Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схемы стабилизаторов тока 12 вольт

—> Мастерская LED освещения в Днепре —>

—>

Динамический свет [4]
Заливной свет [6]
Светодиодное освещение [29]
LED компоненты [22]
LED cвет — сделай сам [27]

—>

Как подключить 10 Вт светодиоды, и какое им найти применение?

Светодиодная матрица 10 W изготовлена по МСОВ технологии и состоит из 9 кристаллов соединенных по 3 последовательно и 3 цепочки параллельно. Каждый кристалл рассчитан на напряжение 3,2-4,0 V, поэтому в сумме три последовательно соединенных кристалла открываются при 9,6 V и нормально работают до 12 V, что позволяет достаточно просто использовать их в автомобилях и для аварийного освещения подключая их напрямую к аккумуляторной батарее через ограничивающее по току сопротивление мощностью 2W.
Номинал сопротивления рассчитывается по закону Ома. При таком подключении к аккумулятору за счет нагрева сопротивления потери могут составлять 15-25% от номинала матрицы, что не критично в автомобилях но значительно уменьшают время разрядки аккумулятора при аварийном освещении, поэтому для аварийного освещения часто используют DC-DC преобразователи имеющие эффективность выше 92%.

Качество светодиодной матрицы определяется тремя основными составляющими кристалл, люминофор, подложка. Для кристалла помимо светоотдачи Lm/W большое значение имеют его геометрические размеры, чем больше кристалл тем больше площадь контакта с подложкой, что позволяет более эффективно отводить тепло, а это одна из основных задач. Рабочая температура 60-65 град С но это не означает, что радиатор может греться до такой температуры т.к. температура радиатора и подложки матрицы значительно отличаются. Перегрев кристалла приводит к его деградации и уменьшению срока службы светодиодов в разы или десятки раз, и в последующем к выходу из строя матрицы. Минимально необходимая площадь радиатора 200-300 см. кв. в зависимости от параметров и условий эксплуатации. У более ярких и качественных матриц подложка медная, у менее ярких — алюминиевая. Медь имеет большую теплопроводность поэтому она предпочтительнее, но и на алюминии светодиоды работают нормально при достаточном радиаторе, а если использовать матрицу не на полную номинальную мощность, а на 80% от номинала то даже на алюминии матрицы смогут проработать заявленные производителем 50000-100000 часов.

Из технических характеристик следует, что питается 10 Вт светодиодная сборка постоянным напряжением 12 вольт с током 900-1000 ма и может нагреваться до +60 ° C .

Для начала попробуем включить 10 Вт светодиод.

Для пробного включения используем источник постоянного напряжения 12 вольт, в данном случае аккумулятор, и стабилизатор тока. Также для пробного включения светодиода нам потребуется радиатор-охладитель площадью не менее 600 см 2 .

Читайте так же:
Lm1085 как стабилизатор тока

Самый простейший стабилизатор тока можно собрать на микросхеме LM317 и одном резисторе.

Схема стабилизатора тока на LM 317 (далее будем называть его драйвером)

По формуле внизу рисунка очень просто расчитать величину сопротивления резистора для необходимого тока. Т.е сопротивление резистора равно — 1,25 деленное на требуемый ток. Для стабилизаторов до 0,1 A подходит мощность резистора 0,25 W. На токи от 350 мА до 1 А рекомендуется 2 W. Ниже приведена таблица резисторов на токи для широко распространенных светодиодов.

Ток (уточненный ток для резистора стандартного ряда)

Простой преобразователь напряжения 12в – 5в на usb

Для зарядки мобильных устройств обычно используются 5-вольтовые блоки питания, работающие от сетевого напряжения. Напряжение в 5 В можно также получить из 12-вольтовой сети автомобиля или от сетевого блока питания на 12 В. Это можно осуществить, используя несложные схемы с различными стабилизаторами напряжения.

В таких схемах стабилизатор будет ощутимо греться, что ухудшит его параметры выходного тока. Чтобы стабилизатор не перегрелся и не вышел из строя, его необходимо поместить на теплоотвод. Напряжение на входе в стабилизатор не должно быть выше 15 В.

Большинство мобильных устройств определяют подключение к зарядному устройству по наличию перемычки между вторым и третьим пинами. Но схемы коммутации USB могут быть и другими. Об этом лучше почитать в статье о проблемах зарядки через USB .

В схеме используются всего три компонента: сам стабилизатор напряжения и два 16-вольтовых конденсатора номиналом 100 и 330 нФ.

Стабилизаторы напряжения можно использовать советские: 2-амперный КР142ЕН5А или 1,5-амперный КР142ЕН5B. Естественно, возможна их замена на зарубежные аналоги, указанные на картинке, где изображен преобразователь на стабилизаторе КР142ЕН5:

В том случае если ваш преобразователь имеет на выходе ток не больше 0,1 А, то можно воспользоваться стабилизаторами, исполненными в корпусе SO-8, SOT-89 или TO-92. Схемы с такими конвертерами представлены на рисунках ниже:

Стоит добавить, что наипростейший способ сделать преобразователь — это вытащить плату из готового автомобильного адаптера для прикуривателя. Плату этого адаптера необходимо приспособить для работы вне автомобиля. Об этом можно найти много информации.

Дополнительная информация:

Такие стабилизаторы напряжения можно найти в телевизорах с кинескопами. Чаще всего там встречаются микросхемы серии 7805 и 7809.

При отсутствии конденсаторов схема вполне работоспособна. Стабилизатор обладает защитой от перегрева, правда, диапазон достаточно большой — от 65 до 140. Потом наблюдается резкое падение напряжения, и появляются пульсации микросхемы.

Другими словами, если схема питается от батареи, то во входном конденсаторе нет необходимости. Конденсатор на выходе рекомендуется ставить номиналом 1 мкФ и менее, иначе его разряд может сжечь схему, если произойдет короткое замыкание на входе (с той стороны, где располагается батарея).

Читайте так же:
Lm 338 стабилизатор тока

Чтобы схема была более стабильной, рекомендуется на выходе установить дроссель и пару конденсаторов: керамический номиналом 100-200 нФ и ниобиевый номиналом 500 нФ.

Броски от индуктивной нагрузки не критичны для этой схемы.

Базовые схемы стабилизаторов на основе интегральной микросхемы 723

Почти любая электронная схема – от простых схем на транзисторах и операционных усилителях и до сложнейших цифровых и микропроцессорных систем – требует для своей работы одного или нескольких стабильных источников питания постоянного тока. Простые нерегулируемые источники питания типа трансформатор – мостовой выпрямитель – конденсатор, не годятся, так как их выходное напряжение зависит от тока нагрузки и напряжения в сети. Кроме того, это напряжение пульсирует с частотой 100 Гц. К счастью, легко построить источник стабильного питания, используя отрицательную обратную связь и сравнивая выходное постоянное напряжение с некоторым постоянным эталонным (опорным) напряжением. Такие стабилизированные источники питания универсальны и легко могут быть построены с помощью интегральных схем стабилизаторов напряжения. Для этого потребуется только нерегулируемый источник постоянного напряжения (трансформатор – выпрямитель конденсатор, батарея и т. п.) и еще несколько других элементов.

Интегральная микросхема стабилизатора 723

Классический стабилизатор 723 разработан Р. Видларом в 1967 г. Это универсальный, простой в употреблении стабилизатор с превосходными рабочими характеристиками. Хотя, есть более предпочтительные современные схемы, все же его стоит изучить, так как и новые схемы работают на тех же принципах. Его схемы изображены на рисунках ниже

Это настоящий блок питания, который содержит температурно‑компенсированный источник опорного напряжения, дифференциальный усилитель, последовательно включенный проходной транзистор и схему защиты, обеспечивающую ограничение выходного тока. В том виде, в котором блок выпускают, ИМС 723 (LM723/LM723C) ничего не регулирует. Чтобы заставить его делать то, что нам нужно, придется подключить к нему некоторые внешние цепи. Прежде чем их рассмотреть, обратимся к его собственной схеме. Она проста и легко понятна (в отличие от схем внутреннего устройства многих других ИМС). datasheet LM723/LM723C

Сердцем стабилизатора является температурно‑компенсированный стабилитронный источник опорного напряжения. Стабилитрон Д2 имеет положительный температурный коэффициент, поэтому его напряжение складывается с перепадом напряжения между базой и эмиттером транзистора Т6 (величина UБЭ имеет отрицательный температурный коэффициент около – 2 мВ/°С) для опорного напряжения 7,15 В с приблизительно нулевым температурным коэффициентом (обычно 0,003 %/°С). Транзисторы Т4Т6 предназначены для смещения Д2 током I = UБЭ /R8, стабилизированным отрицательной обратной связью по постоянному току, как показано на схеме. Транзисторы Т2 и Т3 образуют несимметричное токовое зеркало для смещения источника опорного напряжения. Ток этих транзисторов устанавливается диодом Д1 и резистором R2 (в точке их соединения фиксируется напряжение на 6,2 В ниже U +). В свою очередь Д1 и R2, запитаны током транзистора Т1 ‑ полевого транзистора с p‑n ‑переходом, который работает как источник тока.

Читайте так же:
Зарядное устройство или простой стабилизатор тока

Транзисторы Т11 и Т12 образуют дифференциальный усилитель (иногда его называют «усилителем сигнала ошибки», если описывают схему в терминах отрицательной обратной связи). Это типичная дифференциальная пара с высоким подавлением синфазных сигналов за счет эмиттерного источника тока Т13 . Последний входит в половину токового зеркала на Т9, Т10 и Т13, в свою очередь управляемого токовым зеркалом Т7 (Т3, Т7 и Т8 ‑ все эти транзисторы «отражают» ток, задаваемый источником опорного напряжения на Д1). Коллектор транзистора Т11 имеет фиксированный положительный потенциал эмиттера Т4, а выходной сигнал усилителя ошибки снимается с коллектора Т12. Токовое зеркало Т8 запитывает коллекторную нагрузку Т12. Транзистор Т14 включен вместе с транзистором Т15 по «неполной» схеме Дарлингтона. Заметьте, что коллектор транзистора Т15 выведен отдельно, чтобы обеспечить возможность подведения отдельного положительного питания. При включении транзистора Т16 запираются проходные транзисторы для того, чтобы ограничить выходной ток на безопасном уровне. В отличие от многих более новых схем стабилизаторов ИМС 723 не снабжена встроенными схемами аварийного отключения для защиты от чрезмерных токов нагрузки или слишком большого рассеяния мощности на ИМС.

Как сделать бестрансформаторный блок питания на 12В

Иногда для подключения различной аппаратуры требуется низковольтный источник тока. Модели, реализуемые в магазинах, имеют большие габариты и вес из-за понижающего трансформатора, который входит в их состав. Для некоторых устройств эти параметры могут оказаться критичными, поэтому все чаще пользователи предпочитают собирать бестрансформаторный блок питания на 12 Вольт своими руками.

Пригодность блока питания в быту

У каждого в доме есть различная аппаратура, работающая от батареек или аккумуляторов. Чтобы не менять каждый раз элементы, ее питают от любого источника, подключаемого к сети 220 В.

Большой мощности от полностью бестрансформаторного малогабаритного блока ждать не следует. Аккумуляторные инструменты (шуруповерты, дрели, дисковые пилы), насосы, планшеты и ноутбуки от него работать не будут.

К такому БП можно подключать осветительные приборы и электронную технику, которые потребляют ток до 500 мА:

  • малогабаритные приемники;
  • светодиодные лампы и гирлянды (но не ленты);
  • портативную маломощную медицинскую аппаратуру (наручный тонометр, измеритель пульса и других параметров);
  • зарядные модули телефонов;
  • детские игрушки;
  • моторы магнитофонов, вентиляторы;
  • самодельные устройства;
  • платы от Arduino.
Читайте так же:
Что такое интегральный стабилизатор тока

Устройство и конструкция

Простой 12-вольтовый БП без трансформатора можно сделать из нескольких радиоэлементов. Он представляет собой диодный мост VD1-4 и 3 однотипных транзисторных стабилизатора, включенных последовательно.

Другая схема состоит из следующих деталей:

  • 2 конденсаторов C1 и C2;
  • 4 диодов, образующих мост VD1-4;
  • 1 стабилитрона D1.

C1, подключенный к сети 220 В, гасит большую часть напряжения. Оно выпрямляется диодным мостом VD1-4. Цепочка D1, C2 является параметрическим стабилизатором, с выхода которого снимается постоянное напряжение, питающее нагрузку.

Более продвинутое устройство содержит на входе сопротивление R1 для подавления броска тока и RC-цепочку — подключенные параллельно гасящая емкость C1 и резистор r2 большого номинала для ее разрядки. Средняя часть схемы такая же. На выходе установлен дополнительный неполярный конденсатор C3.

Дальнейшее усовершенствование предполагает установку на выходе БП стабилизатора VR1 на транзисторах или микросхеме.

Эти блоки опасны, так как их детали находятся под напряжением 220 В. При отсутствии нагрузки (если испорчен стабилизатор) потенциал на выходе будет равен сетевому.

Принцип работы

Бестрансформаторный блок на транзисторах работает следующим образом. 220 В выпрямляется мостом с конденсатором и поступает на стабилизаторы. Они все выполнены по одной схеме, но рассчитаны на разные напряжения. Первый ограничивает потенциал сети на уровне 150-180 В, второй стабилизатор сокращает его примерно в 2-3 раза. Третий выдает нужное напряжение. Меняя стабилитрон D3, можно получить бестрансформаторный БП, например, на 12 или 5 вольт.

Блок с RC-цепочкой является делителем напряжения. В его верхнем (по схеме) плече стоит конденсатор C1, представляющий для переменного тока реактивное (совсем не потребляет энергию) сопротивление. В нижней части расположен диодный мост VD1-4 с нагрузкой (стабилитрон, транзистор, микросхема и пр.).

Входное напряжение приходит на делитель, выпрямляется мостом и поступает на стабилизатор, который ограничивает его до необходимого значения.

Рабочие схемы

Все описанные устройства выполнены на распространенных радиоэлементах. Ниже приведены схемы с обозначением всех деталей.

В БП с транзисторными стабилизаторами КТ940А можно заменить на высоковольтный, выдерживающий более 250 В, а КТ815Г — на другой, с минимальным напряжением 80 В. При указанных деталях устройство может выдать до 300 мА. Для увеличения силы тока надо транзисторы установить на радиаторы. Если вместо стабилитрона КС512А поставить Д814Д, то выходной ток устройства уменьшится до 200 мА.

Читайте так же:
Стабилизатор тока из электронной нагрузки

Традиционный бестрансформаторный блок на 12 В с RC-цепочкой выдает всего 20-40 мА. Если после моста установить мощный стабилитрон Д815Ж, который ограничит напряжение до 16-19 В, и дополнить схему стабилизатором на транзисторе, то выходной ток повысится до 120 мА. Для его увеличения до 180 мА необходимо параллельно конденсаторам C1, C2 припаять еще один такой же.

Более стабилен блок на микросхеме 78L08 (российское обозначение КР142Б). При указанных деталях он выдает до 200 мА.

Расчет параметров

Для предотвращения пробоя деталей бестрансформаторных схем их необходимо правильно рассчитать. Для каждого устройства существует свой метод.

Транзисторный блок считают по закону Ома: U=I×R. Необходимо рассчитать сопротивления R1, R2, R3 исходя из величины, напряжения и тока, которые выдерживает каждый стабилитрон.

Расчет балластного конденсатора для блоков с RC-цепочкой производится по следующей формуле C = I эфф/2*3,14*f *√(Uп²-Uв²), где:

  • С — емкость балласта (фарад);
  • Uп и Uв — питающее и выходное напряжения (вольт);
  • I эфф — ток нагрузки;
  • f — частота сигнала на входе устройства (герц).

Так как 1 фарад = 1 млн микрофарад, то формулу можно упростить:

C = 3200*I эфф/√(Uп²-Uв²).

Сопротивление R1 (кОм) примерно равняется 0,025 от величины балластного конденсатора. Его мощность не должна быть ниже 1 Вт (оптимально 2-5 Вт).

Если ручной подсчет неудобен, найдите и используйте калькулятор в режиме онлайн.

Создание блока питания на 12В своими руками

Бестрансформаторный блок можно сделать самостоятельно. Сначала необходимо выбрать одну из приведенных схем.

Понадобятся такие инструменты и материалы:

  • паяльник, флюс, припой;
  • радиодетали, указанные на рисунке;
  • провода в изоляции для формирования выводов;
  • фольгированный материал (текстолит, гетинакс) для изготовления печатной платы;
  • дрель с тонким (0,5-1 мм) сверлом;
  • кусачки или ножницы для обрезания выводов;
  • плоскогубцы или пинцет.

Для создания платы понадобится состав для травления, например:

  • раствор хлорного железа;
  • смесь пищевой соли (2 ст. л.), медного купороса (4 ст. л.) и 0,5 л воды.

Платы травятся 2-6 часов. Для уменьшения этого срока раствор рекомендуется подогреть до +50…+60 °С.

Далее выполняют следующие действия:

  1. Рисуют дорожки на плате и вытравляют их.
  2. Сверлят отверстия в нужных местах.
  3. Обрезают ножки деталей и формуют их.
  4. Вставляют их в отверстия и пропаивают.
  5. Устанавливают радиаторы (если нужно).

После сборки платы к ней подсоединяют провода с необходимыми разъемами. Для включения в 220 В применяют сетевую вилку, а на выходе ставят какой-либо разъем или специальный штекер.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector