Линейный стабилизатор тока для светодиодов

Схема стабилизатора тока для светодиодов

Иногда у автолюбителей появляется необходимость ограничить ток заряда АКБ, проверить тот или иной источник питания или пропустить напряжение через диоды. Чтобы осуществить одну из этих задач, есть смысл применить стабилизатор тока для светодиодов своими руками. Подробнее о том, какие существуют схемы для разработки данного девайса, вы узнаете ниже.

Схемы стабилизаторов и регуляторов тока

Источники тока не имеют ничего общего с источниками напряжения. Предназначение первых заключается в стабилизации выходного параметра, а также возможном изменении выходного напряжения. Это происходит так, чтобы уровень ток все время был одинаковым. Источники тока используются для запитки светодиодных ламп, заряда АКБ в авто и т.д. Если у вас возникла необходимость сделать простейший импульсный стабилизатор тока ходовых огней 12в для автомобиля своими руками, то предлагаем вашему вниманию несколько схем.

На КРЕНке

Чтобы сделать простейший автомобильный импульсный стабилизатор тока в домашних условиях, вам потребуется микросхема 12v. Для этих целей отлично подойдет lm317. Такой стабилизатор напряжения 12 в lm317 считается регулируемым и способен функционировать с токами бортовой сети до полутора ампер. При этом показатель входного напряжения может составить до 40 вольт, lm317 в состоянии рассеивать мощность до 10 ватт. Но это возможно только в том случае, если будет соблюдаться тепловой режим.

В целом потребление тока lm317 сравнительно небольшое — в районе 8 мили ампер, и данный показатель почти никогда не изменяется. Даже в том случае, если через крен lm317 проходит другой ток или меняется показатель входного напряжение. Как вы можете понять, стабилизатор 12 в lm317 для бортовой сети авто дает возможность удерживать постоянное напряжение на компоненте R3.

Кстати, этот показатель можно регулировать благодаря использованию элемента R2, но пределы будут незначительными. В устройстве lm317 компонент R3 является устройством задающего тока. Так как показатель сопротивления lm317 всегда остается на одном и том же уровне, ток, который проходит через него, также будет стабильным (автор видео — Denis T).

Такой девайс может применяться как устройство электронной нагрузки, источника тока для подзарядки АКБ и других целей. Нужно отметить, что интегральные девайсы током 3а или меньше довольно быстро реагируют на различные изменения импульса.

Что касается недостатков, то такие девайсы характеризуются слишком высоким сопротивлением, в результате чего придется применять мощные компоненты.

На двух транзисторах

Довольно распространенными сегодня являются стабилизаторы для бортовой сети автомобиля 12v на двух транзисторах. Одним из основных недостатков такого устройства является плохая стабильность тока, если происходят изменения в питающем напряжении вольт. Тем не менее, данная схема для бортовой сети автомобиля 12v подходит для многих задач.

Обустройство цепи на транзисторах

Ниже вы сможете ознакомиться с самой схемой. В этом случае устройством, которое раздает ток, является резистор R2. Когда данный показатель растет, соответственно растет и напряжение на данном элементе. В том случае, если показатель составляет от 0.5 до 0.6 вольт, открывается компонент VT1. При открытии данное устройство будет закрывать элемент VT2, в результате чего ток, который проходит через VT2, начнет снижаться. При разработке схемы можно использовать полевой транзистор Мосфет вместе VT2.

Что касается компонента VD1, то он применяется на напряжение от 8 до 15 вольт и нужен в том случае, если его уровень слишком высокий и работоспособность транзистора может быть нарушена.

Если транзистор мощный, то показатель напряжения в сети авто может составить около 20 вольт. Необходимо помнить о том, что транзистор Мосфет открывается в том случае, когда показатель напряжения на затворе составит 2 вольта.

Если вы используете универсальный выпрямитель для заряда АКБ или других задач, то вам вполне хватит работы транзистора и резистора R1.

На операционном усилителе (на ОУ)

Вариант сборки устройства со специальным усилителем ошибки для авто актуален в том случае, если у вас возникла необходимость разработать устройство, работающее в широких пределах. В данном случае выполнять функцию токозадающего элемента будет R7. Операционный увелитель DA2.

2 позволяет усилить уровень напряжения в вольтах токозадающего элемента. Устройство DA 2.1 предназначено для сравнивания уровня опорного параметра. Помните о том, что данная схема девайса на 3а нуждается в дополнительном питании, которое должно подаваться на разъем ХР2.

Уровня напряжения в вольтах должно хватить для того, чтобы обеспечить функциональность элементов всей системы.

Устройство для авто должно быть дополнено генератором, в нашем случае эту функцию выполняет элемент REF198, характеризующийся уровнем выходного напряжения в 4 вольта. Сама схема стоит достаточно дорого, так что при необходимости вместо нее можно установить кренку. Чтобы правильно произвести настройку, следует установить ползунок резистора R1 в верхнее положение, а с помощью элемента R3 выставляется нужное значение тока 3а. Чтобы предотвратить возбуждение, используются компоненты R2, C2 и R4.

На микросхеме импульсного стабилизатора

В некоторых случаях устройство для авто должно функционировать не только в большом диапазоне нагрузок, при этом обладая высоким коэффициентом полезного действия. Тогда использование компенсационных устройств будет не целесообразным, вместо них применяются импульсные элементы.

Предлагаем ознакомиться с одной из наиболее распространенных схем МАХ771, ее особенности следующие:

• уровень опорного напряжения — 1.5 вольт;
• коэффициент полезного действия при нагрузке от 10 мили ампер до 1 ампера составит около 90%;
• показатель питания составляет от 2 до 16.5 вольт;
• мощность на выходе достигает 15 ватт (автор видео — Андрей Канаев).

Источник: https://automotogid.ru/shema-stabilizatora-toka-dlja-svetodiodov/

lm317 стабилизатор тока — стабилизация и защита схемы

Стабилизатор тока для светодиодов применяется во многих светильниках. Как и всем диодам, LED присуще нелинейная вольт-амперная зависимость. Что это значит? При повышении напряжения, сила тока медленно начинает набирать мощь. И только при достижении порогового значения, яркость светодиода становится насыщенной. Однако если ток не перестанет расти, то лампа может сгореть.

Правильная работа LED может быть обеспечена только благодаря стабилизатору. Эта защита необходима еще и по причине разброса пороговых значений напряжения светодиода. При подключении по параллельной схеме лампочки могут просто на просто сгореть, так как им приходится пропускать недопустимую для них величину тока.

Виды стабилизирующих устройств

По способу ограничения силы тока выделяются устройства линейного и импульсного типа.

Так как напряжение на светодиоде – неизменная величина, то стабилизаторы тока часто считают стабилизаторами мощности LED. Фактически последняя прямо пропорциональна изменению напряжения, что характерно для линейной зависимости.

Линейный стабилизатор нагревается тем больше, чем больше прилагается к нему напряжения. Это его главный недочёт. Преимущества данной конструкции обусловлены:

• отсутствием электромагнитных помех;
• простотой;
• низкой стоимостью.

Более экономичными устройствами являются стабилизаторы на основе импульсного преобразователя. В этом случае мощность прокачивается порционно – по мере необходимости для потребителя.

Схемы линейных устройств

Самая простейшая схема стабилизатора – это схема, построенная на основе LM317 для светодиода. Последний являются аналогом стабилитрона с определенным рабочим током, который он может пропускать. Учитывая малую силу тока можно собрать простой аппарат самостоятельно. Наиболее простой драйвер светодиодных ламп и лент собирают именно таким способом.

Микросхема LM317 уже не одно десятилетие является хитом среди начинающих радиолюбителей благодаря своей простоте и надежности. На её основе можно собрать регулируемый блок питания, светодиодный драйвер и другие БП. Для этого потребуется несколько внешних радиодеталей, модуль работает сразу, настройки не требуется.

Основное назначение это стабилизация заданных параметров.  Регулировка происходит линейным способом, в отличие от импульсных преобразователей.

Выпускаются LM317 в монолитных корпусах, исполненных в нескольких вариациях. Самая распространённая модель TO-220 с маркировкой LM317Т.

Каждый вывод микросхемы имеет свое предназначение:

• ADJUST. Ввод для регулирования выходного напряжения.
• OUTPUT. Ввод для формирования выходного напряжения.
• INPUT. Ввод для подачи питающего напряжения.

Технические показатели стабилизатора:

• Напряжение на выходе в пределах 1,2–37 В.
• Защита от перегрузки и КЗ.
• Погрешность выходного напряжения 0,1%.
• Схема включения с регулируемым выходным напряжением.

Мощность рассеяния и входное напряжение устройства

Максимальная «планка» входного напряжения должна быть не более заданной, а минимальная – выше желаемой выходной на 2 В.

Микросхема рассчитана на стабильную работу при максимальном токе до 1,5 А. Это значение будет ниже, если не применять качественный теплоотвод. Максимально допустимое рассеивание мощности без последнего равно примерно 1,5 Вт при температуре окружающей среды не более 300 С.

При установке микросхемы требуется изоляция корпуса от радиатора, к примеру, с помощью слюдяной прокладки. Также эффективный отвод тепла достигается путём применения теплопроводной пасты.

Краткое описание

Коротко описать достоинства радиоэлектронного модуля LM317, применяемого в стабилизаторах тока, можно так:

• яркость светового потока обеспечивается диапазоном выходного напряжения 1, – 37 В;
• выходные показатели модуля не зависят от частоты вращения вала электродвигателя;
• поддерживание выходного тока до 1,5 А позволяет подключать несколько электроприёмников;
• погрешность колебаний выходных параметров равна 0,1% от номинального значения, что является гарантией высокой стабильности;
• имеется функция защиты по ограничению тока и каскадного отключения при перегреве;
• корпус микросхемы заменяет землю, поэтому при внешнем креплении уменьшается количество монтажных кабелей.

Схемы включения

Безусловно, наипростейшим способом токового ограничения для светодиодных ламп станет последовательное включение добавочного резистора. Но данное средство подходит лишь только для маломощных LED.

Простейший стабилизированный блок питания

Чтобы сделать стабилизатор тока потребуется:

• микросхемка LM317;
• резистор;
• монтажные средства.

Собираем модель по нижеприведенной схеме:

Модуль можно применять в схемах разных зарядных устройств либо регулируемых ИБ.

Блок питания на интегральном стабилизаторе

Этот вариант более практичный. LM317 ограничивает потребляемый ток, который задается резистором R.

Помните, что максимально допустимое значение тока, которое нужно для управления LM317, составляет 1,5 А с хорошим радиатором.

Схема стабилизатора с регулируемым блоком питания

Ниже изображена схема с регулируемым выходным напряжением 1.2–30 В/1,5 А.

Переменный ток преобразуется в постоянный с помощью моста-выпрямителя (BR1). Конденсатор С1 фильтрует пульсирующий ток, С3 улучшает переходную характеристику. Это означает, что стабилизатор напряжения может отлично работать при постоянном токе на низких частотах. Выходное напряжение регулируется ползунком Р1 от 1.2 вольта до 30 В. Выходной ток составляет около 1,5 А.

Подбор резисторов по номиналу для стабилизатора должен осуществляться по точному расчету с допустимым отклонением (небольшим). Однако разрешается произвольное размещение резисторов на монтажном плате, но желательно для лучшей стабильности размещать их подальше от радиатора LM317.

Область применения

Микросхема LM317 является отличным вариантом для использования в режиме стабилизации основных технических показателей. Она отличается простотой в исполнении, недорогой стоимостью и отличными эксплуатационными характеристиками. Единственный недостаток – пороговое значение напряжения составляет лишь 3 В. Корпус в стиле ТО220 – это одна из самых доступных моделей, которая позволяет рассеивать тепло довольно хорошо.

Микросхема применима в устройствах:

Стабилизирующая схема, построенная на основе LM317 простая, дешёвая, и в то же время надежная.

Самый простой стабилизатор ТОКА на LM317 (РЕГУЛИРУЕМЫЙ) \ Simplest LED driver on LM317.

(4 5,00 из 5)

Источник: http://ostabilizatore.ru/lm317-stabilizator-toka.html

Экономия прежде всего: регулятор постоянного тока для управления светодиодами NSI50350

Для достижения нужных характеристик необходимо обеспечить светодиодам, входящим в состав светодиодного светильника, определенный режим работы. Так как диод является прежде всего токовым прибором, то задание режима работы целесообразно осуществлять заданием тока через прибор с помощью схем источников тока. Одними из требований к источникам тока является компактность, минимально необходимое количество внешних элементов, малое собственное энергопотребление, низкий уровень электромагнитных шумов.

Возможны два подхода к построению источников тока: на основе импульсного преобразователя, и на основе линейных стабилизаторов тока. Новинкой, предлагаемой ON Semiconductor в области стабилизаторов тока, является серия экономичных преобразователей NSI50350.

Линейные стабилизаторы тока NSI50350

Линейные стабилизаторы тока (constant current regulator — CCR) NSI50350 являются простым, экономичным и достаточно надежным решением для регулирования тока светодиодов [1,2]. Они ориентированы, прежде всего, на применение в системах освещения на базе одноваттных светодиодов.

Сфера коммерческих приложений этих стабилизаторов — всевозможные устройства отображения информации: бегущие текстовые строки, подсветка дисплеев, замена неновых ламп в вывесках и т.д. Здесь же — подсветка зданий, интерьера помещений, применение в системах ландшафтного дизайна.

Другим применением стабилизаторов могут быть системы подсветки в автомобиле [3] и зарядные устройства для аккумуляторов и аккумуляторных батарей различных типов [4].

Основные характеристики NSI50350

В основе линейных регуляторов лежит технология транзистора с самосмещением (Self-Biased Transistor — SBT). NSI50350 способны стабилизировать ток в широком диапазоне напряжений.

Для защиты светодиодов светильника и всего прибора в целом от перегрева NSI50350 имеют отрицательный температурный коэффициент — при возрастании температуры ток стабилизации падает. Таким образом, реализована простая, но достаточно эффективная защита светодиодов от экстремальных режимов работы.

CCR начинают работать практически немедленно после включения, и при напряжении анод-катод всего 0,5 В обеспечивают стабилизацию тока 20% от номинального значения.

При работе NSI50350 не требуют внешних компонентов, что позволяет применять их для стабилизации тока в цепи как при включении между источником питания и нагрузкой (верхнее включение), так и между нагрузкой и общим проводом (нижнее включение).

Так, стабилизаторы серии NSI50350 способны выдерживать кратковременные импульсы напряжения до 50 В в том случае, если температура прибора не превышает 175°С [1,2].

Приборы серии NSI50350 доступны в двух типах компактных корпусов, немного отличающихся размером и допустимой рассеиваемой мощностью — NSI50350AST3G в корпусе SMC и NSI50350ADT4G в корпусе DPAK. В первом случае прибор способен рассеивать до 5,8 Вт, во втором случае — до 11 Вт. Номинальный ток стабилизации обеспечивается в диапазоне напряжений «анод-катод» от 5 до 50 В (рисунок 1).

Рис. 1. Вольт-амперная характеристика стабилизаторов тока NSI50350

Рис. 2. Изменения вольт-амперной характеристики стабилизаторов тока NSI50350 в зависимости от температуры

Количество последовательно подключенных светодиодов в питаемой цепочке ограничивается только падением напряжения на стабилизаторе — напряжение источника питания за вычетом суммы падений напряжений на диодах (на одном диоде падение напряжения, как правило, составляет 3,1…3,5 В).

Типовые способы включения

В зависимости от желания разработчика или специфики приложения стабилизаторы тока NSI50350 могут быть установлены в верхнем или нижнем включении (рисунок 3).

Рис. 3. Включение стабилизаторов тока NSI50350 в цепь питания светодиодных светильников

Для питания более мощных светодиодов несколько стабилизаторов NSI50350 могут быть включены параллельно (рисунок 4). Таким образом, NSI50350 могут быть использованы для питания светодиодов с номинальным током и 700, и 1000 мА.

Рис. 4. Параллельное включение NSI50350

Замечательной чертой NSI50350 является возможность применения их в светильниках, питающихся напрямую от сетей переменного тока [5,6]. Для осуществления данной возможности достаточно использовать двухполупериодный выпрямитель, простой сглаживающий фильтр, цепочку последовательно соединенных светодиодов (для сети 220 В количество диодов будет порядка 80, а для сети 110 В — 38) и стабилизатор тока (рисунок 5).

Рис. 5. Базовая конфигурация для работы с переменным питающим напряжением

Падение напряжения на регуляторе (разность между выходным напряжением после сглаживающего фильтра и суммы падений напряжения на диодах цепочки) для NSI50350 должно лежать в пределах от 7 до 50 В. В идеальном случае для минимизации пульсаций тока расчет следует проводить для минимального напряжения на выходе фильтра — с учетом пульсаций напряжения.

С другой стороны — не будет приводить к лишнему рассеиванию мощности — для приборов NSI50350AST3G максимальная рассеиваемая мощность составляет 5,8 Вт, для NSI50350ADT4G — 11 Вт.

Диммирование

Управление светильником, запитываемым при помощи стабилизатора тока, реализуется просто — достаточно поместить силовой ключ последовательно источнику тока. Здесь, опять же, сохраняется возможность адаптировать решение под требования конкретного приложения — силовой ключ может быть как верхним, так и нижним (рисунок 6).

Рис. 6. Управление светодиодным светильником с источником тока

Для плавной регулировки яркости освещения применяется ШИМ. Для светодиодов максимальная типовая частота переключения составляет порядка 10 МГц (время включения/выключения ~100 нс). Частота ШИМ при этом будет варьироваться от 100 Гц до 100 кГц. Частота ниже 100 Гц не рекомендуется по причине заметного на глаз мерцания.

Частоты 5…20 кГц необходимо использовать достаточно осторожно, так как при определенных условиях возможна генерация звуковых колебаний. Также желательно не использовать при ШИМ циклы менее 1:10 — эта мера, совместно с фильтрами помех, позволит снизить уровень электромагнитных шумов.

Фактически, для полноценной регулировки яркости будет необходимо варьировать не только длительность импульсов, но и частоту их следования.

Заключение

Линейные стабилизаторы тока NSI50350 являются компактным, простым, но эффективным решением для построения систем светодиодного освещения. Благодаря простой схеме включения и широкому диапазону рабочих температур они широко применяются во многих светодиодных осветительных системах, включая системы отображения информации, декоративной и архитектурной подсветки, а также автомобильного освещения.

Литература

1. NSI50350AST3G Constant Current Regulator & LED Driver//http://www.onsemi.com/pub/Collateral/NSI50350AS-D.PDF

2. NSI50350ADT4G Constant Current Regulator & LED Driver//http://www.onsemi.com/pub/Collateral/NSI50350AD-D.PDF

3. Automotive Applications The Use of Discrete Constant Current Regulators (CCR) For CHMSL Lighting//http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AND8349-D.PDF

4. Simple Battery Charger using a CCR//http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AND9031-D.PDF

5. Using ON Semiconductor Constant Current Regulator (CCR) Devices in AC Applications//http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AND8433-D.PDF

6. Capacitive Drop Drive Topology with a Constant Current Regulator to Drive LEDs//http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AND8492-D.PDF.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: analog.vesti@compel.ru

…читать далее

Источник: https://www.compel.ru/lib/ne/2012/2/7-ekonomiya-prezhde-vsego-regulyator-postoyannogo-toka-dlya-upravleniya-svetodiodami-nsi50350