Mai multe circuite de alimentare LED simple. Ce să utilizați - un stabilizator de tensiune sau curent atunci când conectați LED-urile? Stabilizator de curent de comutare pentru LED-uri de mare putere

În zilele noastre este dificil să ne imaginăm reglarea unei mașini fără lămpi LED. Dar uneori instalarea lor este complicată de faptul că se ard. Pentru a evita această situație, puteți conecta un stabilizator de curent pentru LED-uri la rețea cu propriile mâini. Articolul oferă exemple de microcircuite care pot fi folosite pentru a-l realiza.

[Ascunde]

Circuite de stabilizatori și regulatoare de curent

Toata lumea stie asta Becuri LED Este necesară o putere de doisprezece volți. Într-o rețea de mașini, această valoare poate ajunge până la 15 V. Elementele LED sunt foarte sensibile, astfel de supratensiuni se reflectă negativ asupra lor. Lămpile cu LED-uri se pot arde sau produce lumină de proastă calitate (bliț, pierde din luminozitate etc.).

Pentru ca LED-urile să dureze mai mult, driverele (rezistoarele) sunt incluse în rețeaua electrică a mașinii. Când există instabilitate în rețea, sunt instalate dispozitive care mențin o valoare constantă. Există mai multe microcircuite simple pe care le puteți folosi pentru a realiza un stabilizator de tensiune cu propriile mâini. Toate componentele incluse în lanț pot fi achiziționate de la magazinele specializate. Având cunoștințe de bază de inginerie electrică, realizarea de dispozitive nu va fi dificilă.

Pe Krenka

Pentru a construi un simplu stabilizator de tensiune de 12 volți cu propriile mâini, veți avea nevoie de un microcircuit cu un consum de 12 V. În acest caz, este potrivit un stabilizator de tensiune reglabil de 12 V LM317. Poate funcționa într-o rețea electrică în care parametrul de intrare este de până la 40 V. Pentru ca dispozitivul să funcționeze stabil, este necesar să se asigure răcirea.

Regulatorul de curent de pe LM317 necesită un curent mic de până la 8 mA pentru a funcționa, iar această valoare rămâne de obicei aceeași chiar și atunci când un curent mare trece prin banca LM317 sau când valoarea de intrare se modifică. Acest lucru este implementat folosind componenta R3.

Puteți folosi elementul R2, dar limitele vor fi mici. Dacă rezistența lui LM317 rămâne constantă, curentul care curge prin dispozitiv va fi și el stabil (autorul videoclipului - Creat în Garage).

Valoarea de intrare pentru banca LM317 poate fi de până la 8 mA și mai mare. Folosind acest microcircuit, puteți veni cu un stabilizator de curent pentru DRL-uri. Acest dispozitiv poate acționa ca o sarcină în rețeaua de bord sau o sursă de energie electrică la reîncărcare. Realizarea unui regulator de tensiune simplu LM317 nu este dificilă.

Pe două tranzistoare

Astăzi, sunt populare dispozitivele de stabilizare pentru rețeaua de bord a unei mașini de 12 V, dezvoltate folosind doi tranzistori. Acest microcircuit este folosit ca stabilizator de tensiune pentru DRL-uri.

Rezistorul R2 este un element de distribuție a curentului. Pe măsură ce curentul din rețea crește, crește tensiunea. Dacă atinge o valoare de la 0,5 la 0,6 V, se deschide elementul VT1. Deschiderea componentei VT1 închide elementul VT2. Ca urmare, curentul care trece prin VT2 începe să scadă. Puteți utiliza un tranzistor cu efect de câmp Mosfet împreună cu VT2.

Elementul VD1 este inclus în circuit atunci când valorile sunt în intervalul de la 8 la 15 V și sunt atât de mari încât tranzistorul poate eșua. Cu un tranzistor puternic, citirile în rețeaua de bord de aproximativ 20 V sunt acceptabile Nu uitați că tranzistorul Mosfet se va deschide dacă citirile de la poartă sunt de 2 V.

Dacă utilizați un redresor universal ca încărcător pentru o baterie sau alte sarcini, atunci este suficient să utilizați rezistența R1 și un tranzistor.

Pe un amplificator operațional (op-amp)

Un stabilizator de tensiune pentru LED-uri bazat pe un amplificator operațional este asamblat dacă este necesar să se creeze un dispozitiv care să funcționeze într-o gamă extinsă. În cazul în cauză, elementul care va seta curentul redresat este R7. Folosind amplificatorul operațional DA2.2, puteți crește nivelul de tensiune în componenta de setare a curentului. Sarcina componentei DA 2.1 este de a controla tensiunea de referință.

Atunci când creați circuitul, ar trebui să țineți cont de faptul că acesta este proiectat pentru 3A, deci este necesar mai mult curent, care trebuie furnizat conectorului XP2. În plus, trebuie asigurată funcționalitatea tuturor componentelor acestui dispozitiv.

Dispozitivul de stabilizare realizat pentru o mașină trebuie să aibă un generator, al cărui rol este îndeplinit de REF198. Pentru a configura corect dispozitivul, cursorul rezistorului R1 trebuie setat în poziția superioară, iar rezistorul R3 trebuie utilizat pentru a seta valoarea necesară a curentului redresat 3A. Pentru a suprima posibilele excitații se folosesc elementele R,2 R4 și C2.

Pe un cip stabilizator de puls

Dacă un redresor pentru o mașină trebuie să ofere o eficiență ridicată în rețea, este recomandabil să folosiți componente de comutare, creând un stabilizator de tensiune de comutare. Circuitul MAX771 este popular.

Stabilizatorul de curent de comutare este caracterizat de o putere de ieșire de 15 W. Elementele R1 și R2 împart ieșirea circuitului. Dacă tensiunea împărțită depășește tensiunea de referință, redresorul reduce automat valoarea de ieșire. În caz contrar, dispozitivul va crește parametrul de ieșire.

Asamblarea acestui dispozitiv este recomandată dacă nivelul depășește 16 V. Componentele R3 sunt curente. Pentru a elimina căderea de sarcină mare pe acest rezistor, un amplificator operațional trebuie inclus în circuit.

Concluzie

Am examinat stabilizatorii de tensiune pe diferite componente. Aceste scheme pot deveni mai complexe, crescând performanța și îmbunătățind alți indicatori. Puteți folosi microcircuite gata făcute, pe care le puteți îmbunătăți oricând cu propriile mâini, creând dispozitive concepute pentru a îndeplini sarcini specifice.

Dispozitivul semiconductor în cauză este conceput pentru a stabiliza curentul la nivelul necesar, are un cost redus și face posibilă simplificarea dezvoltării circuitelor pentru multe dispozitive electronice. Voi încerca să completez puțin lipsa de informații despre soluții simple de circuite pentru stabilizatorii de curent continuu.

Puțină teorie

O sursă de curent ideală are un EMF infinit de mare și o rezistență internă infinit de mare, ceea ce face posibilă obținerea curentului necesar în circuit independent de rezistența de sarcină.

Luarea în considerare a ipotezelor teoretice despre parametrii sursei de curent ajută la înțelegerea definiției unei surse de curent ideale. Curentul produs de o sursă ideală de curent rămâne constant pe măsură ce rezistența de sarcină se modifică de la scurt circuit catre infinit. Pentru a menține valoarea curentă neschimbată, valoarea emf variază de la o valoare diferită de zero la infinit. O proprietate a unei surse de curent care vă permite să obțineți o valoare stabilă a curentului: atunci când rezistența de sarcină se modifică, EMF-ul sursei de curent se modifică în așa fel încât valoarea curentului să rămână constantă.

Sursele de curent real mențin curentul la un nivel necesar într-un interval limitat de tensiune produsă la o sarcină și o rezistență limitată la sarcină. Se consideră o sursă ideală, iar o sursă de curent reală poate funcționa la rezistență de sarcină zero. Modul de închidere a ieșirii sursei de curent nu este o excepție sau o funcție dificil de implementat a sursei de curent, este unul dintre modurile de operare în care dispozitivul poate comuta fără durere dacă ieșirea este scurtcircuitată accidental și la comuta mod de funcționare cu o rezistență la sarcină mai mare decât zero.

O sursă de curent reală este utilizată împreună cu o sursă de tensiune. Rețea 220 volți 50 Hz, alimentare laborator, baterie, generator pe benzină, baterie solară - surse de tensiune care furnizează energie electrică consumatorului. Un stabilizator de curent este conectat în serie cu unul dintre ele. Ieșirea unui astfel de dispozitiv este considerată o sursă de curent.

Cel mai simplu stabilizator de curent este o componentă cu două terminale care limitează curentul care circulă prin acesta la mărimea și precizia corespunzătoare datelor producătorului. În cele mai multe cazuri, un astfel de dispozitiv semiconductor are o carcasă care seamănă cu o diodă de putere redusă. Datorită asemănării lor externe și a prezenței a doar două terminale, componentele acestei clase sunt adesea menționate în literatură ca stabilizatori de curent cu diode. Circuitul intern nu conține diode, acest nume blocat doar datorită similitudinii sale externe.

Exemple de stabilizatoare de curent cu diode

Stabilizatoarele de curent cu diode sunt produse de mulți producători de semiconductori.

De la teorie la practică

Utilizarea stabilizatorilor de curent cu diode simplifică circuite electriceși reduce costul dispozitivelor. Utilizarea stabilizatorilor de curent cu diode este atractivă nu numai pentru simplitatea sa, ci și pentru creșterea stabilității dispozitivelor aflate în curs de dezvoltare. Un semiconductor din această clasă, în funcție de tip, asigură stabilizarea curentului la un nivel de la 0,22 la 30 miliamperi. Numele acestor dispozitive semiconductoare conform GOST și desemnările circuitelor nu au putut fi găsite. În diagramele articolului a trebuit să folosim denumirea unei diode convenționale.

Când este conectat la circuitul de alimentare cu LED, stabilizatorul cu diodă asigură modul necesar și funcționarea fiabilă. Una dintre caracteristicile stabilizatorului de curent cu diodă este funcționarea în intervalul de tensiune de la 1,8 la 100 de volți, ceea ce vă permite să protejați LED-ul de defecțiune atunci când este expus la schimbări de tensiune în impulsuri și pe termen lung. Luminozitatea și umbra LED-ului luminează depind de curentul care curge. Un stabilizator de curent cu diodă poate asigura funcționarea mai multor LED-uri conectate în serie, așa cum se arată în diagramă.

Acest circuit este ușor de convertit în funcție de LED-uri și de tensiunea de alimentare. Unul sau mai multe stabilizatoare de curent cu diodă conectate în paralel în circuitul LED vor seta curentul LED-urilor, iar numărul de LED-uri depinde de intervalul de modificări ale tensiunii de alimentare.

Folosind surse de curent cu diode, puteți construi un indicator sau un dispozitiv de iluminat conceput pentru a fi alimentat de la tensiune continuă. Datorită sursei de alimentare cu un curent stabil, sursa de lumină va avea o luminozitate constantă chiar și atunci când tensiunea de alimentare fluctuează.

Utilizarea unui rezistor în circuitul LED al indicatorului de tensiune de alimentare a motorului de curent continuu al unei mașini de găurit cu circuite imprimate a condus la defectarea rapidă a LED-ului. Utilizarea unui stabilizator de curent cu diodă a făcut posibilă obținerea unei funcționări fiabile a indicatorului. Stabilizatoarele de curent cu diode pot fi conectate în paralel. Modul de putere de sarcină necesar poate fi obținut prin schimbarea tipului sau pornirea în paralel a numărului necesar de aceste dispozitive.

Când un LED este alimentat de optocuple printr-un rezistor, ondulațiile de tensiune de alimentare ale circuitului conduc la fluctuații de luminozitate suprapuse pe partea din față a impulsului dreptunghiular. Utilizarea unui stabilizator de curent cu diodă în circuitul de alimentare al LED-ului, care face parte din optocupler, face posibilă reducerea distorsiunii semnalului digital transmis prin optocupler și creșterea fiabilității canalului de informații.

Utilizarea unui stabilizator de curent cu diodă care stabilește modul de funcționare al diodei zener face posibilă dezvoltarea unei surse simple de tensiune de referință. Când curentul de alimentare se modifică cu 10 la sută, tensiunea de pe dioda zener se modifică cu 0,2 la sută și, deoarece curentul este stabil, valoarea tensiunii de referință este stabilă atunci când se modifică alți factori.

Efectul ondulației tensiunii de alimentare asupra tensiunii de referință de ieșire este redus cu 100 de decibeli.

Circuit intern

Caracteristica curent-tensiune ajută la înțelegerea funcționării unui stabilizator de curent cu diodă. Modul de stabilizare începe atunci când tensiunea la bornele dispozitivului depășește aproximativ doi volți. La tensiuni mai mari de 100 de volți, are loc o defecțiune. Curentul real de stabilizare poate devia de la curentul nominal cu până la zece procente. Când tensiunea se schimbă de la 2 la 100 de volți, curentul de stabilizare se modifică cu 5 la sută. Stabilizatoarele de curent cu diode produse de unii producători modifică curentul de stabilizare atunci când tensiunea se modifică cu până la 20 la sută. Cu cât este mai mare curentul de stabilizare, cu atât este mai mare abaterea pe măsură ce tensiunea crește. Conectarea în paralel a cinci dispozitive proiectate pentru un curent de 2 miliamperi permite obținerea unor parametri mai mari decât unul evaluat la 10 miliamperi. Deoarece tensiunea minimă de stabilizare a curentului scade, intervalul de tensiune în care funcționează stabilizatorul crește.

Baza circuitului stabilizator de curent al diodei este un tranzistor cu efect de câmp cu joncțiune p-n. Tensiunea poartă-sursă determină curentul de scurgere. Când tensiunea de la poartă la sursă este zero, curentul prin tranzistor este egal cu curentul de scurgere inițial, care curge atunci când tensiunea dintre dren și sursă este mai mare decât tensiunea de saturație. Prin urmare, pentru funcționarea normală a stabilizatorului de curent cu diodă, tensiunea aplicată la bornele trebuie să fie mai mare decât o anumită valoare de la 1 la 3 volți.

Tranzistorul cu efect de câmp are o extindere mare în curentul de scurgere inițial, această valoare nu poate fi prezisă cu precizie. Stabilizatoarele de curent cu diodă ieftine sunt tranzistoare cu efect de câmp selectate de curent în care poarta este conectată la sursă.

Când polaritatea tensiunii este schimbată, stabilizatorul de curent al diodei se transformă într-o diodă obișnuită. Această proprietate se datorează faptului că joncțiunea p-n tranzistor cu efect de câmp se dovedește a fi polarizat direct și curentul curge prin circuitul de drenaj de poartă. Curentul invers maxim al unor stabilizatoare de curent cu diode poate ajunge la 100 de miliamperi.

Sursa de curent 0,5 A sau mai mult

Pentru a stabiliza curenți de 0,5-5 amperi sau mai mult, se aplică un circuit al cărui element principal este un tranzistor puternic. Un stabilizator de curent cu diodă stabilizează tensiunea pe un rezistor de 180 ohmi și se bazează pe tranzistorul KT818. Schimbarea rezistenței R1 de la 0,2 la 10 ohmi modifică curentul furnizat sarcinii. Cu acest circuit, este posibil să se obțină un curent limitat de curentul maxim al tranzistorului sau de curentul maxim al sursei de alimentare. Utilizarea unui stabilizator de curent cu diodă cu cel mai mare curent nominal de stabilizare posibil îmbunătățește stabilitatea curentului de ieșire al circuitului, dar nu trebuie să uităm de tensiunea minimă posibilă de funcționare a stabilizatorului de curent cu diodă. Schimbarea rezistenței R1 cu 1-2 ohmi modifică semnificativ valoarea curentului de ieșire al circuitului. Acest rezistor trebuie să aibă o putere mare de disipare a căldurii, modificarea rezistenței datorată încălzirii va face ca curentul de ieșire să devieze de la valoarea setată. Este mai bine să asamblați rezistența R1 de la mai multe rezistențe puternice conectate în paralel. Rezistoarele utilizate în circuit trebuie să aibă o abatere minimă a rezistenței atunci când temperatura se modifică. Când construiți o sursă reglabilă de curent stabil sau pentru a regla fin curentul de ieșire, rezistența de 180 Ohm poate fi înlocuită cu una variabilă. Pentru a îmbunătăți stabilitatea curentului, tranzistorul KT818 este amplificat de un al doilea tranzistor de putere mai mică. Tranzistoarele sunt conectate conform unui circuit tranzistor compus. Când se utilizează un tranzistor compozit, tensiunea minimă de stabilizare crește.

Acest circuit poate fi folosit pentru alimentarea solenoizilor, electromagneților, înfășurărilor de motor pas cu pas, în galvanizare, pentru încărcarea bateriilor și în alte scopuri. Tranzistorul trebuie instalat pe radiator. Designul dispozitivului trebuie să asigure o bună disipare a căldurii.

Dacă bugetul proiectului vă permite să creșteți costurile cu 1-2 ruble, iar designul dispozitivului permite o creștere a zonei plăcii de circuit imprimat, atunci utilizarea unei combinații paralele de stabilizatori de curent cu diode poate îmbunătăți parametrii dispozitivului în curs de dezvoltare. Conectate în paralel, 5 componente 1N5305 vor stabiliza curentul la 10 miliamperi, ca și componenta CDLL257, dar tensiunea minimă de funcționare în cazul celor cinci 1N5305 va fi de 1,85 volți, ceea ce este important pentru circuitele cu o tensiune de alimentare de 3,3 sau 5 volți. . De asemenea, proprietățile pozitive ale 1N5305 includ accesibilitatea acestuia, în comparație cu dispozitivele de la producătorul Semitec. Conectarea unui grup de stabilizatoare de curent în paralel în loc de unul vă permite să reduceți încălzirea dispozitivului în curs de dezvoltare și să împingeți limita superioară a intervalului de temperatură.

Creșterea tensiunii de funcționare

Pentru a utiliza stabilizatoare de curent cu diode la tensiuni mai mari decât tensiunea de defalcare, una sau mai multe diode Zener sunt pornite în serie, iar domeniul de tensiune al limitatorului de curent al diodei este deplasat de gradul de stabilizare a tensiunii de către dioda Zener. Circuitul poate fi utilizat pentru a determina aproximativ dacă a fost depășit un prag de tensiune.

Nu a fost posibil să se găsească analogi autohtoni ai stabilizatorilor de curent cu diode străine. Probabil, în timp, situația cu stabilizatoarele de curent cu diode domestice se va schimba.

Literatură:
L. A. Bessonov. Baza teoretica Inginerie Electrică. Circuite electrice. 2000 g
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

Lista radioelementelor

În fiecare reteaua electrica Apare periodic interferențe care afectează negativ parametrii standard de curent și . Această problemă este rezolvată cu succes cu ajutorul diferitelor dispozitive, printre care stabilizatorii actuali sunt foarte populari și eficienți. Au diverse caracteristici tehnice, ceea ce face posibilă utilizarea lor împreună cu orice aparate și echipamente electrice de uz casnic. Cerințe speciale se aplică echipamentelor de măsurare care necesită o tensiune stabilă.

Structura generală și principiul de funcționare a stabilizatorilor de curent

Cunoașterea principiilor de bază de funcționare a stabilizatorilor de curent contribuie la utilizarea cât mai eficientă a acestor dispozitive. Rețelele electrice sunt literalmente saturate cu diverse interferențe care afectează negativ funcționarea aparate electrocasnice si echipamente electrice. Pentru a depăși efectele negative, se utilizează un circuit simplu stabilizator de tensiune și curent.

Fiecare stabilizator are un element principal - un transformator, care asigură funcționarea întregului sistem. Cel mai simplu circuit include o punte redresor conectată la tipuri diferite condensatoare și rezistențe. Parametrii lor principali sunt capacitatea individuală și rezistența finală.

Stabilizatorul de curent în sine funcționează după o schemă foarte simplă. Când curentul intră în transformator, frecvența limită a acestuia se modifică. La intrare va coincide cu frecventa retelei electrice si va fi de 50 Hz. După ce toate conversiile curente au fost finalizate, frecvența maximă de ieșire va scădea la 30 Hz. Circuitul de conversie implică redresoare de înaltă tensiune, cu ajutorul cărora se determină polaritatea tensiunii. Condensatorii sunt direct implicați în stabilizarea curentului, iar rezistențele reduc interferența.

Stabilizator de curent cu diodă

Multe modele de lămpi conțin stabilizatori de diode, mai bine cunoscuți ca. Ca toate tipurile de diode, LED-urile au o caracteristică curent-tensiune neliniară. Adică, atunci când tensiunea de pe LED se schimbă, are loc o modificare disproporționată a curentului.

Pe măsură ce tensiunea crește, inițial se observă o creștere foarte lentă a curentului, ca urmare, LED-ul nu se aprinde. Apoi, când tensiunea atinge o valoare de prag, începe să fie emisă lumină, iar curentul crește foarte repede. O creștere suplimentară a tensiunii duce la o creștere catastrofală a curentului și la arderea LED-urilor. Valoarea tensiunii de prag este reflectată în specificatii tehnice Surse de lumină LED.

LED-uri cu de mare putere necesită instalarea unui radiator, deoarece funcționarea lor este însoțită de eliberarea unei cantități mari de căldură. În plus, necesită un stabilizator de curent destul de puternic. Funcționarea corectă a LED-urilor este asigurată și de dispozitivele de stabilizare. Acest lucru se datorează răspândirii puternice a tensiunii de prag chiar și pentru sursele de lumină de același tip. Dacă două astfel de LED-uri sunt conectate la aceeași sursă de tensiune, prin ele vor trece curenți de mărimi diferite. Diferența poate fi atât de semnificativă încât unul dintre LED-uri se va arde imediat.

Astfel, nu este recomandată aprinderea surselor de lumină LED fără stabilizatori. Aceste dispozitive stabilesc curentul la o valoare stabilită fără a lua în considerare tensiunea aplicată circuitului. Cele mai moderne dispozitive includ un stabilizator cu două terminale pentru LED-uri, folosit pentru a crea soluții ieftine pentru controlul LED-urilor. Este alcătuit dintr-un tranzistor cu efect de câmp, piese de fixare și alte elemente radio.

Circuite stabilizatoare de curent pentru ROLL

Acest circuit funcționează stabil folosind elemente precum KR142EN12 sau LM317. Sunt stabilizatoare de tensiune reglabile care funcționează cu curent de până la 1,5A și tensiune de intrare până la 40V. În condiții termice normale, aceste dispozitive sunt capabile să disipeze o putere de până la 10W. Aceste cipuri au un autoconsum redus de aproximativ 8mA. Acest indicator rămâne neschimbat chiar și cu un curent în schimbare care trece prin ROLL și o tensiune de intrare modificată.

Elementul LM317 este capabil să mențină o tensiune constantă pe rezistorul principal, care este reglat în anumite limite folosind un rezistor de reglare. Rezistorul principal cu o rezistență constantă asigură stabilitatea curentului care trece prin acesta, deci este cunoscut și sub numele de rezistor de setare a curentului.

Stabilizatorul ROLL este simplu și poate fi folosit ca încărcare electronică, încărcare a bateriei și alte aplicații.

Stabilizator de curent pe două tranzistoare

Datorită designului său simplu, circuite electronice Se folosesc foarte des stabilizatoarele cu doi tranzistori. Principalul lor dezavantaj este considerat a fi curentul nu destul de stabil în sarcini la tensiuni diferite. Dacă nu sunt necesare caracteristici de curent ridicat, atunci acest dispozitiv de stabilizare este destul de potrivit pentru rezolvarea multor probleme simple.

Pe lângă două tranzistoare, circuitul stabilizator conține o rezistență de setare a curentului. Când curentul crește pe unul dintre tranzistori (VT2), tensiunea pe rezistorul de setare a curentului crește. Sub influența acestei tensiuni (0,5-0,6V), începe să se deschidă un alt tranzistor (VT1). Când acest tranzistor se deschide, un alt tranzistor - VT2 începe să se închidă. În consecință, cantitatea de curent care curge prin el scade.

Folosit ca VT2 tranzistor bipolar, cu toate acestea, dacă este necesar, este posibil să se creeze un stabilizator de curent reglabil folosind un tranzistor cu efect de câmp MOSFET utilizat ca diodă zener. Alegerea sa se bazează pe o tensiune de 8-15 volți. Acest element este utilizat atunci când tensiunea de alimentare este prea mare, sub influența căreia poarta din tranzistorul cu efect de câmp poate fi spartă. MOSFET-urile cu diode zener mai puternice sunt proiectate pentru mai mult tensiune înaltă- 20 volți sau mai mult. Deschiderea unor astfel de diode zener are loc la o tensiune minimă de poartă de 2 volți. În consecință, există o creștere a tensiunii, asigurând funcționarea normală a circuitului stabilizator de curent.

Regulator DC reglabil

Uneori este nevoie de stabilizatori de curent cu capacitatea de a regla pe o gamă largă. Unele circuite pot folosi un rezistor de setare a curentului cu caracteristici reduse. În acest caz, este necesar să utilizați un amplificator de eroare, care se bazează pe un amplificator operațional.

Cu ajutorul unui rezistor de setare a curentului, tensiunea din celălalt rezistor este amplificată. Această condiție se numește tensiune de eroare îmbunătățită. Folosind un amplificator de referință, se compară parametrii tensiunii de referință și ai tensiunii de eroare, după care se reglează starea tranzistorului cu efect de câmp.

Acest circuit necesită alimentare separată, care este furnizată unui conector separat. Tensiunea de alimentare trebuie să asigure funcționarea normală a tuturor componentelor circuitului și să nu depășească un nivel suficient pentru a provoca defectarea tranzistorului cu efect de câmp. Configurarea corectă a circuitului necesită setarea cursorului de rezistență variabilă la cea mai înaltă poziție. Folosind un rezistor de reglare, se setează valoarea maximă a curentului. Prin urmare, rezistor variabil vă permite să reglați curentul de la zero la valoarea maximă setată în timpul procesului de configurare.

Puternic stabilizator de curent puls

O gamă largă de curenți și sarcini de alimentare nu este întotdeauna principala cerință pentru stabilizatori. În unele cazuri, o importanță decisivă este acordată eficienței ridicate a dispozitivului. Această problemă este rezolvată cu succes printr-un microcircuit stabilizator de curent de impuls, înlocuind stabilizatorii de compensare. Dispozitivele de acest tip vă permit să creați tensiune înaltă pe sarcină chiar și în prezența unei tensiuni de intrare scăzute.

În plus, există un booster. Se folosesc împreună cu sarcini a căror tensiune de alimentare depășește tensiunea de intrare a dispozitivului de stabilizare. Două rezistențe utilizate în microcircuit sunt folosite ca divizor de tensiune de ieșire, cu ajutorul cărora tensiunea de intrare și de ieșire scade sau crește alternativ.

Stabilizator pe LM2576

Articol educațional despre stabilizatorii de curent cu LED și multe altele. Sunt luate în considerare schemele stabilizatoarelor de curent liniar și pulsat.

Un stabilizator de curent pentru LED-uri este instalat în multe modele de corpuri de iluminat. LED-urile, ca toate diodele, au o caracteristică curent-tensiune neliniară. Aceasta înseamnă că atunci când tensiunea pe LED-ul se modifică, curentul se schimbă în mod disproporționat. Pe măsură ce tensiunea crește, la început curentul crește foarte lent, iar LED-ul nu se aprinde. Apoi, când este atinsă tensiunea de prag, LED-ul începe să lumineze și curentul crește foarte repede. Odată cu o creștere suplimentară a tensiunii, curentul crește catastrofal și LED-ul se stinge.

Tensiunea de prag este indicată în caracteristicile LED-urilor ca tensiune directă la curentul nominal. Curentul nominal este mic pentru majoritatea LED-uri puternice- 20 mA. Pentru iluminarea cu LED-uri de mare putere, curentul nominal poate fi mai mare - 350 mA sau mai mult. Apropo, LED-urile de mare putere generează căldură și trebuie instalate pe un radiator.

Pentru ca LED-ul să funcționeze corect, acesta trebuie alimentat printr-un stabilizator de curent. Pentru ce? Faptul este că tensiunea de prag LED variază. Tipuri diferite LED-urile au tensiuni directe diferite, chiar și LED-urile de același tip au tensiuni directe diferite - acest lucru este indicat în caracteristicile LED-ului ca valori minime și maxime. În consecință, două LED-uri conectate la aceeași sursă de tensiune într-un circuit paralel vor trece curenți diferiți. Acest curent poate fi atât de diferit încât LED-ul se poate defecta mai devreme sau se poate arde imediat. În plus, stabilizatorul de tensiune are și o deriva de parametri (de la nivelul de putere primar, de la sarcină, de la temperatură, pur și simplu în timp). Prin urmare, nu este de dorit să porniți LED-urile fără dispozitive de egalizare a curentului. Diferite căi sunt luate în considerare egalizarea curentă. Acest articol discută despre dispozitivele care stabilesc un curent foarte specific, specificat - stabilizatori de curent.

Tipuri de stabilizatori de curent

Stabilizatorul de curent setează un anumit curent prin LED, indiferent de tensiunea aplicată circuitului. Când tensiunea de pe circuit crește peste nivelul pragului, curentul atinge valoarea setată și nu se modifică în continuare. Odată cu o creștere suplimentară a tensiunii totale, tensiunea de pe LED nu se mai schimbă, iar tensiunea de pe stabilizatorul de curent crește.

Deoarece tensiunea de pe LED este determinată de parametrii săi și este în general neschimbată, stabilizatorul de curent poate fi numit și stabilizator de putere LED. În cel mai simplu caz, puterea activă (căldura) generată de dispozitiv este distribuită între LED și stabilizator proporțional cu tensiunea pe ele. Un astfel de stabilizator se numește liniar. Există și dispozitive mai economice - stabilizatoare de curent bazate pe un convertor de impulsuri (convertor cheie sau convertor). Ele se numesc pulsate deoarece pompează puterea în interiorul lor în porții - impulsuri, la nevoie de consumator. Un convertor de impulsuri adecvat consumă putere în mod continuu, o transmite intern în impulsuri de la circuitul de intrare la circuitul de ieșire și furnizează din nou putere încărcăturii în mod continuu.

Stabilizator liniar de curent

Stabilizatorul de curent liniar se încălzește cu cât i se aplică mai mult tensiune. Acesta este principalul său dezavantaj. Cu toate acestea, are o serie de avantaje, de exemplu:

• Stabilizatorul liniar nu creează interferențe electromagnetice
• Simplu în design
• Cost redus în majoritatea aplicațiilor

Deoarece un convertor de comutare nu este niciodată complet eficient, există aplicații în care un regulator liniar are o eficiență comparabilă sau chiar mai mare - când tensiunea de intrare este doar puțin mai mare decât tensiunea LED-ului. Apropo, atunci când este alimentat de la rețea, este adesea folosit un transformator, la ieșirea căruia este instalat un stabilizator de curent liniar. Adică, mai întâi, tensiunea este redusă la un nivel comparabil cu tensiunea de pe LED, apoi, folosind un stabilizator liniar, este setat curentul necesar.

Într-un alt caz, puteți aduce tensiunea LED-ului mai aproape de tensiunea de alimentare - conectați LED-urile într-un lanț în serie. Tensiunea de pe lanț va fi egală cu suma tensiunilor de pe fiecare LED.

Circuite ale stabilizatorilor de curent liniari

Cel mai simplu circuit stabilizator de curent se bazează pe un tranzistor (circuitul „a”). Deoarece tranzistorul este un amplificator de curent, curentul său de ieșire (curent de colector) este h de 21 de ori mai mare decât curentul de control (curent de bază) (castig). Curentul de bază poate fi setat folosind o baterie și un rezistor sau folosind o diodă zener și un rezistor (circuitul „b”). Cu toate acestea, un astfel de circuit este dificil de configurat, stabilizatorul rezultat va depinde de temperatură, în plus, tranzistoarele au o gamă largă de parametri și la înlocuirea unui tranzistor, curentul va trebui să fie selectat din nou. Un circuit cu feedback „c” și „d” funcționează mult mai bine. Rezistorul R din circuit acționează ca feedback - pe măsură ce curentul crește, tensiunea pe rezistor crește, oprind astfel tranzistorul și curentul scade. Circuitul „d”, atunci când se utilizează tranzistori de același tip, are o stabilitate mai mare la temperatură și capacitatea de a reduce valoarea rezistorului cât mai mult posibil, ceea ce reduce tensiunea minimă a stabilizatorului și eliberarea puterii pe rezistorul R.

Stabilizatorul de curent poate fi realizat pe baza unui tranzistor cu efect de câmp cu o joncțiune p-n (circuitul „d”). Tensiunea poarta-sursa stabileste curentul de scurgere. La tensiunea sursă-portă zero, curentul prin tranzistor este egal cu curentul de scurgere inițial specificat în documentație. Tensiunea minimă de funcționare a unui astfel de stabilizator de curent depinde de tranzistor și ajunge la 3 volți. Unii producători de componente electronice produc dispozitive speciale - stabilizatoare gata făcute cu un curent fix, asamblate după următoarea schemă - CRD (Current Regulating Devices) sau CCR (Constant Current Regulator). Unii oameni îl numesc stabilizator de diodă, deoarece acționează ca o diodă atunci când este comutat în sens invers.

Compania On Semiconductor produce un stabilizator liniar din seria NSIxxx, de exemplu, care are două terminale și, pentru a crește fiabilitatea, are un coeficient de temperatură negativ - pe măsură ce temperatura crește, curentul prin LED-uri scade.

Un stabilizator de curent bazat pe un convertor de impulsuri este foarte asemănător ca design cu un stabilizator de tensiune bazat pe un convertor de impulsuri, dar controlează nu tensiunea pe sarcină, ci curentul prin sarcină. Când curentul din sarcină scade, pompează puterea, iar când crește, o reduce. Cele mai obișnuite circuite ale convertoarelor de impulsuri includ un element reactiv - un șoc, care, folosind un comutator (comutator), este pompat cu porțiuni de energie din circuitul de intrare (de la capacitatea de intrare) și, la rândul său, o transferă la sarcină. . Pe lângă avantajul evident al economisirii energiei, convertoarele de impulsuri au o serie de dezavantaje care trebuie depășite cu diferite circuite și soluții de proiectare:

• Convertorul de comutare produce interferențe electrice și electromagnetice
• De obicei are o structură complexă
• Nu are eficiență absolută, adică irosește energie pentru propria muncă și se încălzește
• Cel mai adesea are un cost mai mare în comparație, de exemplu, cu transformatorul plus dispozitivele liniare

Deoarece economiile de energie sunt critice în multe aplicații, proiectanții de componente și proiectanții de circuite se străduiesc să reducă impactul acestor dezavantaje și adesea reușesc să facă acest lucru.

Circuite convertoare de impulsuri

Deoarece stabilizatorul de curent se bazează pe un convertor de impulsuri, să luăm în considerare circuitele de bază ale convertoarelor de impulsuri. Fiecare convertor de impulsuri are o cheie, un element care poate fi doar în două stări - pornit și oprit. Când este oprită, cheia nu conduce curentul și, în consecință, nu este eliberată energie pe ea. Când este pornit, comutatorul conduce curentul, dar are o rezistență foarte scăzută (ideal egală cu zero), în consecință, puterea este eliberată pe el, aproape de zero. Astfel, comutatorul poate transfera porțiuni de energie de la circuitul de intrare la circuitul de ieșire, practic fără pierderi de putere. Cu toate acestea, în loc de un curent stabil, care poate fi obținut dintr-o sursă de alimentare liniară, ieșirea unui astfel de comutator va fi o tensiune și un curent de impuls. Pentru a obține din nou tensiune și curent stabil, puteți instala un filtru.

Folosind un filtru RC convențional, puteți obține rezultatul, cu toate acestea, eficiența unui astfel de convertor nu va fi mai bună decât a unuia liniar, deoarece toată puterea în exces va fi eliberată la rezistența activă a rezistenței. Dar dacă folosiți un filtru în loc de RC - LC (circuitul „b”), atunci, datorită proprietăților „specifice” ale inductanței, pot fi evitate pierderile de putere. Inductanța are o proprietate reactivă utilă - curentul prin ea crește treptat, energia electrică furnizată acesteia este convertită în energie magnetică și se acumulează în miez. După ce comutatorul este oprit, curentul din inductanță nu dispare, tensiunea peste inductanță își schimbă polaritatea și continuă să încarce condensatorul de ieșire, inductanța devine o sursă de curent prin dioda de bypass D. Această inductanță, concepută pentru a transmite putere, se numește sufocare. Curentul din inductorul unui dispozitiv care funcționează corect este prezent în mod constant - așa-numitul mod continuu sau modul de curent continuu (în literatura occidentală acest mod se numește Mod de curent constant - CCM). Când curentul de sarcină scade, tensiunea pe un astfel de convertor crește, energia acumulată în inductor scade și dispozitivul poate intra în modul de funcționare discontinuu atunci când curentul din inductor devine intermitent. Acest mod de funcționare crește brusc nivelul de interferență generat de dispozitiv. Unele convertoare funcționează în modul de frontieră, când curentul prin inductor se apropie de zero (în literatura occidentală acest mod este numit Border Current Mode - BCM). În orice caz, un curent continuu semnificativ trece prin inductor, ceea ce duce la magnetizarea miezului și, prin urmare, inductorul este realizat dintr-un design special - cu o întrerupere sau folosind materiale magnetice speciale.

Un stabilizator bazat pe un convertor de impulsuri are un dispozitiv care reglează funcționarea cheii în funcție de sarcină. Stabilizatorul de tensiune înregistrează tensiunea pe sarcină și modifică funcționarea comutatorului (circuitul „a”). Stabilizatorul de curent măsoară curentul prin sarcină, de exemplu, folosind o rezistență mică de măsurare Ri (schema „b”) conectată în serie cu sarcina.

Comutatorul convertizorului, în funcție de semnalul regulatorului, este pornit cu un ciclu de lucru diferit. Există două moduri comune de a controla o cheie - modularea lățimii impulsului (PWM) și modul curent. În modul PWM, semnalul de eroare controlează durata impulsurilor menținând în același timp rata de repetiție. În modul curent, curentul de vârf din inductor este măsurat și intervalul dintre impulsuri este modificat.

Convertoarele moderne de comutare folosesc de obicei un tranzistor MOSFET ca comutator.

Convertor de dolari

Versiunea convertorului discutată mai sus se numește convertor descendente, deoarece tensiunea la sarcină este întotdeauna mai mică decât tensiunea sursei de alimentare.

Deoarece inductorul curge constant curent unidirecțional, cerințele pentru condensatorul de ieșire pot fi reduse, inductorul cu condensatorul de ieșire acționează ca un filtru LC eficient. În unele circuite stabilizatoare de curent, de exemplu pentru LED-uri, este posibil să nu existe deloc un condensator de ieșire. În literatura occidentală, un convertor de dolari se numește convertor de dolari.

Boost convertor

Circuitul regulator de comutare de mai jos funcționează și pe baza unui șoc, dar șocul este întotdeauna conectat la ieșirea sursei de alimentare. Când comutatorul este deschis, puterea trece prin inductor și diodă către sarcină. Când întrerupătorul se închide, inductorul acumulează energie atunci când întrerupătorul se deschide, EMF care apare la bornele sale se adaugă la EMF a sursei de alimentare și tensiunea pe sarcină crește.

Spre deosebire de circuitul anterior, condensatorul de ieșire este încărcat cu un curent intermitent, prin urmare condensatorul de ieșire trebuie să fie mare și poate fi necesar un filtru suplimentar. În literatura occidentală, un convertor buck-boost se numește convertor Boost.

Convertor inversor

Un alt circuit convertor de impulsuri funcționează în mod similar - când comutatorul este închis, inductorul acumulează energie atunci când întrerupătorul se deschide, EMF care apare la bornele sale va avea semnul opus și o tensiune negativă va apărea pe sarcină;

Ca și în circuitul anterior, condensatorul de ieșire este încărcat cu un curent intermitent, prin urmare condensatorul de ieșire trebuie să fie mare și poate fi necesar un filtru suplimentar. În literatura occidentală, un convertor inversor se numește convertor Buck-Boost.

Convertoare înainte și flyback

Cel mai adesea, sursele de alimentare sunt fabricate după o schemă care utilizează un transformator. Transformatorul asigură izolarea galvanică a circuitului secundar de sursa de alimentare în plus, eficiența unei surse de alimentare bazată pe astfel de circuite poate ajunge la 98% sau mai mult. Un convertor direct (circuitul „a”) transferă energie de la sursă la sarcină în momentul în care comutatorul este pornit. De fapt, este un convertor step-down modificat. Convertorul flyback (circuitul „b”) transferă energie de la sursă la sarcină în timpul stării oprite.

Într-un convertor direct, transformatorul funcționează normal, iar energia este stocată în inductor. De fapt, este un generator de impulsuri cu un filtru LC la ieșire. Un convertor flyback stochează energie într-un transformator. Adică, transformatorul combină proprietățile unui transformator și ale unui șoc, ceea ce creează anumite dificultăți la alegerea designului său.

În literatura occidentală, un convertor direct se numește convertor direct. Convertor Flyback.

Utilizarea unui convertor de impulsuri ca stabilizator de curent

Majoritatea surselor de alimentare comutatoare sunt produse cu stabilizare a tensiunii de ieșire. Circuitele tipice ale unor astfel de surse de alimentare, în special cele puternice, pe lângă feedback-ul tensiunii de ieșire, au un circuit de control al curentului pentru un element cheie, de exemplu un rezistor cu rezistență scăzută. Acest control vă permite să asigurați modul de funcționare al clapetei de accelerație. Cei mai simpli stabilizatori de curent folosesc acest element de control pentru a stabiliza curentul de ieșire. Astfel, stabilizatorul de curent se dovedește a fi chiar mai simplu decât stabilizatorul de tensiune.

Să luăm în considerare circuitul unui stabilizator de curent de impuls pentru un LED bazat pe un microcircuit de la cunoscutul producător de componente electronice On Semiconductor:

Circuitul convertorului buck funcționează în modul de curent continuu cu un comutator extern. Circuitul a fost ales dintre multe altele deoarece arată cât de simplu și eficient poate fi un circuit de reglare a curentului de comutare cu un comutator străin. În circuitul de mai sus, cipul de control IC1 controlează funcționarea comutatorului MOSFET Q1. Deoarece convertorul funcționează în modul de curent continuu, nu este necesar să instalați un condensator de ieșire. În multe circuite, un senzor de curent este instalat în circuitul sursei comutatorului, cu toate acestea, aceasta reduce viteza de pornire a tranzistorului. În circuitul de mai sus, senzorul de curent R4 este instalat în circuitul de alimentare primar, rezultând un circuit simplu și eficient. Cheia funcționează la o frecvență de 700 kHz, ceea ce vă permite să instalați un șoc compact. Cu o putere de ieșire de 7 wați, o tensiune de intrare de 12 volți când funcționează la 700 mA (3 LED-uri), eficiența dispozitivului este mai mare de 95%. Circuitul funcționează stabil până la 15 wați de putere de ieșire fără a utiliza măsuri suplimentare de îndepărtare a căldurii.

Se obține un circuit și mai simplu folosind cipuri stabilizatoare de cheie cu cheie încorporată. De exemplu, un circuit al unui stabilizator de curent LED-cheie bazat pe microcircuitul /CAT4201:

Pentru a opera un dispozitiv cu o putere de până la 7 wați, sunt necesare doar 8 componente, inclusiv cipul în sine. Regulatorul de comutare funcționează în modul curent de frontieră și necesită un mic condensator ceramic de ieșire pentru a funcționa. Rezistorul R3 este necesar atunci când este alimentat la 24 de volți sau mai mare pentru a reduce rata de creștere a tensiunii de intrare, deși acest lucru reduce oarecum eficiența dispozitivului. Frecvența de funcționare depășește 200 kHz și variază în funcție de sarcină și tensiunea de intrare. Acest lucru se datorează metodei de reglare - monitorizarea curentului de vârf al inductorului. Când curentul atinge valoarea maximă, comutatorul se deschide când curentul scade la zero, se pornește. Eficiența dispozitivului ajunge la 94%.