Sfera-perm.ru

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

Стабилизатор тока полевой операционный

Импульсные стабилизаторы напряжения на микросхемах и транзисторах

Стабилизатор напряжения с широтно-импульсным управлением А. Колдунова является усовершенствованным вариантом стабилизатора П. Беляцкого.

  • Ток холостого хода, не более — 0,25 мА.
  • Длительный номинальный ток нагрузки — 100 мА.Входное напряжение — 11. 15 в.
  • Выходное стабилизированное напряжение — 9 В.
  • КПД: при входном напряжении 11 Б и номинальном токе нагрузки — 82% при 13 б и токе нагрузки 10 мА — 65%; 100 мА — 72%; 200 мА — 69%.
  • Коэффициент стабилизации при номинальном токе нагрузки не менее — 300.
  • Амплитуда пульсаций при максимальном токе нагрузки не более 2 мВ.

Принципиальная схема

На микросхеме DA1 типа КР1006ВИ1 собран генератор прямоугольных импульсов с широтно-импульсным управлением. Генератор питается от параметрического стабилизатора на стабилитроне VD1.

Выходные импульсы с генератора поступают на двухкаскадный транзисторный ключ (транзисторы VT2 и ѴТЗ), коммутирующий индуктивный накопитель энергии — катушку индуктивности (дроссель) L1.

Выходное напряжение заряжает конденсатор большой емкости C3. Напряжение, снимаемое с этого конденсатора, через регулируемый резистивный делитель R7 и R8 поступает на базу транзистора ѴТ1, управляющего длительностью генерируемых импульсов, и, следовательно, определяющего величину энергии, накапливаемой в индуктивном накопителе энергии.

Рис. 1. Схема стабилизатора регулируемого напряжения (0. 25 В) с широтно-импульсным управлением.

Величину выходного напряжения можно изменять в пределах от 0 до 25 В при величине питающего напряжения 40 В. Поскольку устройство имеет высокий КПД, то при токе нагрузки менее 200 мА теплоотвод для транзистора VT2 не обязателен.

Дроссель L1 намотан на ферритовом кольце с внешним диаметром 10. 15 мм проводом ПЭВ-2 0,6. 0,8 мм до заполнения и залит парафином для снижения свиста. Импульсные стабилизаторы обладают более высоким КПД при среднем и большом токе нагрузки, однако при малом токе КПД у них меньше.

Вторая схема

Схема устройства, показанная на рис. 2, лишена такого недостатка [7.2]. Это позволяет применять его практически в любой аппаратуре: как в различных цифровых, так и в звуковоспроизводящих и радиоприемных устройствах.

Стабилизатор содержит коммутирующий составной транзистор VT1, VT2, коммутирующий диод VD2 и дроссель L1. В узел управления входят опорный элемент на транзисторе ѴТЗ и компаратор DA1.

На выходе стабилизатора включен транзисторный фильтр ѴТ4, ѴТ5. Основа узла управления — компаратор DA1 на ОУ типа К140УД12. К его инвертирующему входу подключен микромощный опорный элемент, выполненный на обратносмещенном эмиттерном переходе транзистора ѴТЗ. Напряжение его стабилизации (лавинного пробоя) 7. 7,5 В обеспечивается при токе 20. 30 мкА.

Рис. 2. Схема экономичного импульсного стабилизатора напряжения.

На неинвертирующий вход ОУ подается сигнал с резистивного делителя R5 — R7. Выходное напряжение регулируется потенциометром R6.

Конденсатор C3 увеличивает фазовый сдвиг сигнала обратной связи, что необходимо для циклического характера работы устройства. Он же определяет рабочую частоту и в значительной мере влияет на величину пульсаций.

Выход компаратора подключен к базе составного транзистора (VT1, VT2) через резистор R3, задающий ток управления, и стабилитрон VD1, который обеспечивает отсечку управляющего тока и надежное закрывание коммутирующего транзистора во всем интервале входного напряжения. Конденсатор С2 подавляет высокочастотные помехи.

На выходе стабилизатора включен не традиционный LC-фильтр, а транзисторный, что позволяет улучшить динамические характеристики устройства и подавить пульсации не менее чем на 40 дБ.

У транзисторного фильтра есть еще одно преимущество — «мягкое» включение стабилизатора: его выходное напряжение плавно нарастает в течение 2. 4 с. Негативным моментом использования транзисторного фильтра является снижение КПД стабилизатора на 6. 8%.

Дроссель L1 содержит 28 витков провода ПЭВ-2 0,57, намотанного на броневом магнитопроводе Б14 из феррита 2000НМ. Немагнитный зазор 0,2 мм в магнитопроводе обеспечен прокладкой из бумаги.

Транзисторы устройства при номинальном токе не требуют теплоотвода. Если стабилизатор предполагают эксплуатировать при токе нагрузки более 50 мА, то транзистор ѴТ1 должен быть типа КТ81х и его следует установить на теплоотвод площадью 10. 15 смг. Допустимо использовать транзисторы КТ639, КТ644, тогда выходной ток стабилизатора можно увеличить до 0,5 А.

Типовая схема импульсного стабилизатора напряжения

Типовая схема импульсного стабилизатора напряжения, построенного на микросхеме КР142ЕП1А, изображена на рис. 3. Источник опорного напряжения микросхемы питается непосредственно входным напряжением стабилизатора, а пороговое устройство — стабилизированным, снимаемым с вывода 6 (оно поступает через транзистор ѴТ1, являющийся усилителем тока).

Коммутирующим элементом стабилизатора, собранным на транзисторах ѴТ2, ѴТЗ, управляет импульсный сигнал, снимаемый с выводов 2, 3 микросхемы. На базу (выв. 4) внутреннего составного транзистора микросхемы, служащего встроенным коммутирующим элементом, сигнал поступает с выхода порогового устройства (выв. 11).

Сигнал обратной связи снимается с выхода стабилизатора и через резистивный делитель напряжения R6 и R9 подводится ко входу дифференциального усилителя порогового устройства (выв. 12). На второй вход усилителя (выв. 13) подано стабильное напряжение с источника опорного напряжения.

Рис. 3. Типовая схема импульсного стабилизатора напряжения на микросхеме КР142ЕП1А.

При работе микросхемы в составе ключевого стабилизатора пороговое устройство переключается с частотой, зависящей от параметров элементов стабилизатора, режима микросхемы и тока нагрузки.

Если при воздействии дестабилизирующих факторов выходное напряжение стабилизатора изменяется, то в силу действия обратной связи изменяется и частота переключения, причем так, что выходное напряжение возвращается к установленному уровню.

Если по тем или иным причинам необходимо, чтобы работа порогового устройства была синхронизирована с частотой какого-либо внешнего генератора, его синхронизирующий сигнал подают на выводы 14 и 15 микросхемы.

Читайте так же:
Как стабилизатор тока повышает напряжение

Основные электрические характеристики микросхемы:

  • Входное напряжение (подводимое к выв. 5) — 10. 40 В.
  • Максимальная частота коммутации при входном напряжении 40 В, выходном токе 50 мА и температуре окружающей среды -10. +25°С — до 300 кГц.

Схема для получения стабильных выходных напряжений +12 и +5 В

Для получения стабильных выходных напряжений +12 и +5 В от автомобильного или иного аккумулятора напряжением 9. 12 (9. 18) В может быть использован повышающий импульсный стабилизатор напряжения (рис. 4), на выходе которого включены микросхема DA2 типа 7812 на напряжение 12 В и микросхема DA3 типа 7805 на напряжение 5 В.

Рис. 4. Схема повышающего импульсного стабилизатора напряжения.

Повышающий импульсный стабилизатор напряжения собран на микросхеме DA1 типа UC3843N, выход которой подключен к ключевому полевому транзистору VT1 типа BUZ11.

В схеме используется дроссель индуктивностью 50 мкГн (20. 60 мкГн). Он намотан на ферритовом кольце К25х11×22 1000НМ и содержит 20 витков максимально толстого провода. Диод выпрямителя — типа 1N5818. Напряжение на конденсаторе С6 — 18 В.

Частота преобразования 50 кГц. Выходной ток преобразователя до 3 А при КПД примерно 70%.

Двухполярный импульсный стабилизатор напряжения

Двухполярный импульсный стабилизатор напряжения, предназначен для питания измерительного прибора, его схема показана на рис. 5. Стабилизатор выполнен на основе специализированной микросхемы МАХ743.

Рис. 5. Схема двухполярного импульсного стабилизатора напряжения.

Для создания современных импульсных стабилизаторов напряжения с высокой рабочей частотой (более 100 кГц) и КПД до 90% и выше разработана специализированная микросхема управления типа UC3843 фирмы UNITRODE CORP.

Блок управления на UC3843

Для создания серии импульсных стабилизаторов напряжения может быть использован типовой блок управления, в состав которого входит микросхема UC3843 (рис. 6).

Рис. 6. Схема типового блока управления с микросхемой UC3843.

Схема мощного импульсного стабилизатора напряжения понижающего типа с защитой от перегрузок по току с использованием типового блока управления показана на рис. 7.

Рис. 7. Схема мощного импульсного стабилизатора напряжения понижающего типа.

Дроссель L1 (рис. 6) намотан на кольце К10x6x4,5 из пермаллоя МП140 и содержит 5 витков жгута из 6 проводов ПЭВ 0,51 мм, уложенных по всему периметру кольца в один слой.

Дроссель L1 (рис. 7) выполнен на кольце К19x11x4,8 из того же материала и содержит 12 витков из 10 скрученных вместе проводов того же диаметра.

Трансформатор Т1 намотан на кольце К10x6x3 2000НМ1. Вторичная обмотка II намотана проводом ПЭВ 0,2 мм и содержит 200 витков, равномерно уложенных по периметру.

Первичная обмотка — 1 виток многожильного провода сечением 1 мм2, проходящего через отверстие кольца. Концы его подключены к стоку транзистора VT2 и точке соединения катода диода VD1 и левого по схеме вывода дросселя L1. Необходимо соблюдение полярности подключения обмоток.

Основные характеристики стабилизатора: входное напряжение— 8. 15 В; выходное напряжение — 5 В; максимальный выходной ток — 10 А амплитуда пульсаций выходного напряжения — не более 100 мВ, нестабильность выходного напряжения — 2%; частота преобразования — 100 кГц’, среднее значение КПД — 90%.

Усовершенствованный вариант импульсного преобразователя

Усовершенствованный вариант схемы предыдущего стабилизатора (рис. 8) имеет повышенный КПД за счет использования нового схемотехнического решения, которое позволяет значительно уменьшить падение напряжения на коммутирующем диоде.

Рис. 8. Схема усовершенствованного варианта импульсного стабилизатора.

Суть этого решения состоит в том, что коммутирующий диод заменяется на биполярный или полевой транзистор. Его включают, когда диод должен быть открыт, а выключают — когда закрыт. Падение напряжения на открытом транзисторе может быть в 5. 10 раз меньше, чем даже на диоде Шотки.

Так, за счет использования в качестве коммутирующего диода п-канального полевого транзистора IRF3205 (ѴТЗ) с сопротивлением открытого канала 8 мОм, падение напряжения на нем не превышает 100 мВ при максимальном токе нагрузки. Для сравнения — соответствующее падение напряжения в тех же условиях для диодов Шотки достигает 500 мВ.

При примерно тех же основных параметрах потери в новом варианте стабилизатора снижены до минимума, его КПД приближается к 95%.

Схема импульсного стабилизатора с использованием полевого транзистора

Еще одна схема импульсного стабилизатора с использованием полевого транзистора показана на рис. 9.

Рис. 9. Схема импульсного стабилизатора с повышенной эффективностью преобразования.

Большинство его характеристик в основном такие же, как и у схемы на рис. 7.7, однако амплитуда пульсаций выходного напряжения снижена до 80 мВ, а частота преобразования повышена до 120 кГц.

При этом среднее значение КПД при максимальном токе нагрузки во всем интервале изменения входного напряжения составляет не менее 95%.

Данные намоточных элементов те же, что и для схемы на рис. 7.

Источник: Шустов М. А. Практическая схемотехника. Преобразователи напряжения.

Операционные усилители справочник

Операционные усилители, сокращенно ОУ, являющиеся практически идеальными усилителями напряжения, получили наиболее широкое распространение в аналоговой схемотехнике. Они применяются с схемах генераторов различных сигналов, усилителях, фильтрах, в системах измерения различных параметров (температура, влажность и т.п) Типичный ОУ имеет два входа и один общий выход.

Сдвоенный ОУ, используемый в аудиосхемах и конструкциях чувствительных радио микрофонов, а также в шпионских и подслушивающих устройствах

Микросборка СА3140 является операционным усилителем с MOSFET входами и биполярными выходами.

Читайте так же:
Стабилизатор тока для заслонки рециркуляции

Достаточно популярный операционный усилитель в радиолюбительской практике. Микросхема NE5532 широко применяется в аудио техники, и представляет собой сдвоенный малошумящий операционный усилитель с низким рабочим током 8 мА, который работает от двухполярного блока питания с напряжением от ±5 В до ±15 В.

Микросборка представляет собой малошумящий одно или двухканальный ОУ.

Микросхема LF353 H/M/N представляет собой типовой широкополосный двухканальный операционный усилитель, на базе которого можно собрать много различных вариантов радиолюбительских схем и конструкций

Микросхемы LM108, LM208 и LM308 являются прецизионными операционными усилителями. В дополнение к низким входным токам типового ОУ, эти устройства имеют чрезвычайно низкое напряжение смещения, позволяющее добится отличных характеристика и параметров в большинстве случаев, и получить великолепные схемы усилителей и стабилизаторов.

Компараторы серии LM311 — дифференциальные компараторы со стробированием, способны управлять лампами или обмотками реле с рабочими напряжениями до 50В и токами не выше 50мА. C помощью этой микросборки в радио любительской практике можно собрать простые схемы фото или термореле, индикатора электрического поля, емкостное реле и еще множество других занимательных конструкций.

Микросхема LM324 представляет собой типовой операционный усилитель, имеющий прямой дифференциальный вход, защиту от короткого замыкания и внутричастотную компенсацию при единичном усилении. Отличные рабочие характеристики микросхемы обеспечивают ее широкое использование, как в радиолюбительской практике, так и в аналоговой электронике, т.к отлично работает в широком диапазоне питающих напряжений: от 3 В до 32 В

Вся 339 серия, как и LM339N представляет собой счетверенный компаратор, выпускается как в виде SMD, так и для монтажа в DIP исполнении.

Типовой одноканальный операционный усилитель, не требующий частотной коррекции, с защитой от короткого замыкания. Отличные рабочие характеристики микросхемы обеспечивают ее широкое использование, как в радиолюбительской практике, так и в аналоговой электронике.

LM358 наверное самый популярный двухканальный операционный усилитель в радиолюбительской среде. Микросхемы LM358, LM358N, полностью идентичны по своим свойствам и характеристикам и отличаются только типом корпуса. В бытовой технике чаще всего используются совместно с импульсными стабилизаторами и источниках питания.

Сдвоенный операционный усилитель общего назначения — LM833. То есть в одном корпусе микросхемы имеется два ОУ. Это широко применяемый радиолюбителями малошумящий двухканальный ОУ. Отличительной особенностью которого является крайне низкий уровень нелинейных искажений.

Является отличным двухканальным малошумящим быстродействующим операционным усилителем с низким уровнем искажений сигналов, разработанный специально для применения в качественной аудио аппаратуре. Имеется встроенная защита от короткого замыкания выхода на «землю» или любой из выводов питания.

Микросхема TDA2320A содержит в своем корпусе два низкочастотных операционных усилителя, с очень низким током потребления, около 0,8 мА и работающих в широком интервале питающих напряжений от 3 до 36 В. Микросборка нашла свое приминение в аудиотехнике (усилители воспроизведения и предварительные, эквалайзеры, активные фильтры и т.д.). TDA2320A может также работать как с однополярным так и с двуполярным питанием.

Микросхема TL071 является орноканальным JFET операционным усилителем с крайне низким уровнем шумов

Двухканальный JFET операционный усилитель, характеризуется достаточно низким уровнем шумов, с малыми входными токами, с низким температурным дрейфом для работы в бытовом диапазоне температур от 0 до +70°С. Входные каскады микросхемы TL072 построены на полевых транзисторах, что обеспечивает высокое входное сопротивление. Конструктивно оформлен в корпусах типа DIP-8, SOIC-8

Операционный усилитель с полевым транзистором на входе, выпускается в типовом 8-выводном корпусе типа DIP. Эта микросборка включает в себя высоковольтные JFET и биполярные транзисторы в интегральном исполнении. TL081 отличается низким входным смещением, высокой скоростью нарастания, малыми токами смещения и небольшим температурным коэффициентом.

UA741 представляет собой универсальный одноканальный операционный усилитель, устаревшая легендарка радиолюбительских схем и конструкций прошлого века.

ИМС серии К140УД1 это операционные усилители средней точности, в которых отсутствует частотная коррекция. В зависимости от значений питающих напряжений и некоторых других характеристик, серия делится на группы А, Б и В. Так К140УД1А ± 6,3 В; К140УД1Б и К140УД1В номинальные напряжения ± 12,6 В

ОУ средней точности, с транзисторами со сверхвысоким усилением на входе, обладает внутренней частотной коррекцией и имеет защиту выхода и входа от короткого замыкания.

Является отечественным представителем семейства операционных усилителей средней точности, с внутренней частотной коррекцией и защитой выхода и входа от короткого замыкания и балансировкой с помощью одного резистора.

Микросхема К140УД8 является ОУ средней точности, имеющая на выходе полевые транзисторы с p-n переходом и p-каналом. Операционный усилитель обладает малыми входными токами и внутренней частотной коррекцией. Корпус К140УД8 типа 301.8-2

Серия К140УД9 представляют собой ОУ средней степени точности. Выполнены они по совмещенной биполярно-полевой технологии.

Операционный усилитель серии К140УД17 является прецензионным с малым напряжением смещения и высоким коэффициентом усиления по напряжению с внутренней частотной коррекцией. Обладал неплохим сочетанием технических характеристик, входных напряжений и шумового тока для своего времени. Использовался в высокоточных измерительных цепях с высоким коэффициентом усиления.

Группа 140УД20 представляет собой сдвоенные операционные усилители общего назначения со встроенной частотной коррекцией. Основа его выполнена на биполярных транзисторах. Некоторые его модификации выпускаются и до сих пор, подробней о них смотри в справочной ссылке.

Отечественный операционный усилитель общего назначения средней точности с защитой выхода от короткого замыкания. Максимально напряжение на выходе микросхемы ± 10 В, имеются выводы для балансировки схемы. Чип конструктивно оформлен в корпусе типа 301.8-2

Читайте так же:
Импульсный стабилизатор максимальный ток

Двух канальный операционный усилитель средней мощности универсального назначения. Характеризуется низким уровнем собственных шумов, имеет большой диапазон входных напряжений, а также обладает защитой от коротких замыканий на выходе.

Операционный усилитель К544УД1 построен по комбинированной биполярно-полевой технологии, образующей на одном полупроводниковом кристалле n-канальные полевые транзисторы с управляющим переходом, а также биполярные транзисторы обоих проводимостей.

Микросхемы К544УД2, КР544УД2А, КР544УД2Б, КР544УД2В, КР544УД2Г КР544УД2T представляют собой достаточно быстрые и широкополосные операционные усилители с полевыми транзисторами на входе.

Операционный усилитель средней точности, имеющий 36 радиокомпонентов интегрированных в одну микросборку . Корпус К553УД2 типа 201.14-1. Напряжение питания: ±15 В. Ток потребления: не выше 6 мА

Быстродействующий операционный усилитель К574УД1А имеет высокое входное сопротивление, обладает максимальной скоростью нарастания выходного напряжения 50В/мкС и в нем реализована возможность балансировки.

Четырех канальный операционный усилитель средней мощности универсального назначения и широкого применения для работы в бытовом диапазоне температур

Отечественный программируемый операционный усилитель используемый в электронной технике широкого применения. Конструктивно он выполнен в прямоугольном пластиковом корпусе типа 2101.8.1 (DIP-8). Внутренняя структура реализована на биполярных транзисторах с изоляцией элементов р-n переходом.

FAQ Че ставить-то? Стабилизатор напряжения или тока? Мотаем на ус!

Каждый раз, читая новые записи в блогах сообщества я сталкиваюсь с одной и той же ошибкой — ставят стабилизатор тока там, где нужен стабилизатор напряжения и наоборот. Постараюсь объяснить на пальцах, не углубляясь в дебри терминов и формул. Особенно будет полезно тем, кто ставит драйвер для мощных светодиодов и питает им множество маломощных. Для вас — отдельный абзац в конце статьи. =)

Сразу хочу извиниться перед всеми, чьи рисунки вдруг попадут в эту статью. Спасибо за труд, отмечайтесь в комментариях. Я добавлю авторство, если нужно.

Для начала разберемся с понятиями:

СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ
Исходя из названия — стабилизирует напряжение.
Если написано, что стабилизатор 12В и 3А, то значит стабилизирует именно на напряжение 12В! А вот 3А — это максимальный ток, который может отдать стабилизатор. Максимальный! А не «всегда отдает 3 ампера». То есть от может отдавать и 3 миллиампера, и 1 ампер, и два… Сколько ваша схема кушает, столько и отдает. Но не больше трех.
Собственно это главное.

И теперь я перейду к описанию видов стабилизаторов напряжения:

Линейные стабилизаторы (те же КРЕН или LM7805/LM7809/LM7812 и тп)

Самый распространенный вид. Они не могут работать на напряжении ниже, чем указанное у него на брюхе. То есть если LM7812 стабилизирует напряжение на 12ти вольтах, то на вход ему подать нужно как минимум примерно на полтора вольта больше. Если будет меньше, то значит и на выходе стабилизатора будет меньше 12ти вольт. Не может он взять недостающие вольты из ниоткуда. Потому и плохая это идея — стабилизировать напряжение в авто 12-вольтовыми КРЕНками. Как только на входе меньше 13.5 вольт, она начинает и на выходе давать меньше 12ти.
Еще один минус линейных стабилизаторов — сильный нагрев при хорошей такой нагрузке. То есть деревенским языком — все что выше тех же 12ти вольт, то превращается в тепло. И чем выше входное напряжение, тем больше тепла. Вплоть до температуры жарки яичницы. Чуть нагрузили ее больше, чем пара мелких светодиодов и все — получили отличный утюг.

Импульсные стабилизаторы — гораздо круче, но и дороже. Обычно для рядового покупателя это уже выглядит как некая платка с детальками.

Бывают трех видов: понижающие, повышающие и всеядные. Самые крутые — всеядные. Им все равно, что на входе напряжение ниже или выше нужного. Он сам автоматом переключается в режим увеличения или уменьшения напряжения и держит заданное на выходе. И если написано, что ему на вход можно от 1 до 30 вольт и на выходе будет стабильно 12, то так оно и будет.
Но дороже. Но круче. Но дороже…
Не хотите утюг из линейного стабилизатора и огромный радиатор охлаждения впридачу — ставьте импульсный.
Какой вывод по стабилизаторам напряжения?
ЗАДАЛИ ЖЕСТКО ВОЛЬТЫ — а ток может плавать как угодно (в определенных пределах конечно)

СТАБИЛИЗАТОР ТОКА
В применении к светодиодам именно их еще называют «светодиодный драйвер». Что тоже будет верно.

Задает ток. Стабильно! Если написано, что на выходе 350мА, то хоть ты тресни — будет именно так. А вот вольты у него на выходе могут меняться в зависимости от требуемого светодиодам напряжения. То есть вы их не регулируете, драйвер сделает все за вас исходя из количества светодиодов.
Если очень просто, то описать могу только так. =)
А вывод?
ЗАДАЛИ ЖЕСТКО ТОК — а напряжение может плавать.

Теперь — к светодиодам. Ведь весь сыр-бор из-за них.

Светодиод питается ТОКОМ. Нет у него параметра НАПРЯЖЕНИЕ. Есть параметр — падение напряжения! То есть сколько на нем теряется.
Если написано на светодиоде 20мА 3.4В, то это значить что ему надо не больше 20 миллиампер. И при этом на нем потеряется 3.4 вольта.
Не для питания нужно 3.4 вольта, а просто на нем «потеряется»!
То есть вы можете питать его хоть от 1000 вольт, только если подадите ему не больше 20мА. Он не сгорит, не перегреется и будет светить как надо, но после него останется уже на 3.4 вольта меньше. Вот и вся наука.
Ограничьте ему ток — и он будет сыт и будет светить долго и счастливо.

Читайте так же:
Схема стабилизатор тока схемы

Вот берем самый распространненый вариант соединения светодиодов (такой почти во всех лентах используется) — последовательно соединены 3 светодиода и резистор. Питаем от 12 вольт.
Резистором мы ограничиваем ток на светодиоды, чтобы они не сгорели (про расчет не пишу, в интернете навалом калькуляторов).
После первого светодиода остается 12-3.4= 8.6 вольт.
Нам пока хватает.
На втором потеряется еще 3.4 вольта, то есть останется 8.6-3.4=5.2 вольта.
И для третьего светодиода тоже хватит.
А после третьего останется 5.2-3.4=1.8 вольта.
И если захотите поставить четвертый, то уже не хватит.
Вот если запитать не от 12В а от 15, то тогда хватит. Но надо учесть, что и резистор тоже надо будет пересчитать. Ну вот собственно и пришли плавно к…

Простейший ограничитель тока — резистор. Их часто ставят на те же ленты и модули. Но есть минусы — чем ниже напряжение, тем меньше будет и ток на светодиоде. И наоборот. Поэтому если у вас в сети напряжение скачет, что кони через барьеры на соревнованиях по конкуру (а в автомобилях обычно так и есть), то сначала стабилизируем напряжение, а потом ограничиваем резистором ток до тех же 20мА. И все. Нам уже плевать на скачки напряжения (стабилизатор напряжения работает), а светодиод сыт и светит на радость всем.
То есть — если ставим резистор в автомобиле, то нужно стабилизировать напряжение.

Можно и не стабилизировать, если вы расчитаете резистор на максимально-возможное напряжение в сети автомобиля, у вас нормальная бортовая сеть (а не китайско-русский тазопром) и сделаете запас по току хотя бы в 10%.
Ну и к тому же резисторы можно ставить только до определенной величины тока. После некоторого порога резисторы начинают адски греться и приходится их сильно увеличивать в размерах (резисторы 5Вт, 10Вт, 20Вт и тд). Плавно превращаемся в большой утюг.

Есть еще вариант — поставить в качестве ограничителя что-нибудь типа LM317 в режиме токового стабилизатора.

Но и они тоже греются, ибо это тоже линейный регулятор (помните я писал про КРЕН в абзаце о стабилизаторах напряжения?). И тогда создали…

Импульсный стабилизатор тока (или драйвер).

Он в себе включает сразу все что надо. И почти не греется (только если дико перегрузить или неправильно собрана схема). Поэтому обычно и ставят их для светодиодов мощнее 0.5Вт. Самый греющийся элемент во всей схеме — это сам светодиод. Но ему на роду пока написано — греться. Главное не перегреваться выше определенной температуры. А то если перегреть, то дико начинает деградировать кристалл светодиода и он тускнеет, начинает менять цвет и тупо умирает (привет, китайские лампочки!).

Ну а в заключении — к тому, что постоянно пытаюсь доказать в дискуссиях. И доказываю. Вот только каждому отдельно объяснять одно и то же — язык отвалится. Поэтому попробую еще раз в этой статье.

Постоянно наблюдаю такую картину — задают ток драйвером для мощных светодиодов (скажем — 350мА) и ставят несколько веток светодиодов без ограничительных резисторов и прочего. И ведь люди, то вроде бы и не самые ламеры, а совершают одну и ту же ошибку раз за разом. Рассказываю, почему это плохо и к чему может привести:

Из закона Ома для полной цепи:
Сила тока в неразветвленной цепи равна сумме сил тока на ее параллельных участках.
Многие так и считают — «каждая ветка по 20мА, у меня 20 веток. Драйвер отдает 350мА, значит на каждую ветку придется даже меньше — по 17.5мА. Бинго!»
А вот и не Бинго!, а Жопа! Почему?

Сила тока в каждой ветке будет равна, если у вас идеальнейшие светодиоды с абсолютно одинаковыми параметрами. Тогда и ток будет во всех ветках одинаков, и никаких ограничителей тока не надо — взяли и поделили общий ток на количество одинаковых веток. Но такое — только в сказках.
Если параметры чуть-чуть отличаются — получили в одной ветке 19мА, в другой 17, в третьей 20…
Общее количество тока так и остается неизменным — 350мА, а вот в ветках творится безумная кака. На взгляд и не определишь, вроде светят одинаково… И вот у вас одна ветка, самая прожорливая, начинает греться сильнее остальных. И жрать больше. И греться еще сильнее. А потом раз — и потухла. И все эти ее миллиамперы разбежались по остальным веткам. И вот еще одна ветка, недавно вроде нормально горевшая берет и тухнет следом. И уже вдвое больший ток уходит на другие ветки, ведь общий ток жестко задан 350мА. Процесс лавинообразный и вот уже пришел кирдык всей этой схеме, потому что все 350мА усосались в оставшиеся светодиоды и никто-никто их не спас… А стояли бы, как полагается, по отдельному стабилизатору (хотя бы банальному резистору) на каждой ветка — работала бы и дальше.

Именно это мы и видим в китайских модулях и кукурузинах, которые горят как спички через неделю/месяц работы. Потому что светодиоды имеют адский разброс, а китайцы на драйверах экономят покруче, чем кто либо еще. Почему не горят фирменные модули и лампы Osram, Philips и тд? Потому что они делают довольно мощную отбраковку светодиодов и от всего дичайшего количества выпущенных светодиодов остается 10-15%, которые по параметрам практически идентичны и из них можно сделать такой простой вид, какой и пытаются сделать многие — один мощный драйвер и много одинаковых цепочек светодиодов без драйверов. Но только вот в условиях «купил светодиоды на рынке и запаял сам» как правило будет им нехорошо. Потому что даже у «некитая» будет разброс. Может повезти и работать долго, а может и нет.

Читайте так же:
Стабилизатор тока для сварки

Да и токовый драйвер по-сравнению со стабилизатором напряжения и копеечными резисторами как правило дороже. Ну нафига стрелять в мишень для мелкокалиберной винтовки из танка? Цель-то поразим, вопросов нет. Но вместе с ней еще и воронку оставим. =))

Да и просто — сделать правильно и сделать «смотрите как я сэкономил, а остальные — дураки» — это несколько разные вещи. Даже очень сильно разные. Учитесь делать не как пресловутые китайцы, учитесь делать красиво и правильно. Это сказано давно и не мной. Я лишь попробовал в стотыщпятьсотый раз объяснить прописные истины. Уж звиняйте, если криво объяснял =)

Ну и напоследок тем, кому даже такое изложение было слишком заумным.
Запомните следующее и старайтесь следовать этому (здесь «цепочка» — это один светодиод или несколько ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-соединенных светодиодов):
1. КАЖДОЙ цепочке — свой ограничитель тока (резистор или драйвер…)
2. Маломощная цепочка до 300мА? Ставим резистор и достаточно.
3. Напряжение нестабильно? Cтавим СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ
4. Ток больше 300мА? Ставим на КАЖДУЮ цепочку ДРАЙВЕР (стабилизатор тока) без стабилизатора напряжения.

Вот так будет правильно и самое главное — будет работать долго и светить ярко!
Ну и надеюсь, что все вышенаписанное убережет многих от ошибок и поможет сэкономить средства и нервы.

Ну ладно, рябятке.
Нюансов еще очень много, а я и так уже немаленькую статью-то накатал. Пожалуй все остальное — в комментариях.
Засим откланиваюсь,
Всегда ваш — ЛедЗлыдень Борисыч.

PS: И да, для злопыхателей. Этот пост конечно же не о правильном подключении светодиодов, а тупо реклама моего личного блога. Вы как всегда правы, а я как всегда корыстен. Ага (шутка) =)))

Полезные статьи, радиосхемы, конструкции, разработки, рабочие и готовые к повторению

Схема блока питания на к142ен3, ен4 и типовая схема включения

Описание

Микросхемы представляют собой мощные стабилизаторы напряжения с регулируемым выходным напряжением положительной полярности от 3 до 30 В с защитой от перегрева и перегрузок по току. Улучшенные параметры микросхем К142ЕН1, КР142ЕН1 К142ЕН2, КР142ЕН2. Корпус типа 4116.8-2. Масса не более 3 г. Назначение выводов: 2 — вход схемы защиты; 4 — вход сигнала обратной связи; 6 — выключатель; 8 — общий; 11, 17 — коррекция; 13 — выход; 15 — вход.

Внутренняя схема к142ен3 к142ен4

Характеристики микросхем К142ЕН3, 4

Типовая схема включения микросхем К142ЕН3 4, а) до 15 декабря 1982 г, б) после 15 декабря

Разрешается эксплуатация ИМС при Uвx,min=8,5 В; при этом KU = 0,15%/В.

В диапазоне входных напряжений 45:60 В выходное напряжение не превышает 1,15 Uвых,уст, где Uвых,уст — установленное значение выходного напряжения.

При всех условиях эксплуатации емкость конденсатора С1 на входе должна быть более 2,2 мкФ+20%, а расстояние от конденсатора до ИМС — не более 70 мм.

При наличии сглаживающего фильтра входного напряжения и отсутствия коммутирующих устройств между выходным конденсатором фильтра источника питания и ИМС, приводящих к нарастанию входного напряжения, а также длине соединительных проводников меньше 70 мм входной емкостью может служить выходная емкость фильтра (если она более 2,2 мкФ+10%). В этом случае гарантируется отсутствие генерации на входе с амплитудой более Uвx ,max.

Для увеличения надежности ИМС рекомендуется использовать внутреннюю защиту от перегрузок по току и тепловую защиту. При эксплуатации ИМС с тепловой защитой температура ее корпуса не должна превышать + 100 °С. Сопротивление ограничительного резистора R3 для регулирования
порога срабатывания тепловой защиты в диапазоне температур корпуса +65: 100 °С

Схема включения микросхемы к142ен,4 без умощнения (а) и с дополнительным транзистором для умощнения (б)

Схема включения ИМС К142ЕНЗ(А, Б) и К142ЕН4(А, Б) с тепловой защитой

Схема включения ИМС К142ЕНЗ(А, Б) и К142ЕН4(А, Б) с внутренней защитой от перегрузок по току

Схема включения микросхем К142ЕН3 (А,Б) и К142ЕН4 (А,Б) с использованием внутренней схемы тепловой защиты: R3 — ограничительный резистор для регулировки порога срабатывания тепловой защиты в диапазоне температур корпуса +65:+100 °С

Принципиальная схема стабилизатора напряжения с управлением от внешнего сигнала

Схема включения микросхем К142ЕН3 (А,Б) и К142ЕН4 (А,Б) с использованием внутренней схемы защиты от перегрузок по току: R4 ? 5,4 кОм — ограничительный резистор регулировки тепловой защиты; R3 — ограничительный резистор регулировки токовой защиты

Схема выключения ИМС К142ЕНЗ(А, Б) и К142ЕН4(А, Б) с тепловой защитой

Схема включения ИМС К142ЕНЗ(А, Б) и К142ЕН4(А, Б) с внешним транзистором для увеличения выходного тока

В схеме включения ИМС с внешним транзистором Т для увеличения выходного тока между выводами 8 и 13 допускается включать резистор R3, сопротивление которого определяется параметрами транзистора.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector