Несколько вариантов изготовления стабилизатора тока для светодиодов своими руками

Параметры микросхем LM-317

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.

Распиновка LM317 TO-220(T)

Распиновка LM317 TO-220(T)

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.

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.

Схема стабилизатора тока для светодиода своими руками

Схема стабилизатора тока для светодиода своими руками

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.

Увеличение тока стабилизации

Увеличение тока стабилизации

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.

Led-лента на фаре авто

Led-лента на фаре авто

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.

Несколько вариантов изготовления стабилизатора тока для светодиодов своими руками

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

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

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

R1=1.25*I0.

W=I2R1.

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.

Читать далее:  Антидождь для стекол автомобиля своими руками

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.

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.

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.

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.

Схема стабилизатора

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.

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

Просто в окошко вставляете показатель силы тока, а в нижнем окне калькулятор выдаст все электрические характеристики резистора.

LM317

Необходимо отметить, что все расчеты данного типа подходят для идеальных случаев эксплуатации светодиода, то есть, полное отсутствие скачков напряжения. Если таковые присутствуют (обыденное дело), то расчет резистора лучше всего производить с запасом.

Для тех, кто не уверен, что сможет собрать стабилизатор для светодиода по вышеуказанной схеме, предлагаем картинку, где все четко видно: что и куда подсоединять.

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.

Схема включения ИМС для стабилизации напряжения

Схема включения ИМС для стабилизации напряжения

Uout = 1,25*(1 R2/R1).

Величина Uout зависит от значения сопротивления резистора R2.

Читать далее:  Ремонт радиатора охлаждения двигателя автомобиля своими руками видео как запаять радиатор самому

Стабилизатор тока светодиода

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).

Схема драйвера тока для led-светодиода

Схема драйвера тока для led-светодиода

R1 = 1,25/Iout.

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.

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 Rset.

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.

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 Rsens 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.

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.

Характеристики стабилизатора

Характеристики стабилизатора

Микросхема LM 317 (стабилизатор тока для светодиодов в автомобиле)

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.

Читать далее:  Фольксваген для отдыха на гусеничном ходу

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.

Пример расчётов и сборки

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

Схема включения LM317

Схема включения LM317

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.

Таблица резисторов

Таблица резисторов

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.

Схема включения с использованием дополнительного диода D1 и супрессора DZ1 (24V)

Схема включения с использованием дополнительного диода D1 и супрессора DZ1 (24V)

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.

Импульсный стабилизатор тока

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

Импульсный драйвер

Импульсный драйвер

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.

Стабилизатор тока на базе импульсного преобразователя по конструкции очень похож на стабилизатор напряжения на базе импульсного преобразователя, но контролирует не напряжение на нагрузке, а ток через нагрузку. При снижении тока в нагрузке, он подкачивает мощность, при увеличении — снижает. Наиболее распространённые схемы импульсных преобразователей имеют в своём составе реактивный элемент — дроссель, который с помощью коммутатора (ключа) подкачивается порциями энергии от входной цепи (от входной ёмкости) и в свою очередь передаёт её нагрузке.

  • Импульсный конвертер производит электрические и электромагнитные помехи
  • Имеет как правило сложную конструкцию
  • Не обладает абсолютной эффективностью, то есть тратит энергию для собственной работы и греется
  • Имеет чаще всего бóльшую стоимость, по сравнению, например, с трансформаторными плюс линейными устройствами

https://www.youtube.com/video/XokdF6EjjlM

Поскольку экономия энергии во многих приложениях является решающей, разработчики компонентов, схемотехники стараются снизить влияние этих недостатков, и, зачастую, преуспевают в этом.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
AutoJiza
Adblock
detector