Мощен превключващ стабилизатор на напрежение и ток. Две прости, но надеждни схеми на регулатор на ток за светодиоди в автомобили

Всеки път, когато чета нови записи в блога, срещам същата грешка - put токов стабилизаторкъдето е необходимо Волтажен регулатори обратно. Ще се опитам да обясня на пръсти, без да задълбавам в джунглата от термини и формули. Ще бъде особено полезно за тези, които поставят шофьорза мощен светодиодии храни много от слабите с него. За вас - отделен параграф в края на статията.

Да започнем с понятията:

ВОЛТАЖЕН РЕГУЛАТОР
Въз основа на името - стабилизира напрежението. Ако пише, че стабилизатора е 12V и 3A, значи стабилизира точно за напрежение 12V! Но 3А е максималният ток, който стабилизаторът може да даде. Максимално! А не "винаги дава 3 ампера." Тоест, може да отдели 3 милиампера, и 1 ампер, и два ... Колко яде вашата верига, толкова дава. Но не повече от три. Всъщност това е основното.

Едно време бяха такива и свързаха телевизори към тях ...

И сега ще премина към описание на видовете стабилизатори на напрежение:

Линейни стабилизатори (същият ROLL или LM7805/LM7809/LM7812 и т.н.)

Ето го - LM7812. Нашият съветски аналог - КРЕН8Б

Най-често срещаният тип. Те не могат да работят при напрежение, по-ниско от указаното на корема му. Тоест, ако LM7812 стабилизира напрежението на 12 волта, тогава трябва да се приложи към входа с поне около един и половина волта повече. Ако е по-малко, това означава, че изходът на стабилизатора ще бъде по-малък от 12 волта. Той не може да вземе липсващите волтове от нищото. Ето защо е лоша идея - да стабилизирате напрежението в колата с 12-волтови ролки. Веднага щом входът е под 13,5 волта, той започва да дава по-малко от 12 на изхода.

Друг недостатък на линейните стабилизатори- силно нагряване при толкова добро натоварване. Тоест, на селски език - всичко, което е над същите 12 волта, се превръща в топлина. И колкото по-високо е входното напрежение, толкова повече топлина. До температурата на пържене на яйца. Заредихме го малко повече от няколко малки светодиода и това е - получихме отлично желязо.

Превключващи стабилизатори - много по-готин, но и по-скъп. Обикновено за обикновения купувач това вече изглежда като вид шал с детайли.

Например, ето такава носна кърпичка - превключващ стабилизатор на напрежението.

Има три вида: понижаващи, нарастващи и всеядни. Най-готините са всеядни. Не им пука, че входното напрежение е по-ниско или по-високо от желаното. Той автоматично превключва в режим на увеличаване или намаляване на напрежението и запазва зададената мощност. И ако пише, че може да се въвежда от 1 до 30 волта и на изхода ще е стабилно 12, значи ще е така.

Но по-скъпи. Но по-здраво. Но по-скъпи...
Ако не искате желязо от линеен стабилизатор и огромен охлаждащ радиатор за зареждане, поставете импулсен.
Какво е заключението за стабилизаторите на напрежението?
НАСТРОЙТЕ ТВЪРДИ ВОЛТ - и течението може да плува, както желаете(в рамките разбира се)

СТАБИЛИЗАТОР НА ТОК
Когато се прилагат за светодиоди, те също се наричат ​​"LED драйвер". Което също би било вярно.

Ето, например, готов драйвер. Въпреки че самият драйвер е малка черна микросхема с осем крака, цялата верига обикновено се нарича драйвер наведнъж.

Задава тока. Стабилен!Ако пише, че изхода е 350mA, то и да кракнеш ще е така. Но волтовете на неговия изход могат да варират в зависимост от напрежението, изисквано от светодиодите. Тоест, вие не ги регулирате, водачът ще направи всичко за вас въз основа на броя на светодиодите.
Ако е много просто, тогава мога да го опиша само по този начин. =)
Какво ще кажете за заключението?
ЗАДАДЕТЕ ТВЪРД ТОК - и напрежението може да плава.

Сега - към светодиодите. В крайна сметка целият шум е заради тях.

Светодиодът се захранва от ТОК. Няма параметър НАПРЕЖЕНИЕ. Има параметър - спад на напрежението! Това е колко се губи. Ако на светодиода е изписано 20mA 3.4V, това означава, че се нуждае от не повече от 20 милиампера. И в същото време ще бъдат загубени 3,4 волта. Не за захранване, имате нужда от 3,4 волта, а просто „загубени“ на него!

Тоест можеш да го захранваш поне от 1000 волта, само ако му дадеш не повече от 20mA. Няма да изгори, няма да прегрее и ще свети както трябва, но след него ще има 3,4 волта по-малко. Това е цялата наука. Ограничете тока до него - и той ще бъде пълен и ще блести щастливо завинаги.

Тук вземаме най-често срещаната опция за свързване на светодиоди(това се използва в почти всички ленти) - 3 светодиода и резистор са свързани последователно. Захранваме от 12 волта. Ограничаваме тока към светодиодите с резистор, за да не изгорят (не пиша за изчислението, има много калкулатори в интернет). След първия светодиод остава 12-3,4= 8,6 волта……… Все още имаме достатъчно. На втория ще бъдат загубени още 3,4 волта, тоест ще останат 8,6-3,4 \u003d 5,2 волта. И за третия светодиод също е достатъчно. И след третия ще остане 5,2-3,4 \u003d 1,8 волта. И ако искате да поставите четвъртото, тогава това не е достатъчно. Сега, ако захранвате не от 12V, а от 15, това е достатъчно. Но трябва да вземем предвид, че резисторът също ще трябва да бъде преизчислен. Е, всъщност те стигнаха гладко до...

Най-простият ограничител на тока е резистор. Те често се поставят на едни и същи ленти и модули. Но има недостатъци - колкото по-ниско е напрежението, толкова по-малък е токът на светодиода. И обратно. Ето защо, ако напрежението скочи във вашата мрежа, че конете скачат през бариери на състезания по прескачане на препятствия (а в колите обикновено това е така), тогава първо стабилизираме напрежението и след това ограничаваме тока до същите 20 mA с резистор. И това е всичко. Вече не ни интересуват пренапреженията на тока (стабилизаторът на напрежението работи), а светодиодът е пълен и свети за радост на всички.
Това е - ако поставим резистор в колата, тогава трябва да стабилизирате напрежението.

Може да не стабилизирате, ако изчислите резистора за максималното възможно напрежение в мрежата на автомобила, имате нормална бордова мрежа (а не китайско-руския tazoprom) и направете токов марж от поне 10%.
Е, освен това резисторите могат да се настройват само до определена стойност на тока. След определен праг, резисторите започват да се нагряват адски и трябва да ги увеличите значително (резистори 5W, 10W, 20W и т.н.). Плавно се превръщаме в голяма ютия.

Има и друг вариант- сложете нещо като LM317 в режим на стабилизатор на тока като ограничител.

LM317. Външно, като LM7812. Тялото е едно, значението е малко по-различно. Но те също се нагряват, защото това също е линеен регулатор (не забравяйте, че писах за ROLL в параграфа за стабилизатори на напрежение?). И тогава създадоха...

Превключващ токов стабилизатор (или драйвер).

Точно за това говоря. На снимката говорим за 1W светодиоди, но картината е същата и при всички други.
Точно това виждаме в китайските модули и царевица, които горят като кибрит след седмица / месец работа. Щото светодиодите са адски разпространени, а китайците пестят от драйвери повече от всеки друг. Защо не светят маркови модули и лампи на Osram, Philips и др. Тъй като те правят доста мощно отхвърляне на светодиоди и остават 10-15% от най-дивия брой произведени светодиоди, които са почти идентични по параметри и можете да направите такъв прост вид от тях, който много се опитват да направят - един мощен драйвер и много еднакви вериги от светодиоди без драйвери. Но само в условията „Купих светодиоди на пазара и го запоих сам“, като правило, няма да е добре за тях. Защото дори „некитайците“ ще имат скатер. Може да има късмет и да работи дълго време, а може и да не работи.

Запомнете веднъж завинаги! Умолявам те! =)
И е лесно - да го направиш правилно и да направиш "виж как спасих, а останалите са глупаци" - това са малко различни неща. Дори много различни. Научете се да не харесвате прословутите китайци, научете се да го правите красиво и правилно. Това е казано отдавна и не от мен. Просто се опитах да обясня общите истини за стотен и петстотен път. Съжалявам, ако не съм обяснил добре =)

Ето страхотна илюстрация. Мислите ли, че не исках да спестя пари и да намаля броя на шофьорите 3-4 пъти? Но това е правилно, което означава, че ще работи щастливо завинаги.

И накрая, за тези, на които дори подобно представяне им беше твърде неясно.
Запомнете следното и се опитайте да го следвате (тук "низът" е един светодиод или множество светодиоди в SERIES):

1.—- ВСЯКА верига има свой собствен ограничител на тока (резистор или драйвер ...)
2. - Маломощна верига до 300mA? Сложихме резистор и това е достатъчно.
3. Напрежението нестабилно ли е? Поставяме СТАБИЛИЗАТОР НА НАПРЕЖЕНИЕТО
4. - Токът повече от 300mA ли е? Слагаме на ВСЯКА верига ДРАЙВЪР (стабилизатор на ток) без стабилизатор на напрежение.

Ето как ще бъде правилно и най-важното - ще работи дълго време и ще блести ярко! Е, надявам се, че всичко по-горе ще спаси мнозина от грешки и ще помогне да се спестят пари и нерви.

Стабилизаторите на ток са предназначени да стабилизират тока на товара. Напрежението на товара зависи от неговото съпротивление. Стабилизаторите са необходими за функционирането на различни електронни устройства, например.

Можете да регулирате спада на напрежението, така че да е много малък. Това дава възможност за намаляване на загубите с добра стабилност на тока на изхода. На изхода на транзистора съпротивлението е много високо. Тази схема се използва за свързване на светодиоди или зареждане на батерии с ниска мощност.

Напрежението на транзистора се определя от ценеровия диод VD1. R2 играе ролята на датчик за ток и определя тока на изхода на стабилизатора. С увеличаването на тока спадът на напрежението върху този резистор става по-голям. Напрежението се прилага към емитера на транзистора. В резултат на това напрежението на прехода база-емитер, което е равно на разликата между базовото напрежение и напрежението на емитера, намалява и токът се връща към зададената стойност.

Схема на текущото огледало

Генераторите на ток функционират по подобен начин. Популярна схема за такива генератори е „текущото огледало“, в което вместо ценеров диод се използва биполярен транзистор или по-скоро емитерно съединение. Вместо съпротивление R2 се използва съпротивлението на емитера.

Токови стабилизатори на терена

Схемата, използваща полеви транзистори, е по-проста.

Токът на натоварване преминава през R1. Токът във веригата: “+” на източника на напрежение, дренажна врата VT1, съпротивление на натоварване, отрицателният полюс на източника е много малък, тъй като дренажната врата има отклонение в обратна посока.

Напрежението на R1 е положително: отляво е "-", отдясно напрежението е равно на напрежението на дясното рамо на съпротивлението. Следователно напрежението на затвора спрямо източника е минус. Тъй като съпротивлението на натоварване намалява, токът се увеличава. Следователно напрежението на портата в сравнение с източника има още по-голяма разлика. В резултат на това транзисторът се затваря по-силно.

При по-голямо затваряне на транзистора токът на натоварване ще намалее и ще се върне към първоначалната стойност.

Устройства на чип

В миналите схеми има елементи на сравнение и коригиране. Подобна структура на веригата се използва при проектирането на устройства за изравняване на напрежението. Разликата между устройствата, които стабилизират тока и напрежението, е, че сигналът идва към веригата за обратна връзка от сензора за ток, който е свързан към веригата на тока на натоварване. Следователно, за да се създадат токови стабилизатори, се използват популярни микросхеми 142 EH 5 или LM 317.

Тук ролята на датчик за ток се играе от съпротивлението R1, на което стабилизаторът поддържа постоянно напрежение и ток на натоварване. Стойността на съпротивлението на сензора е много по-ниска от съпротивлението на натоварване. Намаляването на напрежението на сензора влияе върху изходното напрежение на стабилизатора. Тази схема се вписва добре с зарядни устройства, светодиоди.

Превключващ стабилизатор

Превключващите стабилизатори, направени на базата на ключове, имат висока ефективност. Те са способни да създават при леко входно напрежение високо напрежениевърху потребителя. Такава верига е сглобена на микросхема МАКС 771.

Резисторите R1 и R2 играят ролята на делители на напрежението на изхода на микросхемата. Ако напрежението на изхода на микросхемата стане по-високо от референтната стойност, тогава микросхемата намалява изходно напрежение, и обратно.

Ако веригата се промени по такъв начин, че микросхемата да реагира и регулира тока на изхода, тогава ще се получи стабилизиран източник на ток.

Когато напрежението на R3 падне под 1,5 V, веригата действа като регулатор на напрежението. Веднага след като токът на натоварване се повиши до определено ниво, тогава спадът на напрежението през резистора R3 става по-голям и веригата действа като регулатор на тока.

Резисторът R8 се свързва съгласно веригата, когато напрежението стане по-високо от 16,5 V. Резисторът R3 задава тока. Отрицателната точка на тази верига е значителен спад на напрежението в съпротивлението за измерване на ток R3. Този проблем може да бъде решен чрез свързване на операционен усилвател за усилване на сигнала от R3.

Стабилизатори на ток за светодиоди

Можете сами да направите такова устройство, като използвате чипа LM 317. За да направите това, просто трябва да вземете резистор. Препоръчително е да използвате следното захранване за стабилизатора:

• Блок за принтер 32V.
• Блок от лаптоп за 19 V.
• Всяко захранване 12V.

Предимството на такова устройство е ниска цена, прост дизайн, повишена надеждност. Няма смисъл да сглобявате сложна схема сами, по-лесно е да я закупите.

В дискусиите за електрически вериги често се използват термините "регулатор на напрежение" и "регулатор на ток". Но каква е разликата между тях? Как работят тези стабилизатори? Коя схема се нуждае от скъп регулатор на напрежението и къде е достатъчен обикновен регулатор? Ще намерите отговори на тези въпроси в тази статия.

Помислете за регулатор на напрежение, използвайки като пример устройството LM7805.Неговите характеристики показват: 5V 1.5A. Това означава, че стабилизира напрежението и то е до 5V. 1.5A е максималният ток, който стабилизаторът може да проведе. Пиков ток. Тоест, може да даде 3 милиампера, и 0,5 ампера, и 1 ампер. Колкото е токът, необходим на товара. Но не повече от един и половина. Това е основната разлика между стабилизатор на напрежение и стабилизатор на ток.

Видове стабилизатори на напрежение

Има само 2 основни вида стабилизатори на напрежение:

• линеен
• импулс

Линейни регулатори на напрежение

Например микрочипове БАНКАили , LM1117, LM350.

Между другото, КРЕН не е съкращение, както много хора си мислят. Това е съкращение. Съветският стабилизиращ чип, подобен на LM7805, имаше обозначението KR142EN5A. Е, има и KR1157EN12V, KR1157EN502, KR1157EN24A и куп други. За краткост цялото семейство микросхеми започна да се нарича "KREN". След това KR142EN5A се превръща в KREN142.

Съветски стабилизатор KR142EN5A. Аналогов LM7805.

Стабилизатор LM7805

Най-често срещаният тип. Недостатъкът им е, че не могат да работят при напрежение по-ниско от декларираното изходно напрежение. Ако стабилизира напрежението на 5 волта, тогава трябва да се приложи към входа поне един и половина волта повече. Ако приложите по-малко от 6,5 V, тогава изходното напрежение ще „провисне“ и вече няма да получаваме 5 V. Друг недостатък на линейните стабилизатори е силното нагряване при натоварване. Всъщност това е принципът на тяхната работа - всичко, което е по-високо от стабилизираното напрежение, просто се превръща в топлина. Ако подадем 12 V към входа, тогава 7 ще бъдат изразходвани за отопление на корпуса, а 5 ще отидат към потребителя. В същото време кутията ще се нагрее толкова много, че без радиатор микросхемата просто ще изгори. От всичко това следва още един сериозен недостатък - линеен стабилизатор не трябва да се използва в устройства, захранвани от батерии. Енергията на батериите ще се изразходва за нагряване на стабилизатора. Всички тези недостатъци са лишени от импулсни стабилизатори.

Превключващи стабилизатори на напрежение

Превключващи стабилизатори- лишен от недостатъците на линейния, но и по-скъп. Това вече не е просто микросхема с три пина. Приличат на дъска с части.

Един от вариантите за изпълнение на импулсен стабилизатор.

Превключващи стабилизаториИма три вида: понижаващи, нарастващи и всеядни. Най-интересни са всеядните. Независимо от входното напрежение, изходът ще бъде точно това, от което се нуждаем. Всеядният импулсник не се интересува, че напрежението на входа е по-ниско или по-високо от желаното. Той автоматично превключва в режим на увеличаване или намаляване на напрежението и запазва зададената мощност. Ако характеристиките посочват, че стабилизаторът може да бъде въведен от 1 до 15 волта и изходът ще бъде стабилен 5, тогава ще бъде така. В допълнение, отопление превключващи регулаторие толкова малък, че в повечето случаи може да бъде пренебрегнат. Ако вашата верига ще се захранва от батерии или ще бъде поставена в затворен корпус, където силното нагряване на линейния стабилизатор е неприемливо - поставете импулс. Използвам пени регулируеми превключващи регулатори на напрежение, които поръчвам от Aliexpress. Можеш да купиш.

Добре. А какво ще кажете за стабилизатора на тока?

Няма да открия Америка, ако кажа това токов стабилизаторстабилизира тока.
Понякога се наричат ​​и стабилизатори на ток LED драйвер. Външно изглеждат като превключващи стабилизатори на напрежението. Въпреки че самият стабилизатор е малка микросхема, всичко останало е необходимо, за да се гарантира правилен режимработа. Но обикновено цялата верига се нарича драйвер наведнъж.

Ето как изглежда стабилизатор на напрежение. Оградената в червено верига е същата верига, която е стабилизаторът. Всичко останало на борда е задължително.

Така. Драйверът задава тока. Стабилен! Ако пише, че на изхода ще има ток 350mA, значи ще е точно 350mA. Но изходното напрежение може да варира в зависимост от напрежението, изисквано от потребителя. Нека не навлизаме в дебрите на теорията за това. как работи всичко. Само не забравяйте, че вие ​​не регулирате напрежението, драйверът ще направи всичко за вас въз основа на потребителя.

Така че защо е необходимо всичко това?

Сега знаете как стабилизаторът на напрежението се различава от стабилизатора на ток и можете да се ориентирате в тяхното разнообразие. Може би никога не сте разбирали защо са необходими тези неща.

Пример: искате да захранвате 3 светодиода от електрическата система на автомобила. Както можете да научите от, важно е светодиодът да контролира силата на тока. Използваме най-често срещаната опция за свързване на светодиоди: 3 светодиода и резистор са свързани последователно. Захранващо напрежение - 12 волта.

С резистор ограничаваме тока към светодиодите, за да не изгорят. Нека спадът на напрежението върху светодиода е 3,4 волта.
След първия светодиод остава 12-3,4 = 8,6 волта.
Имаме достатъчно за сега.
На втория ще бъдат загубени още 3,4 волта, тоест ще останат 8,6-3,4 \u003d 5,2 волта.
И за третия светодиод също е достатъчно.
И след третия ще остане 5,2-3,4 \u003d 1,8 волта.
Ако искате да добавите четвърти светодиод - това не е достатъчно.
Ако захранващото напрежение се повиши до 15V, тогава достатъчно е достатъчно. Но тогава резисторът също ще трябва да бъде преизчислен. Резистор - най-простият стабилизатор(ограничител) ток. Те често се поставят на едни и същи ленти и модули. Има минус - колкото по-ниско е напрежението, толкова по-малък ще бъде токът на светодиода (законът на Ом, не можете да спорите с него). Това означава, че ако входното напрежение е нестабилно (обикновено е в автомобили), тогава първо трябва да стабилизирате напрежението и след това можете да ограничите тока до необходимите стойности с резистор. Ако използваме резистор като ограничител на тока, където напрежението не е стабилно, трябва да стабилизираме напрежението.

Струва си да се помни, че има смисъл да се поставят резистори само до определена сила на тока. След определен праг, резисторите започват да се нагряват много и трябва да инсталирате по-мощни резистори (защо резисторът говори за мощност в това устройство). Разсейването на топлината се увеличава, ефективността намалява.

Наричан още LED драйвер. Често тези, които не са много запознати с това, регулаторът на напрежението се нарича просто LED драйвер, а регулаторът на комутационния ток - добре LED драйвер. Той осигурява стабилно напрежение и ток едновременно. И почти никога не загрява. Ето как изглежда:

Има погрешно схващане, че за LED важен индикатор е захранващото напрежение. Обаче не е така. За правилната му работа от съществено значение е консумацията на постоянен ток (Iпотр.), която обикновено е около 20 милиампера. Стойността на номиналния ток се дължи на дизайна на светодиода, ефективността на разсейване на топлината.

Но големината на спада на напрежението, в по-голямата си част определена от полупроводниковия материал, от който е направен светодиодът, може да достигне от 1,8 до 3,5 V.

От това следва, че за нормалната работа на светодиода е необходим токов стабилизатор, а не напрежение. В тази статия ще разгледаме токов стабилизатор на lm317 за светодиоди.

Стабилизатор на ток за светодиоди - описание

Разбира се, най-много лесен начиникона за ограничение. за LED е . Но трябва да се отбележи, че този метод е неефективен поради големи загуби на енергия и е подходящ само за светодиоди с нисък ток.

Формулата за изчисляване на необходимото съпротивление: Rd \u003d (Upit.-Upad.) / Икона.

Пример: Упит. = 12V; падане на LED = 1.5V; Икони. LED = 0.02A. Необходимо е да се изчисли допълнителното съпротивление Rd.

В нашия случай Rd \u003d (12.5V-1.5V) / 0.02A \u003d 550 Ohm.

Но отново, повтарям, този метод на стабилизиране е подходящ само за светодиоди с ниска мощност.

Следваща опция токов стабилизаторпо-практичен. В диаграмата по-долу LM317 ограничава Ipot. Светодиод, който се задава от съпротивлението R.

За стабилна работа на LM317, входното напрежение трябва да надвишава захранващото напрежение на светодиода с 2-4 волта. Диапазонът на ограничение на изходния ток е 0,01A ... 1,5A и с изходно напрежение до 35 волта.

Формулата за изчисляване на съпротивлението на резистора R: R=1.25/Икони.

Пример: за LED с икона. при 200mA, R= 1.25/0, 2A=6.25 Ohm.

Калкулатор на токов стабилизатор на LM317

За да изчислите съпротивлението и мощността на резистор, просто въведете необходимия ток:

Имайте предвид, че максималният продължителен ток, с който LM317 може да се справи, е 1,5 ампера с добър радиатор. За по-високи токове използвайте такъв с номинална мощност 5 ампера и с добър радиатор до 8 ампера.

Ако трябва да регулирате яркостта на светодиода, тогава статията предоставя пример за схема, използваща регулатор на напрежение LM2941.

Полупроводниковото устройство, което ще бъде обсъдено, е предназначено да стабилизира тока на необходимото ниво, има ниска цена и позволява да се опрости разработването на схеми за много електронни устройства. Ще се опитам да компенсирам малко липсата на информация за прости схемни решения за DC стабилизатори.

Малко теория

Идеален източниктокът има безкрайно голям ЕМП и безкрайно голямо вътрешно съпротивление, което ви позволява да получите необходимия ток във веригата, независимо от съпротивлението на натоварване.

Разглеждането на теоретичните предположения за параметрите на източника на ток помага да се разбере дефиницията на идеален източник на ток. Токът, произведен от идеален източник на ток, остава постоянен, тъй като съпротивлението на товара се променя от късо съединение до безкрайност. За да се поддържа големината на тока непроменена, стойността на ЕМП варира от стойност, която не е равна на нула, до безкрайност. Свойство на източник на ток, което позволява получаване на стабилна стойност на тока: когато съпротивлението на натоварване се промени, EMF на източника на ток се променя по такъв начин, че текущата стойност остава постоянна.

Реалните източници на ток поддържат тока на необходимото ниво в рамките на ограничен диапазон от напрежение, генерирано при товара, и ограничено съпротивление на натоварване. Разглежда се идеален източник и реален източник на ток може да работи при нулево съпротивление на натоварване. Режимът на затваряне на изхода на източника на ток не е изключение или трудна за изпълнение функция на източника на ток, това е един от режимите на работа, в който устройството може безопасно да премине в случай на случайно затваряне на изхода и да премине в режим на работа с товарно съпротивление по-голямо от нула.

Използва се реален източник на ток заедно с източник на напрежение. Мрежа 220 волта 50 Hz, лабораторно захранване, батерия, бензинов генератор, слънчева батерия- източници на напрежение, доставящи електроенергия на потребителя. С един от тях последователно е свързан токов стабилизатор. Изходът на такова устройство се счита за източник на ток.

Най-простият токов стабилизатор е двуизводен компонент, който ограничава тока, протичащ през него, до стойност и точност, съответстващи на данните на производителя. Такова полупроводниково устройство в повечето случаи има корпус, наподобяващ диод с ниска мощност. Поради външното им сходство и наличието само на два извода, компонентите от този клас често се наричат ​​в литературата диодни токови стабилизатори. Вътрешната верига не съдържа диоди, такова име е фиксирано само поради външно сходство.

Примери за диодни токови стабилизатори

Диодни токови стабилизатори се предлагат от много производители на полупроводници.

От теория към практика

Използването на диодни токови стабилизатори опростява електрически веригии намалява цената на устройствата. Използването на диодни токови стабилизатори е привлекателно не само поради своята простота, но и поради повишаването на стабилността на разработените устройства. Един полупроводник от този клас, в зависимост от типа, осигурява стабилизиране на тока на ниво от 0,22 до 30 милиампера. Имената на тези полупроводникови устройства в съответствие с GOST и обозначението на веригата не могат да бъдат намерени. В схемите на статията трябваше да използвам обозначението на обикновен диод.

Когато е включен в захранващата верига на светодиода, диодният стабилизатор осигурява необходимия режим и надеждна работа. Една от характеристиките на диодния стабилизатор на тока е работата в диапазона на напрежението от 1,8 до 100 волта, което прави възможно защитата на светодиода от повреда при излагане на импулсни и дългосрочни промени в напрежението. Яркостта и нюансът на светенето на светодиода зависи от протичащия ток. Един диоден стабилизатор на тока може да осигури работата на няколко последователно свързани светодиода, както е показано на диаграмата.

Тази схема е лесна за преобразуване в зависимост от светодиодите и захранващото напрежение. Един или повече диодни токови стабилизатори, свързани паралелно в светодиодната верига, ще зададат тока на светодиода, а броят на светодиодите зависи от диапазона на захранващото напрежение.

Използвайки диодни източници на ток, можете да изградите индикатор или осветително тялопредназначен за DC захранване. Поради стабилното захранване с ток, източникът на светлина ще има постоянна яркост на сиянието, когато захранващото напрежение варира.

Използването на резистор в светодиодната верига на индикатора за захранващо напрежение на постояннотоковия двигател на машината за пробиване на печатни платки доведе до бърза повреда на светодиода. Използването на диоден стабилизатор на тока направи възможно постигането на надеждна работа на индикатора. Диодни токови стабилизатори могат да бъдат свързани паралелно. Необходимият режим на захранване на товарите може да се получи чрез промяна на типа или паралелно включване на необходимия брой от тези устройства.

Когато светодиодът на оптрона се захранва през резистор, пулсациите на захранващото напрежение на веригата водят до флуктуации на яркостта, насложени върху предната част на правоъгълния импулс. Използването на диоден стабилизатор на тока в захранващата верига на светодиода, който е част от оптрона, позволява да се намали изкривяването на цифровия сигнал, предаван през оптрона, и да се повиши надеждността на информационния канал.

Използването на диоден стабилизатор на тока, който задава режима на работа на ценеровия диод, ви позволява да разработите прост източник на референтно напрежение. Когато захранващият ток се промени с 10 процента, напрежението на ценеровия диод се променя с 0,2 процента и тъй като токът е стабилен, стойността на референтното напрежение е стабилна, когато се променят други фактори.

Ефектът от пулсациите на захранващото напрежение върху изходното референтно напрежение се намалява със 100 децибела.

вътрешна верига

Характеристиката ток-напрежение помага да се разбере работата на стабилизатор на диоден ток. Режимът на стабилизиране започва, когато напрежението на клемите на инструмента надвиши около два волта. При напрежение над 100 волта възниква повреда. Реалният ток на стабилизация може да се отклони от номиналния ток с до десет процента. Когато напрежението се промени от 2 до 100 волта, токът на стабилизация се променя с 5 процента. Диодни стабилизатори на ток, произведени от някои производители, променят тока на стабилизиране, когато напрежението се промени до 20 процента. Колкото по-висок е токът на стабилизиране, толкова по-голямо е отклонението с увеличаване на напрежението. Паралелното свързване на пет устройства, проектирани за ток от 2 милиампера, ви позволява да получите по-високи параметри от едно за 10 милиампера. Тъй като минималното стабилизиращо напрежение на тока намалява, обхватът на напрежението, в който работи стабилизаторът, се увеличава.

Основата на веригата на диодния стабилизатор на тока е полеви транзистор с p-n преходом. Напрежението порта-източник определя тока на източване. При нулево напрежение порта-източник, токът през транзистора е равен на първоначалния дрейн ток, който протича при напрежение между дрейна и източника, по-голямо от напрежението на насищане. Следователно, за нормална работа на диодния стабилизатор на тока, напрежението, приложено към клемите, трябва да бъде по-голямо от определена стойност от 1 до 3 волта.

Транзисторът с полеви ефекти има голяма вариация в първоначалния ток на изтичане, тази стойност не може да бъде точно предвидена. Евтините диодни токови стабилизатори са полеви транзистори с избран ток, в които портата е свързана към източника.

Когато полярността на напрежението се обърне, стабилизаторът на диодния ток се превръща в конвенционален диод. Това свойство се дължи на факта, че p-n преходът на транзистора с полеви ефекти е предубеден и токът протича през веригата гейт-дрейн. Максимум обратен токнякои диодни стабилизатори на ток могат да достигнат 100 милиампера.

Източник на ток 0,5 A или повече

За стабилизиране на токове от 0,5-5 ампера или повече е приложима схема, чийто основен елемент е мощен транзистор. Диодният стабилизатор на тока стабилизира напрежението през резистора 180 ома и се основава на транзистора KT818. Промяната на резистора R1 от 0,2 на 10 ома променя тока, протичащ в товара. С тази схема можете да получите ток, ограничен от максималния ток на транзистора или максималния ток на захранването. Използването на стабилизатор на диоден ток с възможно най-висок номинален стабилизиращ ток подобрява стабилността на изходния ток на веригата, но в същото време не трябва да забравяме минималното възможно работно напрежение на стабилизатора на диоден ток. Промяната на резистора R1 с 1-2 ома значително променя изходния ток на веригата. Този резистор трябва да има голям капацитет на разсейване на топлината, промяната в съпротивлението поради топлина ще доведе до отклонение на изходния ток от зададената стойност. Резисторът R1 е най-добре сглобен от няколко мощни резистора, свързани паралелно. Резисторите, използвани във веригата, трябва да имат минимално отклонение на съпротивлението при температурни промени. При изграждане на регулиран източник на стабилен ток или за фина настройка на изходния ток резисторът от 180 ома може да бъде заменен с променлив. За да се подобри стабилността на тока, транзисторът KT818 се усилва от втори транзистор с по-ниска мощност. Транзисторите са свързани в съставна транзисторна верига. При използване на композитен транзистор минималното стабилизиращо напрежение се увеличава.

Тази верига може да се използва за захранване на соленоиди, електромагнити, намотки на стъпкови двигатели, при галванопластика, за зареждане на батерии и за други цели. Транзисторът трябва да бъде инсталиран на радиатора. Дизайнът на устройството трябва да осигурява добро разсейване на топлината.

Ако бюджетът на проекта ви позволява да увеличите разходите с 1-2 рубли и дизайнът на устройството позволява увеличаване на площта печатна електронна платка, тогава с помощта на паралелната комбинация от стабилизатори на диоден ток можете да подобрите параметрите на разработваното устройство. 5 компонента 1N5305, свързани паралелно, ще стабилизират тока при 10 милиампера, като компонента CDLL257, но минималното работно напрежение в случай на пет 1N5305 ще бъде 1,85 волта, което е важно за вериги със захранващо напрежение от 3,3 или 5 волта. Също така положителните свойства на 1N5305 включват неговата наличност в сравнение с устройствата на производителя Semitec. Свързването паралелно на група токови стабилизатори вместо един ви позволява да намалите нагряването на устройството в процес на разработка и да преместите горната граница на температурния диапазон.

Увеличаване на работното напрежение

За да се използват диодни токови стабилизатори при напрежения, по-високи от напрежението на пробив, един или повече ценерови диоди се включват последователно, докато обхватът на напрежението на диодния ограничител на тока се измества от количеството на стабилизиране на напрежението от ценерови диод. Веригата може да се използва за грубо откриване дали прагът на напрежението е надвишен.

Не беше възможно да се намерят местни аналози на чужди стабилизатори на диоден ток. Вероятно с течение на времето ситуацията с домашните диодни стабилизатори на тока ще се промени.

Литература:
Л. А. Бесонов. Теоретични основи на електротехниката. Електрически вериги. 2000 г
http://www.centralsemi.com/PDFs/products/cclm0035-5750.pdf
http://www.centralsemi.com/PDFs/other/ec051semiconductora.pdf
http://www.centralsemi.com/PDFs/products/cld_application_notes.pdf
http://www.centralsemi.com/PDFs/products/ALL_SMD_CLD_curves.pdf
http://www.centralsemi.com/product/smd/select/diodes/CLD.aspx
http://www.datasheetarchive.com/CA500-datasheet.html

Списък на радио елементи