того чи іншого приладу можливе лише у тому випадку, якщо вся вхідна напруга стабілізується.

В іншій ситуації навіть дрібні стрибки напруги сприймаються як підвищене навантаження, що негативно відбивається на роботі всього пристрою. Ефективність роботи резистивних обмежувачів струму є досить низькою, оскільки споживана ними енергія розсіюється як тепла.

Більш високим рівнем ККД мають ті конструкції, які виготовлені на основі готових інтегральних мікросхем лінійних стабілізаторів. Схеми таких пристроїв відрізняються мінімальним набором елементів, простотою налаштування та відсутністю перешкод. Щоб уникнути небажаного перегріву регулюючого елемента, відмінності між вхідною та вихідною напругою мають бути мінімальними. В іншому випадку корпус мікросхеми буде змушений розсіювати всю незатребувану енергію, що в кілька разів знижує підсумковий показник ККД.

Найбільшою ефективністю мають схеми з широтно-імпульсною модуляцією. Їх виробництво засноване на використанні універсальних мікросхем, де є ланцюг зворотного зв'язку та спеціальні захисні механізми, завдяки чому суттєво зростає надійність всього пристрою. Використання імпульсного трансформатора веде до утримання схеми, що позитивно впливає рівень ККД і тривалість експлуатаційного терміну. Такі стабілізатори майстра часто виготовляють своїми руками, використовуючи для цього спеціальні деталі.

Функціональні можливості

Тільки той майстер, який добре знає принцип роботи стабілізатора струму, зможе ефективно використовувати цей пристрій у різних сферах. Основна складність у тому, що електромережі насичені різними перешкодами, які негативно впливають на працездатність обладнання та приладів. Щоб ефективно подолати джерела негативного впливу, фахівці скрізь застосовують стабілізатори напруги та струму.

У кожному такому виробі є незамінний елемент – трансформаторщо забезпечує стабільну та безвідмовну роботу всієї системи. Навіть найпростіша схема обов'язково укомплектована універсальним випрямлювальним мостом, який з'єднаний з різними резисторами, а також конденсаторами. До основних експлуатаційних характеристик відносяться граничний рівень опору та індивідуальна ємність.

Кваліфіковані фахівці відзначають, що простий стабілізатор струму функціонує за елементарною схемою. Справа в тому, що електричний струм надходить на основний трансформатор, завдяки чому змінюється його гранична частота. На вході вона завжди збігається з цим показником електромережі, перебуваючи в межах 50 герц. Тільки після того, як відбулося перетворення струму, гранична частота буде знижена до оптимальної позначки.

Варто зазначити, що у традиційній схемі присутні потужні високовольтні випрямлячі, які допомагають визначити полярність напруги. А ось конденсатори беруть участь у якісній стабілізації струму, резистори усувають наявні перешкоди.

Виготовлення простого перетворювача для світлодіодів

Досвідчені майстри погодяться, що зібрати якісний та довговічний стабілізатор не так вже й складно. Головна особливість полягає в тому, що блок може бути встановлена ​​ціла система низьковольтних конденсаторів на 20 вольт, а імпульсна мікросхема може мати вхід до 35 В. Найбільш простий світлодіодний стабілізатор, виконаний своїми руками - це варіант LM317. Потрібно тільки правильно розрахувати резистор для світлодіода за допомогою спеціалізованого онлайн-калькулятора.

Важливим фактом залишається те, що для злагодженої роботи такого агрегату відмінно підходить підручне харчування:

• Стандартний блок на 19 вольт від ноутбука.
• На 24 ст.
• Більш потужний агрегат на 32 вольти від звичайного принтера.
• Або на 9 або 12 вольт від будь-якої побутової електроніки.

До основних переваг такого перетворювача завжди відносять його доступність, мінімальну кількість елементів, високий рівень надійності, а також наявність у магазинах. Збирати самостійно складнішу схему дуже нераціонально. Якщо майстер не має необхідного досвіду, тоді імпульсний стабілізатор струму краще купити в готовому вигляді. За потреби його завжди можна вдосконалити.

Тривалість роботи світлодіода без втрати яскравості залежить від режиму. Головна перевага найпростіших стабілізаторів (драйверів), таких як мікросхема-стабілізатор LM317, – їх досить важко спалити. Схема підключення LM317 вимагає всього двох деталей: самої мікросхеми, що включається в режим стабілізації, та резистора. Сам процес складання складається з кількох основних етапів:

1. Потрібно купити змінний резистор опором 0.5 кОм (має три виведення і ручку регулювання). Замовити його можна через інтернет або купити в Радіолюбителі.
2. Провід припаюються до середнього висновку, а також до одного з крайніх.
3. За допомогою мультиметра, включеного в режимі вимірювання опору, вимірюється опір резистора. Потрібно досягти максимального показання в 500 Ом (щоб світлодіод не перегорів за низького опору резистора).
4. Після уважної перевірки правильності з'єднань перед підключенням збирається ланцюг.

Для будь-якого пристрою можна досягти подачі 10 А (задається низькоомним опором). Для цих цілей можна використовувати транзистор КТ825 або встановити аналог з найкращими технічними характеристиками та системою охолодження. Максимальна потужність LM317 – 1.5 ампер. Якщо є необхідність збільшити струм, то до схеми можна додати польовий або звичайний транзистор.

Універсальна регульована модель

Багато фахівців стикаються з необхідністю використання високоякісного стабілізатора, який дозволив би проводити налаштування мережі в широкому діапазоні. Деякі сучасні схеми відрізняються тим, що в них передбачено наявність резистора токозадавця зі зниженими характеристиками. Самі спеціалісти відзначають, що такий пристрій дозволяє проводити посилення напруги в іншому резисторі. Цей стан прийнято називати посиленою напругою помилки.

Параметри опорної та помилкової напруги можна порівняти за допомогою опорного підсилювача, завдяки цьому майстер здійснює налаштування стану польового транзистора. Варто зазначити, що така схема потребує додаткового живлення, яке обов'язково має надходити до окремого гнізда. Вся справа в тому, що напруга живлення повинна забезпечувати злагоджену роботу всіх компонентів використовуваної схеми. Допустимий рівень не повинен бути перевищений, оскільки це може призвести до передчасної поломки обладнання.

Щоб максимально правильно налаштувати роботу регульованого стабілізатора струму необхідно використовувати спеціальний повзунок. Саме підстроювальний резистор дозволяє майстру виставити максимальне значення струму. Налаштування мережі виходить більш гнучкою, тому що всі параметри можна самостійно коригувати залежно від інтенсивності експлуатації.

Багатофункціональний прилад

Середню складність виготовлення мають драйвери для світлодіодів на 220 В. Багато часу може зайняти їхнє налаштування, що потребує досвіду з налагодження. Такий драйвер витягти можна зі світлодіодних ламп, прожекторів та світильників з несправним світлодіодним ланцюгом. Більшість з них також можна доопрацювати, дізнавшись модель контролера перетворювача. Параметри зазвичай задаються одним або декількома резисторами.

У термінахзапису вказується рівень опору, необхідний для отримання потрібного струму. Якщо встановити регульований резистор, кількість Ампер буде настроюваним (але без перевищення зазначеної номінальної потужності).

Нещодавно високою популярністю користувався універсальний модуль XL4015. За своїми характеристиками він підходить для підключення світлодіодів із високою потужністю (до 100 Ватт). Стандартний варіант корпусу припаяний до плати, що виконує функції радіатора. Щоб покращити охолодження XL4015, схема повинна бути доопрацьована із встановленням радіатора на коробку пристрою.

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

Серед драйверів найуніверсальнішим вважається регульований. Обов'язково встановлюється змінний резистор, який визначає кількість ампер. Ці характеристики зазвичай вказуються у таких документах:

• У супровідній документації до мікросхеми.
• У термінах.
• У стандартній схемі включення.

Без додаткового охолодження мікросхеми такі пристрої витримують 1-3 А (відповідно до моделі контролера широтно-імпульсної модуляції). Головний недолік цих драйверів - надмірне нагрівання діода і дроселя. Вище 3 А знадобиться охолодження потужного діода та контролера. Дросель замінюють більш підходящим або перемотують товстим дротом.

Незамінний пристрій постійного струму

Навіть майстер-початківець знає, що такий агрегат працює за принципом подвійного інтегрування. Абсолютно у всіх моделях цей процес відповідають перетворювачі. Універсальні двоканальні транзистори призначені збільшення існуючих динамічних характеристик. Важливо пам'ятати, що для усунення теплових втрат необхідно використовувати конденсатори з великою ємністю.

Зробити показник випрямлення можна завдяки точному розрахунку необхідного значення. Як показує практика, якщо при вихідному напрузі постійного струму виходить 12 ампер, то граничне значення має становити 5 В. Пристрій зможе стабільно підтримувати робочу частоту на позначці 30 Гц. Щодо порогової напруги – все залежить від блокування сигналу, який надходить від трансформатора. Але фронт імпульсів ні перевищувати 2 МКС.

Тільки якісне перетворення струму дозволяє забезпечити злагоджену роботу основних транзисторів. У цій схемі допускається використання виключно напівпровідникових діодів. Якщо резистори баластные, це чревато великими тепловими втратами. Саме тому коефіцієнт розсівання суттєво збільшується. Майстер може побачити, що амплітуда коливань зросла, а індуктивності не відбувся.

Сучасна схема на базі КРЕН

Такий пристрій стабільно працюватиме тільки з елементами LM317 і КР142ЕН12. Це пов'язано з тим, що вони виступають як універсальні стабілізатори напруги, добре справляючись зі струмом до 1.5 А і вихідною напругою до 40 вольт. У класичному тепловому режимі ці елементи здатні якісно розсіювати потужність до 10 Ватт. Самі мікросхеми відрізняються низьким власним споживанням, оскільки цей показник становить лише 8 мА. Головне, що цей показник залишається незмінним навіть у тому випадку, якщо напруга коливається.

На окрему увагу заслуговує мікросхема LM317, яка здатна утримувати постійну напругу на основному резисторі. Цей агрегат з незмінним опором забезпечує максимальну стабільність струму, що проходить через нього, завдяки чому його часто називають токозадавальним резистором. Сучасні стабілізатори на КРЕН відрізняються від своїх аналогів відносною простотою, за рахунок чого активно експлуатуються як зарядка для акумуляторів і для електронного навантаження.

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

стабілізатори напруги

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

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

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

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

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

Стабілізатори струму

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

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

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

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

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

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

Параметри живлення світлодіодів

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

Щоб через p-n перехід почав протікати струм, до нього потрібно прикласти якусь мінімальну пряму напругу Uмін.пр. Значення мінімальної прямої напруги вказується в документації світлодіода і відображається на графіку вольт - амперних характеристик (ВАХ).

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

Правильне та неправильне включення

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

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

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

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

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

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

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

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

Читайте також

Віруси