Схема стабилизатора тока для светодиодов на транзисторах: Схемы стабилизаторов тока для светодиодов на транзисторах и микросхемах

схема, регулируемый, импульсный, конструкция и назначение

На чтение 9 мин. Просмотров 820 Опубликовано Обновлено

Яркость светодиодных источников зависит от протекающего тока, а он в свою очередь – от напряжения питания. В условиях колебания нагрузки возникает пульсация светильников. Для ее предотвращения используется специальный драйвер – стабилизатор тока. При поломках элемент можно сделать самостоятельно.

Конструкция и принцип работы

Стабилизатор обеспечивает постоянство тока при его отклонении

Стабилизатор обеспечивает постоянство показателей рабочего тока LED-диодов при его отклонении от нормы. Он предотвращает перегрев и выгорание светодиодов, поддерживает постоянство потока при перепадах напряжения или разрядке АКБ.

Простейшее устройство состоит из трансформатора, выпрямительного моста, соединенного с резисторами и конденсаторами. Действие стабилизатора основывается на следующих принципах:

  • подача тока на трансформатор и изменение его предельной частоты до частоты электросети – 50 Гц;
  • регулировка напряжения на повышение и понижение с последующим выравниванием частоты до 30 Гц.

В процессе преобразования также задействуются выпрямители высоковольтного типа. Они определяют полярность. Стабилизация электрического тока осуществляется при помощи конденсаторов. Для снижения помех применяются резисторы.

Разновидности токовых стабилизаторов

Светодиод загорается при достижении порогового значения тока. Для маломощных устройств этот показатель равняется 20 мА, для сверхъярких – от 350 мА. Разброс порогового напряжения объясняет наличие различных видов стабилизаторов.

Резисторные стабилизаторы

Стабилизатор КРЕН

Для регулируемого стабилизатора параметров тока для маломощных светодиодов применяется схема КРЕН. Она предусматривает наличие элементов КР142ЕН12 либо LM317. Процесс выравнивания осуществляется при силе тока 1,5 А и напряжении на входе 40 В. В условиях нормального теплового режима резисторы рассеивают мощность до 10 т. Собственное энергопотребление составляет около 8 мА.

Узел LM317 удерживает на главном резисторе постоянную величину напряжения, регулируемую подстроечным элементом. Основной, или токораздающий элемент может стабилизировать ток, пропущенный через него. По этой причине стабилизаторы на КРЕН применяются для зарядки аккумуляторов.

Величина в 8 мА не изменяется даже при колебаниях тока и напряжения на входе.

Транзисторные устройства

Схема транзисторного стабилизатора напряжения

Регулятор на транзисторах предусматривает использование одного или двух элементов. Несмотря на простоту схемы при колебаниях напряжения не всегда бывает стабильный ток нагрузки. При его увеличении на одном транзисторе повышается напряжение резистора до 0,5-0,6 В. после этого начинает работать второй транзистор. В момент его открытия первый элемент закрывается, а сила и величина тока, проходящие через него, понижается.

Второй транзистор должен быть биполярным.

Две схемы для транзисторов разной проводимости, в которых стабилитроны заменены двумя обычными диодами VD1, VD2

Для реализации схемы с заменой стабилитронов на диоды применяются:

  • диоды VD1 и VD2;
  • резистор R1;
  • резистор R2.

Подача тока через светодиодный элемент задается резистором R2. Для выхода на линейный участок ВАХ-диодов с привязкой к току базового транзистора используется резистор R1. Чтобы транзистор сохранял устойчивость, напряжение питания не должно быть меньше суммарного напряжения диодов + 2-2,5 В.

Для получения тока 30 мА через 3 последовательно подключенных диода с напряжением 3,1 В по прямой производится запитка 12 В. Резисторное сопротивление должно равняться 20 Ом при мощности рассеивания 18 мВт.

Схема нормализует режим работы элементов, снижает токовые пульсации.

Схема с советскими транзисторами. Допустимое напряжение советских КТ940 или КТ969 – до 300 В, что подходит, если источник света – мощный SMD-элемент. Параметры тока задаются резистором. Напряжение стабилитрона составляет при этом 5,1 В, а мощность – 0,5 В.

Минус схемы – падение напряжения при повышении силы тока. Его можно устранить, заменив биполярный транзистор на MOSFET с низкими параметрами сопротивления. Мощный диод заменяется элементом IRF7210 на 12 А или IRLML6402 на 3,7 А.

Стабилизаторы тока на полевике

Стабилизатор напряжения на полевом транзисторе

Полевой элемент отличается закороченным истоком и затвором, а также встроенным каналом. При использовании полевика (IRLZ 24) с 3-мя выводами на вход подается напряжение 50 В, на выходе получается 15,7 В.

Для подачи напряжения задействуется потенциал заземления. Параметры тока на выходе зависят от начального тока стока, и не привязываются к истоку.

Линейные устройства

Стабилизатор, или делитель постоянного показателя тока принимает нестабильное напряжение. На выходе линейный прибор его выравнивает. Он функционирует по принципу постоянного изменения параметров сопротивления для выравнивания питания на выходе.

К преимуществам эксплуатации относятся минимальное число деталей, отсутствие помех. Недостатком является малый КПД при разнице питания на входе и выходе.

Феррорезонансное устройство

Стабилизатор для переменного тока устаревшей модели, схема которого представлена конденсатором и двумя катушками – с ненасыщенным и насыщенным сердечником. К насыщенному (индуктивному) сердечнику подается напряжение постоянного типа, не зависимое от параметров тока. Это облегчает подбор данных для второй катушки и емкостный диапазон стабилизации питания.

Устройство работает по принципу качелей, которые сразу сложно остановить или раскачать сильнее. Подача напряжения происходит по инерции, поэтому возможны падения нагрузки или разрыв цепи питания.

Особенности схемы токового зеркала

Классическая схема токового зеркала

Токовое зеркало, или отражатель выстраивается на паре транзисторов согласованного типа, т.е. с одинаковыми параметрами. Для их производства используется один светодиодный кристалл полупроводника.

Схема токового зеркала по уравнению Эберса-Молла. Принцип работы заключается в том, что транзисторные базы объединяются, а эмиттеры подкидываются на одну шину питания. В итоге параметры переходного напряжения сцепки «база – транзистор-эмиттер» равны.

Преимущества схемы заключаются в равном диапазоне устойчивости и отсутствии падения напряжение на резисторе-эмиттере. Параметры легче задаются при помощи тока. Недостаток заключается в эффекте Эрли – привязке напряжения на выходе к коллекторному и его колебания.

Схема токового зеркала Уилсона. Токовое зеркало может стабилизировать постоянную величину выходного тока и реализуется так:

  1. Транзисторы № 1 и № 1 включены по принципу стандартного токового зеркала.
  2. Транзистор № 3 фиксирует потенциал коллектора элемента № 1 на удвоенный параметр падения диодного напряжения.
  3. Оно будет меньше, чем напряжение питания, что подавляет эффект Эрли.
  4. Коллектор транзистора № 1 задействуется для установления режима схемы.
  5. Ток на выходе зависит от транзистора № 2.
  6. Транзистор № 3 трансформирует выходной ток в нагрузку с переменным напряжением.

Транзистор № 3 можно не согласовывать с остальными.

Стабилизатор компенсационного напряжения

Компенсационный стабилизатор напряжения

Выпрямитель работает по принципу обратной связи цепи для напряжения. Полное или частичное напряжение приравнивает к опоре. В результате стабилизатор генерирует параметры напряжения ошибки, устраняя колебания яркости для светодиодов. Прибор состоит из следующих элементов:

  • Регулирующий элемент или транзистор, который совместно с сопротивлением нагрузки образует делитель напряжения. Эмиттерный показатель транзистора должен превышать ток нагрузки в 1,2 раза.
  • Усилитель – управляет РЭ, выполняется на базе транзистора №2. Маломощный элемент согласуется с мощным по составному принципу.
  • Источник напряжения опоры – в схеме задействуется стабилизатор параметрического типа. Он выравнивает напряжение стабилитрона и резистора.
  • Дополнительные источники.
  • Конденсаторы – для сглаживания пульсаций, устранения паразитного возбуждения.

Стабилизаторы компенсационного напряжения работают по принципу увеличения входного напряжения с дальнейшим возрастанием токов. Закрытие первого транзистора увеличивает сопротивление и напряжение зоны коллектор-эмиттер. После подачи нагрузки оно выравнивается до номинала.

Устройства на микросхемах

Микросхема 142ЕН5

Для стабилизующих приборов применяется микросхема 142ЕН5 или LМ317. Она позволяет выровнять напряжение, принимая по цепи обратной связи сигнал от датчика, подключенного к сети тока нагрузки.

В качестве датчика задействует сопротивление, при котором регулятор может поддерживать постоянное напряжение и ток нагрузки. Сопротивление датчика будет меньше сопротивления по нагрузке. Схему задействуют для зарядных устройств, по ней же проектируется ЛЕД-лампа.

Импульсные стабилизаторы

Импульсный прибор отличается высоким КПД и при минимальных параметрах входного напряжения создают высокое напряжение потребителей. Для сборки используется микросхема МАХ 771.

Регулировать силу тока будут один или два преобразователя. Делитель выпрямительного типа выравнивает магнитное поле, понижая допустимую частоту напряжения. Для подачи тока на обмотку светодиодный элемент передает сигнал транзисторам. Стабилизация на выходе осуществляется посредством вторичной обмотки.

Как сделать стабилизатор тока для светодиодов самостоятельно

Изготовление стабилизатора для светодиодов своими руками осуществляется несколькими способами. Новичку целесообразно работать с простыми схемами.

На основе драйверов

Понадобится выбрать микросхему, которую трудно выжечь – LM317. Она будет выполнять роль стабилизатора. Второй элемент – переменный резистор с сопротивлением в 0,5 кОм с тремя выводами и ручкой регулировки.

Сборка осуществляется по следующему алгоритму:

  1. Припаять проводники к среднему и крайнему выводу резистора.
  2. Перевести мультиметр в режим сопротивления.
  3. Замерить параметры резистора – они должны равняться 500 Ом.
  4. Проверить соединения на целостность и собрать цепь.

На выходе получится модуль с мощностью 1,5 А. Для увеличения тока до 10 А можно добавить полевик.

Стабилизатор для автомобильной подсветки

Стабилизатор L7812

Для работы потребуется линейный прибор в виде микросхемы L7812, две клеммы, конденсатор 100n (1-2 шт.), текстолитовый материал и трубка с термоусадкой. Изготовление производится пошагово:

  1. Выбор схемы под L7805 из даташита.
  2. Вырезать из текстолита нужный по размеру кусок.
  3. Наметить дорожки, делая насечки отверткой.
  4. Припаять элементы так, чтобы вход был слева, а выход – справа.
  5. Сделать корпус из термотрубки.

Стабилизирующее устройство выдерживает до 1,5 А нагрузки, монтируется на радиатор.

В качестве радиатора задействуется кузов машины за счет соединения центрального вывода корпуса с минусом.

Нюансы расчета стабилизатора тока

Расчет стабилизатора производится на основании напряжения стабилизации U и тока (среднего) I. К примеру, напряжение входного делителя составляет 25 В, на выходе нужно получить 9 В. Вычисления предусматривают:

  1. Подбор по справочнику стабилитрона. Ориентируются на напряжение стабилизации: Д814В.
  2. Поиск среднего тока I по таблице. Он равен 5 мА.
  3. Вычисление подающего напряжения как разности стабильного напряжения входа и выхода: UR1 = Uвx — Uвых, или 25-9=16 В.
  4. Деление полученного значение по закону Ома на ток стабилизации по формуле R1 = UR1 / Iст, или 16/0,005=3200 Ом, или 3,2 кОм. Номинал элемента будет 3,3 кОм.
  5. Вычисление максимальной мощности по формуле РR1 = UR1 * Iст, или 16х0,005=0,08.

Через резистор проходит ток стабилитрона и выходной, поэтому его мощность должна быть в 2 раза больше (0,16 кВт). На основании таблицы данному номиналу соответствует 0,25 кВт.

Самостоятельная сборка стабилизатора для светодиодных устройств возможна только при знании схемы. Начинающим мастерам рекомендовано использовать простые алгоритмы. Рассчитать элемент по мощности можно на основании формул из школьного курса физики.

Стабилизатор тока на двух транзисторах (схема, плата, сборка, испытание) — Схемка: Электронные Радиосхемы

Схема простейшего стабилизатора тока


Выше представлена очень простая схема линейного стабилизатора тока на двух транзисторах: полевом и биполярном, первый силовой, он управляет нагрузкой (на схеме светодиод), а второй (маломощный) полупроводниковый прибор задаёт режим работы первого.

Принцип работы (работа стабилизатора тока)


Пусть наша нагрузка это
R, будем считать, что её сопротивление почти не изменяется (R = const), ток мы хотим неизменный (I = const), а что у нас остаётся – только выходное напряжение на источнике тока, его то и будет подбирать схема, причём не просто от балды, а именно такое, при котором через вышеупомянутою нагрузку R потечёт ровно тот ток I, на который рассчитано устройство.


А вот разбор работы самой схемы:


после подключения источника питания через резистор
R1 открывается полевой транзистор, через резистор R2-открытый канал сток-исток VT1 и нагрузку (светодиод) течёт ток. Чем больший ток, тем больше будет падать напряжения на резисторе, и когда оно достигнет значения открытия VT2 (для кремниевого биполярного примерно 0,60-0,75 В) тот откроется, через его ЭК потечёт ток от минуса к затвору VT1, тем самым прикрыв его, но не полностью, ведь R1 никуда не девается.


Примечание. Детали для данного экземпляра взяты со старых плат, в частности мощный полевой N-канальный транзистор MTD20N06V в DPAK (TO-252) исполнении с материнки, у него сопротивление открытого канала 65 мОм, а максимальное длительно приложенное напряжение затвор-исток 20 Вольт, питается схема от БП 12 Вольт (скачки напряжения не более нескольких Вольт), поэтому диод Зенера не понадобится. Биполярный транзистор – это известный BC847A в SOT-23 корпусе. Резистор R1 = 11 кОм, R2 = 2 Ом типоразмера 1205 и мощностью 0.25 Вт. Этот экземпляр предназначен для стабилизированного тока:


Iстаб = UБЭ * R2 = 0.6 В / 2 Ом = 300 мА

Испытание


Дорожки были начерчены маркером, поэтому плата немного отличается от разработанной, крепления под винтики сделаны не были. Подключаем устройство к источнику питания (у меня был трансформатор 12В с диодным мостом и конденсатором), теперь зная, что ток относительно невелик я тупо замкнул выход амперметром, рассчитанным на измерение постоянного тока до 20А, показания ниже:


Это адекватный результат для такой схемы. Далее были подключены по очереди два светодиода 10 Вт с различным напряжением питания. Для СД с одним кристаллом напряжение вышло 
Uвых = 2.72 В при токе Iвых = 0.31 А, при этом на входе Uпит = 10.88 В, т.е. рассеивается примерно:


P1 = (Uпит — Uвых)*Iвых = (10.88-2.72)*0.31 = 8.16*0.31 = 2.53 Вт


Для второго светодиода, в котором три кристалла соединены последовательно
Uвых = 10.32 В, Iвых = 0.29 А при Uпит = 11.22 В, получаем:


P2 = (Uпит — Uвых)*Iвых = (11.22-10.32)*0.31 = 0.9*0.31 = 0.279 Вт


Когда входное напряжение как можно меньше отличается от нужного напряжения питания для обеспечения требуемого тока, тогда и достигается высокий КПД (со вторым СИД
η = 92%) при простоте исполнения.


Заменим резистор, определяющий выходной ток источника тока на 470 Ом, тогда получим выходной ток:


Iвых = UБЭ/R2 = 0.6 / 471 = 1276 мкА


Проверка амперметром:


Таким образом при питании 12 В подключаем светодиод 5 мм, через него проходит ток ~1.3 мА, через два/три светодиода ток будет такой же, ведь напряжения питания хватает для этого.


Ещё сделал небольшой график зависимости выходного
стабильного тока от напряжения питания стабилизатора тока. Сначала происходит выход на номинальный ток (когда напряжения питания не хватает для Iст), а потом всё прекрасно, при изменении напряжения в три раза (с 10 до 30 В) изменение тока всего на 0.64 мА или 4.22%.

Увеличение стабильности


При работе часть энергии рассеивается, происходит нагрев платы и компонентов схемы, параметры плывут, а главное изменяется напряжение насыщения (
UБЭ) транзистора VT2, те самые ~0,7 В будут изменяться, что приведёт к изменению выходного тока.


ТКН (Температурный Коэффициент Напряжения) pn-перехода транзистора отрицательный, при повышении температуры UБЭ будет уменьшаться. Для термостабилизации вводим дополнительно элемент с положительным ТКН – стабилитрон (с Uст > 6.5 В), тогда при нагреве напряжение на одном компоненте (VT2) будет уменьшаться, а на другом (D1) увеличиваться, таким образом получается компенсация. В совершенстве ТКН обоих приборов должен быть равен по величине и противоположным по знаку, а нагрев происходить одинаково (именно поэтому они расположены рядом на плате).


Также добавлен ещё один транзистор
VT3, который выступает источником тока для VT2, что придаст ещё большей стабильности, т.к. при изменении напряжения питания в определённом диапазоне ток базы VT2 почти не будет изменяться.

Печатные платы


Всё уместилось на маленьком кусочке (3 на 2 см) фольгированного текстолита, тепло отводится путём крепления всей платы на кусок алюминия винтами, спроектирована она с расчётом на крепёж M2, чтобы легко и надёжно закрепить её или попросту приклеить к теплоотводу теплопроводящим клеем (Stars 922). При необходимости её можно легко уменьшить почти в два раза раза два.

Список компонентов

Видео

В конечном счете


Такой условный источник тока можно использовать как стабилизатор тока для светодиодов в автомобиле (12 В-14,4 В), с помощью него подключать лазеры к какому-то трансформатору или ИБП со скачущим напряжением в несколько вольт или использовать в схемах зарядных устройств. Но, как вы поняли использовать данное устройство можно с любой другой нагрузкой, требующей стабильного значения электрического тока. Этот стабилизатор рассеивает “лишнюю” энергию в виде теплоты, что может быть неприемлемо в ситуациях, когда разница напряжений большая и протекающий ток не мал, но, например, в условиях когда входное напряжение не сильно превышает выходное и ток стабилизации мал, почему бы и нет?

Стабилизатор тока для светодиодов схема — Самоделки

Стабилизатор тока для светодиодов

Бывают случаи, когда необходимо пропускать стабильный ток через светодиоды, ограничить ток зарядки аккумуляторов или испытать источник питания, а реостата под рукой нет. В этом, и не только, случае помогут специальные схемотехнические решения ограничивающие, регулирующие и стабилизирующие ток. Далее подробно рассмотрены схемы стабилизаторов и регуляторов тока

Источники тока, в отличие от источников напряжения, стабилизируют выходной ток, изменяя выходное напряжение так, чтобы ток через нагрузку всегда оставался одинаковым.
Таким образом, источник тока отличается от источника напряжения, как вода отличается от суши. Типичное применение источников тока – питание светодиодов, зарядка аккумуляторов и т.п.
Внимание! Не путайте стабилизатор тока со стабилизатором напряжения! Это может плохо кончиться =)

Простой стабилизатор тока на КРЕНке

Для этого стабилизатора тока достаточно применить КР142ЕН12 или LM317. Это регулируемые стабилизаторы напряжения способные работать с токами до 1,5А, входными напряжениями до 40В и рассеивают мощность до 10Вт (при соблюдении теплового режима).
Схема и применение показаны на рисунках ниже

Стабилизатор тока на КР142ЕН12 (LM317)

Стабилизатор тока на КРЕН в качестве зярядного устройства

Собственное потребление данных микросхем относительно невелико – около 8мА и это потребление практически не меняется при изменении тока протекающего через крен или изменения входного напряжения. Как видим, в вышеприведенных схемах, стабилизатор LM317 работает как стабилизатор напряжения, удерживая на резисторе R3 постоянное напряжение, которое можно регулировать в некоторых пределах построечным резистором R2. В данном случае R3 называется токозадающим резистором. Поскольку сопротивление R3 неизменно, то ток через него будет стабильным. Ток на входе крен будет примерно на 8мА больше.

Таким образом, мы получили простой как веник стабилизатор тока, который может применяться как электронная нагрузка, источник тока для заряда аккумуляторов и т.п.

Интегральные стабилизаторы достаточно шустро реагируют на изменение входного напряжения. Недостаток же такого регулятора тока – весьма большое сопротивление токозадающего резистора R3 и как следствие необходимость применять более мощные и более дорогие резисторы.

Простой стабилизатор тока на двух транзисторах

Достаточно широкое распространение получили простенькие стабилизаторы тока на двух транзисторах. Основной минус данной схемы – не очень хорошая стабильность тока в нагрузке при изменении питающего напряжения. Впрочем, для многих применений сгодятся и такие характеристики.

Далее показана схема стабилизатора тока на транзисторе. В данной схеме токозадающим резистором является R2. При увеличении тока через VT2, увеличится напряжение на токозадающем резисторе R2, которое при величине примерно 0,5…0,6В начинает открывать транзистор VT1. Транзистор VT1 открываясь начинает закрывать транзистор VT2 и ток через VT2 уменьшается.

Стабилизатор тока на транзисторах

Зарядка аккумуляторов

Вместо биполярного транзистора VT2, можно применить MOSFET – полевой транзистор.

Стабилитрон VD1 выбирается на напряжение 8…15В и необходим в случаях, когда напряжение источника питания достаточно велико и может пробить затвор полевого транзистора. Для мощных MOSFET это напряжение составляет порядка 20В. Далее показана схема стабилизатора тока с использованием MOSFET.

Стабилизатор тока на полевом транзисторе

Нужно учитывать, что MOSFET открываются при напряжении на затворе не менее 2В, соответственно увеличивается и напряжение, необходимое для нормальной работы схемы стабилизатора тока. При зарядке аккумуляторов и некоторых других задачах вполне достаточно будет включить транзистор VT1 с резистором R1 непосредственно к источнику питания так, как это показано на рисунке:

Стабилизатор тока на полевом транзисторе

В схемах стабилизатора тока на транзисторах необходимое значение токозадающего резистора для заданного значения тока примерно в два раза меньше, чем в схемах со стабилизатором на КР142ЕН12 или LM317. Это позволяет применить токозадающий резистор меньшей мощности.

Стабилизатор тока на операционном усилителе (на ОУ)

Если необходимо собрать регулируемый в широких пределах стабилизатор тока или стабилизатор тока с токозадающим резистором на порядок или даже два ниже, чем на схемах, показанных ранее, можно применить схему с усилителем ошибки на ОУ (операционном усилителе). Схема такого стабилизатора тока показана на рис:

Стабилизатор тока на операционном усилителе

В данной схеме токозадающим является резистор R7. ОУ DA2.2 усиливает напряжение токозадающего резистора R7 – это усиленное напряжение ошибки. ОУ DA2.1 сравнивает опорное напряжение и напряжение ошибки и регулирует состояние полевого транзистора VT1.

Обратите внимание, что схема требует отдельного питания, подаваемого на разъем XP2. Напряжение питания должно быть достаточным для работы компонентов схемы и не превышать значения напряжения пробоя затвора MOSFET VT1.

В качестве генератора опорного напряжения в схеме на рис. 7 применена микросхема DA1 REF198 с выходным напряжением 4,096В. Это достаточно дорогая микросхема, поэтому ее можно заменить обычной кренкой, а если напряжение питания схемы (+U) является стабильным, то и вовсе обойтись без стабилизатора напряжения в данной схеме. В этом случае переменный резистор R подсоединяется не к REF, а к +U. В случае электронного управления схемой вывод 3 DA2.1 можно подключить непосредственно к выходу ЦАП.

Для настройки схемы необходимо выставить ползунок переменного резистора R1 в верхнее по схеме положение, подстроечным резистором R3 установить необходимое значение тока – это значение будет максимальным. Теперь резистором R1 можно регулировать ток через VT1 от 0 до установленного при настройке максимального тока. Элементы R2, C2, R4 необходимы для предотвращения возбуждения схемы. Из-за этих элементов временные характеристики не являются идеальными, что видно по осциллограмме

Осциллограмма стабилизатора тока на ОУ

На осциллограмме луч 1 (желтый) показывает напряжение нагружаемого ИП (источника питания), луч 2 (голубой) показывает напряжение на токозадающем резисторе R7. Как видно, в течение 80 мкс через схему протекает ток в несколько раз больше установленного.

Стабилизатор тока на микросхеме импульсного стабилизатора напряжения

Иногда от стабилизатора тока требуется не только работать в широком диапазоне питающих напряжений и нагрузок, но и иметь высокий КПД. В этих случаях компенсационные стабилизаторы не годятся и на смену им приходят стабилизаторы импульсные (ключевые). Кроме того, импульсные стабилизаторы могут при небольшом входном напряжении получать высокое напряжение на нагрузке.

Далее предлагается к рассмотрению широко распространенная микросхема MAX771. Основные характеристики MAX771:

  • Напряжение питяния 2…16,5В
  • Собственное потребление 110uA
  • Выходная мощность до 15W
  • КПД при токе нагрузки 10mA…1A достигает 90%
  • Опорное напряжение 1,5V

На рисунке показан один из вариантов включения микросхемы, именно его мы и возьмем за основу нашей схемы.

MAX771 включен как повышающий стабилизатор напряжения

Упрощенно процесс стабилизации выглядит следующим образом. Резисторы R1 и R2 являются делителями выходного напряжения микросхемы, как только делимое напряжение, поступающее на вывод FB микросхемы MAX771, больше опорного напряжения (1,5V) микросхема уменьшает выходное напряжение и наоборот — если напряжение на выводе FB меньше 1,5V, микросхема увеличивает входное напряжение.

Очевидно, что если контрольные цепи изменить так, чтобы MAX771 реагировала (и соответственно регулировала) выходной ток, то мы полчим стабилизированный источник тока.
Ниже показаны модифицированная схема с ограничением выходного напряжения и вариант нагрузки.

Схема стабилизатора тока на MAX771
Нагрузка для стабилизатора тока

При небольшой нагрузке, пока падение напряжения на токоизмерительном резисторе R3 меньше 1,5V, схема на Рис.10a работает как стабилизатор напряжения, стабилизируя напряжение на уровне стабилитрона VD2 + 1,5V. Как только ток нагрузки становится достаточно большим, на R3 падение напряжения увеличивается и схема переходит в режим стабилизации тока.

Резистор R8 устанавливается в том случае, если напряжение стабилизации может быть большим — больше 16,5V. Резистор R3 является токозадающим и рассчитывается по формуле: R3 = 1,5/Iст.
Недостатком схемы является достаточно большое падение напряжения на токоизмерительном резисторе R3. Данный недостаток устраняется применением операционного усилителя (ОУ) для усиления сигнала с резистора R3. Например, если резистор требуется уменьшить в 10 раз при заданном токе, то усилитель на ОУ должен усилить напряжение падающее на R3 тоже в 10 раз.

Заключение

Итак, было рассмотрено несколько схем выполняющих функцию стабилизации тока. Конечно же, эти схемы можно улучшать, увеличивая быстродействие, точность и т.д. Можно применять в качестве датчика тока специализированные микросхемы и делать сверхмощные регулирующие элементы, но эти схемы идеально подходят в тех случаях, когда требуется быстро создать инструмент для облегчения своей работы или решения определенного круга задач.

cxema.org — Три схемы простых регуляторов тока

В сети очень много схем регуляторов напряжения для самых разных целей, а вот с регуляторами тока дела обстоят иначе. И я хочу немного восполнить этот пробел, и представить вам три простые схемы регуляторов постоянного тока, которые стоит взять на вооружение, так, как они универсальны и могут быть использованы во многих самодельных конструкциях.

Регуляторы тока по идее не многим отличается от регуляторов напряжения. Прошу не путать регуляторы тока со стабилизаторами тока, в отличии от первых они поддерживают стабильный выходной ток не зависимо от напряжения на входе и выходной нагрузки.

Стабилизатор тока — неотемлимая часть любого нормального лабораторного блока питания или зарядного устройства, предназначен он для ограничения тока подаваемого на нагрузку. В этой статье мы рассмотрим пару стабилизаторов и один регулятор общего применения.

Во всех трех вариантах в качестве датчика тока использованы шунты, по сути низкоомные резисторы. Для увеличения выходного тока любой из перечисленных схем нужно будет снизить сопротивление шунта. Нужное значение тока выставляют вручную, как правило вращением переменного резистора. Все три схемы работают в линейном режиме, а значит силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться.

Первая схема отличается максимальной простотой и доступностью компонентов.  Всего два транзистора, один из них управляющий, второй является силовым, по которому и протекает основной ток.

Датчик тока представляет из себя низкоомный проволочный резистор. При подключении выходной нагрузки на этом резисторе образуется некоторое падение напряжения, чем мощнее нагрузка, тем больше падение. Такого падения напряжения достаточно для срабатывания управляющего транзистора, чем больше падение, тем больше приоткрыт транзистор. Резистор R1, задает напряжение смещения для силового транзистора, именно благодаря ему основной транзистор находится в открытом состоянии. Ограничение тока происходит за счет того, что напряжение на базе силового транзистора, которое было образовано резистором R1 грубо говоря затухаеться или замыкается на массу питания через открытый переход маломощного транзистора, этим силовой транзистор будет закрываться, следовательно, ток протекающий по нему уменьшается вплоть до полного нуля.

Резистор R1 по сути обычный делитель напряжения, которым  мы можем задать как бы степень приоткрытия управляющего транзистора, а следовательно, управлять и силовым транзистором ограничивая ток протекающий по нему.

Вторая схема построена на базе операционного усилителя. Ее неоднократно использовал в зарядных устройствах для автомобильного аккумулятора. В отличии от первого варианта — эта схема является стабилизатором тока.

Как и в первой схеме тут также имеется датчик тока (шунт), операционный усилитель фиксирует падение напряжения на этом шунте, все по уже знакомой нам схеме. Операционный усилитель  сравнивает напряжение на шунте с опорным, которое задается стабилитроном. Переменным резистором мы искусственно меняем опорное напряжение. Операционный усилитель в свою очередь постарается сбалансировать напряжение на входах путем изменения выходного напряжения.

Выход операционного усилителя управляет мощным полевым транзистором. То есть принцип работы мало чем отличается от первой схемы, за исключением того, что тут имеется источник опорного напряжения выполненный на стабилитроне.

Эта схема также работает в линейном режиме и силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться.

Последняя схема построена на базе популярной интегральной микросхеме стабилизатора LM317. Это линейный стабилизатор напряжения, но имеется возможность использовать микросхему в качестве стабилизатора тока.

Нужный ток задается переменным резистором. Недостатком схемы является то, что основной ток протекает именно по ранее указанному резистору и естественно тот нужен мощный, очень желательно использование проволочных резисторов.

Максимально допустимый ток для микросхемы LM317 1,5 ампера, увеличить его можно дополнительным силовым транзистором. В этом случае микросхема уже будет в качестве управляющей, поэтому нагреваться не будет, взамен будет нагреваться транзистор и от этого никуда не денешься.

Небольшое видео

Печатные платы

Стабилизатор тока для светодиодов своими руками

Автор: Виктор

В настоящее время трудно представить тюнинг автомобиля без светодиодных ламп. Но порой их установка осложнена тем, что они перегорают. Чтобы избежать этой ситуации, в сеть можно включить стабилизатор тока для светодиодов своими руками. В статье приводятся примеры микросхем, по которым можно его сделать.

Содержание

Открытьполное содержание

[ Скрыть]

Схемы стабилизаторов и регуляторов тока

Всем известно, что светодиодным лампочкам необходимо питание двенадцать вольт. В сети авто это значение может доходить до 15 В. Светодиодные элементы очень чувствительны, на них такие скачки отражаются отрицательно. Светодиодные лампы могут перегореть либо некачественно светить (мигать, терять яркость и т.д.).

Чтобы светодиоды служили дольше, в электросеть автомобиля включаются драйвера (резисторы). При нестабильности в сети устанавливаются устройства, которые поддерживают постоянное значение. Существует несколько простых микросхем, по которым можно сделать стабилизатор напряжения своими руками. Все компоненты, входящие в цепь, можно приобрести в специализированных магазинах. Обладая начальными знаниями по электротехнике сделать приборы будет несложно.

На КРЕНке

Для того, чтобы сконструировать простейший стабилизатор напряжения 12 вольт своими руками, понадобится микросхема с потреблением 12 В. В этом случае подойдет регулируемый стабилизатор напряжения 12 В LM317. Он может функционировать в электросети, где входной параметр составляет до 40 В. Чтобы прибор стабильно работал, необходимого обеспечивать охлаждение.

Крены для микросхем

Стабилизатор тока на LM317требует для работы небольшой ток до 8 мА, и данное значение обычно остается неизменным, даже при большом токе, протекающем через крен LM317, или при изменении входного значения. Это реализуется с помощью компоненты R3.

Можно применять элемент R2, но пределы при этом будут небольшими. При неизменном сопротивлении LM317 ток, идущий через прибор, будет также стабильным (автор видео — Создано в Гараже).

Входное значение для кренки LM317 может составлять до 8 мА и выше. Пользуясь этой микросхемой, можно придумать стабилизатор тока для ДХО. Это устройство может выступать нагрузкой в бортовой сети или источником электричества при подзарядке аккумуляторной батареи. Сделать простой стабилизатор напряжения LM317 не составляет труда.

На двух транзисторах

На сегодняшний момент пользуются популярностью стабилизирующие устройства для бортовой сети машины на 12 В, разработанные с использованием двух транзисторов. Данную микросхему используют как стабилизатор напряжения для ДХО.

Резистор R2 является токораздающим элементом. При возрастании тока в сети увеличивается напряжение. Если оно достигает значения от 0,5 до 0,6 В, открывается элемент VT1. Открытие компонента VT1 закрывает элемент VT2. В итоге, ток, проходящий через VT2, начинает снижаться. Можно вместе с VT2 применять полевой транзистор Мосфет.

Элемент VD1 включается в цепь, когда значения находится в пределах от 8 до 15 В и настолько велики, что транзистор может выйти из строя. При мощном транзисторе допустимы показания в бортовой сети около 20 В. Не стоит забывать о том, что транзистор Мосфет откроется, если показания на затворе будут 2 В.

Если применять универсальный выпрямитель как зарядку для АКБ или других задач, то достаточно использовать резистора R1 и транзистор.

На операционном усилителе (на ОУ)

Стабилизатор напряжения для светодиодов на основе ОУ собирается при необходимости создания устройства, которое будет работать в расширенном диапазоне. В рассматриваемом случае в качестве элемента, который будет задавать выпрямляемый ток, является R7. С помощью операционного усилителя DA2.2 можно увеличить уровень напряжения в токозадающем компоненте. Задачей компонента DA 2.1 является контроль опорного напряжения.

При создании схемы следует учесть, что она рассчитана на 3А, поэтому необходим больший ток, который должен поступать на разъем ХР2. Кроме того, следует обеспечивать работоспособность всех составляющих данного устройства.

Сделанный стабилизирующий прибор для автомобиля должен иметь генератор, роль которого выполняет REF198. Чтобы правильно настроить прибор, ползунок резистора R1 нужно установить в верхнее положение, а резистором R3 задавать необходимое значение выпрямленного тока 3А. Для погашения возможных возбуждений, используются элементы R,2 R4 и C2.

На микросхеме импульсного стабилизатора

Если выпрямитель для автомобиля должен обеспечивать высокий КПД в сети, целесообразно использовать импульсные компоненты, создавая импульсный стабилизатор напряжения. Популярной является схема МАХ771.

Схема выпрямителя с импульсным выпрямителем

Импульсный стабилизатор тока характеризуется выходной мощностью 15 Вт. Элементы R1 и R2 делят показатели схемы на выходе. Если делимое напряжение превышает по показателям опорное, выпрямитель автоматически уменьшает выходное значение. В противном случае устройство будет увеличивать выходной параметр.

Сборка данного устройства целесообразна, если уровень превышает 16 В. Компоненты R3 являются токовыми. Для устранения высокого падения нагрузки на данном резисторе в схему следует включить ОУ.

Заключение

Нами были рассмотрены стабилизаторы напряжения на различных компонентах. Эти схемы можно усложнять, повышая быстродействие, улучшая другие показатели. Можно использовать готовые микросхемы, которые всегда можно усовершенствовать своими руками, создавая устройства, предназначенные для выполнения конкретных задач.

Фотогалерея «Микросхемы для самодельных выпрямителей»

1. Прибор на КРЕНке
2. На двух транзисторах
3. С операционным усилителем

Разработка микросхем для светодиодов в авто – трудоемкое и сложное дело, которое требует специальных знаний и опыта. При их отсутствии трудно будет достичь необходимого результата.

Но опыт можно приобрести, внимательно собирая несложный стабилизатор тока для светодиодов согласно приведенным схемам. Его можно использовать для дневных ходовых огней в своем автомобиле с установленными светодиодными лампами.

 Загрузка …

Видео «Выпрямитель для светодиодов своими руками»

Видео о том, как изготовить устройство, которое защитит светодиоды от перегорания (автор ролика — Яков TANK_OFF).

Схемы стабилизатора тока СВОИМИ РУКАМИ

В каждой электрической сети периодически возникают помехи, отрицательно влияющие на стандартные параметры тока и напряжения.
Данная проблема успешно решается с помощью различных устройств, среди которых очень популярны и эффективны стабилизаторы тока. Они имеют различные технические характеристики, что делает возможным их использование совместно с любыми бытовыми электроприборами и оборудованием. Особые требования предъявляются к измерительному оборудованию, требующему стабильного напряжения. Общее устройство и принцип работы стабилизаторов тока Знание основных принципов работы стабилизаторов тока способствует наиболее эффективному использованию этих устройств. Электрические сети буквально насыщены различными помехами, негативно влияющими на работу бытовых приборов и электрооборудования. Для преодоления отрицательных воздействий используется схема простого стабилизатора напряжения и тока.

В каждом стабилизаторе имеется основной элемент – трансформатор, обеспечивающий работу всей системы. Самая простая схема включает в свой состав выпрямительный мост, соединенный с различными типами конденсаторов и резисторов. Их основными параметрами считаются индивидуальная емкость и предельное сопротивление. Сам стабилизатор тока работает по очень простой схеме. Когда ток поступает на трансформатор, его предельная частота изменяется. На входе она будет совпадать с частотой электрической сети и составит 50 Гц. После того как будут выполнены все преобразования тока, предельная частота на выходе снизится до 30 Гц. В схеме преобразования участвуют высоковольтные выпрямители, с помощью которых определяется полярность напряжения. Конденсаторы непосредственно участвуют в стабилизации тока, а резисторы снижают помехи. Диодный стабилизатор тока Во многих конструкциях светильников имеются диодные стабилизаторы, более известные как стабилизаторы тока для светодиодов. Как и все типы диодов, светодиоды обладают нелинейной вольтамперной характеристикой. То есть, при изменяющемся напряжении на светодиоде, происходит непропорциональное изменение тока. С ростом напряжения вначале наблюдается очень медленное возрастание тока, в результате, свечение светодиода отсутствует. Затем, когда напряжение достигает порогового значения, начинается излучение света и очень быстрое возрастание тока. Дальнейший рост напряжения приводит к катастрофическому увеличению тока и перегоранию светодиода. Значение порогового напряжения отражается в технических характеристиках светодиодных источников света.

Светодиоды с высокой мощностью требуют установки теплоотвода, поскольку их работа сопровождается выделением большого количества тепла. Кроме того, для них требуется и достаточно мощный стабилизатор тока. Правильная работа светодиодов также обеспечивается стабилизирующими устройствами. Это связано с сильным разбросом порогового напряжения даже у однотипных источников света. Если два таких светодиода подключить параллельно к одному источнику напряжения, по ним будет проходить ток разной величины. Разница может быть настолько существенной, что один из светодиодов сразу же сгорит. Таким образом, не рекомендуется включение светодиодных источников света без стабилизаторов. Данные устройства устанавливают ток заданного значения без учета напряжения, приложенного к схеме. К наиболее современным приборам относится двухвыводной стабилизатор для светодиодов, применяющийся для создания недорогих решений по управлению светодиодами. В его состав входит полевой транзистор, обвязочные детали и другие радиоэлементы. Схемы стабилизаторов тока на КРЕН Данная схема стабильно работает с использованием таких элементов, как КР142ЕН12 или LM317. Они являются регулируемыми стабилизаторами напряжения, работающими с током до 1,5А и входным напряжением до 40В. В нормальном тепловом режиме эти устройства способны рассеивать мощность до 10Вт. Эти микросхемы обладают низким собственным потреблением, составляющим примерно 8мА. Данный показатель остается неизменным даже при изменяющемся токе, проходящем через КРЕН и измененном входном напряжении.

Элемент LM317 способен удерживать на основном резисторе постоянное напряжение, регулируемое в определенных пределах с помощью подстроечного резистора. Основной резистор с неизменным сопротивлением обеспечивает стабильность проходящего через него тока, поэтому он известен еще, как токозадающий резистор. Стабилизатор на КРЕН отличается простотой и может использоваться в качестве электронной нагрузки, зарядки аккумуляторов и в других областях. Стабилизатор тока на двух транзисторах Благодаря своему простому исполнению, в электронных схемах очень часто используются стабилизаторы на двух транзисторах. Их основным недостатком считается не вполне стабильный ток в нагрузках при изменяющемся напряжении. Если же не требуется высоких токовых характеристик, то данное стабилизирующее устройство вполне сгодится для решения многих несложных задач.

Кроме двух транзисторов в схеме стабилизатора присутствует токозадающий резистор. Когда на одном из транзисторов (VT2) увеличивается ток, возрастает напряжение на токозадающем резисторе. Под действием этого напряжения (0,5-0,6В) начинает открываться другой транзистор (VT1). При открытии этого транзистора, другой транзистор – VT2 начинает закрываться. Соответственно, уменьшается и количество тока, протекающего через него. В качестве VT2 используется биполярный транзистор, однако в случае необходимости возможно создать регулируемый стабилизатор тока на полевом транзисторе MOSFET, используемом в качестве стабилитрона. Его выбор осуществляется исходя из напряжения 8-15 вольт. Данный элемент используется при слишком высоком напряжении источника питания, под действием которого затвор в полевом транзисторе может быть пробит. Более мощные стабилитроны MOSFET рассчитаны на более высокое напряжение – 20 вольт и более. Открытие таких стабилитронов происходит при минимальном значении напряжения на затворе 2 вольта. Соответственно, происходит и увеличение напряжения, обеспечивающего нормальную работу схемы стабилизатора тока. Регулируемый стабилизатор постоянного тока Иногда возникает необходимость в стабилизаторах тока с возможностью регулировок в широком диапазоне. В некоторых схемах может использоваться токозадающий резистор с пониженными характеристиками. В этом случае необходимо применять усилитель ошибки, основой которого служит операционный усилитель.

С помощью одного токозадающего резистора происходит усиление напряжения в другом резисторе. Это состояние называется усиленным напряжением ошибки. С помощью опорного усилителя сравниваются параметры опорного напряжения и напряжения ошибки, после чего выполняется регулировка состояния полевого транзистора. Для такой схемы требуется отдельное питание, которое подается к отдельному разъему. Питающее напряжение должно обеспечивать нормальную работу всех компонентов схемы и не превышать уровня, достаточного для пробоя полевого транзистора. Правильная настройка схемы требует установки ползунка переменного резистора в самое верхнее положение. С помощью подстроечного резистора выставляется максимальное значение тока. Таким образом, переменный резистор позволяет выполнять регулировку тока от нуля до максимального значения, установленного в процессе настройки. Мощный импульсный стабилизатор тока Широкий диапазон питающих токов и нагрузок не всегда является основным требованием к стабилизаторам. В некоторых случаях решающее значение отводится высокому коэффициенту полезного действия прибора. Эту задачу успешно решает микросхема импульсного стабилизатора тока, заменяющая компенсационные стабилизаторы. Приборы этого типа позволяют создавать высокое напряжение на нагрузке даже при наличии невысокого входного напряжения.

Кроме того, существует повышающий стабилизатор тока импульсного типа. Они используются вместе с нагрузками, питающее напряжение которых превышает входное напряжение стабилизирующего устройства. В качестве делителей выходного напряжения используются два резистора, задействованные в микросхеме, с помощью которой входное и выходное напряжение поочередно уменьшается или увеличивается.
Источник: https://electric-220.ru/news/stabilizatory_toka/2017-05-23-1273

Самодельный драйвер для мощных светодиодов


Светодиоды для своего питания требуют применения устройств, которые будут стабилизировать ток, проходящий через них. В случае индикаторных и других маломощных светодиодов можно обойтись резисторами. Их несложный расчет можно еще упростить, воспользовавшись «Калькулятором светодиодов».

Для использования мощных светодиодов не обойтись без использования токостабилизирующих устройств – драйверов. Правильные драйвера имеют очень высокий КПД — до 90-95%. Кроме того, они обеспечивают стабильный ток и при изменении напряжения источника питания. А это может быть актуально, если светодиод питается, например, от аккумуляторов. Самые простые ограничители тока — резисторы — обеспечить это не могут по своей природе.

Немного ознакомиться с теорией линейных и импульсных стабилизаторов тока можно в статье «Драйвера для светодиодов».

Готовый драйвер, конечно, можно купить. Но гораздо интереснее сделать его своими руками. Для этого потребуются базовые навыки чтения электрических схем и владения паяльником. Рассмотрим несколько простых схем самодельных драйверов для мощных светодиодов.

Простой драйвер. Собран на макетке, питает могучий Cree MT-G2

Очень простая схема линейного драйвера для светодиода. Q1 – N-канальный полевой транзистор достаточной мощности. Подойдет, например, IRFZ48 или IRF530. Q2 – биполярный npn-транзистор. Я использовал 2N3004, можно взять любой похожий. Резистор R2 – резистор мощностью 0.5-2Вт, который будет определять силу тока драйвера. Сопротивление R2 2.2Ом обеспечивает ток в 200-300мА. Входное напряжение не должно быть очень большим – желательно не превышать 12-15В. Драйвер линейный, поэтому КПД драйвера будет определяться отношением VLED / VIN, где VLED – падение напряжения на светодиоде, а VIN – входное напряжение. Чем больше будет разница между входным напряжением и падением на светодиоде и чем больше будет ток драйвера, тем сильнее будет греться транзистор Q1 и резистор R2. Тем не менее, VIN должно быть больше VLED на, как минимум, 1-2В.

Для тестов я собрал схему на макетной плате и запитал мощный светодиод CREE MT-G2. Напряжение источника питания — 9В, падение напряжения на светодиоде — 6В. Драйвер заработал сразу. И даже с таким небольшим током (240мА) мосфет рассеивает 0,24 * 3 = 0,72 Вт тепла, что совсем не мало.

Схема очень проста и даже в готовом устройстве может быть собрана навесным монтажом.

Схема следующего самодельного драйвера также предельно проста. Она предполагает использование микросхемы понижающего преобразователя напряжения LM317. Данная микросхема может быть использована как стабилизатор тока.

Еще более простой драйвер на микросхеме LM317

Входное напряжение может быть до 37В, оно должно быть как минимум на 3В выше падения напряжения на светодиоде. Сопротивление резистора R1 рассчитывается по формуле R1 = 1.2 / I, где I – требуемая сила тока. Ток не должен превышать 1.5А. Но при таком токе резистор R1 должен быть способен рассеять 1.5 * 1.5 * 0.8 = 1.8 Вт тепла. Микросхема LM317 также будет сильно греться и без радиатора не обойтись. Драйвер также линейный, поэтому для того, чтобы КПД был максимальным, разница VIN и VLED должна быть как можно меньше. Поскольку схема очень простая, она также может быть собрана навесным монтажом.

На той же макетной плате была собрана схема с двумя одноваттными резисторами сопротивленим 2.2 Ом. Сила тока получилась меньше расчетной, поскольку контакты в макетке не идеальны и добавляют сопротивления.

Следующий драйвер является импульсным понижающим. Собран он на микросхеме QX5241.

Драйвер для мощных светодиодов на микросхеме QX5241

Схема также проста, но состоит из чуть большего количества деталей и здесь уже без изготовления печатной платы не обойтись. Кроме того сама микросхема QX5241 выполнена в достаточно мелком корпусе SOT23-6 и требует внимания при пайке.

Входное напряжение не должно превышать 36В, максимальный ток стабилизации – 3А. Входной конденсатор С1 может быть любым – электролитическим, керамическим или танталовым. Его емкость – до 100мкФ, максимальное рабочее напряжение – не менее чем в 2 раза больше, чем входное. Конденсатор С2 керамический. Конденсатор С3 – керамический, емкость 10мкФ, напряжение – не менее чем в 2 раза больше, чем входное. Резистор R1 должен иметь мощность не менее чем 1Вт. Его сопротивление рассчитывается по формуле R1 = 0.2 / I, где I – требуемый ток драйвера. Резистор R2 — любой сопротивлением 20-100кОм. Диод Шоттки D1 должен с запасом выдерживать обратное напряжение – не менее чем в 2 раза по значению больше входного. И рассчитан должен быть на ток не менее требуемого тока драйвера. Один из важнейших элементов схемы – полевой транзистор Q1. Это должен быть N-канальный полевик с минимально возможным сопротивлением в открытом состоянии, безусловно, он должен с запасом выдерживать входное напряжение и нужную силу тока. Хороший вариант – полевые транзисторы SI4178, IRF7201 и др. Дроссель L1 должен иметь индуктивность 20-40мкГн и максимальный рабочий ток не менее требуемого тока драйвера.

Количество деталей этого драйвера совсем небольшое, все они имеют компактный размер. В итоге может получиться достаточно миниатюрный и, вместе с тем, мощный драйвер. Это импульсный драйвер, его КПД существенно выше, чем у линейных драйверов. Тем не менее, рекомендуется подбирать входное напряжение всего на 2-3В больше, чем падение напряжения на светодиодах. Драйвер интересен еще и тем, что выход 2 (DIM) микросхемы QX5241 может быть использован для диммирования – регулирования силы тока драйвера и, соответственно, яркости свечения светодиода. Для этого на этот выход нужно подавать импульсы (ШИМ) с частотой до 20КГц. С этим сможет справиться любой подходящий микроконтроллер. В итоге может получиться драйвер с несколькими режимами работы.

Готовые изделия для питания мощных светодиодов можно посмотреть здесь.

Существует огромное количество принципиальных схем стабилизаторов тока, которые могут быть использованы как драйвера для мощных светодиодов. Производится также бесчисленное количество специализированных микросхем, на базе которых можно собирать драйвера самой разной сложности – все ограничивается только Вашим желанием и потребностями. Мы рассмотрели только самые простые самодельные драйвера. Читайте также статью, в которой рассматривается схема драйвера для светодиода от сети в 220В.


Объяснение 2 лучших схем ограничителя тока

В этом посте объясняются 2 простые универсальные схемы регулятора тока, которые можно использовать для безопасной эксплуатации любого желаемого светодиода высокой мощности.

Описанная здесь универсальная схема ограничителя тока для высокомощных светодиодов может быть интегрирована с любым грубым источником постоянного тока для получения превосходной защиты от перегрузки по току для подключенных мощных светодиодов.

Почему ограничение тока имеет решающее значение для светодиодов

Мы знаем, что светодиоды являются высокоэффективными устройствами, которые способны производить ослепительное освещение при относительно низком потреблении, однако эти устройства очень уязвимы, особенно к теплу и току, которые являются дополнительными параметрами и влияют на светодиод. представление.

Приведенные выше параметры становятся критически важными, особенно при использовании светодиодов высокой мощности, которые выделяют значительное количество тепла.

Если светодиод управляется более высоким током, он будет иметь тенденцию нагреваться сверх допустимых значений и разрушаться, в то время как, наоборот, если рассеивание тепла не контролируется, светодиод начнет потреблять больше тока, пока не будет разрушен.

В этом блоге мы изучили несколько универсальных ИС для рабочих лошадок, таких как LM317, LM338, LM196 и т. Д., Которые обладают множеством выдающихся возможностей регулирования мощности.

LM317 предназначен для работы с токами до 1,5 ампер, LM338 допускает максимум 5 ампер, а LM196 предназначен для генерации до 10 ампер.

Здесь мы используем эти устройства для ограничения тока для светодиодов самыми простыми из возможных способов:

Первая схема, представленная ниже, сама по себе проста, используя только один рассчитанный резистор, IC может быть сконфигурирован как точный регулятор или ограничитель тока.

ИЗОБРАЖЕНИЕ ВЫШЕЙ ЦЕПИ

Расчет резистора ограничителя тока

На рисунке показан переменный резистор для настройки контроля тока, однако R1 можно заменить на постоянный резистор, рассчитав его по следующей формуле:

R1 (Ограничивающий резистор ) = Vref / current

или R1 = 1.25 / ток.

Ток может быть разным для разных светодиодов и может быть рассчитан путем деления оптимального прямого напряжения на его мощность, например, для светодиода мощностью 1 Вт ток будет 1 / 3,3 = 0,3 ампера или 300 мА, ток для других светодиодов может быть равен рассчитывается аналогичным образом.

Приведенный выше рисунок поддерживает максимум 1,5 А, для больших диапазонов тока ИС можно просто заменить на LM338 или LM196 в соответствии со спецификациями светодиода.

Application Circuits

Изготовление светодиодного лампового светильника с регулируемым током.

Вышеупомянутая схема может быть очень эффективно использована для создания прецизионных цепей светодиодных трубок с регулируемым током.

Ниже показан классический пример, который можно легко изменить в соответствии с требованиями и спецификациями светодиодов.

Схема драйвера светодиода постоянного тока мощностью 30 Вт

Последовательный резистор, подключенный к трем светодиодам, рассчитывается по следующей формуле:

R = (напряжение питания — общее прямое напряжение светодиода) / ток светодиода

R = (12 — 3.3 + 3,3 + 3,3) / 3 ампера

R = (12 — 9,9) / 3

R = 0,7 Ом

R Вт = V x A = (12-9,9) x 3 = 2,1 x 3 = 6,3 Вт

Ограничение тока светодиода с помощью транзисторов

В случае, если у вас нет доступа к IC LM338 или если устройство недоступно в вашем районе, вы можете просто настроить несколько транзисторов или BJT и сформировать эффективную схему ограничителя тока для вашего светодиода.

Схема цепи управления током с использованием транзисторов приведена ниже:

PNP-версия указанной схемы

Как рассчитать резисторы

Для определения R1 вы можете использовать следующую формулу:

R1 = ( Нас — 0.7) Hfe / ток нагрузки,

, где Us = напряжение питания, Hfe = усиление прямого тока T1, ток нагрузки = ток светодиода = 100 Вт / 35 В = 2,5 А

R1 = (35 — 0,7) 30 / 2,5 = 410 Ом,

Мощность для вышеуказанного резистора будет P = V 2 / R = 35 x 35/410 = 2,98 или 3 Вт

R2 можно рассчитать, как показано ниже:

R2 = 0,7 / ток светодиода
R2 = 0,7 /2,5 = 0,3 Ом, мощность
можно рассчитать как = 0,7 x 2,5 = 2 Вт.

Использование полевого МОП-транзистора для более высоких токовых приложений.

Полевые МОП-транзисторы

более эффективны, чем биполярные транзисторы, с точки зрения обработки более высокого тока и мощности.Следовательно, для приложений, требующих ограничения высокого тока, для нагрузок с высокой мощностью, МОП-транзистор может использоваться вместо T1.

Текущая пропускная способность полевого МОП-транзистора будет зависеть от его номинальных значений V DS и I DS в зависимости от температуры корпуса. Это означает, что полевой МОП-транзистор сможет выдерживать величину тока, определяемую продуктом его V DS x I DS , при условии, что температура корпуса не превышает 40 градусов Цельсия.

Это может показаться практически невозможным, поэтому фактический предел будет определяться количеством V DS и I DS , которое позволяет устройству работать при температуре ниже отметки 40 градусов Цельсия.

Вышеупомянутые схемы ограничения тока на основе BJT можно модернизировать, заменив T1 на MOSFET, как показано ниже:

Расчет номинала резистора останется таким же, как описано выше для версии BJT

Схема ограничителя переменного тока

Мы можем легко преобразуйте указанный выше ограничитель постоянного тока в универсальную схему ограничителя переменного тока.

Использование транзистора Дарлингтона

В этой схеме регулятора тока используется пара Дарлингтона T2 / T3, соединенная с T1 для реализации петли отрицательной обратной связи.

Работу можно понять следующим образом. Допустим, на входе питания ток источника I по какой-то причине начинает расти из-за большого потребления нагрузкой. Это приведет к увеличению потенциала на R3, вызывая повышение потенциала базы / эмиттера T1 и проводимости через его коллектор-эмиттер. Это, в свою очередь, приведет к тому, что базовая предвзятость пары Дарлингтона станет более обоснованной. Из-за этого увеличение тока будет сдерживаться и ограничиваться нагрузкой.

Включение подтягивающего резистора R2 гарантирует, что T1 всегда будет проводить с постоянным значением тока (I), которое задается следующей формулой. Таким образом, колебания напряжения питания не влияют на ограничение тока цепи.

R3 = 0,6 / I

Здесь I — ограничение тока в амперах, требуемое приложением.

Другая простая схема ограничителя тока

В этой концепции используется простая схема с общим коллектором BJT. который получает свое базовое смещение от переменного резистора 5 кОм.

Этот потенциометр помогает пользователю регулировать или устанавливать максимальный ток отключения для выходной нагрузки.

При отображении значений выходной ток отключения или ограничение тока можно установить от 5 мА до 500 мА.

Хотя из графика мы можем понять, что процесс отсечки тока не очень резкий, на самом деле его вполне достаточно для обеспечения надлежащей защиты выходной нагрузки от перегрузки по току.

Тем не менее, диапазон ограничения и точность могут быть изменены в зависимости от температуры транзистора.

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемами, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

Улучшение этой схемы драйвера светодиода с регулируемым током

В этой схеме генераторы функций слева представляют цифровые выходные выводы микроконтроллера.В настоящий момент я использую Arduino Uno для этой цели, и, конечно же, соответствующим компонентом будет ATmega328.

Теперь у меня возникли проблемы с этой схемой. Похоже, что контакты MCU не совсем обеспечивают диапазон выходного напряжения, на который я рассчитывал. Даже при установке рабочего цикла ШИМ на 100% один из контактов поднимается только до 4,1 В (измерено мультиметром), а другие — примерно до 4,5-4,6 В. Точно так же при рабочем цикле PWM 0% они не совсем опускаются до 0, я получаю 0.28В на одном из них. Мои расчеты основаны на том, что это напряжение 5 В, поэтому результирующий ток неточен.

Мои операционные усилители Rail-to-Rail (MCP6004) работают хорошо, но не в нижнем диапазоне. У меня Vss подключен к земле, но когда V + снова подключен к земле, Vout колеблется при слегка положительном напряжении. Я читаю Vout на 0,8 В, 0,2 В и 0,65 В из этой конкретной настройки. Я предполагаю, что это можно исправить, если я могу обеспечить отрицательный Vss, но я думал, что эти операционные усилители должны работать по принципу «железнодорожный»! Однако я понимаю, что при использовании этих устройств могут быть физические ограничения, и мне, возможно, придется смириться с этим.

В результате всех этих факторов мои светодиоды не выключаются, когда входные контакты установлены на ноль (и MCU даже не достигает нуля, и даже при подключении V + к нулю Vout не достигает этого) и точность Контроль тока во время включения рабочего цикла все еще зависит от выходного напряжения MCU, которое действительно меняется.

Моя первоначальная цель добавления операционных усилителей в схему заключалась в том, чтобы позволить мне управлять напряжением эмиттера на транзисторах через операционные усилители, что дает мне возможность аналогового регулирования тока, а также повышенную эффективность, позволяя мне снизить значение резистора, чувствительного к току.Однако кажется, что определенные ограничения (в основном исходящие от операционного усилителя) привели к неоптимальной производительности.

Моя предыдущая рабочая итерация этой схемы была проще. У него не было операционных усилителей, и он просто выводил базу транзисторов с микроконтроллером. Это оказалось работоспособным, потому что во время выключения PWM при напряжении 0,3 В или около того этого было недостаточно для включения транзистора, и через диод протекал нулевой ток. Во время включения ШИМ напряжение эмиттера стало Vin-Vbe (Vin = напряжение на выходе MCU).Обратной стороной этого является то, что мой резистор регулирования тока не мог быть значительно уменьшен. Предположим, что Vbe составляет 0,7 В, а у меня Vin = 1 В (через делитель напряжения на выходе MCU). Тогда V_emitter составляет 0,3 В во время цикла, и установка тока будет затруднена.

Что я могу сделать сейчас, так это полностью отказаться от аналогового управления током и попытаться получить как можно более эффективный и компактный (с точки зрения количества и размера компонентов). Из того немногого, что я знаю о полевых МОП-транзисторах, кажется, что они подходят для переключения мощности.Я не знаю, нужен ли мне понижающий резистор (это вообще правильный термин?) На затворе или нет, поскольку у него больше не будет пути к земле, как это обеспечивает переход база-эмиттер. Мне интересно, как я могу сделать вещи эффективными, когда я пытаюсь управлять 3 светодиодами, у которых прямое напряжение различается до 1,5 В. Предположим, что при моем заданном токе Vf красного светодиода составляет 2,4 В, а Vf зеленого светодиода — 3,7 В. В любой достаточно простой схеме, питающей их обоих, от питающей шины 5 В, почти половина мощности, используемой для красного светодиода, должна рассеиваться в виде тепла?

Может оказаться, что специализированные микросхемы драйверов светодиодов будут наиболее подходящим выбором для приложения PWM.Мне нужно будет поэкспериментировать с моим TL4242. Они достаточно крошечные, чтобы я мог делать удивительные вещи, но я даже не могу их протестировать, пока не получу расходные материалы для сборки печатных плат. Этот пакет для поверхностного монтажа МАЛЕНЬКИЙ.

Еще я могу попробовать перейти на источник питания с более высоким напряжением и поставить заземление микроконтроллера на более высокий потенциал, чтобы я мог увеличить диапазон работы операционных усилителей. Однако я не совсем уверен, как мне это сделать, сохраняя при этом хорошую эффективность. Существуют ли какие-либо схемы или микросхемы, которые могут каким-то образом предоставить мне отрицательный потенциал, просто получая положительный потенциал? Или это нарушит сохранение заряда или что-то в этом роде?

Хотя в этом проекте я пришел к пониманию того, насколько сложно проектировать функциональные, небольшие и эффективные схемы.Я хотел бы особенно поблагодарить пользователей stevenvh и Olin Lathrop за то, что они неизменно помогали мне указывать мне правильное направление.

Конфигурация цепи светодиода

| Основы электроники

прямое напряжение

Когда ток течет через светодиод в положительном направлении, напряжение, возникающее между анодом и катодом, называется прямым напряжением (VF). Единица измерения напряжения — вольт (В).
В таблице данных, например, представлен график характеристик прямого напряжения, генерируемого по отношению к текущему току (прямой ток IF против прямого напряжения VF).
Эта характеристика является наиболее важным параметром при рассмотрении реальной схемы светодиодного освещения.

Характеристики прямого тока (IF) — прямого напряжения (VF), пример 1

Характеристики IF-VF зависят от материала светодиодного элемента, его размера и даже цвета излучения. Он также будет варьироваться в зависимости от температуры окружающей среды. Кроме того, существует характерное для полупроводников распределение значений характеристик, известное как изменчивость.
Изменения VF не являются проблемой, когда светодиоды работают в режиме постоянного тока, но для постоянного напряжения необходимо учитывать эти изменения и колебания при проектировании.

Схема светодиодного освещения

[В случае последовательной цепи освещения]

При последовательном включении светодиодов через привод постоянного напряжения схема обычно включает резистор, подключенный последовательно со светодиодами для управления током.

Для этого типа схемы сначала считайте прямой ток IF и прямое напряжение VF горящего светодиода из характеристик IF-VF.
Значение R (текущее управляющее сопротивление) определяется путем вычисления путем ввода этих значений в приведенное выше уравнение.

[В случае параллельной цепи освещения]

Для параллельного соединения с приводом постоянного напряжения мы рекомендуем конфигурацию схемы, в которой используется управляющий резистор для каждого светодиода (которые расположены бок о бок в указанной выше цепи последовательного освещения).

Характеристики

LED IF-VF зависят от материала элемента и цвета излучения. Кроме того, индивидуальные вариации, присущие полупроводникам, существуют, даже когда материал и цвет излучения одинаковы.
Как показано на графике ниже, когда VF светодиода ① и светодиода ② различаются, управление током с помощью всего одного резистора затрудняет управление током, протекающим к каждому светодиоду (IF1 и IF2).
Подключение резистора к каждому светодиоду позволяет индивидуально настраивать ток (IF1 и IF2), что позволяет настраивать индивидуальные настройки (например, для согласования тока и подавления колебаний яркости). Кроме того, приложение высокого напряжения к резистору, например, путем увеличения входного напряжения Vin, позволяет реализовать конструкцию, которая учитывает изменения.

LED (светоизлучающий диод) на страницу продукта

Простая схема поиска светодиодов / светодиодов с использованием 3 транзисторов — Deeptronic

Рисунок 1. Собранная схема светодиода Hamuro Running

Запуск / поиск цепей светодиодов в Интернете

Схема

Running LED, или иногда называемая схемой LED Chaser, очень популярна в реализации с использованием интегральной схемы (IC) 4017. Практически все электронные сайты имеют схему в своем списке схематических диаграмм, вы можете проверить эту схему танцующего света, например.Схема, основанная на этой ИС, очень гибкая, поскольку ее скорость можно легко регулировать, изменяя тактовую частоту, а количество светодиодов может быть установлено от 2 до 10, подключив последний использованный выход к контакту сброса. Говоря о работе / поиске светодиодной схемы, у нас возникает вопрос: есть ли более простая альтернатива для запуска светодиодной схемы без 4017 IC? К счастью, ответ — да!

Триггерная схема и ее расширение

Идея этого возникла у меня в голове много лет назад, когда я учился в старшей школе, когда я много узнал об электронике с очень ограниченным учебником, когда мне хотелось изучать магию, где я должен теоретизировать, как работают схемы, представляя, как текут электроны. в схеме, и базовая схема триггера натолкнула меня на идею сделать работающий светодиод.Базовая схема триггера имеет две подсистемы (устройства), которые попеременно включаются и выключают другую сторону. Как насчет того, чтобы расширить эту схему до трех блоков, и каждый блок будет подключен, чтобы выключить следующий блок по кругу? Посмотрите на принципиальную схему схемы ниже (Рисунок 2).

Рисунок 2. Принципиальная схема светодиода Hamuro Running

Схема состоит из трех подсистем, называемых блоком, состоящим из одного светодиода, одного транзистора, одного конденсатора, одного стабилитрона и двух резисторов.Когда мы отсоединяем соединения каждого блока от конденсатора к следующему блоку, каждый блок будет питаться самостоятельно, и все светодиоды загорятся. Теперь, если мы затем подключим эти конденсаторы, активный блок попытается отключить другой блок, замкнув базовый ток на землю через конденсатор на активный транзистор.

Запуск цепи для пониженного напряжения

К каждой базе транзистора добавлен стабилитрон, чтобы повысить уровень его включения. Без этих диодов светодиод не будет полностью выключен, если мы запустим эту схему при напряжении питания 6 В или выше.Конечно, вы можете опустить эти диоды, если вы хотите использовать эту схему от батарей 3 В, уменьшите резисторы R1, R3 и R5, если вы это сделаете. Если вы используете источник питания с более низким напряжением (VS) и светодиоды с прямым падением напряжения (VLED), значение сопротивления (VR) можно вычислить, выбрав величину тока для светодиода (IL), а затем найдите сопротивление по (ВС-ВЛЕД) / Ил. Здесь не учитывается насыщенный коллектор-эмиттер транзистора, так как он будет достаточно низким по сравнению с VS и VLED.

Асимметрия смещения транзисторов

Если вы посмотрите на резистор смещения R7, он дает другой ток смещения для транзистора по сравнению с другими транзисторами, и это дает более короткий период выключения LED3. На самом деле это не очень хорошо, но эта асимметрия необходима, чтобы гарантировать, что схема не застрянет в сбалансированном состоянии, не вызывающем колебаний. Когда все смещения уравновешены, это состояние залипания обычно возникает при включении питания, тогда мы должны выполнить «сброс», закоротив один из конденсаторов, чтобы разрядить заряд и заставить схему колебаться.Использование асимметричного смещения решает эту проблему, и что мы делаем, так это сохраняем разницу достаточно малой, чтобы давать достаточно быстрые стартовые колебания при включении, но не слишком заметные по временному изменению мигающих светодиодов. Посмотрите, как работает схема в собранном и запитанном виде, на нашем видеоканале Youtube ниже и попробуйте сами, удачи!

Статьи по теме

Простая схема генератора постоянного тока с использованием транзистора

Многие из нас, кто работал с аналоговыми схемами, часто сталкивались с терминами «источник напряжения» и «источник тока» в схемотехнике.Хотя все, что обеспечивает постоянное напряжение, например, простой USB-выход на 5 В или адаптер на 12 В, можно рассматривать как источник напряжения, термин «источник тока» всегда остается загадкой. И многие схемы, особенно та, которая включает в себя операционные усилители или схемы переключения, потребуют от вас использования источника постоянного тока, чтобы проект работал. Итак, что подразумевается под текущим источником? Как это будет работать и зачем это нужно?

В этом руководстве мы найдем ответы на эти вопросы, а также построим и протестируем простую схему источника постоянного тока с использованием транзистора.Схема, используемая в этом руководстве, сможет обеспечить постоянный ток 100 мА на вашу нагрузку, но вы можете изменить ее с помощью потенциометра в соответствии с вашими проектными требованиями. Интересное право! Итак, приступим.

Что такое источник постоянного тока (CC)?

Обычно, когда блок питания управляет нагрузкой, может быть два возможных режима работы: один — в режиме постоянного напряжения (CV), а другой — в режиме постоянного тока (CC).

В режиме CV источник питания делает выходное напряжение постоянным и изменяет выходной ток в зависимости от сопротивления нагрузки. Лучшим примером будет ваш USB-порт 5 В, где выходное напряжение фиксировано на уровне 5 В, но в зависимости от нагрузки ток будет меняться. Если вы подключите маленький светодиод, он будет потреблять меньше тока, а если вы подключите больший, он будет потреблять больше тока, но напряжение на светодиоде всегда будет 5 В.

В режиме CC идеальный источник питания обеспечивает постоянный выходной ток и изменяет выходное напряжение в зависимости от сопротивления нагрузки.Примером этого может служить зарядное устройство 12 В в режиме CC, где ток зарядки будет фиксироваться в зависимости от напряжения. В случае, если ваша батарея составляет 10,5 В, если вы подключаете ее к зарядному устройству на 1 А, 12 В, выходной ток от зарядного устройства всегда будет 1 А, но выходное напряжение будет изменяться для поддержания этого зарядного тока 1 А. Таким образом, здесь требуются цепи постоянного тока, другим примером может быть схема драйвера светодиода постоянного тока, где ток через светодиод должен быть постоянным.

Простой источник постоянного тока 100 мА на транзисторе

В этом проекте мы построим простой транзисторный генератор постоянного тока, используя всего 4 компонента.Это очень недорогая схема, которая может обеспечить источник постоянного тока 100 мА с использованием источника питания 5 В. Он также будет иметь потенциометр для управления токовым выходом в диапазоне от 1 до 100 мА. Он будет обеспечивать постоянный ток даже при изменении сопротивления нагрузки. Это будет полезно использовать, когда в цепи требуется постоянный ток без колебаний. Ранее мы также построили другой тип схемы источника тока, называемой схемой токового насоса Хауленда, и схемой текущего зеркала, вы также можете взглянуть на них, если хотите.Теперь давайте посмотрим на материалы, необходимые для этого проекта.

Необходимые материалы:

  1. TL431
  2. BC547
  3. 2к резистор 1%
  4. Переменный резистор 10 кОм
  5. 22R 1% резистор
  6. Адаптер 5 В постоянного тока или блок питания.
  7. Различное сопротивление нагрузке в соответствии с требованиями.
  8. Макетная плата и провода для подключения
  9. Мультиметр для тестирования.

Как указано в вышеприведенной спецификации, схема состоит только из двух активных компонентов, TL431 и BC547.TL431 является регулятором шунта, который использует ссылку 2.5V напряжения. Он поддерживает катодный ток 1–100 мА для операций, связанных с шунтом. Корпус этого компонента такой же, как и у обычного сквозного транзистора. Остальные компоненты являются пассивными. Для точной выходной мощности резисторы должны иметь допуск 1%.

Схема источника постоянного тока

:

Принципиальная схема источника постоянного тока, использующего проект транзистора, показана ниже.

Вышеупомянутая схема полностью подключена к линии 5В.Выходная нагрузка должна быть подключена между выходом и заземлением. На приведенной выше схеме BC547 работает как проходной транзистор, подробнее об этом будет сказано в рабочем разделе.

Важные расчеты для цепи постоянного тока

Выходной ток указанной схемы зависит от приведенной ниже формулы, которую можно использовать для расчета выходного тока схемы источника постоянного тока.

I  out =  V  ref  / R4 + I  KA  

Для этой цепи

I  out = 100 мА  (.100А)
В  исх. =  2,5 В
I  KA  = 1 мА (0,001 A) [Примечание: минимальный ток смещения] 

Итак,

I  из  = V  исх.  / R4 + I  KA 
0,100 = 2,5 / R4 + 0,001
0,100 - 0,001 = 2,5 / R4
R4 = 2,5 / 0,099
R4 = 25 Ом (приблизительно) 

Доступное наименьшее приближающее значение R4 составляет 22 Ом. Теперь переменный резистор или значение потенциометра можно найти по той же формуле. Раньше максимальный доступный ток 100 мА достигался резистором 22 Ом.На этот раз потенциометр снизит выходной ток до самого низкого уровня.

Поскольку минимальный катодный ток, необходимый для TL431, составляет 1 мА, можно предположить, что минимальный ток будет 2 мА. Следовательно, используя ту же формулу,

I  из  = V  исх.  / VR  1  + I  KA 
0,002 = 2,5 / VR  1  + 0,001
0,002 - 0,001 = 2,5 / VR  1 
0,001 = 2,5 / VR  1 
VR  1  = 2,5 К 

Таким образом, доступно наименьшее близкое значение 2.Потенциометр 2k может использоваться для контроля тока. Последний расчет заключается в вычислении значения резистора смещения R1 по формулам ниже.

R1 = V  дюйм  / (I  из  / hFE + I  KA ) 

Для этой схемы

Io  ut  = 100 мА (0,100 А)
В  в  = 5 В
hFE = 100 (максимум)
IKA = 1 мА (0,001 А) [Примечание: минимальный ток смещения]
R1 = V  дюйм  / (I  из  / hFE + I  KA )
R1 = 5 / (. 100/100 + .001)
R1 = 2,5 кОм 

Таким образом, доступное наименьшее значение R1 приближающего устройства может быть равно 2.2к.

Работа цепи постоянного тока:

Транзистор BC547 действует как проходной транзистор, который управляется резистором смещения R1 и шунтирующим стабилизатором TL431. База транзистора фактически подключена к делителю тока. Эта схема делителя тока сделана с использованием резистора смещения и шунтирующего регулятора. TL431 регулирует постоянный ток посредством измерения опорного напряжения и управления проходят транзистор BC547. Схема построена на макете, как показано ниже.

Тестирование цепи источника постоянного тока

Когда плата была готова, я включил свою схему, используя источник постоянного тока 5 В, и начал ее тестирование. Я использовал разные нагрузки (разные значения резистора) на выходной стороне и следил за тем, чтобы ток всегда оставался постоянным. Я использовал свой мультиметр для измерения выходного тока моей схемы, и он всегда был около 100 мА, как показано на рисунке ниже

.

Полное видео тестирования можно найти внизу этой страницы.Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в разделе комментариев ниже или используйте форумы для других технических вопросов.

Применение цепей источника постоянного тока

В системе светодиодного освещения требуется источник постоянного тока для операций, связанных с управлением светодиодами. Как и в портативных устройствах, в схемах зарядки аккумуляторов используются источники постоянного тока. Небольшой список приложений, в которых используется источник постоянного тока, приведен ниже

.

  • Система усилителя.
  • Солнечные системы
  • Электромагниты
  • Система двигателя для постоянной скорости.
  • Датчики на эффекте Холла.
  • Цепи стабилизатора смещения стабилитронов.

Цепи вывода общего назначения GPIO

Цепи вывода общего назначения GPIO

Щелкайте кнопки меню непосредственно ниже, чтобы быстро найти информацию о MegaSquirt®:

  • Модуль MicroSquirt®
  • V1 / V2 MicroSquirt®
  • Важная информация
    Безопасность
    Информация
  • MicroSquirt®
    Поддержка
    Форум
    • MShift ™ TCU
      • MShift ™ Введение
      • Руководство по сборке GPIO для 4L60E
        • Базовые схемы
        • GPO1, GPO2, GPO3,
          GPO4 (светодиоды шестерен)
        • VB1, VB2, VB3, VB4
        • ШИМ1, ШИМ2, ШИМ3, ШИМ4
        • GPI1, GPI2, GPI5
          (2 / 4WD, Input2, понижающая передача)
        • GPI3 (температура)
        • GPI4 (Датчик тормоза)
        • EGT1, EGT2, EGT3,
          EGT4 (нагрузка без CAN, линейное давление
          , Input3,
          Input1)
        • VR1 (Датчик скорости автомобиля
          )
        • VR2 (кнопка переключения на более высокую передачу)
        • Последние штрихи
        • Тестирование платы GPIO
      • Руководство по внешнему подключению для 4L60E
      • Код текущей версии
      • Настройки пользователя
      • Код

      • βeta
      • Архивы кодов
      • Приобрести комплект
        GPIO
      • Работа с таблицей смены
      • Последовательный порт
        Подключение
        Устранение неисправностей
      • CANbus
        Настройка
      • Решение проблем VSS
      • Порты, контакты, схемы, соединения
      • Обсуждение MShift ™ Форумы
      • Разное.MShift ™
        Темы
      • MShift ™ карта сайта
    • Код проекта шаблона

    • Введение в плату GPIO

    • MShift ™ / GPIO
      Форум поддержки
  • Цепи вывода общего назначения GPIO

    Помимо выделенной широтно-импульсной модуляции и сильноточных выходов драйвера зажигания (и множества входных цепей), плата ввода-вывода общего назначения (GPIO) имеет четыре выходные цепи общего назначения.Производитель может сконфигурировать их для работы в качестве цепей заземления (с обратным ходом или без), драйверов светодиодов, цепей заземления с повышающим напряжением. Разумеется, умные пользователи могут найти другие способы настройки этих выходных цепей.

    Приведенная выше схема является общей, конкретные компоненты на платах, которые соответствуют каждой цепи GPO каждому элементу на схеме:

    905 905 905 9017 D21 GPO2

    JP4

    Отдельные цепи GPOx подключаются к разъему ampseal и процессору следующим образом:

    Ra Rb Da Db Qa 905 905 905 GP 905 D19 Q9 JP1
    GPO2 R17 R18 D17 D21 Q11 D20 Q10 JP2
    GPO4 R19 R20 D18 D22 Q12

    Цепь

    Порт ЦП

    Вывод AMP
    номер

    GPO1 PM4 905 905 905
    GPO3 PM5 8
    GPO4 PB4 9

    Любую из выходных цепей можно настроить любым способом: не все они должны быть одинаковыми, и не все должны быть установлены.

    Транзистор по умолчанию для схем GPOx — ZTX450. Этот транзистор способен выдерживать постоянный ток до 1 А. Можно использовать транзисторы большей емкости, такие как ZTX651 (NPN, постоянный ток 2 А), однако ток в конечном итоге может быть ограничен способностью дорожек платы проводить требуемый ток (они рассчитаны на постоянный ток до 2 А). ).

    Простая цепь заземления

    Эта схема состоит из:

    Эта схема просто заземляет устройство через транзистор по команде процессора.Он подходит для слаботочных устройств, которые выдают сигнал напряжения, который может быть «понижен», например, некоторые модули зажигания, внешние светодиоды и т. Д. Обратите внимание, что схема имеет два состояния: заземленный (активный) и плавающий (неактивный). См. Ниже советы по выбору подходящего транзистора и базового резистора. Если вам нужен сигнал 5 или 12 вольт, который переключается с высокого на низкий (5 или 12 вольт на землю), используйте вместо этого подтягивающую цепь.

    Цепь обратного заземления

    Эта схема состоит из:

    Цепь обратного заземления используется для подключения устройств с умеренно высокой индуктивностью, как правило, реле или соленоида.На реле / ​​соленоид подается 12 Вольт, и он заземляется через цепь заземления обратного хода GPIO. Эти устройства создают всплеск напряжения обратного хода, когда ток прекращается, и в этой схеме этот всплеск напряжения передается на источник питания 12 В через обратный диод ( D1 ), снижая вероятность повреждения транзистора. (Обратите внимание, что если ваше устройство питается от источника питания 5 В, вы должны перемыть J1 на источник питания 5 В.)

    Светодиодный драйвер

    Эта схема состоит из:

    Эта схема используется для работы светодиода (LED).Внешних подключений нет, однако светодиод можно снять с платы, просто протянув провода к светодиоду с помощью проводов. См. Ниже советы по выбору подходящего транзистора и базового резистора.

    Схема подтягивания

    Эта схема состоит из:

    Цепь подтягивания используется для обеспечения сигнала 5 или 12 В, который переключается с высокого на низкий (5 или 12 В на землю). Это используется для таких вещей, как некоторые модули зажигания, и для подключения к некоторым другим электронным устройствам.См. Ниже советы по выбору подходящего транзистора и базового резистора.

    (показано напряжение 5 В)

    Выбор транзистора для выходной цепи

    Выходные цепи общего назначения GPIO настроены на транзистор NPN в корпусе TO-92.

    Транзистор имеет три соединения:

    1. База : ток через соединение базы (которое идет к эмиттеру) контролирует ток от коллектора к эмиттеру.
    2. Коллектор : в цепях GPOx коллектор подключен к заземляемому устройству и проводит весь ток от этого устройства, и
    3. Эмиттер : эмиттер заземлен, проводя ток коллектора и базы.

    Обратите внимание, что это означает, что транзистор может делать две вещи:

    • Он может усилить слабых сигнала (при подаче слабого сигнала на базу ток значительно усиливается на пути коллектор / эмиттер — при подходящем напряжении), или
    • Он может использовать небольшой ток (например, который может подавать процессор) на переключатель гораздо больший ток (например, те, которые используют внешние устройства).

    В большинстве случаев цепь GPOx будет использоваться для переключения внешних устройств. Чтобы выбрать транзистор для этой цели:

    1. Определите максимальный регулируемый (коммутируемый) ток. Максимальный ток коллектора транзистора Ic (max) должен быть больше, чем ток через коммутируемое устройство (Ic). Ток нагрузки (Ic) равен напряжению питания (Vs), деленному на сопротивление нагрузки (R):

      Ic = Vs / R (это закон Ома — наиболее фундаментальная взаимосвязь электрических цепей)

      Обычно для внешних автомобильных устройств напряжение питания составляет ~ 12В.

      Например, предположим, что измеренное сопротивление нашего устройства составляет 48 Ом. Ic = 12/48 = 0,250 А = 250 мА

    2. Минимальный коэффициент усиления по току транзистора (hFE мин ) должен быть как минимум в пять раз больше тока нагрузки Ic, деленного на максимальный выходной ток микросхемы.

      hFE (мин.)> 5 × (ток нагрузки Ic / макс. Ток микросхемы)

      Для процессора 9S12 на плате GPIO абсолютный максимальный выходной ток составляет 25 мА, и лучше оставить его на уровне 10 мА.Итак, вам понадобятся:

      hFE (мин.)> 5 × (ток нагрузки Ic / макс. Ток микросхемы) = 5 * ([Vs / r]) / (. 010) = 500 * [Vs / R]

      Для источника питания 12 В это составляет примерно:

      hFE (мин)> 500 * [Vs / R] = 6000 / R

      В нашем предыдущем примере это помогает:

      hFE (мин.)> 6000 / R = 6000/48 = 125 , поэтому hFE должно быть не менее 125

    3. Выберите транзистор, который отвечает этим требованиям, и запишите его свойства: Ic (макс.) И hFE (мин.).В дополнение к характеристикам hFE и Ic, «корпус» транзистора (его физические размеры и расположение выводов) должен соответствовать разводке платы GPIO (если вы не хотите перемыкать выводы и т. Д.). Выходные цепи GPOx имеют корпус ТО-92. Вот несколько распространенных транзисторов ТО-92:

      905 905 905 905 905 905

      Общее название Ic hFE Digi-Key
      Номер детали
      -ND
    4. Рассчитайте номинальное необходимое сопротивление базы:

      Rbase = (Vc × hFE) / (5 × Ic)

      где

      Vc = напряжение питания микросхемы (5.0 для 9С12)

      Итак, из нашего предыдущего примера:

      Rbase = Ra = (Vc × hFE) / (5 × Ic) = (5,0 x 125) / (5 * 0,250) = 125 / 0,250 = 500 Ом

    5. Затем выберите следующее наименьшее стандартное значение для базового резистора (Ra). Резисторы обычно имеют номиналы 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68 и 82 (и кратные 10, 100, 1000 и т. Д.) С допуском 10%. Более мелкие различия доступны при более высоких допусках. Однако для переключения 10% вполне достаточно, просто используйте резистор со следующим меньшим значением из того, что вы рассчитали.

      В нашем примере, если вы рассчитываете 500 Ом для базового резистора, используйте резистор 470 Ом (1/8 Вт достаточно для базовых резисторов, которые, вероятно, будут использоваться на плате GPIO).

    Наконец, помните, что если нагрузка представляет собой реле или соленоид, вы должны использовать обратную схему, которая имеет защитный диод (Da).

    Между прочим, транзистор Дарлингтона — это два транзистора, собранных вместе, чтобы обеспечить очень высокий коэффициент усиления по току (hFe). Ток, усиленный первым транзистором, дополнительно усиливается вторым транзистором.Общий коэффициент усиления по току, hFE, равен двум отдельным коэффициентам усиления, умноженным друг на друга. В результате hFE> 10000 не является чем-то необычным, и они подходят для управления большими токами с помощью порта процессора.

    Выбор светодиода для выходной цепи

    Светодиоды выполняют две функции:

    1. Они пропускают ток только в одном направлении (от анода к катоду), как и все обычные диоды,
    2. Они излучают свет определенной длины волны (цвета), проводя ток в прямом направлении.

    Свойство излучения света позволяет нам использовать светодиоды в качестве индикаторов, управляемых процессором (и транзистором).

    1. Выберите светодиод. У светодиодов есть ряд параметров, которые необходимо учитывать:
      • Если (макс.) — это максимальный прямой ток, прямой означает только при правильном подключении светодиода,
      • Vf (тип.) Типичное прямое напряжение, VL при расчете резистора светодиода. Обычно это около 2 В, за исключением синих или белых светодиодов, которые обычно около 4 В,
      • Vf (макс.) Максимальное прямое напряжение,
      • Vr (макс.) Максимальное обратное напряжение, т.е.е. максимальное напряжение, которое светодиод может выдержать в «неправильном» направлении до выхода из строя и разрушения светодиода (это не важно для светодиодов, подключенных правильно),
      • Сила света — это визуальная яркость светодиода в милликанделах (мкд) при максимальном прямом токе,
      • Угол обзора — это угол, под которым можно легко увидеть светодиод. Типичные светодиоды имеют угол обзора 60 °, некоторые имеют узкий луч около 30 °,
      • Длина волны — это максимальная длина волны в нанометрах (нм) излучаемого света, которая сообщает вам цвет света, излучаемого светодиодом.

      Расстояние между отверстиями для светодиодов на плате GPIO предназначено для светодиодов T3 / 4 (это размер корпуса, который определяет физические размеры светодиода). Вы можете использовать другие светодиоды, согнув и / или переставив перемычки.

    2. Выберите резистор. Светоизлучающий диод должен иметь резистор, подключенный последовательно с ним, чтобы ограничить ток через светодиод, иначе он очень быстро сгорит.

      Номинал резистора Rb в цепях GPOx можно рассчитать как:

      Rb = (Vs — Vl) / I

      где

      • Vs = напряжение питания,
      • Vl = падение напряжения на светодиодах (обычно ~ 2 В, но 4 В для синих и белых светодиодов),
      • I = ток светодиода, он должен быть меньше или равен максимальному, не больше.

      Если рассчитанное значение резистора недоступно, выберите следующее более высокое стандартное значение резистора. Тогда сила тока будет немного меньше максимальной (что приведет к небольшому уменьшению яркости светодиода), что предпочтительнее слишком большого тока.

      Например, на плате GPIO напряжение питания Vs = 5 В (если вы не переставили перемычку на источник питания 12 В), для красного светодиода (Vl = 2 В), требующего тока I = 20 мА = 0,020 А, вы должны использовать:

      Rb = (5 — 2) / 0,020 = 150 Ом

      Вы можете использовать более высокое сопротивление, чтобы уменьшить яркость светодиода или уменьшить потребление тока.

    Выбор обратного диода для выходной цепи

    Обратный диод имеет два важных параметра:

    1. Пиковое повторяющееся обратное напряжение: оно должно быть больше, чем напряжение питания
    2. Непериодический пиковый прямой импульсный ток: он должен выдерживать выброс обратного тока.

    Плата GPIO настроена на диоды в корпусе DO-41. Они имеют корпус длиной от 4 до 5 мм и 2 штуки.От 0 до 2,7 мм в диаметре, с осевыми выводами (толщиной от 0,7 до 0,9 мм). Иногда можно использовать другие диоды, загибая провода и т. Д.

    Очень распространены диоды серии 1N4001-1N4007. Они имеют номинальное обратное напряжение от 50 Вольт (1N4001) до 1000 Вольт (1N4007). Их импульсный ток может достигать 30 ампер. Для обратного диода подходит любой из них.

    Выбор подтягивающего резистора для выходной цепи

    Подтягивающий резистор используется для ограничения тока, протекающего от источника повышающего напряжения, когда транзистор (Qa) заземляет цепь.Когда транзистор открыт (т. Е. Не позволяет току течь), подтягивающее напряжение будет приложено к цепи, пока внешнее устройство не заземлено (имеет очень высокий импеданс). Таким образом, подтягивающий резистор может иметь относительно высокое сопротивление, ограничивая потребление тока.

    1. Определите текущее потребление. Ток, потребляемый от источника подтягивающего напряжения, будет примерно:

      I = Vs / Rb (закон Ома применяется к подтягивающей цепи)

      (без учета падения напряжения на транзисторе)

      Например, если Vs = 12 В, и у нас есть подтягивающий резистор 1 кОм (1000 Ом), то:

      Я = 12/1000 =.012 Ампер

    2. Чтобы определить требуемую мощность резистора, мы вычисляем рассеиваемую мощность резистора, которая составляет:

      P = I * Vs, в ваттах

      и поскольку V = 1 / Rb, P = I 2 / Rb также

      Итак, в нашем примере:

      P = 0,012 * 12 = 0,144 Вт

      Поскольку это более 1/8 Вт (0,125 Вт), мы должны использовать резистор на 1/4 Вт для непрерывной работы. Однако, если внешнее устройство не включается в течение длительного времени, а вместо этого переключается регулярно, можно использовать резистор на 1/8 Вт.Резисторы различных физических размеров могут быть установлены путем соответствующего изгиба выводов.




    © 2006, 2007 Аль Гриппо и Брюс Боулинг — Все права защищены. MegaSquirt ® и MicroSquirt ® являются зарегистрированными товарными знаками.


    Цепи ограничителя тока источника питания »Электроника

    Методы и схемы ограничителей тока с использованием диодов и транзисторов для обеспечения функции ограничения тока для источников питания и других цепей.


    Схемы линейного источника питания Праймер и руководство Включает:
    Линейный источник питания
    Шунтирующий регулятор
    Регулятор серии
    Ограничитель тока
    Регуляторы серий 7805, 7812 и 78 **

    См. Также:
    Обзор электроники блока питания
    Импульсный источник питания
    Защита от перенапряжения
    Характеристики блока питания
    Цифровая мощность
    Шина управления питанием: PMbus
    Бесперебойный источник питания


    Цепи ограничителя тока являются ключевыми для источников питания, защищая их в случае короткого замыкания или других условий перегрузки.

    Ввиду возможного повреждения источника питания в случае перегрузки почти всегда устанавливаются ограничители тока, и они являются стандартной функцией, встроенной в ИС регулируемых источников питания.

    Как следует из названия, схема ограничения тока ограничивает ток от регулируемого источника питания до максимальной величины, определяемой цепью, и таким образом можно избежать серьезного повреждения цепей, как источника питания, так и цепи, на которую подается питание. .

    Эти схемы больше подходят для линейных источников питания, хотя аналогичные методы измерения могут использоваться в импульсных источниках питания.

    Виды ограничения тока

    Как и в случае с любой технологией и типом электронной схемы, есть несколько вариантов, из которых можно выбрать. То же самое и с ограничителями тока, используемыми в регулируемых источниках питания.

    Существует два основных типа цепи ограничителя тока:

    • Ограничение постоянного тока: При использовании ограничения постоянного тока выходное напряжение поддерживается по мере увеличения тока до тех пор, пока не будет достигнута точка, в которой достигается максимум.В этот момент ток поддерживается на этом уровне, в то время как напряжение падает с увеличением нагрузки.

      Это основная форма ограничения тока, используемая в регулируемых источниках питания. Схема проста и использует всего несколько электронных компонентов, но не снижает ток в случае короткого замыкания — он поддерживается на максимальном уровне, и это может привести к повреждению схемы.

      Один из недостатков заключается в том, что при запуске ограничения тока потребляется максимальный ток, но в этот момент выходное напряжение падает, а это означает, что на последовательном транзисторе в регулируемом источнике питания повышается напряжение на нем.Это увеличивает рассеиваемую мощность внутри устройства.

      В точке, где выходное напряжение почти равно нулю, протекает максимальный ток, а напряжение на нем — это полное входное напряжение от схем сглаживания и выпрямителя. Это не идеально, потому что на этапе проектирования электронной схемы необходимо сделать поправку на это, что потребует, возможно, большего последовательного транзистора, а также дополнительных возможностей теплоотвода, добавляя дополнительные затраты и размер к регулируемому источнику питания.

    • Обратное ограничение тока: В этом типе ограничения тока, используемом в регулируемых источниках питания, выходное напряжение поддерживается до момента, когда ограничение тока начинает действовать. В этот момент, вместо того, чтобы просто ограничивать ток, он фактически начинает уменьшаться. Таким образом, ток уменьшается по мере увеличения перегрузки, и тем самым снижается риск повреждения.

      Ограничение тока обратной связи в регуляторе напряжения снижает потребление энергии, поскольку по мере увеличения перегрузки ток уменьшается и общая потребляемая мощность падает, сохраняя тепловыделение последовательного транзистора в более разумных пределах.

      Ограничение тока обратной связи, хотя и немного более сложное, может быть реализовано с использованием относительно небольшого количества электронных компонентов. Поскольку эта функция обычно встроена в интегральные схемы регулируемого источника питания, дополнительные затраты на использование ограничения обратной связи по сравнению с ограничением постоянного тока не заметны. Соответственно, в этих ИС практически всегда используется ограничение тока обратной связи.

      Ограничитель обратной связи усложняет линейный источник питания, поскольку требует большего количества электронных компонентов, чем простой ограничитель постоянного тока.Также существует возможность состояния, известного как «блокировка», с неомическими устройствами, потребляющими постоянный ток независимо от напряжения питания. Ограничитель тока с обратной связью может также включать временную задержку, чтобы помочь избежать проблемы с блокировкой.

    Две разные формы линейного ограничения тока источника питания, как правило, используются в разных областях, фактический тип, используемый для любого конкретного приложения, выбирается на этапе проектирования электронной схемы проекта.

    Основная схема ограничения постоянного тока

    Существует ряд схем, которые можно использовать для ограничения постоянного тока для защиты источника питания, но в одной из простейших схем используются всего три электронных компонента: два диода и резистор.

    Простой регулируемый источник питания с ограничением тока

    В схеме ограничителя тока источника питания используется считывающий резистор, включенный последовательно с эмиттером выходного проходного транзистора. Два диода, помещенные между выходом схемы и базой проходного транзистора, обеспечивают действие по ограничению тока.

    Когда схема работает в нормальном рабочем диапазоне, на последовательном резисторе присутствует небольшое напряжение. Это напряжение плюс напряжение база-эмиттер транзистора меньше, чем падение на двух диодных переходах, необходимое для включения двух диодов, чтобы они могли проводить ток.Однако с увеличением тока увеличивается и напряжение на резисторе.

    Когда оно равно напряжению включения диода, напряжение на резисторе плюс падение на переходе база-эмиттер транзистора равняется двум падениям на диоде, и в результате это напряжение появляется на двух диодах, которые начинают проводить. Это начинает понижать напряжение на базе транзистора, тем самым ограничивая потребляемый ток.

    Схема этого диодного ограничителя тока для линейного источника питания особенно проста, и, соответственно, конструкция электронной схемы также очень проста.

    Значение последовательного резистора можно рассчитать так, чтобы напряжение на нем возрастало до 0,6 В (напряжение включения кремниевого диода) при достижении максимального тока. Однако всегда лучше убедиться, что есть некоторый запас, ограничивая ток от простого регулятора источника питания до того, как будет достигнут абсолютный максимальный уровень.

    Двухтранзисторный линейный стабилизатор питания с ограничением тока

    Такая же простая диодная форма ограничения тока может быть включена в схемы линейного источника питания, которые используют обратную связь для определения фактического выходного напряжения и обеспечения более точно регулируемого выходного сигнала.Если точка измерения выходного напряжения берется после резистора измерения последовательного тока, то падение напряжения на нем можно скорректировать на выходе.

    Схема линейного источника питания с обратной связью и ограничением тока

    Схема ограничения тока транзисторной обратной связи

    Схема ограничения тока обратной связи дает гораздо лучшие характеристики, чем обычная схема ограничения постоянного тока, используемая в более простых источниках питания.

    Транзисторный линейный стабилизатор источника питания с ограничением тока обратной связи

    В схеме обратной связи используется еще несколько электронных компонентов, в том числе транзистор и несколько резисторов, но она обеспечивает гораздо лучшую защиту источника питания и схемы, на которую подается питание.

    Схема работает, потому что по мере увеличения нагрузки возрастающая пропорция напряжения между эмиттером и землей падает на резисторе R3 — по мере уменьшения нагрузки эффект делителя потенциала означает, что большее напряжение падает на R3.

    Достигнута точка, когда транзистор Tr3 начинает включаться. Когда это происходит, он начинает ограничивать ток.

    Если сопротивление нагрузки становится меньше, тогда напряжение на R3 увеличивается, включает Tr3 больше, и это дополнительно снижает ток, уменьшая уровень подаваемого тока.

    Существует несколько уравнений, которые можно использовать для определения ключевых значений схемы, чтобы обеспечить требуемый максимальный ток для линейного регулятора напряжения, а также уровень обратного тока при коротком замыкании.

    Для максимального тока от линейного регулятора напряжения:

    Imax = 1R3 ((1 + R1R2) VBE + R1R2Vreg)

    Для тока короткого замыкания линейного регулятора напряжения:

    Отношение максимального тока к току короткого замыкания:

    ImaxISC = 1 + (R1R1 + R2) VregVBE

    Где:
    I max = максимальный ток регулятора напряжения до ограничения тока
    В BE = напряжение, при котором транзистор начинает включаться — обычно 0.6V
    V reg = выходное регулируемое напряжение
    I SC = ток, обеспечиваемый при коротком замыкании.

    Ввиду того, что точка считывания регулятора находится после резистора считывания тока, любое падение напряжения на резисторе не повлияет на выходное напряжение схемы, так как оно будет компенсироваться регулятором. (Это предполагает, что на последовательном транзисторе имеется достаточное напряжение для его правильной регулировки.) Таким образом, резистор измерения тока не вызовет никакого снижения выходного напряжения схемы регулятора источника питания.

    Схема ограничителя тока источника питания может быть включена в различные схемы с использованием транзисторов и полевых транзисторов в качестве элемента последовательного прохода. Операционные усилители могут быть использованы в качестве дифференциальных усилителей с получением требуемого напряжения опорного диска для выходных устройств.

    Основная проблема с обратным ограничением тока заключается в том, что оно не всегда хорошо работает с нелинейными нагрузками. Например, если бы он управлял лампой накаливания, где сопротивление в холодном состоянии намного ниже, чем в горячем, регулятор напряжения с ограничителем тока обнаружит очень низкое сопротивление и войдет в откидную крышку, не допуская лампа для нагрева и запуска.Индуктивные нагрузки могут столкнуться с аналогичными проблемами — двигатели и т. Д. Имеют большой пусковой ток. Это означает, что базовое ограничение тока обратной связи в большинстве случаев не подходит для этих типов нагрузки.

    Ограничение тока — ключевая особенность всех источников питания. Поскольку электронные устройства остаются включенными почти постоянно и часто остаются без присмотра, функции безопасности, такие как ограничение тока, имеют важное значение в линейных источниках питания, а также в импульсных источниках питания.

    К счастью, ограничение тока легко реализовать, оно не требует включения многих дополнительных электронных компонентов, а если оно содержится в интегральной схеме, дополнительные затраты не заметны.

    Другие схемы и схемотехника:
    Основы операционных усилителей
    Схемы операционных усилителей
    Цепи питания
    Конструкция транзистора
    Транзистор Дарлингтона
    Транзисторные схемы
    Схемы на полевых транзисторах
    Условные обозначения схем

    Вернуться в меню «Конструкция схемы».