Stroomstabilisatoren stabiliseren, in tegenstelling tot spanningsstabilisatoren, de stroom. In dit geval zal de spanning over de belasting afhangen van de weerstand ervan. Stroomstabilisatoren zijn nodig om elektronische apparaten zoals LED's of gasontladingslampen van stroom te voorzien; ze kunnen worden gebruikt in soldeerstations of warmtestabilisatoren om de bedrijfstemperatuur in te stellen. Bovendien zijn stroomstabilisatoren nodig om batterijen van verschillende typen op te laden. Stroomstabilisatoren worden veel gebruikt als onderdeel van geïntegreerde schakelingen om de stroom van versterker- en omzettrappen in te stellen. Daar worden ze meestal stroomgeneratoren genoemd.

Een kenmerk van stroomstabilisatoren is hun hoge uitgangsweerstand. Dit elimineert de invloed van ingangsspanning en belastingsweerstand op de uitgangsstroom. In het eenvoudigste geval kunnen uiteraard een spanningsbron en een weerstand als stroomgenerator dienen. Dit circuit wordt vaak gebruikt om een ​​indicatie-LED van stroom te voorzien. Een soortgelijk diagram wordt getoond in Figuur 1.

Figuur 1. Wee

Het nadeel van dit circuit is de noodzaak om een ​​hoogspanningsvoeding te gebruiken. Alleen in dit geval is het mogelijk een weerstand met voldoende hoge weerstand te gebruiken en een aanvaardbare stroomstabiliteit te bereiken. In dit geval wordt er stroom vrijgegeven aan de weerstand P = Ik 2× R, wat onaanvaardbaar kan zijn bij hoge stromen.

Stroomstabilisatoren op basis van transistors hebben zich veel beter bewezen. Hier profiteren we van het feit dat de uitgangsweerstand van de transistor erg hoog is. Dit is duidelijk te zien aan de uitgangskarakteristieken van de transistor. Ter illustratie laat figuur 2 zien hoe de uitgangsweerstand van een transistor kan worden bepaald op basis van zijn uitgangskarakteristieken.

Figuur 2. Bepaling van de uitgangsweerstand van een transistor op basis van zijn uitgangskarakteristieken

In dit geval kan de spanningsval klein worden ingesteld, waardoor u kleine verliezen kunt verkrijgen met een hoge stabiliteit van de uitgangsstroom. Hierdoor kan dit circuit worden gebruikt om achtergrondverlichtings-LED's van stroom te voorzien of om batterijen met een laag vermogen op te laden. Het stroomstabilisatiecircuit op een bipolaire transistor wordt getoond in figuur 3.

Figuur 3. Tra

In dit circuit wordt de spanning aan de basis van de transistor ingesteld door de zenerdiode VD1, weerstand R2 dient als stroomsensor. Het is de weerstand die de uitgangsstroom van de stabilisator bepaalt. Naarmate de stroom toeneemt, neemt de spanningsval erover toe. Het wordt toegepast op de emitter van de transistor. Als gevolg hiervan neemt de basis-emitterspanning, gedefinieerd als het verschil tussen de constante spanning aan de basis en de spanning aan de emitter, af en keert de stroom terug naar de ingestelde waarde.

Stroomgeneratoren werken op een vergelijkbare manier, waarvan de meest bekende het "stroomspiegel" -circuit is. Het gebruikt de emitterovergang van een bipolaire transistor in plaats van een zenerdiode, en de interne weerstand van de emitter van de transistor wordt gebruikt als weerstand R2. Het huidige spiegelcircuit wordt getoond in Figuur 4.

Figuur 4. Circuit "Huidige spiegel".

Stroomstabilisatoren die werken volgens het werkingsprincipe van het circuit getoond in figuur 3, samengesteld met behulp van veldeffecttransistors, zijn zelfs nog eenvoudiger. Daarin kunt u in plaats van een spanningsstabilisator het aardpotentieel gebruiken. Het stroomstabilisatiecircuit, gemaakt op een veldeffecttransistor, wordt getoond in figuur 5.

Figuur 5. Stroomstabilisatorcircuit met veldeffecttransistor

Alle overwogen schema's combineren een besturingselement en een vergelijkingscircuit. Een soortgelijke situatie werd waargenomen tijdens de ontwikkeling van compenserende spanningsstabilisatoren. Stroomstabilisatoren verschillen van spanningsstabilisatoren doordat het signaal in het feedbackcircuit afkomstig is van een stroomsensor die is aangesloten op het belastingstroomcircuit. Om stroomstabilisatoren te implementeren, worden daarom gewone microschakelingen als 142EN5 (LM7805) of LM317 gebruikt. Figuur 6 toont een stroomstabilisatorcircuit op de LM317-chip.

Figuur 6. Stroomstabilisatorcircuit op de LM317-chip

De stroomsensor is weerstand R1 en de stabilisator erop handhaaft een constante spanning en dus de stroom in de belasting. De weerstand van de stroomsensor is veel kleiner dan de belastingsweerstand. De spanningsval over de sensor komt overeen met de uitgangsspanning van de compensatiestabilisator. Het circuit in figuur 6 is perfect voor het voeden van verlichtings-LED's en batterijladers.

En zijn uitstekend als stroomstabilisatoren. Ze zorgen voor een grotere efficiëntie. vergeleken met compensatiestabilisatoren. Het zijn deze circuits die meestal worden gebruikt als drivers in LED-lampen.

Literatuur:

1. Sazjnev AM, Rogulina LG, Abramov SS “Voeding van apparaten en communicatiesystemen”: Leerboek / Staatsonderwijsinstelling voor hoger beroepsonderwijs SibGUTI. Novosibirsk, 2008 – 112 sec.
2. Aliev I.I. Elektrisch naslagwerk. – 4e druk. corr. – M.: IP Radio Soft, 2006. – 384 p.
3. Geytenko NL Secundaire stroombronnen. Circuitontwerp en berekening. Handleiding. – M., 2008. – 448 p.
4. Stroomvoorziening van apparaten en telecommunicatiesystemen: leerboek voor universiteiten / V.M. Bushuev, V.A. Deminsky, L.F. Zakharov en anderen - M., 2009. – 384 blz.

Educatief artikel over LED-stroomstabilisatoren en meer. Schema's van lineaire en gepulseerde stroomstabilisatoren worden overwogen.

In veel armatuurontwerpen is een stroomstabilisator voor LED's geïnstalleerd. LED's hebben, net als alle diodes, een niet-lineaire stroom-spanningskarakteristiek. Dit betekent dat wanneer de spanning over de LED verandert, de stroom onevenredig verandert. Naarmate de spanning toeneemt, neemt de stroom aanvankelijk heel langzaam toe en licht de LED niet op. Wanneer vervolgens de drempelspanning wordt bereikt, begint de LED te gloeien en neemt de stroom zeer snel toe. Bij een verdere verhoging van de spanning neemt de stroom catastrofaal toe en brandt de LED door.

De drempelspanning wordt in de karakteristieken van LED's aangegeven als voorwaartse spanning bij nominale stroom. De stroomsterkte voor de meeste energiezuinige LED's is 20 mA. Voor krachtige LED-verlichting kan de stroomsterkte hoger zijn: 350 mA of meer. Overigens genereren krachtige LED's warmte en moeten ze op een koellichaam worden geïnstalleerd.

Om de LED goed te laten werken, moet deze worden gevoed via een stroomstabilisator. Waarvoor? Feit is dat de LED-drempelspanning varieert. Verschillende soorten LED's hebben verschillende voorwaartse spanningen, zelfs LED's van hetzelfde type hebben verschillende voorwaartse spanningen - dit wordt in de kenmerken van de LED aangegeven als de minimum- en maximumwaarden. Bijgevolg zullen twee LED's die in een parallel circuit op dezelfde spanningsbron zijn aangesloten, verschillende stromen doorlaten. Deze stroom kan zo verschillend zijn dat de LED eerder uitvalt of direct doorbrandt. Bovendien vertoont de spanningsstabilisator ook een verloop van parameters (van het primaire vermogensniveau, van de belasting, van de temperatuur, eenvoudigweg in de loop van de tijd). Daarom is het onwenselijk om LED's in te schakelen zonder stroomvereffeningsapparaten. Er worden verschillende methoden voor stroomegalisatie overwogen. Dit artikel bespreekt apparaten die een zeer specifieke, gespecificeerde stroom-stroomstabilisator instellen.

Soorten huidige stabilisatoren

De stroomstabilisator stelt een bepaalde stroom in door de LED, ongeacht de spanning die op het circuit wordt toegepast. Wanneer de spanning op het circuit boven het drempelniveau stijgt, bereikt de stroom de ingestelde waarde en verandert deze niet verder. Bij een verdere toename van de totale spanning stopt de spanning op de LED met veranderen en neemt de spanning op de stroomstabilisator toe.

Omdat de spanning op de LED wordt bepaald door zijn parameters en over het algemeen ongewijzigd is, kan de stroomstabilisator ook een LED-vermogensstabilisator worden genoemd. In het eenvoudigste geval wordt het door het apparaat gegenereerde actieve vermogen (warmte) verdeeld tussen de LED en de stabilisator in verhouding tot de spanning daarover. Een dergelijke stabilisator wordt lineair genoemd. Er zijn ook zuinigere apparaten: stroomstabilisatoren op basis van een pulsomzetter (sleutelconverter of converter). Ze worden gepulseerd genoemd omdat ze in porties energie in zichzelf pompen - pulsen, zoals nodig door de consument. Een goede pulsomvormer verbruikt continu stroom, verzendt deze intern in pulsen van het ingangscircuit naar het uitgangscircuit en levert continu stroom aan de belasting.

Lineaire stroomstabilisator

De lineaire stroomstabilisator wordt warmer naarmate er meer spanning op wordt gezet. Dit is het belangrijkste nadeel. Het heeft echter een aantal voordelen, bijvoorbeeld:

• De lineaire stabilisator veroorzaakt geen elektromagnetische interferentie
• Eenvoudig van ontwerp
• Lage kosten in de meeste toepassingen

Omdat een schakelende converter nooit volledig efficiënt is, zijn er toepassingen waarbij een lineaire regelaar een vergelijkbaar of zelfs groter rendement heeft - wanneer de ingangsspanning slechts iets hoger is dan de LED-spanning. Overigens wordt bij voeding vanuit het netwerk vaak een transformator gebruikt, aan de uitgang waarvan een lineaire stroomstabilisator is geïnstalleerd. Dat wil zeggen dat eerst de spanning wordt verlaagd tot een niveau dat vergelijkbaar is met de spanning op de LED, en vervolgens wordt met behulp van een lineaire stabilisator de vereiste stroom ingesteld.

In een ander geval kunt u de LED-spanning dichter bij de voedingsspanning brengen: sluit de LED's in een serieschakeling aan. De spanning op de ketting is gelijk aan de som van de spanningen op elke LED.

Circuits van lineaire stroomstabilisatoren

Het eenvoudigste stroomstabilisatiecircuit is gebaseerd op één transistor (circuit "a"). Omdat de transistor een stroomversterker is, is de uitgangsstroom (collectorstroom) h 21 keer groter dan de stuurstroom (basisstroom) (versterking). De basisstroom kan worden ingesteld met behulp van een batterij en een weerstand, of met behulp van een zenerdiode en een weerstand (circuit "b"). Een dergelijk circuit is echter moeilijk te configureren, de resulterende stabilisator zal afhangen van de temperatuur, bovendien hebben transistors een breed scala aan parameters en bij het vervangen van een transistor zal de stroom opnieuw moeten worden geselecteerd. Een schakeling met feedback “c” en “d” werkt veel beter. Weerstand R in het circuit fungeert als feedback: naarmate de stroom toeneemt, neemt de spanning over de weerstand toe, waardoor de transistor wordt uitgeschakeld en de stroom afneemt. Circuit "d" heeft bij gebruik van transistoren van hetzelfde type een grotere temperatuurstabiliteit en het vermogen om de weerstandswaarde zoveel mogelijk te verlagen, waardoor de minimale spanning van de stabilisator en de vermogensafgifte op weerstand R worden verminderd.

De stroomstabilisator kan worden gemaakt op basis van een veldeffecttransistor met een p-n-overgang (circuit "d"). De gate-source-spanning bepaalt de drainstroom. Bij nul-poortbronspanning is de stroom door de transistor gelijk aan de initiële afvoerstroom gespecificeerd in de documentatie. De minimale bedrijfsspanning van een dergelijke stroomstabilisator is afhankelijk van de transistor en bereikt 3 volt. Sommige fabrikanten van elektronische componenten produceren speciale apparaten - kant-en-klare stabilisatoren met een vaste stroom, geassembleerd volgens het volgende schema: CRD (Current Regulated Devices) of CCR (Constant Current Regulator). Sommige mensen noemen het een diodestabilisator omdat het als een diode werkt wanneer het omgekeerd wordt geschakeld.

Het bedrijf On Semiconductor produceert bijvoorbeeld een lineaire stabilisator uit de NSIxxx-serie, die twee aansluitingen heeft en, om de betrouwbaarheid te vergroten, een negatieve temperatuurcoëfficiënt heeft - naarmate de temperatuur stijgt, neemt de stroom door de LED's af.

Een stroomstabilisator op basis van een pulsomvormer lijkt qua ontwerp sterk op een spanningsstabilisator op basis van een pulsomvormer, maar regelt niet de spanning over de belasting, maar de stroom door de belasting. Wanneer de stroom in de belasting afneemt, pompt deze het vermogen op, en wanneer deze toeneemt, wordt deze verlaagd. De meest voorkomende circuits van pulsomzetters omvatten een reactief element - een smoorspoel, die met behulp van een schakelaar (schakelaar) wordt gepompt met porties energie uit het ingangscircuit (van de ingangscapaciteit) en deze op zijn beurt overbrengt naar de belasting . Naast het voor de hand liggende voordeel van energiebesparing hebben pulsomvormers een aantal nadelen die moeten worden overwonnen met verschillende circuit- en ontwerpoplossingen:

• De schakelomvormer produceert elektrische en elektromagnetische interferentie
• Heeft doorgaans een complexe structuur
• Heeft geen absolute efficiëntie, dat wil zeggen, het verspilt energie voor zijn eigen werk en warmt op
• Het heeft meestal hogere kosten vergeleken met bijvoorbeeld transformator plus lineaire apparaten

Omdat energiebesparing in veel toepassingen van cruciaal belang is, streven componentontwerpers en circuitontwerpers ernaar de impact van deze nadelen te verminderen, en slagen daar vaak in.

Pulsconvertercircuits

Omdat de stroomstabilisator is gebaseerd op een pulsomzetter, laten we eens kijken naar de basiscircuits van pulsomzetters. Elke pulsomvormer heeft een sleutel, een element dat zich slechts in twee toestanden kan bevinden: aan en uit. Wanneer uitgeschakeld, geleidt de sleutel geen stroom en wordt er dus geen stroom op losgelaten. Wanneer ingeschakeld, geleidt de schakelaar stroom, maar heeft deze een zeer lage weerstand (idealiter gelijk aan nul), dienovereenkomstig wordt er stroom op vrijgegeven, bijna nul. De schakelaar kan dus delen van de energie van het ingangscircuit naar het uitgangscircuit overbrengen, vrijwel zonder vermogensverlies. In plaats van een stabiele stroom, die kan worden verkregen uit een lineaire voeding, zal de output van een dergelijke schakelaar echter een pulsspanning en -stroom zijn. Om weer stabiele spanning en stroom te krijgen, kun je een filter installeren.

Met een conventioneel RC-filter kun je het resultaat krijgen, maar de efficiëntie van een dergelijke omzetter zal niet beter zijn dan die van een lineaire, omdat al het overtollige vermogen vrijkomt bij de actieve weerstand van de weerstand. Maar als u een filter gebruikt in plaats van RC - LC (circuit "b"), kunnen dankzij de "specifieke" eigenschappen van inductie vermogensverliezen worden vermeden. Inductie heeft een nuttige reactieve eigenschap: de stroom er doorheen neemt geleidelijk toe, de elektrische energie die eraan wordt geleverd, wordt omgezet in magnetische energie en hoopt zich op in de kern. Nadat de schakelaar is uitgeschakeld, verdwijnt de stroom in de inductantie niet, de spanning over de inductantie verandert van polariteit en blijft de uitgangscondensator opladen, de inductantie wordt een stroombron via de bypass-diode D. Deze inductantie, ontworpen om te zenden kracht, wordt een choke genoemd. De stroom in de inductor van een goed werkend apparaat is constant aanwezig - de zogenaamde continue modus of continue stroommodus (in de westerse literatuur wordt deze modus Constant Current Mode - CCM genoemd). Wanneer de belastingsstroom afneemt, neemt de spanning op een dergelijke omzetter toe, neemt de in de inductor geaccumuleerde energie af en kan het apparaat in een discontinue bedrijfsmodus gaan wanneer de stroom in de inductor intermitterend wordt. Deze werkingsmodus verhoogt het interferentieniveau dat door het apparaat wordt gegenereerd aanzienlijk. Sommige converters werken in de grensmodus, wanneer de stroom door de inductor nul nadert (in de westerse literatuur wordt deze modus Border Current Mode - BCM genoemd). In ieder geval stroomt er een aanzienlijke gelijkstroom door de inductor, wat leidt tot magnetisatie van de kern, en daarom is de inductor gemaakt van een speciaal ontwerp - met een breuk of met behulp van speciale magnetische materialen.

Een stabilisator op basis van een pulsomvormer heeft een apparaat dat de werking van de sleutel regelt, afhankelijk van de belasting. De spanningsstabilisator registreert de spanning over de belasting en verandert de werking van de schakelaar (circuit “a”). De stroomstabilisator meet bijvoorbeeld de stroom door de belasting met behulp van een kleine meetweerstand Ri (schema “b”) die in serie is geschakeld met de belasting.

De omvormerschakelaar wordt, afhankelijk van het signaal van de regelaar, ingeschakeld met een andere inschakelduur. Er zijn twee veelgebruikte manieren om een ​​toets te besturen: pulsbreedtemodulatie (PWM) en huidige modus. In de PWM-modus regelt het foutsignaal de duur van de pulsen terwijl de herhalingssnelheid behouden blijft. In de huidige modus wordt de piekstroom in de inductor gemeten en wordt het interval tussen de pulsen gewijzigd.

Moderne schakelconverters gebruiken meestal een MOSFET-transistor als schakelaar.

Buck-converter

De hierboven besproken versie van de omzetter wordt een step-down-omzetter genoemd, omdat de spanning bij de belasting altijd lager is dan de spanning van de stroombron.

Omdat de inductor voortdurend unidirectionele stroom vloeit, kunnen de eisen aan de uitgangscondensator worden verminderd; de inductor met de uitgangscondensator fungeert als een effectief LC-filter. In sommige stroomstabilisatorcircuits, bijvoorbeeld voor LED's, is er mogelijk helemaal geen uitgangscondensator. In de westerse literatuur wordt een buck-converter een buck-converter genoemd.

Boost-omzetter

Onderstaande schakelregelaarschakeling werkt ook op basis van een smoorspoel, maar de smoorspoel is altijd aangesloten op de uitgang van de voeding. Wanneer de schakelaar open is, stroomt er stroom door de inductor en de diode naar de belasting. Wanneer de schakelaar sluit, accumuleert de inductor energie; wanneer de schakelaar opent, wordt de EMF die aan de aansluitingen ontstaat, opgeteld bij de EMF van de stroombron en neemt de spanning over de belasting toe.

In tegenstelling tot het vorige circuit wordt de uitgangscondensator opgeladen door een intermitterende stroom, daarom moet de uitgangscondensator groot zijn en kan een extra filter nodig zijn. In de westerse literatuur wordt een buck-boost-converter een Boost-converter genoemd.

Omvormer

Een ander pulsomzettercircuit werkt op dezelfde manier: wanneer de schakelaar gesloten is, accumuleert de inductor energie; wanneer de schakelaar opent, zal de EMF die aan de aansluitingen ontstaat het tegenovergestelde teken hebben en zal er een negatieve spanning op de belasting verschijnen.

Net als in het vorige circuit wordt de uitgangscondensator opgeladen door een intermitterende stroom, daarom moet de uitgangscondensator groot zijn en kan een extra filter nodig zijn. In de westerse literatuur wordt een inverterende omzetter een Buck-Boost-omzetter genoemd.

Voorwaartse en flyback-converters

Meestal worden voedingen vervaardigd volgens een schema dat een transformator gebruikt. De transformator zorgt voor galvanische isolatie van het secundaire circuit van de stroombron; bovendien kan de efficiëntie van een voeding op basis van dergelijke circuits 98% of meer bereiken. Een voorwaartse converter (circuit “a”) brengt energie over van de bron naar de belasting op het moment dat de schakelaar wordt ingeschakeld. In feite is het een aangepaste step-down-converter. De terugslagomzetter (circuit "b") draagt ​​tijdens de uit-stand energie over van de bron naar de belasting.

Bij een voorwaartse omzetter werkt de transformator normaal en wordt de energie opgeslagen in de inductor. In feite is het een pulsgenerator met een LC-filter aan de uitgang. Een flyback-converter slaat energie op in een transformator. Dat wil zeggen, de transformator combineert de eigenschappen van een transformator en een smoorspoel, wat bepaalde problemen oplevert bij het kiezen van het ontwerp.

In de westerse literatuur wordt een voorwaartse converter een voorwaartse converter genoemd. Flyback-omvormer.

Gebruik van een pulsomzetter als stroomstabilisator

De meeste schakelende voedingen worden geproduceerd met uitgangsspanningsstabilisatie. Typische circuits van dergelijke voedingen, vooral krachtige, hebben naast feedback van de uitgangsspanning een stroomregelcircuit voor een sleutelelement, bijvoorbeeld een weerstand met lage weerstand. Met deze bediening kunt u de bedrijfsmodus van de gasklep garanderen. De eenvoudigste stroomstabilisatoren gebruiken dit bedieningselement om de uitgangsstroom te stabiliseren. De stroomstabilisator blijkt dus nog eenvoudiger te zijn dan de spanningsstabilisator.

Laten we eens kijken naar het circuit van een pulsstroomstabilisator voor een LED op basis van een microschakeling van de bekende fabrikant van elektronische componenten On Semiconductor:

Het buck-convertercircuit werkt in continue stroommodus met een externe schakelaar. De schakeling is uit vele andere gekozen omdat deze laat zien hoe eenvoudig en effectief een schakelstroomregelaarcircuit met een vreemde schakelaar kan zijn. In het bovenstaande circuit bestuurt de besturingschip IC1 de werking van de MOSFET-schakelaar Q1. Omdat de omzetter in continustroommodus werkt, is het niet nodig een uitgangscondensator te installeren. In veel circuits is een stroomsensor geïnstalleerd in het schakelbroncircuit, maar dit vermindert de inschakelsnelheid van de transistor. In het bovenstaande circuit is de stroomsensor R4 geïnstalleerd in het primaire stroomcircuit, wat resulteert in een eenvoudig en effectief circuit. De sleutel werkt op een frequentie van 700 kHz, waardoor u een compacte smoorspoel kunt installeren. Met een uitgangsvermogen van 7 Watt en een ingangsspanning van 12 Volt bij werking op 700 mA (3 LED's) bedraagt ​​het rendement van het apparaat ruim 95%. Het circuit werkt stabiel tot 15 watt uitgangsvermogen zonder gebruik te maken van extra warmteafvoermaatregelen.

Een nog eenvoudiger circuit wordt verkregen door gebruik te maken van sleutelstabilisatorchips met een ingebouwde sleutel. Een circuit van een belangrijke LED-stroomstabilisator op basis van de /CAT4201-microschakeling:

Om een ​​apparaat met een vermogen tot 7 Watt te laten werken, zijn slechts 8 componenten nodig, inclusief de chip zelf. De schakelende regelaar werkt in de grensstroommodus en heeft een kleine keramische condensator nodig om te kunnen werken. Weerstand R3 is nodig bij voeding van 24 volt of hoger om de stijgingssnelheid van de ingangsspanning te verminderen, hoewel dit de efficiëntie van het apparaat enigszins vermindert. De werkfrequentie overschrijdt 200 kHz en varieert afhankelijk van de belasting en ingangsspanning. Dit komt door de regelmethode: het bewaken van de piekinductorstroom. Wanneer de stroom zijn maximale waarde bereikt, gaat de schakelaar open; wanneer de stroom tot nul daalt, wordt hij ingeschakeld. De efficiëntie van het apparaat bereikt 94%.

Ondanks de ruime keuze aan LED-zaklampen met verschillende ontwerpen in winkels, ontwikkelen radioamateurs hun eigen versies van circuits voor het voeden van witte, superheldere LED's. Kortom, de taak komt neer op het voeden van een LED met slechts één batterij of accu, en het uitvoeren van praktisch onderzoek.

Nadat een positief resultaat is verkregen, wordt het circuit gedemonteerd, worden de onderdelen in een doos gestopt, is het experiment voltooid en begint de morele voldoening. Vaak stopt het onderzoek daar, maar soms verandert de ervaring van het monteren van een specifiek apparaat op een breadboard in een echt ontwerp, gemaakt volgens alle regels van de kunst. Hieronder beschouwen we verschillende eenvoudige circuits ontwikkeld door radioamateurs.

In sommige gevallen is het erg moeilijk om te bepalen wie de auteur van het schema is, omdat hetzelfde schema op verschillende sites en in verschillende artikelen voorkomt. Vaak schrijven de auteurs van artikelen eerlijk dat dit artikel op internet is gevonden, maar het is niet bekend wie dit diagram voor het eerst heeft gepubliceerd. Veel circuits worden eenvoudigweg gekopieerd van de borden van dezelfde Chinese zaklampen.

Waarom zijn converters nodig?

Het punt is dat de gelijkspanningsval in de regel niet minder is dan 2,4...3,4V, dus het is simpelweg onmogelijk om een ​​LED aan te steken uit één batterij met een spanning van 1,5V, en nog meer uit een batterij met een spanning van 1,2V. Er zijn hier twee uitwegen. Gebruik een batterij van drie of meer galvanische cellen, of bouw op zijn minst de eenvoudigste.

Het is de converter waarmee u de zaklamp met slechts één batterij van stroom kunt voorzien. Deze oplossing verlaagt de kosten van voedingen en maakt bovendien een vollediger gebruik mogelijk: veel omvormers zijn operationeel met een diepe batterijontlading tot 0,7 V! Met behulp van een converter kunt u ook de grootte van de zaklamp verkleinen.

De schakeling is een blokkerende oscillator. Dit is een van de klassieke elektronische circuits, dus als het correct is gemonteerd en in goede staat verkeert, begint het onmiddellijk te werken. Het belangrijkste in dit circuit is om transformator Tr1 correct te winden en de fasering van de wikkelingen niet te verwarren.

Als kern voor de transformator kunt u een ferrietring van een onbruikbaar bord gebruiken. Het is voldoende om meerdere windingen geïsoleerde draad op te winden en de wikkelingen aan te sluiten, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.

De transformator kan worden gewikkeld met wikkeldraad zoals PEV of PEL met een diameter van maximaal 0,3 mm, waardoor je een iets groter aantal windingen op de ring kunt plaatsen, minimaal 10...15, wat enigszins zal verbetering van de werking van het circuit.

De wikkelingen moeten in twee draden worden gewikkeld en vervolgens de uiteinden van de wikkelingen verbinden zoals weergegeven in de afbeelding. Het begin van de wikkelingen in het diagram wordt weergegeven door een punt. U kunt elke n-p-n-transistor met laag vermogen gebruiken: KT315, KT503 en dergelijke. Tegenwoordig is het gemakkelijker om een ​​geïmporteerde transistor zoals BC547 te vinden.

Als je geen n-p-n-transistor bij de hand hebt, kun je bijvoorbeeld KT361 of KT502 gebruiken. In dit geval moet u echter de polariteit van de batterij wijzigen.

Weerstand R1 wordt geselecteerd op basis van de beste LED-gloed, hoewel het circuit werkt, zelfs als het eenvoudigweg wordt vervangen door een jumper. Het bovenstaande diagram is eenvoudigweg bedoeld “voor de lol”, voor het uitvoeren van experimenten. Dus na acht uur continu gebruik op één LED daalt de batterij van 1,5V naar 1,42V. We kunnen zeggen dat het bijna nooit ontlaadt.

Om de belastbaarheid van het circuit te bestuderen, kunt u proberen nog een aantal LED's parallel aan te sluiten. Bij vier LED's blijft de schakeling bijvoorbeeld vrij stabiel werken, bij zes LED's begint de transistor op te warmen, bij acht LED's neemt de helderheid merkbaar af en wordt de transistor erg heet. Maar het plan blijft nog steeds werken. Maar dit is alleen voor wetenschappelijk onderzoek, omdat de transistor in deze modus lange tijd niet zal werken.

Als je van plan bent om op basis van dit circuit een eenvoudige zaklamp te maken, zul je nog een paar onderdelen moeten toevoegen, die voor een helderdere gloed van de LED zorgen.

Het is gemakkelijk te zien dat in dit circuit de LED niet wordt gevoed door pulserende stroom, maar door gelijkstroom. Uiteraard zal in dit geval de helderheid van de gloed iets hoger zijn en zal het niveau van pulsaties van het uitgestraalde licht veel minder zijn. Elke hoogfrequente diode, bijvoorbeeld KD521 (), is geschikt als diode.

Converters met choke

Een ander eenvoudigste diagram wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding. Het is iets ingewikkelder dan de schakeling in figuur 1, het bevat 2 transistors, maar in plaats van een transformator met twee wikkelingen heeft het alleen inductor L1. Zo'n choke kan op een ring van dezelfde spaarlamp worden gewikkeld, waarvoor je slechts 15 windingen wikkeldraad met een diameter van 0,3...0,5 mm hoeft op te winden.

Met de opgegeven spoelinstelling op de LED kunt u een spanning tot 3,8 V verkrijgen (voorwaartse spanningsval over de 5730 LED is 3,4 V), wat voldoende is om een ​​LED van 1 W van stroom te voorzien. Het opzetten van het circuit omvat het selecteren van de capaciteit van condensator C1 in het bereik van ±50% van de maximale helderheid van de LED. Het circuit is operationeel wanneer de voedingsspanning wordt verlaagd naar 0,7 V, wat een maximaal gebruik van de batterijcapaciteit garandeert.

Als het beschouwde circuit wordt aangevuld met een gelijkrichter op diode D1, een filter op condensator C1 en een zenerdiode D2, krijg je een voeding met laag vermogen die kan worden gebruikt om op-amp-circuits of andere elektronische componenten van stroom te voorzien. In dit geval wordt de inductantie van de inductor geselecteerd binnen het bereik van 200...350 μH, diode D1 met een Schottky-barrière, zenerdiode D2 wordt geselecteerd op basis van de spanning van het geleverde circuit.

Met een succesvolle combinatie van omstandigheden kun je met een dergelijke omvormer een uitgangsspanning van 7...12V verkrijgen. Als u van plan bent de converter te gebruiken om alleen LED's van stroom te voorzien, kan zenerdiode D2 van het circuit worden uitgesloten.

Alle beschouwde circuits zijn de eenvoudigste spanningsbronnen: het beperken van de stroom door de LED gebeurt op vrijwel dezelfde manier als bij verschillende sleutelhangers of in aanstekers met LED's.

De LED wordt, via de aan/uit-knop, zonder enige beperkingsweerstand, gevoed door 3...4 kleine schijfbatterijen, waarvan de interne weerstand de stroom door de LED beperkt tot een veilig niveau.

Huidige feedbackcircuits

Maar een LED is tenslotte een actueel apparaat. Het is niet voor niets dat de documentatie voor LED's gelijkstroom aangeeft. Daarom bevatten echte LED-stroomcircuits stroomfeedback: zodra de stroom door de LED een bepaalde waarde bereikt, wordt de eindtrap losgekoppeld van de voeding.

Spanningsstabilisatoren werken precies hetzelfde, alleen is er spanningsfeedback. Hieronder ziet u een circuit voor het voeden van LED's met stroomfeedback.

Bij nader onderzoek kun je zien dat de basis van het circuit dezelfde blokkeeroscillator is, gemonteerd op transistor VT2. Transistor VT1 is de besturingseenheid in het feedbackcircuit. Feedback in dit schema werkt als volgt.

LED's worden aangedreven door spanning die zich ophoopt over een elektrolytische condensator. De condensator wordt opgeladen via een diode met gepulseerde spanning van de collector van transistor VT2. De gelijkgerichte spanning wordt gebruikt om de LED's van stroom te voorzien.

De stroom door de LED's gaat langs het volgende pad: de positieve plaat van de condensator, LED's met beperkende weerstanden, de stroomfeedbackweerstand (sensor) Roc, de negatieve plaat van de elektrolytische condensator.

In dit geval ontstaat er een spanningsval Uoc=I*Roc over de feedbackweerstand, waarbij I de stroom door de LED's is. Naarmate de spanning toeneemt (de generator werkt immers en laadt de condensator op), neemt de stroom door de LED's toe, en dientengevolge neemt de spanning over de feedbackweerstand Roc toe.

Wanneer Uoc 0,6 V bereikt, gaat transistor VT1 open, waardoor de basis-emitterovergang van transistor VT2 wordt gesloten. Transistor VT2 sluit, de blokkeergenerator stopt en stopt met het opladen van de elektrolytische condensator. Onder invloed van een belasting wordt de condensator ontladen en daalt de spanning over de condensator.

Het verlagen van de spanning op de condensator leidt tot een afname van de stroom door de LED's en als gevolg daarvan tot een afname van de feedbackspanning Uoc. Daarom sluit transistor VT1 en interfereert niet met de werking van de blokkeergenerator. De generator start op en de hele cyclus herhaalt zich keer op keer.

Door de weerstand van de feedbackweerstand te veranderen, kun je de stroom door de LED's binnen een groot bereik variëren. Dergelijke circuits worden pulsstroomstabilisatoren genoemd.

Integrale stroomstabilisatoren

Momenteel worden stroomstabilisatoren voor LED's in een geïntegreerde versie geproduceerd. Voorbeelden zijn onder meer gespecialiseerde microschakelingen ZXLD381, ZXSC300. De onderstaande circuits zijn afkomstig uit de datasheet van deze chips.

De figuur toont het ontwerp van de ZXLD381-chip. Het bevat een PWM-generator (Pulse Control), een stroomsensor (Rsense) en een uitgangstransistor. Er zijn slechts twee ophangdelen. Dit zijn LED en inductor L1. Een typisch aansluitschema wordt weergegeven in de volgende afbeelding. De microschakeling wordt geproduceerd in het SOT23-pakket. De opwekkingsfrequentie van 350 KHz wordt ingesteld door interne condensatoren; deze kan niet worden gewijzigd. Het apparaatrendement bedraagt ​​85%, starten onder belasting is zelfs bij een voedingsspanning van 0,8V mogelijk.

De doorlaatspanning van de LED mag niet meer zijn dan 3,5 V, zoals aangegeven in de onderste regel onder de afbeelding. De stroom door de LED wordt geregeld door de inductie van de inductor te veranderen, zoals weergegeven in de tabel aan de rechterkant van de afbeelding. De middelste kolom toont de piekstroom, de laatste kolom toont de gemiddelde stroom door de LED. Om het rimpelniveau te verminderen en de helderheid van de gloed te vergroten, is het mogelijk om een ​​gelijkrichter met een filter te gebruiken.

Hier gebruiken we een LED met een doorlaatspanning van 3,5V, een hoogfrequente diode D1 met een Schottky-barrière, en een condensator C1, bij voorkeur met een lage equivalente serieweerstand (lage ESR). Deze vereisten zijn nodig om de algehele efficiëntie van het apparaat te vergroten, waarbij de diode en de condensator zo min mogelijk worden verwarmd. De uitgangsstroom wordt geselecteerd door de inductie van de inductor te selecteren, afhankelijk van het vermogen van de LED.

Het verschilt van de ZXLD381 doordat het geen interne uitgangstransistor en een stroomsensorweerstand heeft. Met deze oplossing kunt u de uitgangsstroom van het apparaat aanzienlijk verhogen en daardoor een LED met een hoger vermogen gebruiken.

Als stroomsensor wordt een externe weerstand R1 gebruikt, door de waarde te veranderen kun je afhankelijk van het type LED de benodigde stroom instellen. Deze weerstand wordt berekend met behulp van de formules in de datasheet voor de ZXSC300-chip. We zullen deze formules hier niet presenteren; indien nodig is het gemakkelijk om een ​​datasheet te vinden en van daaruit de formules op te zoeken. De uitgangsstroom wordt alleen beperkt door de parameters van de uitgangstransistor.

Wanneer je alle beschreven circuits voor de eerste keer inschakelt, is het raadzaam om de accu aan te sluiten via een weerstand van 10 Ohm. Dit helpt de dood van de transistor te voorkomen als bijvoorbeeld de transformatorwikkelingen verkeerd zijn aangesloten. Als bij deze weerstand de LED oplicht, kan de weerstand worden verwijderd en kunnen er verdere aanpassingen worden gedaan.

Boris Aladysjkin

Stroomstabilisatoren zijn ontworpen om de stroom op de belasting te stabiliseren. De spanning over de belasting is afhankelijk van de weerstand ervan. Stabilisatoren zijn bijvoorbeeld nodig voor het functioneren van diverse elektronische apparaten.

U kunt de spanningsval zo instellen dat deze zeer klein is. Dit maakt het mogelijk om verliezen te verminderen met een goede stabiliteit van de uitgangsstroom. De weerstand aan de uitgang van de transistor is zeer hoog. Dit circuit wordt gebruikt om LED's aan te sluiten of batterijen met een laag vermogen op te laden.

De spanning over de transistor wordt bepaald door de zenerdiode VD1. R2 speelt de rol van stroomsensor en bepaalt de stroom aan de uitgang van de stabilisator. Naarmate de stroom toeneemt, wordt de spanningsval over deze weerstand groter. Er wordt spanning geleverd aan de emitter van de transistor. Als gevolg hiervan neemt de spanning op de basis-emitterovergang, die gelijk is aan het verschil tussen de basisspanning en de emitterspanning, af en keert de stroom terug naar de gespecificeerde waarde.

Huidig ​​spiegelcircuit

Stroomgeneratoren werken op dezelfde manier. Een populair circuit voor dergelijke generatoren is de "stroomspiegel", waarin een bipolaire transistor, of preciezer gezegd, een emitterovergang, wordt gebruikt in plaats van een zenerdiode. In plaats van weerstand R2 wordt emitterweerstand gebruikt.

Stroomstabilisatoren op het veld

De schakeling met veldeffecttransistoren is eenvoudiger.

De belastingsstroom loopt door R1. De stroom in het circuit: "+" van de spanningsbron, drain-gate VT1, belastingsweerstand, negatieve pool van de bron is zeer onbeduidend, omdat de drain-gate in de tegenovergestelde richting is voorgespannen.

De spanning op R1 is positief: links “-”, rechts is de spanning gelijk aan de spanning van de rechterarm van de weerstand. Daarom is de poortspanning ten opzichte van de bron negatief. Naarmate de belastingsweerstand afneemt, neemt de stroom toe. Daarom heeft de poortspanning vergeleken met de bron een nog groter verschil. Hierdoor sluit de transistor sterker.

Naarmate de transistor verder sluit, zal de belastingsstroom afnemen en terugkeren naar zijn oorspronkelijke waarde.

Apparaten op een chip

In eerdere regelingen zijn er elementen van vergelijking en aanpassing. Een soortgelijke circuitstructuur wordt gebruikt bij het ontwerpen van spanningsvereffeningsapparaten. Het verschil tussen apparaten die stroom en spanning stabiliseren is dat het signaal in het feedbackcircuit afkomstig is van een stroomsensor, die is aangesloten op het belastingstroomcircuit. Om stroomstabilisatoren te creëren, worden daarom populaire microschakelingen 142 EH 5 of LM 317 gebruikt.

Hier wordt de rol van een stroomsensor gespeeld door weerstand R1, waarop de stabilisator een constante spanning en belastingsstroom handhaaft. De sensorweerstandswaarde is aanzienlijk lager dan de belastingsweerstand. Een afname van de spanning op de sensor heeft invloed op de uitgangsspanning van de stabilisator. Dit circuit past goed bij laders en LED's.

Stabilisator schakelen

Pulsstabilisatoren gemaakt op basis van schakelaars hebben een hoog rendement. Ze zijn in staat om met een lage ingangsspanning een hoge spanning bij de consument te creëren. Dit circuit is op een microcircuit gemonteerd MAXIMUM 771.

Weerstanden R1 en R2 spelen de rol van spanningsdelers aan de uitgang van de microschakeling. Als de spanning aan de uitgang van de microschakeling hoger wordt dan de referentiewaarde, verlaagt de microschakeling de uitgangsspanning, en omgekeerd.

Als het circuit zo wordt gewijzigd dat de microschakeling reageert en de uitgangsstroom regelt, wordt een gestabiliseerde stroombron verkregen.

Wanneer de spanning over R3 onder de 1,5 V daalt, fungeert de schakeling als spanningsstabilisator. Zodra de belastingsstroom tot een bepaald niveau stijgt, wordt de spanningsval over weerstand R3 groter en werkt de schakeling als stroomstabilisator.

Weerstand R8 wordt aangesloten volgens het circuit wanneer de spanning boven 16,5 V komt. Weerstand R3 stelt de stroom in. Een negatief aspect van deze schakeling is de aanzienlijke spanningsval over de stroommeetweerstand R3. Dit probleem kan worden opgelost door een operationele versterker aan te sluiten om het signaal van R3 te versterken.

Stroomstabilisatoren voor LED's

Je kunt zo'n apparaat zelf maken met behulp van de microschakeling LM 317. Om dit te doen, hoeft u alleen nog maar een weerstand te selecteren. Het is raadzaam om de volgende voeding voor de stabilisator te gebruiken:

• 32 V printerblok.
• 19 V laptopblok.
• Eventuele 12 V-voeding.

Het voordeel van een dergelijk apparaat zijn de lage kosten, de eenvoud van ontwerp en de verhoogde betrouwbaarheid. Het heeft geen zin om zelf een complex circuit in elkaar te zetten; het is gemakkelijker om het aan te schaffen.

LED-verlichting wordt steeds vaker in ons leven geïntroduceerd. Grillige gloeilampen gaan kapot en de schoonheid vervaagt onmiddellijk. En dat allemaal omdat LED's niet kunnen werken als ze simpelweg op het lichtnet zijn aangesloten. Ze moeten worden verbonden via stabilisatoren (drivers). Deze laatste voorkomen spanningsdalingen, defecte componenten, oververhitting, enz. Dit artikel en hoe u een eenvoudig circuit met uw eigen handen kunt samenstellen, zullen worden besproken.

Stabilisator selectie

In het boordnetwerk van de auto is het bedrijfsvermogen ongeveer 13 V, terwijl de meeste LED's geschikt zijn voor 12 V. Daarom installeren ze meestal een spanningsstabilisator, waarvan de uitgang 12 V is. Er worden dus normale omstandigheden geboden voor de werking van verlichtingsapparatuur zonder noodsituaties en voortijdige uitval.

In dit stadium worden amateurs geconfronteerd met het keuzeprobleem: er zijn veel ontwerpen gepubliceerd, maar ze werken niet allemaal goed. U moet er een kiezen die uw favoriete voertuig waardig is en bovendien:

• zal echt werken;
• zal de veiligheid en beveiliging van verlichtingsapparatuur garanderen.

De eenvoudigste doe-het-zelf-spanningsstabilisator

Als u geen kant-en-klaar apparaat wilt kopen, is het de moeite waard om zelf te leren hoe u een eenvoudige stabilisator kunt maken. Het is moeilijk om met je eigen handen een polsstabilisator in een auto te maken. Daarom is het de moeite waard om de selectie van amateurcircuits en ontwerpen van lineaire spanningsstabilisatoren nader te bekijken. De eenvoudigste en meest voorkomende versie van een stabilisator bestaat uit een kant-en-klare microschakeling en een weerstand (weerstand).

De eenvoudigste manier om met uw eigen handen een stroomstabilisator voor LED's te maken, is op een microcircuit. De montage van onderdelen (zie onderstaande figuur) gebeurt op een geperforeerd paneel of een universele printplaat.

Schema van een voeding van 5 ampère met een spanningsregelaar van 1,5 tot 12 V.

Om zo'n apparaat zelf in elkaar te zetten, heb je de volgende onderdelen nodig:

• plateaumaat 35*20 mm ;
• chip LD1084;
• RS407-diodebrug of een kleine diode voor tegenstroom;
• een voeding bestaande uit een transistor en twee weerstanden. Ontworpen om de ringen uit te schakelen wanneer het groot- of dimlicht is ingeschakeld.

In dit geval zijn de LED's (3 stuks) in serie geschakeld met een stroombegrenzende weerstand die de stroom gelijk maakt. Deze set is op zijn beurt parallel verbonden met de volgende soortgelijke set LED's.

Stabilisator voor LED's op de L7812-chip in auto's

De stroomstabilisator voor LED's kan worden samengesteld op basis van een 3-polige DC-spanningsregelaar (serie L7812). Het gemonteerde apparaat is perfect voor het voeden van zowel LED-strips als individuele lampen in een auto.

Benodigde componenten om zo'n circuit samen te stellen:

• chip L7812;
• condensator 330 uF 16 V;
• condensator 100 uF 16 V;
• 1 ampère gelijkrichterdiode (bijvoorbeeld 1N4001 of een soortgelijke Schottky-diode);
• draden;
• krimpkous 3 mm.

Er kunnen eigenlijk veel opties zijn.

Aansluitschema gebaseerd op LM2940CT-12.0

Het stabilisatorlichaam kan van vrijwel elk materiaal worden gemaakt, behalve hout. Bij gebruik van meer dan tien LED's is het aan te raden een aluminium straler aan de stabilisator te bevestigen.

Misschien heeft iemand het geprobeerd en zal zeggen dat je het gemakkelijk kunt doen zonder onnodige problemen door de LED's rechtstreeks aan te sluiten. Maar in dit geval zal deze laatste zich meestal in ongunstige omstandigheden bevinden en daarom niet lang duren of volledig doorbranden. Maar het tunen van dure auto’s levert een vrij groot bedrag op.

Wat de beschreven schema's betreft, hun belangrijkste voordeel is eenvoud. Voor de productie zijn geen speciale vaardigheden of capaciteiten vereist. Als het circuit echter te complex is, wordt het onredelijk om het met uw eigen handen te monteren.

Conclusie

De ideale optie voor het aansluiten van LED's is via. Het apparaat compenseert netwerkschommelingen; met het gebruik ervan zullen stroompieken geen probleem meer zijn. In dit geval is het noodzakelijk om te voldoen aan de vereisten voor stroomvoorziening. Hiermee kunt u uw stabilisator aanpassen aan het netwerk.

Het apparaat moet maximale betrouwbaarheid, stabiliteit en stabiliteit bieden, bij voorkeur jarenlang. De kosten van de geassembleerde apparaten zijn afhankelijk van waar alle benodigde onderdelen worden gekocht.

In de video - voor LED's.