Как сделать стабилизатор тока для светодиодов?

Стабилизаторы напряжения

Исходя из названия, эти устройства предназначены для поддержания напряжения в нагрузке на определённом уровне. При этом величина выходного тока зависит от самой нагрузки. Другими словами, сколько потребуется нагрузки, столько она возьмёт, но не более максимально возможного значения. Допустим, стабилизатор напряжения обладает такими выходными параметрами: 12В и 1 А. То есть на выходе всегда будет поддерживаться 12В, а ток потребления может быть в диапазоне от нуля до одного ампера. Существует два вида стабилизаторов напряжения: линейные и импульсные.

Наиболее распространенными и недорогими являются линейные стабилизаторы напряжения, однако они имеют ряд недостатков:

• низкий КПД;
• при большом токе нагрузки нуждаются в теплоотводе;
• имеют достаточно высокое падение напряжения.

Чтобы не сталкиваться с подобными недостатками, рекомендуется использовать стабилизаторы напряжения импульсного типа. Они бывают трех типов: повышающие, понижающие и универсальные. Импульсные стабилизаторы имеют высокий КПД, не нуждаются в дополнительном отводе тепла при больших токах нагрузки, но имеют более высокую стоимость.

Широтно-импульсные стабилизаторы

Широтно-импульсный стабилизатор тока отличается большими значениями индуктивности дросселя. Происходит это за счет быстрой смены делителя. Также следует учитывать, что резисторы в данной схеме применяются двухканальные. Ток они способны пропускать в различных направлениях. Конденсаторы в системе используются емкостные. За счет этого предельное сопротивление на выходе выдерживается на уровне 4 Ом. В свою очередь, максимальную нагрузку стабилизаторы способны держать 3 А.

Для измерительных приборов такие модели используются довольно редко. Источники питания в данном случае предельное напряжение должны иметь не более 5 В. Таким образом, коэффициент рассеивания будет находиться в пределах нормы. Скоростные характеристики ключевого транзистора в стабилизаторах данного типа не сильно высокие. Связано это с низкой способностью резисторов блокировать ток от выпрямителя. В результате помехи с высокой амплитудой приводят к значительным тепловым потерям. Спады импульсов в данном случае происходят исключительно за счет снижения нейтрализации свойств трансформатора.

Процессом преобразования занимается только балластный резистор, который располагается за выпрямительным мостом. Полупроводниковые диоды в стабилизаторах используется редко. Необходимость в них отпадает из-за того, что фронт импульсов в цепи, как правило, не превышает 1 мкс. В результате динамические потери в транзисторах не являются фатальными.

Устройства средней сложности

Среднюю сложность изготовления имеют драйверы для светодиодов на 220В. Много времени может занять их настройка, требующая опыта по наладке. Такой драйвер извлечь можно из светодиодных ламп, прожекторов и светильников с неисправной светодиодной цепью. Большинство драйверов также возможно доработать, узнав модель ШИМ-контроллера преобразователя. Параметры на выходе обычно задаются одним или несколькими резисторами. В datasheet указывается уровень сопротивления, необходимый для получения нужного тока. Если установить регулируемый резистор, то на выходе количество Ампер будет настраиваемым (но без превышения указанной номинальной мощности).

Высокой популярностью на Китайских сайтах в 2020 году пользовался универсальный модуль XL4015. По своим характеристикам он подходит для подключения светодиодов с высокой мощностью (до 100 Ватт). Стандартный вариант корпуса данного модуля припаян к плате, выполняющей функции радиатора. Чтобы улучшить охлаждение XL4015, схема стабилизатора тока должна быть доработана с установкой радиатора на корпус устройства.

Многие пользователи просто ставят радиатор сверху, однако эффективность такой установки довольно низкая. Систему охлаждения лучше всего располагать внизу платы, напротив пайки микросхемы. Для оптимального качества ее можно отпаять и установить на полноценный радиатор, используя термопасту. Провода при этом потребуется удлинить. Дополнительное охлаждение можно установить и для диодов, что значительно повысит эффективность работы всей схемы.

Среди драйверов наиболее универсальным считается регулируемый драйвер. В цепи в данном случае устанавливается переменный резистор, который задает количество ампер на выходе. Эти характеристики обычно указываются в следующих документах:

• в спецификации на микросхему;
• в datasheet;
• в типовой схеме включения.

Без добавочного охлаждения микросхемы такие устройства выдерживают 1-3 А (в соответствии с моделью ШИМ-контроллера). Слабое место таких драйверов — нагрев диода и дросселя. Выше 3 А потребуется охлаждение мощного диода и ШИМ-контроллера. Дроссель при этом заменяют более подходящим либо перематывают толстым проводом.

Онлайн калькулятор lm317, lm350 и lm338

Допустим, необходимо подключить мощный светодиод с током потребления 700 миллиампер. Согласно формуле (1) R=1,25/0,7= 1.786 Ом (ближайшее значение из ряда E2—1,8 Ом). Рассеиваемая мощность по формуле (2) будет составлять: 0.7×0.7×1.8 = 0,882 Ватт (ближайшее стандартное значение 1 Ватт).

Кроме множества плюсов, стабилизаторы для светодиодов на основе lm317, lm350 и lm338 имеют несколько значительных недостатков – это низкий КПД и необходимость отвода тепла от ИМ при стабилизации тока более 20% от максимального допустимого значения. Избежать этого недостатка поможет применение импульсного стабилизатора, например, на основе ИМ PT4115.

На рисунке 1 приведены две простых схемы стабилизаторов тока. Первая схема имеет стабилизацию тока на уровне одного ампера, а вторая, с дополнительным транзистором – 3 ампера.

И в том и в другом случае все полупроводниковые элементы должны быть установлены на радиаторы с площадью охлаждения соответствующей мощности, выделяемой на этих элементах. Если, например, через стабилизатор с дополнительным транзистором протекает ток величиной три ампера и при этом вольтметр, подключенный к точкам 1 и 2 схемы, показывает падение напряжения четыре вольта, то общая мощность, выделяемая в виде тепла на транзисторе КТ818 и микросхеме LM317, будет равна Р = I •U; P = 3•4 = 12Вт. Площадь радиатора для отведения такой мощности можно определить по диаграмме. Транзистор и микросхему можно установить на один радиатор без прокладок.

Интегральный, регулируемый линейный стабилизатор напряжения LM317 как никогда подходит для проектирования несложных регулируемых источников и блоков питания, для электронной аппаратуры, с различными выходными характеристиками, как с регулируемым выходным напряжением, так и с заданным напряжением и током нагрузки.

Технические характеристики стабилизатора LM317:

• Обеспечения выходного напряжения от 1,2 до 37 В.
• Ток нагрузки до 1,5 A.
• Наличие защиты от возможного короткого замыкания.
• Надежная защита микросхемы от перегрева.
• Погрешность выходного напряжения 0,1%.

Эта не дорогая интегральная микросхема выпускается в корпусе TO-220, ISOWATT220, TO-3, а так же D2PAK.

Модели переменного тока

Регулятор переменного тока отличается тем, что тиристоры в нем применяются только триодного типа. В свою очередь, транзисторы стандартно используются полевого вида. Конденсаторы в цепи применяются только для стабилизации. Встретить высокочастотные фильтры в устройствах данного типа можно, но редко. Проблемы с высокой температурой в моделях решаются за счет импульсного преобразователя. Устанавливается он в системе за модулятором. Низкочастотные фильтры используются в регуляторах с мощностью до 5 В. Управление по катоду в устройстве осуществляется за счет подавления входного напряжения.

Стабилизация тока в сети происходит плавно. Для того чтобы справляться с высокими нагрузками, в некоторых случаях применяются стабилитроны обратного направления. Соединяются они транзисторами при помощи дросселя. В данном случае регулятор тока должен быть способным выдерживать максимум нагрузкуи в 7 А. При этом уровень предельного сопротивления в системе обязан не превышать 9 Ом. В этом случае можно надеяться на быстрый процесс преобразования.

Тюнинг ВАЗ 2109

Всем хорош способ подключения светодиодов, описанный в предыдущей статье, за исключением одного: при изменении оборотов двигателя напряжение бортовой сети автомобиля может изменяться. При этом яркость светодиодов также будет «плавать», что не совсем хорошо, да и внешний вид светодиодной подсветки страдает. Поэтому хотелось бы подключать светодиоды через устройство, которое при различном поданном на него напряжении будет выдавать одинаковый ток.

Напомним, что светодиод представляет из себя прибор, питаемый током (а не напряжением, как многие ошибочно считают).

Так вот, такое решение существует в природе, и оно очень компактно и стоит копейки. Оно называется драйвер, и представляет из себя стабилизатор LM317, имеющий вид микросхемы с тремя ножками. Также ее очевидное преимущество для начинающих автоэлектриков – ее достаточно сложно спалить.

Для ее использования в качестве драйвера питания групп светодиодов в автомобиле ее нужно включить в режиме стабилизации тока по следующей схеме:

Как видим, на схеме кроме самого стабилизатора присутствует резистор R1, номинал которого нам нужно подобрать для того, чтобы на выходе схемы получить стабильный ток в 20 мА, ну или сколько нужно в зависимости от параметров светодиодов.

Поступаем следующим образом. Нам понадобится переменный резистор с полным сопротивлением порядка 0,5 кОм, и мультиметр. Подключив центральный и один из крайних выводов переменного резистора к мультиметру в режиме измерения сопротивления, вращением ручки резистора добиваемся максимального его сопротивления. Это будет одно из крайних положений ручки.

Затем собираем из наших деталей вот такую схему. Как несложно заметить она повторяет схему подключения драйвера, и резистором служит в ней наш переменный резистор.

Теперь переключаем мультиметр в режим измерения тока, подаем напряжение, и вращая ручку переменного резистора, добиваемся установления в цепи тока в 20 мА.

Далее питание отключается, переменный резистор из схемы извлекается, и замеряется его сопротивление. И вместо него в схему впаиваем постоянный резистор полученного сопротивления. Все, наш драйвер готов.

Количество запитываемых от стабилизатора светодиодов желательно подбирать так, чтобы на стабилизаторе оставалось как можно меньше напряжения для снижения мощности, рассеиваемой на самом драйвере, особенно при больших токах. Если ваши светодиоды рассчитаны на потребление тока более 350 мА, микросхему нужно разместить на алюминиевый радиатор для улучшения теплоотдачи.

Также корпус микросхемы имеет контакт со своей средней ножкой, так что ее нужно изолировать от кузова автомобиля. Сама такая микросхема понижает напряжение, которое подается на светодиоды на 2-3В, так что на выходе будет 11-12В, это стоит учитывать.

Вот и все ваш стабилизатор (драйвер) готов, можно подключать светодиоды. При стабилизированном питании они прослужат гораздо дольше.

1. 5
2. 4
3. 3
4. 2
5. 1

(4 голоса, среднее: 4.8 из 5)

Доработка реле контроля исправности ламп под светодиоды

Светодиоды в фонарях заднего хода.Фотоотчет

Стабилизатор напряжения для светодиодных ламп в авто

Итак, почему же так быстро перегорают габаритные, светодиодные лампочки или другие светодиодные лампочки, которые стоят в автомобиле, потому что в них используется в качестве драйвера обычный токоограничивающий резистор.

Как правило, светодиодные световые приборы, мощностью от 10 Вт и выше используют уже качественный импульсный стабилизатор — драйвер и такой болезнью не страдают в отличие от габаритных, дешевых светодиодных ламп.

Сначала эти лампочки начинают мерцать, то есть это уже первые признаки деградация кристалла, ну и потом они попросту перегорают. В среднем простой, светодиодной лампочки продолжительность жизни составляет один год, где-то меньше, где-то чуть больше.

Почему же так происходит?

А происходит это потому, что данный токоограничивающий резистор рассчитывается по специализированной формуле, (таких калькуляторов онлайн много в интернете) и подключается на соответствующие напряжение.

И вот тут производитель очень хитро делает, на некоторых цоколях написано 12 вольт,то есть токоограничивающий резистор для данной лампочки заточен под 12 вольт. А в автомобильной цепи, как мы знаем напряжение бывает не только 12 вольт, а доходит и до 14.5 вольт. То есть из этого делаем вывод, что светодиодная лампочка при 12 вольтах уже работает на максимальной мощности, а уже более 12 вольт идёт сильный износ кристалла светодиода, одним словом сильный перегруз.

Так, как же сделать так, чтобы они у нас не перегорали, я тоже в своё время замучился их менять, поэтому и решил этот вопрос изучить досконально и сделать преобразователь при котором светодиодная лампочка становилась практически вечной.

Есть конечно на али экспрессе такие преобразователи, которые уже рассчитаны для этих целей,

но есть одно НО…. они выдают высокочастотные импульсные помехи, но это присуще всем импульсным источникам питания. Это даёт большие наводки, например, при использовании FM модуляторов, особенно при прослушивании радио, да даже просто наводки в акустическую систему, с этой точки зрения нужно стараться, как можно меньше наполнять свой автомобиль импульсными источниками питания.

Поэтому мы будем с вами делать линейный стабилизатор с фиксированным напряжением, который имеет большие преимущества. Первое достоинство — он стоит сущие копейки по сравнению с импульсными. Второе, то что стабилизатор линейный и не даёт вообще никаких помех и высокочастотных наводок.

Для этого нам понадобится, сам стабилизатор L7812cv,

он у нас будет рассчитан на 1.5 Ампера и пара конденсаторов на 100 n.

Микросхема LM 317 (стабилизатор тока для светодиодов в автомобиле)

Можно применять стабилизаторы напряжения 12 вольт для светодиодов в автомобильном исполнении. Подсветка панелей, номерных знаков, установка белых led-ламп в качестве габаритных или ходовых огней – вот только несколько точек установки.

Led-лента на фаре авто

Внимание! Долговечность диода, излучающего свет, зависит не столько от стабильного напряжения питания, сколько от протекающего через него тока. Если элементы модели AlInGaP/GaAs могут переносить перегрузки по току, то led-диоды на основе GaInN/GaN не продержатся и пары часов

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

Калькулятор стабилизатора тока на LM317

Для расчета сопротивления и мощности резистора просто введите необходимый ток:

Не забывайте, что максимальный непрерывный ток, которым может управляться LM317 составляет 1,5 ампер с хорошим радиатором. Для более больших токов используйте , который рассчитан на 5 ампер, а с хорошим радиатором до 8 ампер.

Если необходимо регулировать яркость свечения светодиода, то в статье приведен пример схемы с использованием стабилизатора напряжения LM2941.

В случае если в схеме нужен стабилизатор на какое-то не стандартное напряжение, то прекрасное решение использование популярного интегрального стабилизатора LM317T с характеристиками:

• способен работать в диапазоне выходных напряжений от 1,2 до 37 В;
• выходной ток может достигать 1,5 А;
• максимальная рассеиваемая мощность 20 Вт;
• встроенное ограничение тока, для защиты от короткого замыкания;
• встроенную защиту от перегрева.

У микросхемы LM317T схема включения в минимальном варианте предполагает наличие двух резисторов, значения сопротивлений которых определяют выходное напряжение, входного и выходного конденсатора.

У стабилизатора два важных параметра: опорное напряжение (Vref) и ток вытекающий из вывода подстройки (Iadj).
Величина опорного напряжения может меняться от экземпляра к экземпляру от 1,2 до 1,3 В, а в среднем составляет 1,25 В. Опорное напряжение это то напряжение которое микросхема стабилизатора стремиться поддерживать на резисторе R1. Таким образом если резистор R2 замкнуть, то на выходе схемы будет 1,25 В, а чем больше будет падение напряжения на R2 тем больше будет напряжение на выходе. Получается что 1,25 В на R1 складываться с падением на R2 и образует выходное напряжение.

Но я бы посоветовал использовать LM317T в случае типовых напряжений, только когда нужно срочно что-то сделать на коленке, а более подходящей микросхемы типа 7805 или 7812 нету под рукой.

А вот расположение выводов LM317T:

1. Регулировочный
2. Выходной
3. Входной

Кстати у отечественного аналога LM317 — КР142ЕН12А схема включения точно такая же.

На этой микросхеме несложно сделать регулируемый блок питания: вместо постоянного R2 поставьте переменный, добавьте сетевой трансформатор и диодный мост.

На LM317 можно сделать и схему плавного пуска: добавляем конденсатор и усилитель тока на биполярном pnp-транзисторе.

Схема включения для цифрового управления выходным напряжением тоже не сложна. Рассчитываем R2 на максимальное требуемое напряжение и параллельно добавляем цепочки из резистора и транзистора. Включение транзистора будет добавлять в параллель к проводимости основного резистора, проводимость дополнительного. И напряжение на выходе будет снижаться.

Схема стабилизатора тока ещё проще, чем напряжения, так как резистор нужен только один. Iвых = Uоп/R1.
Например, таким образом мы получаем из lm317t стабилизатор тока для светодиодов:

• для одноватных светодиодов I = 350 мА, R1 = 3,6 Ом, мощностью не менее 0,5 Вт.
• для трехватных светодиодов I = 1 А, R1 = 1,2 Ом, мощностью не менее 1,2 Вт.

На основе стабилизатора легко сделать зарядное устройство для 12 В аккумуляторов, вот что нам предлагает datasheet. С помощью Rs можно настроить ограничение тока, а R1 и R2 определяют ограничение напряжения.

Если в схеме потребуется стабилизировать напряжения при токах более 1,5 А, то все также можно использовать LM317T, но совместно с мощным биполярным транзистором pnp-структуры.
Если нужно построить двуполярный регулируемый стабилизатор напряжения, то нам поможет аналог LM317T, но работающий в отрицательном плече стабилизатора — LM337T.

Но у данной микросхемы есть и ограничения. Она не является стабилизатором с низким падением напряжения, даже наоборот начинает хорошо работать только когда разница между выходным и выходным напряжением превышает 7 В.

Если ток не превышает 100мА, то лучше использовать микросхемы с низким падением LP2950 и LP2951.

Регулируемый блок питания на стабилизаторе напряжения LM317

Начинающему радиолюбителю просто не обойтись без хотя бы простейшего блока питания. При разработке или настройке того или иного устройства регулируемый блок питания является не заменимым атрибутом. Но если вы начинающий радиолюбитель, и не можете позволить себе дорогой навороченный блок питания, то эта статья поможет вам восполнить вашу нужду

Блок питания на микросхеме LM317T, схема:

В интернете встречается неисчислимое множество схем различных блоков питания.  Но даже на первый взгляд легкие схемы, в процессе настройки оказываются не такими уж и легкими. Я рекомендую вам рассмотреть очень простую в настройке, дешевую и надёжную схему блока питания на микросхеме стабилизаторе LM317T, которая регулирует напряжение от 1,3  до 30 В и обеспечивает ток 1А (как правило, этого достаточно для простых радиолюбительских схем) рисунок №1.

VD1 – VD4, VD6, VD7 – Полупроводниковые диоды типа 1N5399 (1.5А 1000В) хотя, вы можете использовать любые другие подходящие по максимальному току 1.5 ампера и напряжению около 50 вольт. Можно также использовать диодный мост с теми же характеристиками. У кого что есть – тот из того и лепит:)VD5 – Обыкновенный светодиод (его не обязательно впаивать) он сигнализирует о включении питания. Диод VD6, защищает схему от бросков тока. VD7 — защищает микросхему от паразитного разряда ёмкости конденсатора С3.

R1 – около 18  КОм (нужно подбирать под ток светодиода).R2 — Можно не впаивать — он необходим в том случае если вам нужно получить нестандартные пределы регулировки напряжения. Вы просто подбираете его таким образом что бы сумма  R2 + R3 = 5КОм.

R3 — 5,6 Ком.R4 – 240 Ом.C1 – 2200 мкФ (электролитический)

C2 — 0,1 мкФC3 — 10 мкФ (электролитический)C4 —  1 мкФ (электролитический)DA1 – LM317T

Основным элементом в схеме является микросхема LM317T, все её характеристики вы можете без труда посмотреть в мануале на микросхему. Единственное что следует отдельно отметить, это то что её обязательно необходимо цеплять на радиатор (рисунок №2) что бы микросхема не вышла из строя.

Максимальный ток у неё по документации 1.5 А – но я не рекомендую вгонять её в такие придельные режимы работы.Трансформатор я рекомендую использовать тоже с запасом по току (ток 3А), дабы в случае резкого броска тока он не вышел из строя.Каждый радиолюбитель делает печатные платы как ему самому угодно – но если вам лень её трассировать – можете использовать мой вариант печатной платы рисунок №3, который доступен по этой ссылке или по этой ссылке. Файлы можно открыть с помощью программы Sprint-Layout 5.

Прежде чем начать делать мой вариант разводки платы – ещё раз его просмотрите и проанализируйте!!! Плату я трассировал под способ фотолитографии, так что разверните её как необходимо вам. Я старался сделать плату наиболее универсальной для этой схемы и делал её под свои нужды. Если вы не будите впаивать резистор R2 – то вместо него просто нужна перемычка.

P.S.: Я постарался наглядно показать и описать не хитрые советы. Надеюсь, что хоть что-то вам пригодятся. Но это далеко не всё что возможно выдумать, так что дерзайте, и штудируйте сайт http://bip-mip.com/

  Дополнительные рекомендации по настройки схемы:

Все сопротивления в схеме лучше всего ставить полуваттные, это почти гарантия стабильной работоспособности схемы, даже в предельных условиях эксплуатации. Резистор R2 можно полностью исключить из схемы, я оставлял под него место на те случаи, когда нужно получит нестандартное напряжение. А ещё, хорошенько покопавшись в интернете, я нашел специальный калькулятор для пересчёта LM317, а именно резисторов в цепи управления регулировки напряжения.

Резисторы R3 и R4 – это обыкновенный делитель напряжения, таким образом, мы можем его подобрать под те резисторы, что у нас есть под рукой (в заданных пределах) – это очень удобно и позволяет без особого труда отрегулировать работу LM317T под любое напряжение (верхний придел может варьироваться от 2 до 37 В). К примеру, можно так подобрать резисторы, чтобы ваш блок питания регулировался от 1,2 до 20В – всё зависит от пересчёта делителя R3 и R4. Формулу по которой работает калькулятор, вы можете узнать почитав даташит на ЛМ317Т. В остальном — если всё собрано верно , блок питания сразу же готов к работе.