Напруга живлення стабілізатора струму для світлодіодів. Стабілізатор напруги чи стабілізатор струму. Що ставити? Простий стабілізатор напруги для світлодіодів

Всі знають, що для живлення світлодіодів потрібен стабільний струм, інакше їхній кристал не витримує і швидко руйнується. Для цього застосовують струмову стабілізацію – спеціальні схеми драйверів або просто резистори. Останній метод найчастіше використовується, особливо у світлодіодних стрічках, де на кожні 3 LED елементи ставлять по одному опору. Але резистори, справляються зі своєю справою стабілізації не надто ефективно, тому що по-перше гріються (зайва витрата енергії), а по-друге, підтримують заданий струм у вузькому діапазоні напруг - відповідно до закону Ома.

Представляємо радіоелемент нового покоління – компактний регулятор струму для світлодіодів від OnSemi NSI45020AT1G. Його важлива перевага – він двовивідний та мініатюрний, створений спеціально для управління малопотужними світлодіодами. Пристрій виконано в SMD корпусі SOD-123 і забезпечує стабільний струм 20 мА ланцюга, не вимагаючи додаткових зовнішніх компонентів. Такий простий та надійний пристрій дозволяє створювати недорогі рішення для керування світлодіодами. Усередині нього знаходиться схема з польового транзистора та кількох деталей обв'язки, природно із супутніми радіоелементами захисту. Щось типу такого LED драйвера.

Регулятор включається послідовно в ланцюг світлодіодів, працює з максимальною робочою напругою 45 В, забезпечує струм в ланцюзі 20 мА з точністю ±10%, має вбудований ESD захист, захист від переполюсування. При підвищенні температури регулятора вихідний струм буде знижуватися. Падіння напруги 0,5 В, а напруга включення – 7,5 В.

Схеми увімкнення стабілізатора струму LED

Для забезпечення струму в ланцюзі більше 20 мА потрібно включити паралельно кілька регуляторів (2 регулятори – струм 40 мА, 3 регулятори – струм 60 мА, 5 регуляторів – 100 мА).

Основні характеристики регулятора NSI45020

• Регульований струм 20±10% мА;
• Максимальна напруга анод-катод 45;
• Робочий температурний діапазон -55 ... +150 ° С;
• Корпус SOD-123 виконаний із використанням без свинцевих технологій.

Сфери застосування стабілізатора NSI45020AT1G: світлові панелі, декоративне підсвічування, підсвічування дисплеїв. В автомобілях регулятор струму ставлять на підсвічування дзеркал, панелі приладів, кнопок. Також його використовують у світлодіодних стрічках замість звичайних резисторів, що дає змогу підключати LED стрічки до джерел різної напруги без втрати яскравості. Напруга живлення у NSI45020 до 45, на виході стабільні 20 мА. Включається послідовно з ланцюжком світлодіодів, єдина умова: сума падінь напруги на світлодіодах повинна бути меншою за вхідну напругу мінімум на 0,7 В. Загалом деталь корисна, і якби ще ціна на них була низька - можна сміливо закуповувати партію і ставити замість резисторів, на всі світлодіоди у приладах та конструкціях.

Існує неправильна думка, що для світлодіода важливим показником є ​​напруга живлення. Однак, це не так. Для його справної роботи істотний прямий струм споживання (Iпотр.), Який зазвичай буває в районі 20 міліампер. Розмір номінального струму обумовлена ​​конструкцією LED, ефективністю тепловідведення.

А ось величина падіння напруги, здебільшого визначається матеріалом напівпровідника, з якого виготовлений світлодіод, може доходити від 1,8 до 3,5В.

Звідси випливає, що для нормальної роботи LED необхідний стабілізатор струму, а не напруги. У цій статті розглянемо стабілізатор струму на lm317 для світлодіодів.

Стабілізатор струму для світлодіодів.

Звичайно ж, найпростіший спосіб обмежити Iпотр. для LED є . Але слід зазначити, що даний спосіб малоефективний через великі енергетичні втрати, і підходить лише для слаботочних LED.

Формула розрахунку необхідного опору: Rд = (Uпит.-Uпад.) / Iпотр.

Приклад: Uпіт. = 12В; Uпад. на світлодіоді = 1,5; Iпотр. світлодіода = 0,02А. Необхідно розрахувати додатковий опір Rд.

У разі Rд = (12,5В-1,5В)/0,02А= 550 Ом.

Але знову, а повторюся, цей метод стабілізації годиться тільки для малопотужних світлодіодів.

Наступний варіант стабілізатора струму набільш практичний. У наведеній нижче схемі, LM317 обмежує Iпотр. LED, який визначається опором R.

Для стабільної роботи на LM317 вхідна напруга повинна перевищувати напругу живлення світлодіода на 2-4 вольти. Діапазон обмеження вихідного струму становить 0,01А…1,5А та з вихідною напругою до 35 вольт.

Формула для розрахунку опору резистора R: R = 1,25 / Iпотр.

Приклад : LED з Iпотр. в 200мА, R = 1,25 / 0, 2А = 6,25 Ом.

Калькулятор стабілізатора струму на LM317

Для розрахунку опору та потужності резистора просто введіть необхідний струм:

Не забувайте, що максимальний безперервний струм, яким може керуватися LM317, становить 1,5 ампер з хорошим радіатором. Для більших струмів використовуйте , який розрахований на 5 ампер, а з добрим радіатором до 8 ампер.

Якщо необхідно регулювати яскравість світла світлодіода, то в статті наведено приклад схеми з використанням стабілізатора напруги LM2941.

Щоб ефективно подолати різні перешкоди у мережі, необхідно використовувати прості стабілізатори струму. Сучасні виробники займаються промисловим виготовленням таких пристроїв, завдяки чому кожна модель відрізняється своїми функціональними та технічними характеристиками. У побутовій галузі немає великих вимог до стабілізаторів струму, але високоякісне вимірювальне обладнання завжди потребує стабільної напруги.

Короткий опис

Досвідчені майстри чудово знають, що найпростіші обмежувачі струму представлені у вигляді звичайних резисторів. Такі агрегати часто називають стабілізаторамищо не є дійсністю, тому що вони не здатні прибрати всі перешкоди при коливанні напруги на своєму вході. Використання резистора у схемі живлення того чи іншого приладу можливе лише у тому випадку, якщо вся вхідна напруга стабілізується.

В іншій ситуації навіть дрібні стрибки напруги сприймаються як підвищене навантаження, що негативно відбивається на роботі всього пристрою. Ефективність роботи резистивних обмежувачів струму є досить низькою, оскільки споживана ними енергія розсіюється як тепла.

Більш високим рівнем ККД мають ті конструкції, які виготовлені на основі готових інтегральних мікросхем лінійних стабілізаторів. Схеми таких пристроїв відрізняються мінімальним набором елементів, простотою налаштування та відсутністю перешкод. Щоб уникнути небажаного перегріву регулюючого елемента, відмінності між вхідною та вихідною напругою мають бути мінімальними. В іншому випадку корпус мікросхеми буде змушений розсіювати всю незатребувану енергію, що в кілька разів знижує підсумковий показник ККД.

Найбільшою ефективністю мають схеми з широтно-імпульсною модуляцією. Їх виробництво засноване на використанні універсальних мікросхем, де є ланцюг зворотного зв'язку та спеціальні захисні механізми, завдяки чому суттєво зростає надійність всього пристрою. Використання імпульсного трансформатора веде до утримання схеми, що позитивно впливає рівень ККД і тривалість експлуатаційного терміну. Такі стабілізатори майстра часто виготовляють своїми руками, використовуючи для цього спеціальні деталі.

Функціональні можливості

Тільки той майстер, який добре знає принцип роботи стабілізатора струму, зможе ефективно використовувати цей пристрій у різних сферах. Основна складність у тому, що електромережі насичені різними перешкодами, які негативно впливають на працездатність обладнання та приладів. Щоб ефективно подолати джерела негативного впливу, фахівці скрізь застосовують стабілізатори напруги та струму.

У кожному такому виробі є незамінний елемент – трансформаторщо забезпечує стабільну та безвідмовну роботу всієї системи. Навіть найелементарніша схема обов'язково укомплектована універсальним випрямним мостом, який з'єднаний з різними резисторами, а також конденсаторами. До основних експлуатаційних характеристик відносяться граничний рівень опору та індивідуальна ємність.

Кваліфіковані фахівці відзначають, що простий стабілізатор струму функціонує за елементарною схемою. Справа в тому, що електричний струм надходить на основний трансформатор, завдяки чому змінюється його гранична частота. На вході вона завжди збігається з цим показником електромережі, перебуваючи в межах 50 герц. Тільки після того, як відбулося перетворення струму, гранична частота буде знижена до оптимальної позначки.

Варто зазначити, що у традиційній схемі присутні потужні високовольтні випрямлячі, які допомагають визначити полярність напруги. А ось конденсатори беруть участь у якісній стабілізації струму, резистори усувають наявні перешкоди.

Виготовлення простого перетворювача для світлодіодів

Досвідчені майстри погодяться, що зібрати якісний та довговічний стабілізатор не так вже й складно. Головна особливість полягає в тому, що блок може бути встановлена ​​ціла система низьковольтних конденсаторів на 20 вольт, а імпульсна мікросхема може мати вхід до 35 В. Найбільш простий світлодіодний стабілізатор, виконаний своїми руками - це варіант LM317. Потрібно тільки правильно розрахувати резистор для світлодіода за допомогою спеціалізованого онлайн-калькулятора.

Важливим фактом залишається те, що для злагодженої роботи такого агрегату відмінно підходить підручне харчування:

• Стандартний блок на 19 вольт від ноутбука.
• На 24 ст.
• Більш потужний агрегат на 32 вольти від звичайного принтера.
• Або на 9 або 12 вольт від будь-якої побутової електроніки.

До основних переваг такого перетворювача завжди відносять його доступність, мінімальну кількість елементів, високий рівень надійності, а також наявність у магазинах. Збирати самостійно складнішу схему дуже нераціонально. Якщо майстер не має необхідного досвіду, тоді імпульсний стабілізатор струму краще купити в готовому вигляді. За потреби його завжди можна вдосконалити.

Тривалість роботи світлодіода без втрати яскравості залежить від режиму. Головна перевага найпростіших стабілізаторів (драйверів), таких як мікросхема-стабілізатор LM317, – їх досить важко спалити. Схема підключення LM317 вимагає всього двох деталей: самої мікросхеми, що включається в режим стабілізації, та резистора. Сам процес складання складається з кількох основних етапів:

1. Потрібно купити змінний резистор опором 0.5 кОм (має три виведення і ручку регулювання). Замовити його можна через інтернет або купити в Радіолюбителі.
2. Провід припаюються до середнього висновку, а також до одного з крайніх.
3. За допомогою мультиметра, включеного в режимі вимірювання опору, вимірюється опір резистора. Потрібно досягти максимального показання в 500 Ом (щоб світлодіод не перегорів за низького опору резистора).
4. Після уважної перевірки правильності з'єднань перед підключенням збирається ланцюг.

Для будь-якого пристрою можна досягти подачі 10 А (задається низькоомним опором). Для цих цілей можна використовувати транзистор КТ825 або встановити аналог з найкращими технічними характеристиками та системою охолодження. Максимальна потужність LM317 – 1.5 ампер. Якщо є необхідність збільшити струм, то до схеми можна додати польовий або звичайний транзистор.

Універсальна регульована модель

Багато фахівців стикаються з необхідністю використання високоякісного стабілізатора, який дозволив би проводити налаштування мережі в широкому діапазоні. Деякі сучасні схеми відрізняються тим, що в них передбачено наявність резистора токозадавця зі зниженими характеристиками. Самі спеціалісти відзначають, що такий пристрій дозволяє проводити посилення напруги в іншому резисторі. Цей стан прийнято називати посиленою напругою помилки.

Параметри опорної та помилкової напруги можна порівняти за допомогою опорного підсилювача, завдяки цьому майстер здійснює налаштування стану польового транзистора. Варто зазначити, що така схема потребує додаткового живлення, яке обов'язково має надходити до окремого гнізда. Вся справа в тому, що напруга живлення повинна забезпечувати злагоджену роботу всіх компонентів використовуваної схеми. Допустимий рівень не повинен бути перевищений, оскільки це може призвести до передчасної поломки обладнання.

Щоб максимально правильно налаштувати роботу регульованого стабілізатора струму необхідно використовувати спеціальний повзунок. Саме підстроювальний резистор дозволяє майстру виставити максимальне значення струму. Налаштування мережі виходить більш гнучкою, оскільки всі параметри можна самостійно коригувати залежно від інтенсивності експлуатації.

Багатофункціональний прилад

Середню складність виготовлення мають драйвери для світлодіодів на 220 В. Багато часу може зайняти їх налаштування, що потребує досвіду налагодження. Такий драйвер витягти можна зі світлодіодних ламп, прожекторів та світильників з несправним світлодіодним ланцюгом. Більшість з них також можна доопрацювати, дізнавшись модель контролера перетворювача. Параметри зазвичай задаються одним або декількома резисторами.

У термінахзапису вказується рівень опору, необхідний для отримання потрібного струму. Якщо встановити регульований резистор, кількість Ампер буде настроюваним (але без перевищення зазначеної номінальної потужності).

Нещодавно високою популярністю користувався універсальний модуль XL4015. За своїми характеристиками він підходить для підключення світлодіодів із високою потужністю (до 100 Ватт). Стандартний варіант корпусу припаяний до плати, що виконує функції радіатора. Щоб покращити охолодження XL4015, схема повинна бути доопрацьована із встановленням радіатора на коробку пристрою.

Багато користувачів просто ставлять його зверху, проте ефективність такої установки досить низька. Систему охолодження бажано розташовувати внизу плати, навпроти паяння мікросхеми. Для оптимальної якості її можна відпаяти та встановити на повноцінний радіатор, використовуючи термопасту. Провід потрібно подовжити. Додаткове охолодження можна монтувати і для діодів, що значно підвищить ефективність роботи усієї схеми.

Серед драйверів найуніверсальнішим вважається регульований. Обов'язково встановлюється змінний резистор, який визначає кількість ампер. Ці характеристики зазвичай вказуються у таких документах:

• У супровідній документації до мікросхеми.
• У термінах.
• У стандартній схемі включення.

Без додаткового охолодження мікросхеми такі пристрої витримують 1-3 А (відповідно до моделі контролера широтно-імпульсної модуляції). Головний недолік цих драйверів - надмірне нагрівання діода і дроселя. Вище 3 А знадобиться охолодження потужного діода та контролера. Дросель замінюють більш підходящим або перемотують товстим дротом.

Незамінний пристрій постійного струму

Навіть майстер-початківець знає, що такий агрегат працює за принципом подвійного інтегрування. Абсолютно у всіх моделях цей процес відповідають перетворювачі. Універсальні двоканальні транзистори призначені збільшення існуючих динамічних характеристик. Важливо пам'ятати, що для усунення теплових втрат необхідно використовувати конденсатори з великою ємністю.

Зробити показник випрямлення можна завдяки точному розрахунку необхідного значення. Як показує практика, якщо при вихідному напрузі постійного струму виходить 12 ампер, то граничне значення має становити 5 В. Пристрій зможе стабільно підтримувати робочу частоту на позначці 30 Гц. Щодо порогової напруги – все залежить від блокування сигналу, який надходить від трансформатора. Але фронт імпульсів ні перевищувати 2 МКС.

Тільки якісне перетворення струму дозволяє забезпечити злагоджену роботу основних транзисторів. У цій схемі допускається використання виключно напівпровідникових діодів. Якщо резистори баластные, це чревато великими тепловими втратами. Саме тому коефіцієнт розсівання суттєво збільшується. Майстер може побачити, що амплітуда коливань зросла, а індуктивності не відбувся.

Сучасна схема на базі КРЕН

Такий пристрій стабільно працюватиме тільки з елементами LM317 і КР142ЕН12. Це пов'язано з тим, що вони виступають як універсальні стабілізатори напруги, добре справляючись зі струмом до 1.5 А і вихідною напругою до 40 вольт. У класичному тепловому режимі ці елементи здатні якісно розсіювати потужність до 10 Ватт. Самі мікросхеми відрізняються низьким власним споживанням, оскільки цей показник становить лише 8 мА. Головне, що цей показник залишається незмінним навіть у тому випадку, якщо напруга коливається.

На окрему увагу заслуговує мікросхема LM317, яка здатна утримувати постійну напругу на основному резисторі. Цей агрегат з незмінним опором забезпечує максимальну стабільність струму, що проходить через нього, завдяки чому його часто називають токозадавальним резистором. Сучасні стабілізатори на КРЕН відрізняються від своїх аналогів відносною простотою, за рахунок чого активно експлуатуються як зарядка для акумуляторів і для електронного навантаження.

Щоразу, читаючи нові записи в блогах, я стикаюся з однією і тією ж помилкою - ставлять стабілізатор струмутам, де потрібний стабілізатор напругиі навпаки. Намагаюся пояснити на пальцях, не заглиблюючись у нетрі термінів та формул. Особливо буде корисно тим, хто ставить драйвердля потужних світлодіодіві живить їм безліч малопотужних. Для вас – окремий абзац наприкінці статті.

Для початку розберемося з поняттями:

СТАБІЛІЗАТОР НАПРУГИ
Виходячи з назви – стабілізує напругу. Якщо написано, що стабілізатор 12В та 3А, то значить стабілізує саме на напругу 12В! А ось 3А – це максимальний струм, який може дати стабілізатор. Максимальний! А не «завжди віддає 3 ампери». Тобто може віддавати і 3 міліампера, і 1 ампер, і два… Скільки ваша схема їсть, стільки і віддає. Але не більше трьох. Власне, це головне.

Колись вони були такі та підключали до них телевізори.

І тепер я перейду до опису видів стабілізаторів напруги:

Лінійні стабілізатори (ті ж КРЕН або LM7805/LM7809/LM7812 тощо)

Ось вона – LM7812. Наш радянський аналог - КРЕН8Б

Найпоширеніший вид. Вони можуть працювати на напрузі нижче, ніж зазначене в нього на череві. Тобто якщо LM7812 стабілізує напругу на 12 вольтах, то на вхід йому подати потрібно як мінімум приблизно на півтора вольта більше. Якщо буде менше, то значить і на виході стабілізатора буде менше 12 вольт. Не може він взяти відсутні вольти з нізвідки. Тому і погана це ідея - стабілізувати напругу в авто 12-вольтові КРЕНКИ. Як тільки на вході менше 13.5 вольт, вона починає і на виході давати менше 12ти.

Ще один мінус лінійних стабілізаторів- сильне нагрівання при хорошому такому навантаженні. Тобто сільською мовою - все що вище за ті самі 12ти вольти, то перетворюється на тепло. І що вище вхідна напруга, то більше вписувалося тепла. Аж до температури смаження яєчні. Ледве навантажили її більше, ніж пара дрібних світлодіодів і всі - отримали відмінну праску.

Імпульсні стабілізатори - набагато крутіше, але й дорожче. Зазвичай для рядового покупця це вже виглядає як хустка з детальками.

Наприклад ось така хустка – імпульсний стабілізатор напруги.

Бувають трьох видів: понижуючі, що підвищують і всеїдні. Найкрутіші – всеїдні. Їм все одно, що на вході напруга нижче або вище за потрібне. Він сам автоматично перемикається в режим збільшення або зменшення напруги та тримає задане на виході. І якщо написано, що йому на вхід можна від 1 до 30 вольт і на виході стабільно буде 12, то так воно і буде.

Але дорожче. Але крутіше. Але дорожче…
Не хочете праска з лінійного стабілізатора і величезний радіатор охолодження на додачу - ставте імпульсний.
Який висновок щодо стабілізаторів напруги?
ЗАДАЛИ ЖЕСТКО ВОЛЬТИ - а струм може плавати як завгодно(В певних межах звичайно)

СТАБІЛІЗАТОР СТРУМУ
У застосуванні до світлодіодів саме їх називають «світлодіодний драйвер». Що теж буде правильно.

Ось, наприклад, готовий драйвер. Хоча сам драйвер - маленька чорна восьминога мікросхема, але зазвичай драйвером називають усю схему відразу.

Задає струм. Стабільно!Якщо написано, що на виході 350мА, то хоч ти трісну – буде саме так. А ось вольти у нього на виході можуть змінюватися залежно від необхідної світлодіодів напруги. Тобто ви їх не регулюєте, драйвер зробить все за вас, виходячи з кількості світлодіодів.
Якщо дуже просто, то можу описати тільки так. =)
А висновок?
ЗАДАЛИ ЖОРСТКО СТРУМ - а напруга може плавати.

Тепер – до світлодіодів. Адже весь сир-бор через них.

Світлодіод живиться СТРУМОМ. Немає в нього параметра НАПРЯМОК. Є параметр – падіння напруги! Тобто скільки на ньому губиться. Якщо написано на світлодіоді 20мА 3.4В, це означає що йому треба не більше 20 міліампер. І при цьому на ньому загубиться 3.4 вольта. Не для харчування потрібно 3.4 вольти, а просто на ньому «втратиться»!

Тобто ви можете живити його хоч від 1000 вольт, якщо подасте йому не більше 20мА. Він не згорить, не перегріється і світитиме як треба, але після нього залишиться вже на 3.4 вольта менше. Ось і вся наука. Обмежте йому струм - і він буде ситий і світитиме довго і щасливо.

Ось беремо найпоширеніший варіант з'єднання світлодіодів(Такий майже у всіх стрічках використовується) - послідовно з'єднані 3 світлодіоди і резистор. Живимо від 12 вольт. Резистором ми обмежуємо струм на світлодіоди, щоб вони не згоріли (про розрахунок не пишу, в інтернеті навалом калькуляторів). Після першого світлодіода залишається 12-3.4 = 8.6 вольт………Нам поки що вистачає. На другому загубиться ще 3.4 вольта, тобто залишиться 8.6-3.4 = 5.2 вольта. І для третього світлодіода вистачить. А після третього залишиться 5.2-3.4 = 1.8 вольта. І якщо захочете поставити четверте, то вже не вистачить. Ось якщо запитати не від 12В а від 15, тоді вистачить. Але треба врахувати, що і резистор також треба буде перерахувати. Ну от, власне, і прийшли плавно до…

Найпростіший обмежувач струму – резистор. Їх часто ставлять на ті самі стрічки та модулі. Але є мінуси - що нижча напруга, то менше буде і струм на світлодіоді. І навпаки. Тому якщо у вас в мережі напруга скаче, що коні через бар'єри на змаганнях з конкуру (а в автомобілях зазвичай так і є), то спочатку стабілізуємо напругу, а потім обмежуємо струм резистором до тих же 20мА. І все. Нам вже начхати на стрибки напруги (стабілізатор напруги працює), а світлодіод ситий і світить на радість усім.
Тобто - якщо ставимо резистор в автомобілі, потрібно стабілізувати напругу.

Можна і не стабілізувати, якщо ви розрахуєте резистор на максимально можливу напругу в мережі автомобіля, у вас нормальна бортова мережа (а не китайсько-російський тазопром) і зробите запас по струму хоча б у 10%.
До того ж резистори можна ставити тільки до певної величини струму. Після деякого порога резистори починають пекельно грітися і доводиться їх сильно збільшувати в розмірах (резистори 5Вт, 10Вт, 20Вт тощо). Плавно перетворюємося на велику праску.

Є ще варіант- поставити як обмежувач щось типу LM317 в режимі струмового стабілізатора.

LM317. Зовнішньо як і LM7812. Корпус один, сенс дещо різний. Але і вони теж гріються, бо це теж лінійний регулятор (пам'ятаєте я писав про КРЕН в абзаці про стабілізатори напруги?). І тоді створили…

Імпульсний стабілізатор струму (чи драйвер).

Ось саме те, про що я говорю. На картинці йдеться про 1Вт-світлодіоди, але й з будь-якими іншими картина та сама.
Саме це ми й бачимо у китайських модулях та кукурудзинах, які горять як сірники через тиждень/місяць роботи. Тому що світлодіоди мають пекельний розкид, а китайці на драйверах заощаджують крутіше, ніж будь-хто. Чому не горять фірмові модулі та лампи Osram, Philips тощо? Тому що вони роблять досить потужне відбраковування світлодіодів і від всієї дикій кількості випущених світлодіодів залишається 10-15%, які за параметрами практично ідентичні і з них можна зробити такий простий вигляд, який і намагаються зробити багато - один потужний драйвер і багато однакових ланцюжків світлодіодів без драйверів. Але тільки ось в умовах «купив світлодіоди на ринку і запаяв сам», як правило, буде їм погано. Тому що навіть у «некитаю» буде розкид. Може пощастити та працювати довго, а може й ні.

Запам'ятайте раз і назавжди! Я вас благаю! =)
Та й просто – зробити правильно і зробити «дивіться як я заощадив, а решта – дурні» – це дещо різні речі. Навіть дуже різні. Вчіться робити не як горезвісні китайці, вчитеся робити красиво і правильно. Це сказано здавна і не мною. Я лише спробував у стоп'ятсот раз пояснити великі істини. Вибачайте, якщо криво пояснював =)

Ось чудова ілюстрація. Хіба ви думаєте мені не хотілося заощадити і зменшити кількість драйверів в 3-4 рази? Але так - правильно, а значить працюватиме довго і щасливо.

Ну і насамкінець тим, кому навіть такий виклад був надто дивним.
Запам'ятайте наступне і намагайтеся дотримуватися цього (тут «ланцюжок» - це один світлодіод або кілька НАСЛІДКО-з'єднаних світлодіодів):

1.—- КОЖНИЙ ланцюжок - свій обмежувач струму (резистор або драйвер ...)
2. - Маломощний ланцюжок до 300мА? Ставимо резистор і достатньо.
3. - Напруга нестабільна? Ставимо СТАБІЛІЗАТОР НАПРУГИ
4. - Струм більше 300мА? Ставимо на КОЖНИЙ ланцюжок ДРАЙВЕР (стабілізатор струму) без стабілізатора напруги.

Ось так буде правильно і найголовніше – працюватиме довго і світитиме яскраво! Ну і сподіваюся, що все вищенаписане вбереже багатьох помилок і допоможе заощадити кошти і нерви.

Напівпровідниковий прилад, про який йтиметься, призначений для стабілізації струму на необхідному рівні, має низьку вартість і дає можливість спростити розробку схем багатьох електронних приладів. Спробую трохи заповнити нестачу інформації про прості схемотехнічні рішення стабілізаторів постійного струму.

Трохи теорії

Ідеальне джерело струму має нескінченно великий ЕРС і нескінченно великий внутрішній опір, що дозволяє отримати необхідний струм в ланцюзі незалежний від опору навантаження.

Розгляд теоретичних припущень щодо параметрів джерела струму допомагає зрозуміти визначення ідеального джерела струму. Струм, створюваний ідеальним джерелом струму, залишається постійним при зміні опору навантаження від короткого замикання до нескінченності. Для підтримки величини струму постійної значення ЕРС змінюється від величини не рівної нулю до нескінченності. Властивість джерела струму, що дозволяє отримати стабільне значення струму: при зміні опору навантаження змінюється ЕРС джерела струму таким чином, що значення струму залишається незмінним.

Реальні джерела струму підтримують струм на необхідному рівні обмежений діапазон напруги, створюваного на навантаженні та обмеженому опір навантаження. Ідеальне джерело розглядається, а реальне джерело струму може працювати за нульового опору навантаження. Режим замикання виходу джерела струму не є винятком або функцією джерела струму, що важко реалізується, це один з режимів роботи, в який може безболісно перейти прилад при випадковому замиканні виходу і перейти на режим роботи з опором навантаження більше нуля.

Реальне джерело струму використовується разом із джерелом напруги. Мережа 220 вольт 50 Гц, лабораторний блок живлення, акумулятор, бензиновий генератор, сонячна батарея - джерела напруги, що постачають електроенергію споживачеві. Послідовно з одним із них включається стабілізатор струму. Вихід такого приладу сприймається як джерело струму.

Найпростіший стабілізатор струму являє собою двовивідний компонент, що обмежує струм, що протікає через нього, величиною і точністю відповідної даними фірми виробника. Такий напівпровідниковий прилад здебільшого має корпус, що нагадує діод малої потужності. Завдяки зовнішній схожості та наявності всього двох висновків компоненти цього класу часто згадуються у літературі як діодні стабілізатори струму. Внутрішня схема не містить діодів, така назва закріпилася лише завдяки зовнішній схожості.

Приклади діодних стабілізаторів струму

Діодні стабілізатори струму випускаються багатьма виробниками напівпровідників.

Від теорії до практики

Застосування діодних стабілізаторів струму спрощує електричні схеми та знижує вартість приладів. Використання діодних стабілізаторів струму привабливе не лише своєю простотою, але й підвищенням стійкості роботи приладів, що розробляються. Один напівпровідник цього класу залежно від типу забезпечує стабілізацію струму на рівні від 0,22 до 30 міліампер. Найменування цих напівпровідникових приладів за ГОСТом та схемного позначення знайти не вдалося. У схемах статті довелося застосувати позначення звичайного діода.

При включенні в ланцюг живлення світлодіода діодний стабілізатор забезпечує потрібний режим та надійну роботу. Одна з особливостей діодного стабілізатора струму - робота в діапазоні напруги від 1,8 до 100 вольт, що дозволяє захистити світлодіод від виходу з ладу при впливі імпульсних і тривалих змін напруги. Яскравість і відтінок світіння світлодіода залежать від струму, що протікає. Один діодний стабілізатор струму може забезпечити режим роботи кількох послідовно увімкнених світлодіодів, як показано на схемі.

Цю схему легко перетворити залежно від світлодіодів та напруги живлення. Один або кілька паралельно включених діодних стабілізаторів струму в ланцюг світлодіодів зададуть струм світлодіодів, а кількість світлодіодів залежить від діапазону зміни напруги живлення.

За допомогою діодних джерел струму можна побудувати індикаторний або освітлювальний пристрій, призначений для живлення від постійної напруги. Завдяки живленню стабільним струмом джерело світла матиме постійну яскравість свічення при коливаннях напруги живлення.

Використання резистора в ланцюгу світлодіода індикатора напруги живлення двигуна постійного струму верстата свердловки друкованих плат призводило до швидкого виходу з ладу світлодіода. Застосування діодного стабілізатора струму дозволило отримати надійну роботу індикатора. Діодні стабілізатори струму допускається включати паралельно. Потрібний режим живлення навантажень можна отримати, змінюючи тип або включаючи паралельно потрібну кількість цих приладів.

При живленні світлодіода оптопари через резистор пульсації напруги живлення схеми призводять до коливань яскравості, що накладаються на фронт прямокутного імпульсу. Застосування діодного стабілізатора струму ланцюга живлення світлодіода, що входить до складу оптопари, дозволяє знизити спотворення цифрового сигналу, що передається через оптопару і збільшити надійність каналу інформації.

Застосування діодного стабілізатора струму, що задає режим роботи стабілітрона, дозволяє розробити простий джерело опорної напруги. При зміні струму живлення на 10 відсотків напруга на стабілітроні змінюється на 0,2 відсотка, а так як струм стабільний, то величина опорної напруги стабільна при зміні інших факторів.

Вплив пульсацій напруги живлення на вихідну опорну напругу зменшується на 100 децибел.

Внутрішня схема

Вольтамперна характеристика допомагає зрозуміти роботу діодного стабілізатора струму. Режим стабілізації починається за перевищення напруги на висновках приладу близько двох вольт. При напругах понад 100 вольт відбувається пробій. Реальний струм стабілізації може відхилятися від номінального струму до десяти відсотків. При зміні напруги від 2 до 100 вольт струм стабілізації змінюється на 5 відсотків. Діодні стабілізатори струму, які випускаються деякими виробниками, змінюють струм стабілізації при зміні напруги до 20 відсотків. Що струм стабілізації, то більше відхилення зі збільшенням напруги. Паралельне включення п'яти приладів, розрахованих на струм 2 міліампера, дозволяє отримати вищі параметри, ніж один на 10 міліампер. Так як зменшується мінімальна напруга стабілізації струму, то діапазон напруги в якому стабілізатор працює збільшується.

Основою схеми діодного стабілізатора струму є польовий транзистор із p-n переходом. Напруга затвор-витік визначає струм стоку. При напрузі затвор-витік рівному нулю струм через транзистор дорівнює початковому струму стоку, який тече при напрузі між стоком та витоком більшої напруги насичення. Тому для нормальної роботи діодного стабілізатора струму напруга, прикладена до висновків повинна бути більшою за деяке значення від 1 до 3 вольт.

Польовий транзистор має великий розкид початкового струму стоку, що цю величину передбачити не можна. Дешеві діодні стабілізатори струму є відібрані по струму польові транзистори, у яких затвор з'єднаний з витоком.

При зміні полярності напруги діодний стабілізатор струму перетворюється на звичайний діод. Ця властивість обумовлена ​​тим, що p-n перехід польового транзистора виявляється зміщеним у прямому напрямку і струм тече по ланцюгу затворів. Максимальний зворотний струм деяких діодних стабілізаторів струму може досягати 100 міліампер.

Джерело струму 0.5А і більше

Для стабілізації струмів силою 0,5-5 ампер і застосовна схема, головний елемент якої потужний транзистор. Діодний стабілізатор струму стабілізує напругу на резисторі 180 Ом та на базі транзистора КТ818. Зміна резистора R1 від 0,2 до 10 Ом змінюється струм, що надходить у навантаження. За допомогою цієї схеми можна отримати струм, обмежений максимальним струмом транзистора або максимальним струмом джерела живлення. Застосування діодного стабілізатора струму з найбільш можливим номінальним струмом стабілізації покращує стабільність вихідного струму схеми, але при цьому не можна забувати про мінімально можливу напругу роботи діодного стабілізатора струму. Зміна резистора R1 на 1-2 Ом значно змінює величину вихідного струму схеми. Цей резистор повинен мати велику потужність розсіювання тепла, зміна опору через нагрівання призведе до відхилення вихідного струму від заданого значення. Резистор R1 краще зібрати з кількох паралельно увімкнених потужних резисторів. Резистори, застосовані у схемі, повинні мати мінімальне відхилення опору при зміні температури. При побудові регульованого джерела стабільного струму або точного налаштування вихідного струму резистор 180 Ом можна замінити змінним. Для покращення стабільності струму транзистор КТ818 посилюється другим транзистором меншої потужності. Транзистори з'єднуються за схемою складеного транзистори. При використанні складеного транзистора мінімальна напруга стабілізації збільшується.

Цю схему можна використовувати для живлення соленоїдів, електромагнітів, обмоток крокових двигунів, в гальваніку, для заряджання акумуляторів та інших цілей. Транзистор обов'язково встановлюється на радіатор. Конструкція приладу повинна забезпечувати хороше тепловідведення.

Якщо бюджет проекту дозволяє збільшити витрати на 1-2 рублі і конструкція приладу допускає збільшення площі друкованої плати, то використовуючи паралельне об'єднання діодних стабілізаторів струму можна покращити параметри приладу, що розробляється. З'єднані паралельно 5 компонентів 1N5305 дозволять стабілізувати струм на рівні 10 міліампер, як і компонент СDLL257, але мінімальна напруга роботи у разі п'яти 1N5305 складе 1,85 вольт, що важливо для схем з напругою живлення 3,3 або 5 вольт. Також до позитивних властивостей 1N5305 відноситься його доступність порівняно з приладами виробника Semitec. З'єднання паралельно групи стабілізаторів струму замість одного дозволяє знизити нагрівання приладу, що розробляється, і відсунути верхню межу температурного діапазону.

Збільшення робочої напруги

Для використання діодних стабілізаторів струму при напругах більш напруги пробою послідовно включається один або кілька стабілітронів, при цьому область напруг роботи діодного обмежувача струму зміщується на величину стабілізації напруги стабілітроном. Схему можна використовуватиме грубого визначення перевищення порогового значення напруги.

Знайти вітчизняні аналоги закордонних діодних стабілізаторів струму не вдалося. Ймовірно, з часом ситуація з вітчизняними діодними стабілізаторами струму зміниться.

Література:
Л. А. Безсонов. Теоретичні засади електротехніки. Електричні кола. 2000 р
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

Список радіоелементів