Strømstabilisatorer, i motsetning til spenningsstabilisatorer, stabiliserer strømmen. I dette tilfellet vil spenningen over lasten avhenge av motstanden. Gjeldende stabilisatorer er nødvendig for å drive elektroniske enheter som LED eller gassutladningslamper; de kan brukes i loddestasjoner eller varmestabilisatorer for å stille inn driftstemperaturen. I tillegg kreves strømstabilisatorer for å lade batterier av ulike typer. Strømstabilisatorer er mye brukt som en del av integrerte kretser for å stille inn strømmen til forsterker- og omformertrinn. Der kalles de vanligvis strømgeneratorer.

Et trekk ved strømstabilisatorer er deres høye utgangsmotstand. Dette eliminerer påvirkningen av inngangsspenning og belastningsmotstand på utgangsstrømmen. Selvfølgelig, i det enkleste tilfellet, kan en spenningskilde og en motstand tjene som en strømgenerator. Denne kretsen brukes ofte til å drive en indikator-LED. Et lignende diagram er vist i figur 1.

Figur 1. Resistorstrømstabilisatorkrets

Ulempen med denne kretsen er behovet for å bruke en høyspent strømforsyning. Bare i dette tilfellet er det mulig å bruke en motstand med tilstrekkelig høy motstand og oppnå akseptabel strømstabilitet. I dette tilfellet frigjøres strømmen ved motstanden P = I 2× R, som kan være uakseptabelt ved høye strømmer.

Nåværende stabilisatorer basert på transistorer har vist seg mye bedre. Her utnytter vi det faktum at utgangsmotstanden til transistoren er veldig høy. Dette kan tydelig sees fra transistorens utgangsegenskaper. For illustrasjon viser figur 2 hvordan man bestemmer utgangsmotstanden til en transistor fra dens utgangskarakteristikk.

Figur 2. Bestemme utgangsmotstanden til en transistor basert på dens utgangsegenskaper

I dette tilfellet kan spenningsfallet settes lite, noe som lar deg oppnå små tap med høy stabilitet av utgangsstrømmen. Dette gjør at denne kretsen kan brukes til å drive bakgrunnsbelyste LED-er eller lade batterier med lav effekt. Strømstabilisatorkretsen på en bipolar transistor er vist i figur 3.

Figur 3. Transistorstrømstabilisatorkrets

I denne kretsen er spenningen ved bunnen av transistoren satt av zenerdioden VD1, motstand R2 fungerer som en strømsensor. Det er motstanden som bestemmer utgangsstrømmen til stabilisatoren. Når strømmen øker, øker spenningsfallet over den. Den påføres transistorens emitter. Som et resultat avtar base-emitterspenningen, definert som forskjellen mellom konstant spenning ved basen og spenningen ved emitteren, og strømmen går tilbake til den innstilte verdien.

Strømgeneratorer fungerer på en lignende måte, den mest kjente er "strømspeilet". Den bruker emitterkrysset til en bipolar transistor i stedet for en zenerdiode, og den interne motstanden til transistorens emitter brukes som motstand R2. Den nåværende speilkretsen er vist i figur 4.

Figur 4. "Current mirror"-krets

Strømstabilisatorer som opererer etter operasjonsprinsippet til kretsen vist i figur 3, satt sammen ved bruk av felteffekttransistorer, er enda enklere. I dem, i stedet for en spenningsstabilisator, kan du bruke jordpotensialet. Strømstabilisatorkretsen, laget på en felteffekttransistor, er vist i figur 5.

Figur 5. Felteffekttransistorstrømstabilisatorkrets

Alle betraktede ordninger kombinerer et kontrollelement og en sammenligningskrets. En lignende situasjon ble observert under utviklingen av kompenserende spenningsstabilisatorer. Strømstabilisatorer skiller seg fra spenningsstabilisatorer ved at signalet inn i tilbakemeldingskretsen kommer fra en strømsensor koblet til laststrømkretsen. Derfor, for å implementere strømstabilisatorer, brukes slike vanlige mikrokretser som 142EN5 (LM7805) eller LM317. Figur 6 viser en strømstabilisatorkrets på LM317-brikken.

Figur 6. Strømstabilisatorkrets på LM317-brikken

Strømsensoren er motstand R1 og stabilisatoren på den opprettholder en konstant spenning og derfor strømmen i lasten. Motstanden til strømsensoren er mye mindre enn belastningsmotstanden. Spenningsfallet over sensoren tilsvarer utgangsspenningen til kompensasjonsstabilisatoren. Kretsen vist i figur 6 er perfekt for både å drive lysdioder og batteriladere.

Og er utmerket som strømstabilisatorer. De gir større effektivitet. sammenlignet med kompensasjonsstabilisatorer. Det er disse kretsene som vanligvis brukes som drivere inne i LED-lamper.

Litteratur:

1. Sazhnev A.M., Rogulina L.G., Abramov S.S. "Strømforsyning av enheter og kommunikasjonssystemer": Lærebok / Statens utdanningsinstitusjon for høyere profesjonsutdanning SibGUTI. Novosibirsk, 2008 – 112 s.
2. Aliev I.I. Elektrisk oppslagsbok. – 4. utg. korr. – M.: IP Radio Soft, 2006. – 384 s.
3. Geytenko E.N. Sekundære strømkilder. Kretsdesign og beregning. Opplæringen. – M., 2008. – 448 s.
4. Strømforsyning av enheter og telekommunikasjonssystemer: Lærebok for universiteter / V.M. Bushuev, V.A. Deminsky, L.F. Zakharov og andre - M., 2009. – 384 s.

Pedagogisk artikkel om LED-strømstabilisatorer og mer. Ordninger med lineære og pulserende strømstabilisatorer vurderes.

En strømstabilisator for LED er installert i mange armaturdesign. LED, som alle dioder, har en ikke-lineær strøm-spenningskarakteristikk. Dette betyr at når spenningen over LED-en endres, endres strømmen uforholdsmessig. Når spenningen øker, øker først strømmen veldig sakte, og LED-en lyser ikke. Så, når terskelspenningen er nådd, begynner LED-en å lyse og strømmen øker veldig raskt. Med en ytterligere økning i spenningen øker strømmen katastrofalt og LED-en brenner ut.

Terskelspenningen er indikert i egenskapene til lysdioder som fremspenning ved merkestrøm. Strømverdien for de fleste lysdioder med lav effekt er 20 mA. For LED-belysning med høy effekt kan strømstyrken være høyere - 350 mA eller mer. Forresten, høyeffekts LED genererer varme og må installeres på en kjøleribbe.

For at LED-en skal fungere som den skal, må den drives gjennom en strømstabilisator. For hva? Faktum er at LED-terskelspenningen varierer. Ulike typer lysdioder har forskjellig fremspenning, til og med lysdioder av samme type har forskjellige fremspenninger - dette er indikert i egenskapene til lysdioden som minimums- og maksimumsverdier. Følgelig vil to lysdioder koblet til samme spenningskilde i en parallellkrets passere forskjellige strømmer. Denne strømmen kan være så forskjellig at lysdioden kan svikte tidligere eller brenne ut umiddelbart. I tillegg har spenningsstabilisatoren også en drift av parametere (fra primæreffektnivået, fra belastningen, fra temperatur, ganske enkelt over tid). Derfor er det uønsket å slå på lysdioder uten strømutjevningsenheter. Ulike metoder for strømutjevning vurderes. Denne artikkelen diskuterer enheter som setter en veldig spesifikk, spesifisert strøm - strømstabilisatorer.

Typer strømstabilisatorer

Strømstabilisatoren setter en gitt strøm gjennom LED-en, uavhengig av spenningen som påføres kretsen. Når spenningen på kretsen øker over terskelnivået, når strømmen den innstilte verdien og endres ikke ytterligere. Med en ytterligere økning i totalspenningen slutter spenningen på LED å endre seg, og spenningen på strømstabilisatoren øker.

Siden spenningen på LED-en bestemmes av dens parametere og er generelt uendret, kan strømstabilisatoren også kalles en LED-strømstabilisator. I det enkleste tilfellet fordeles den aktive kraften (varmen) som genereres av enheten mellom LED-en og stabilisatoren i forhold til spenningen over dem. En slik stabilisator kalles lineær. Det finnes også mer økonomiske enheter - strømstabilisatorer basert på en pulsomformer (nøkkelomformer eller omformer). De kalles pulserende fordi de pumper strøm inn i seg selv i porsjoner - pulser, etter behov for forbrukeren. En skikkelig pulsomformer bruker strøm kontinuerlig, sender den internt i pulser fra inngangskretsen til utgangskretsen, og leverer strøm til lasten igjen kontinuerlig.

Lineær strømstabilisator

Den lineære strømstabilisatoren varmes opp jo mer spenningen påføres den. Dette er dens største ulempe. Det har imidlertid en rekke fordeler, for eksempel:

• Den lineære stabilisatoren skaper ikke elektromagnetisk interferens
• Enkel i design
• Lave kostnader i de fleste applikasjoner

Siden en bytteomformer aldri er helt effektiv, finnes det applikasjoner der en lineær regulator har sammenlignbar eller enda større effektivitet - når inngangsspenningen bare er litt høyere enn LED-spenningen. Forresten, når den drives fra nettverket, brukes ofte en transformator, ved utgangen som en lineær strømstabilisator er installert. Det vil si at først blir spenningen redusert til et nivå som kan sammenlignes med spenningen på LED-en, og deretter, ved hjelp av en lineær stabilisator, settes den nødvendige strømmen.

I et annet tilfelle kan du bringe LED-spenningen nærmere forsyningsspenningen - koble LED-ene i en seriekjede. Spenningen på kjeden vil være lik summen av spenningene på hver LED.

Kretser av lineære strømstabilisatorer

Den enkleste strømstabilisatorkretsen er basert på en transistor (krets "a"). Siden transistoren er en strømforsterker, er utgangsstrømmen (kollektorstrømmen) h 21 ganger større enn kontrollstrømmen (grunnstrømmen) (forsterkning). Basisstrømmen kan stilles inn ved hjelp av et batteri og en motstand, eller ved å bruke en zenerdiode og en motstand (krets "b"). Imidlertid er en slik krets vanskelig å konfigurere, den resulterende stabilisatoren vil avhenge av temperaturen, i tillegg har transistorer et bredt spekter av parametere, og når du erstatter en transistor, må strømmen velges på nytt. En krets med tilbakemelding "c" og "d" fungerer mye bedre. Motstand R i kretsen fungerer som tilbakemelding - når strømmen øker, øker spenningen over motstanden, og slår derved av transistoren og strømmen synker. Krets "d", når du bruker transistorer av samme type, har større temperaturstabilitet og evnen til å redusere motstandsverdien så mye som mulig, noe som reduserer minimumsspenningen til stabilisatoren og strømutløsningen på motstand R.

Strømstabilisatoren kan lages på grunnlag av en felteffekttransistor med et p-n-kryss (krets "d"). Gate-kildespenningen setter dreneringsstrømmen. Ved null gate-source spenning er strømmen gjennom transistoren lik startstrømmen spesifisert i dokumentasjonen. Minimumsdriftsspenningen til en slik strømstabilisator avhenger av transistoren og når 3 volt. Noen produsenter av elektroniske komponenter produserer spesielle enheter - ferdige stabilisatorer med en fast strøm, satt sammen i henhold til følgende skjema - CRD (Current Regulating Devices) eller CCR (Constant Current Regulator). Noen kaller det en diodestabilisator fordi den fungerer som en diode når den slås i revers.

On Semiconductor-selskapet produserer for eksempel en lineær stabilisator av NSIxxx-serien, som har to terminaler og, for å øke påliteligheten, har en negativ temperaturkoeffisient - når temperaturen øker, synker strømmen gjennom LED-ene.

En strømstabilisator basert på en pulsomformer er veldig lik i design som en spenningsstabilisator basert på en pulsomformer, men den styrer ikke spenningen over lasten, men strømmen gjennom lasten. Når strømmen i lasten avtar, pumper den opp kraften, og når den øker, reduserer den den. De vanligste kretsene til pulsomformere inkluderer et reaktivt element - en choke, som ved hjelp av en bryter (bryter) pumpes med deler av energi fra inngangskretsen (fra inngangskapasitansen) og på sin side overfører den til lasten . I tillegg til den åpenbare fordelen med energisparing, har pulsomformere en rekke ulemper som må overvinnes med ulike krets- og designløsninger:

• Omformeren produserer elektrisk og elektromagnetisk interferens
• Har vanligvis en kompleks struktur
• Har ikke absolutt effektivitet, det vil si at den sløser med energi til sitt eget arbeid og varmes opp
• Det har oftest en høyere kostnad sammenlignet med for eksempel transformator pluss lineære enheter

Siden energisparing er kritisk i mange applikasjoner, streber komponentdesignere og kretsdesignere for å redusere virkningen av disse ulempene, og lykkes ofte med det.

Puls omformer kretser

Siden strømstabilisatoren er basert på en pulsomformer, la oss vurdere de grunnleggende kretsene til pulsomformere. Hver pulsomformer har en nøkkel, et element som bare kan være i to tilstander - på og av. Når den er slått av, leder ikke nøkkelen strøm, og følgelig frigjøres ingen strøm på den. Når den er slått på, leder bryteren strøm, men har en veldig lav motstand (ideelt lik null), følgelig frigjøres strøm på den, nær null. Således kan bryteren overføre deler av energi fra inngangskretsen til utgangskretsen med praktisk talt ingen effekttap. Men i stedet for en stabil strøm, som kan oppnås fra en lineær strømforsyning, vil utgangen til en slik bryter være en pulsspenning og strøm. For å få stabil spenning og strøm igjen kan du installere et filter.

Ved å bruke et konvensjonelt RC-filter kan du få resultatet, men effektiviteten til en slik omformer vil ikke være bedre enn en lineær, siden all overflødig kraft vil bli frigjort ved motstandens aktive motstand. Men hvis du bruker et filter i stedet for RC - LC (krets "b"), så, takket være de "spesifikke" egenskapene til induktans, kan strømtap unngås. Induktans har en nyttig reaktiv egenskap - strømmen gjennom den øker gradvis, den elektriske energien som tilføres den omdannes til magnetisk energi og akkumuleres i kjernen. Etter at bryteren er slått av, forsvinner ikke strømmen i induktansen, spenningen over induktansen endrer polaritet og fortsetter å lade utgangskondensatoren, induktansen blir en strømkilde gjennom bypass-dioden D. Denne induktansen, designet for å overføre kraft, kalles en choke. Strømmen i induktoren til en riktig fungerende enhet er konstant til stede - den såkalte kontinuerlige modusen eller kontinuerlig strømmodus (i vestlig litteratur kalles denne modusen Constant Current Mode - CCM). Når belastningsstrømmen avtar, øker spenningen på en slik omformer, energien som er akkumulert i induktoren avtar og enheten kan gå i diskontinuerlig driftsmodus når strømmen i induktoren blir intermitterende. Denne driftsmodusen øker kraftig nivået av interferens som genereres av enheten. Noen omformere opererer i grensemodus, når strømmen gjennom induktoren nærmer seg null (i vestlig litteratur kalles denne modusen Border Current Mode - BCM). I alle fall strømmer en betydelig likestrøm gjennom induktoren, noe som fører til magnetisering av kjernen, og derfor er induktoren laget av en spesiell design - med brudd eller ved bruk av spesielle magnetiske materialer.

En stabilisator basert på en pulsomformer har en enhet som regulerer funksjonen til nøkkelen avhengig av belastningen. Spenningsstabilisatoren registrerer spenningen over lasten og endrer funksjonen til bryteren (krets "a"). Strømstabilisatoren måler strømmen gjennom lasten, for eksempel ved å bruke en liten målemotstand Ri (skjema "b") koblet i serie med lasten.

Omformerbryteren, avhengig av regulatorsignalet, slås på med forskjellig driftssyklus. Det er to vanlige måter å kontrollere en nøkkel på - pulsbreddemodulasjon (PWM) og strømmodus. I PWM-modus kontrollerer feilsignalet varigheten av pulsene mens repetisjonsfrekvensen opprettholdes. I strømmodus måles toppstrømmen i induktoren og intervallet mellom pulsene endres.

Moderne bytteomformere bruker vanligvis en MOSFET-transistor som bryter.

Buck-omformer

Versjonen av omformeren omtalt ovenfor kalles en nedtrappingsomformer, siden spenningen ved belastningen alltid er lavere enn spenningen til strømkilden.

Siden induktoren konstant flyter ensrettet strøm, kan kravene til utgangskondensatoren reduseres, induktoren med utgangskondensatoren fungerer som et effektivt LC-filter. I noen strømstabilisatorkretser, for eksempel for lysdioder, er det kanskje ingen utgangskondensator i det hele tatt. I vestlig litteratur kalles en buck-omformer en Buck-omformer.

Boost-konverter

Koblingsregulatorkretsen nedenfor fungerer også på basis av en choke, men choken er alltid koblet til utgangen på strømforsyningen. Når bryteren er åpen, strømmer strøm gjennom induktoren og dioden til lasten. Når bryteren lukkes, akkumulerer induktoren energi; når bryteren åpnes, legges EMF som oppstår ved dens terminaler til EMF til strømkilden og spenningen over lasten øker.

I motsetning til den forrige kretsen, lades utgangskondensatoren av en intermitterende strøm, derfor må utgangskondensatoren være stor og et ekstra filter kan være nødvendig. I vestlig litteratur kalles en buck-boost-omformer en Boost-omformer.

Inverterende omformer

En annen pulsomformerkrets fungerer på samme måte - når bryteren er lukket, akkumulerer induktoren energi; når bryteren åpnes, vil EMF som oppstår ved terminalene ha motsatt fortegn og en negativ spenning vil vises på lasten.

Som i forrige krets, lades utgangskondensatoren av en intermitterende strøm, derfor må utgangskondensatoren være stor og et ekstra filter kan være nødvendig. I vestlig litteratur kalles en inverterende omformer en Buck-Boost-omformer.

Forward og flyback omformere

Oftest er strømforsyninger produsert i henhold til en ordning som bruker en transformator. Transformatoren gir galvanisk isolasjon av sekundærkretsen fra strømkilden; i tillegg kan effektiviteten til en strømforsyning basert på slike kretser nå 98% eller mer. En foroveromformer (krets "a") overfører energi fra kilden til lasten i det øyeblikk bryteren slås på. Faktisk er det en modifisert nedtrappingsomformer. Flyback-omformeren (krets "b") overfører energi fra kilden til lasten under av-tilstand.

I en foroveromformer fungerer transformatoren normalt og energien lagres i induktoren. Faktisk er det en pulsgenerator med et LC-filter på utgangen. En flyback-omformer lagrer energi i en transformator. Det vil si at transformatoren kombinerer egenskapene til en transformator og en choke, noe som skaper visse vanskeligheter når du velger design.

I vestlig litteratur kalles en foroverkonverterer en foroveromformer. Flyback-omformer.

Bruke en pulsomformer som strømstabilisator

De fleste bryterstrømforsyninger produseres med utgangsspenningsstabilisering. Typiske kretser for slike strømforsyninger, spesielt kraftige, har i tillegg til tilbakemelding av utgangsspenning en strømkontrollkrets for et nøkkelelement, for eksempel en lavmotstandsmotstand. Denne kontrollen lar deg sikre driftsmodusen til gassen. De enkleste strømstabilisatorene bruker dette kontrollelementet for å stabilisere utgangsstrømmen. Dermed viser strømstabilisatoren seg å være enda enklere enn spenningsstabilisatoren.

La oss vurdere kretsen til en pulsstrømstabilisator for en LED basert på en mikrokrets fra den kjente produsenten av elektroniske komponenter On Semiconductor:

Bukk-omformerkretsen fungerer i kontinuerlig strømmodus med en ekstern bryter. Kretsen ble valgt blant mange andre fordi den viser hvor enkel og effektiv en koblingsstrømregulatorkrets med fremmedbryter kan være. I kretsen ovenfor styrer kontrollbrikken IC1 driften av MOSFET-bryteren Q1. Siden omformeren fungerer i kontinuerlig strømmodus, er det ikke nødvendig å installere en utgangskondensator. I mange kretser er en strømsensor installert i bryterkildekretsen, men dette reduserer transistorens innkoblingshastighet. I kretsen ovenfor er strømsensoren R4 installert i primærstrømkretsen, noe som resulterer i en enkel og effektiv krets. Nøkkelen opererer med en frekvens på 700 kHz, som lar deg installere en kompakt choke. Med en utgangseffekt på 7 watt, en inngangsspenning på 12 volt ved drift på 700 mA (3 lysdioder), er effektiviteten til enheten mer enn 95%. Kretsen fungerer stabilt opp til 15 watt utgangseffekt uten bruk av ekstra varmefjerningstiltak.

En enda enklere krets oppnås ved å bruke nøkkelstabilisatorbrikker med innebygd nøkkel. For eksempel, en krets av en nøkkel LED-strømstabilisator basert på /CAT4201-mikrokretsen:

For å betjene en enhet med en effekt på opptil 7 watt, kreves det bare 8 komponenter, inkludert selve brikken. Bryterregulatoren fungerer i grensestrømmodus og krever en liten utgangs keramisk kondensator for å fungere. Motstand R3 er nødvendig når den drives med 24 volt eller høyere for å redusere stigningshastigheten til inngangsspenningen, selv om dette reduserer enhetens effektivitet noe. Driftsfrekvensen overstiger 200 kHz og varierer avhengig av belastning og inngangsspenning. Dette skyldes reguleringsmetoden - overvåking av toppinduktorstrømmen. Når strømmen når sin maksimale verdi, åpnes bryteren; når strømmen faller til null, slås den på. Effektiviteten til enheten når 94%.

Til tross for det brede utvalget av LED-lommelykter av ulike design i butikkene, utvikler radioamatører sine egne versjoner av kretser for å drive hvite superlyse LED-er. I utgangspunktet handler oppgaven om hvordan man kan drive en LED fra bare ett batteri eller akkumulator, og utføre praktisk forskning.

Etter at et positivt resultat er oppnådd, demonteres kretsen, delene legges i en boks, eksperimentet er fullført, og moralsk tilfredshet setter inn. Ofte stopper forskning der, men noen ganger blir opplevelsen av å sette sammen en spesifikk enhet på et brødbrett til et ekte design, laget i henhold til alle kunstens regler. Nedenfor tar vi for oss flere enkle kretser utviklet av radioamatører.

I noen tilfeller er det svært vanskelig å fastslå hvem som er forfatteren av ordningen, siden den samme ordningen vises på forskjellige nettsteder og i forskjellige artikler. Ofte skriver forfatterne av artikler ærlig at denne artikkelen ble funnet på Internett, men det er ukjent hvem som publiserte dette diagrammet for første gang. Mange kretser er ganske enkelt kopiert fra brettene til de samme kinesiske lommelyktene.

Hvorfor trengs omformere?

Saken er at likespenningsfallet som regel ikke er mindre enn 2,4...3,4V, så det er rett og slett umulig å tenne en LED fra ett batteri med en spenning på 1,5V, og enda mer fra et batteri med en spenning på 1,2V. Det er to veier ut her. Bruk enten et batteri med tre eller flere galvaniske celler, eller bygg i det minste den enkleste.

Det er omformeren som lar deg drive lommelykten med bare ett batteri. Denne løsningen reduserer kostnadene for strømforsyninger, og gir i tillegg mulighet for fullere bruk: mange omformere er operative med en dyp batteriutladning på opptil 0,7V! Ved å bruke en omformer kan du også redusere størrelsen på lommelykten.

Kretsen er en blokkerende oscillator. Dette er en av de klassiske elektroniske kretsene, så hvis den er satt sammen riktig og i god stand, begynner den å fungere umiddelbart. Det viktigste i denne kretsen er å vinde transformator Tr1 riktig og ikke forvirre fasingen av viklingene.

Som kjerne for transformatoren kan du bruke en ferrittring fra et ubrukelig brett. Det er nok å vikle flere svinger med isolert ledning og koble viklingene, som vist i figuren nedenfor.

Transformatoren kan vikles med viklingstråd som PEV eller PEL med en diameter på ikke mer enn 0,3 mm, noe som vil tillate deg å plassere et litt større antall omdreininger på ringen, minst 10...15, som vil noe forbedre driften av kretsen.

Viklingene skal vikles inn i to ledninger, og koble deretter endene av viklingene som vist på figuren. Begynnelsen av viklingene i diagrammet er vist med en prikk. Du kan bruke hvilken som helst laveffekt n-p-n transistor: KT315, KT503 og lignende. I dag er det lettere å finne en importert transistor som BC547.

Hvis du ikke har en n-p-n transistor for hånden, kan du bruke for eksempel KT361 eller KT502. Men i dette tilfellet må du endre polariteten til batteriet.

Motstand R1 er valgt basert på den beste LED-gløden, selv om kretsen fungerer selv om den bare byttes ut med en jumper. Diagrammet ovenfor er bare ment "for moro skyld", for å utføre eksperimenter. Så etter åtte timers kontinuerlig drift på én LED, synker batteriet fra 1,5V til 1,42V. Vi kan si at det nesten aldri går ut.

For å studere belastningskapasiteten til kretsen kan du prøve å koble flere flere lysdioder parallelt. For eksempel, med fire lysdioder fortsetter kretsen å fungere ganske stabilt, med seks lysdioder begynner transistoren å varmes opp, med åtte lysdioder synker lysstyrken merkbart og transistoren blir veldig varm. Men ordningen fortsetter å fungere. Men dette er bare for vitenskapelig forskning, siden transistoren ikke vil fungere på lenge i denne modusen.

Hvis du planlegger å lage en enkel lommelykt basert på denne kretsen, må du legge til et par deler til, som vil sikre en lysere glød av LED.

Det er lett å se at i denne kretsen drives LED-en ikke av pulserende, men av likestrøm. Naturligvis vil lysstyrken til gløden i dette tilfellet være litt høyere, og nivået av pulseringer av det utsendte lyset vil være mye mindre. Enhver høyfrekvent diode, for eksempel KD521 (), vil være egnet som en diode.

Omformere med choke

Et annet enkleste diagram er vist i figuren nedenfor. Den er noe mer komplisert enn kretsen i figur 1, den inneholder 2 transistorer, men i stedet for en transformator med to viklinger har den kun induktor L1. En slik choke kan vikles på en ring fra den samme energibesparende lampen, for hvilken du bare trenger å vikle 15 omdreininger med viklingstråd med en diameter på 0,3...0,5 mm.

Med den spesifiserte induktorinnstillingen på LED kan du få en spenning på opptil 3,8V (foroverspenningsfall over 5730 LED er 3,4V), som er nok til å drive en 1W LED. Å sette opp kretsen innebærer å velge kapasitansen til kondensator C1 i området ±50% av maksimal lysstyrke til LED. Kretsen er operativ når forsyningsspenningen reduseres til 0,7V, noe som sikrer maksimal utnyttelse av batterikapasiteten.

Hvis den betraktede kretsen er supplert med en likeretter på diode D1, et filter på kondensator C1 og en zenerdiode D2, vil du få en strømforsyning med lav effekt som kan brukes til å drive op-amp-kretser eller andre elektroniske komponenter. I dette tilfellet velges induktansen til induktoren innenfor området 200...350 μH, diode D1 med Schottky-barriere, zenerdiode D2 velges i henhold til spenningen til den medfølgende kretsen.

Med en vellykket kombinasjon av omstendigheter kan du ved å bruke en slik omformer oppnå en utgangsspenning på 7...12V. Hvis du planlegger å bruke omformeren til kun å drive lysdioder, kan zenerdiode D2 ekskluderes fra kretsen.

Alle de betraktede kretsene er de enkleste spenningskildene: å begrense strømmen gjennom LED-en utføres omtrent på samme måte som det gjøres i forskjellige nøkkelbrikker eller i lightere med LED.

LED-en, gjennom strømknappen, uten noen begrensende motstand, drives av 3...4 små diskbatterier, hvis interne motstand begrenser strømmen gjennom LED-en til et sikkert nivå.

Nåværende tilbakemeldingskretser

Men en LED er tross alt en aktuell enhet. Det er ikke for ingenting at dokumentasjonen for lysdioder indikerer likestrøm. Derfor inneholder ekte LED-strømkretser strømtilbakemelding: når strømmen gjennom LED-en når en viss verdi, kobles utgangstrinnet fra strømforsyningen.

Spenningsstabilisatorer fungerer nøyaktig på samme måte, bare det er spenningstilbakemelding. Nedenfor er en krets for å drive lysdioder med strømtilbakemelding.

Ved nærmere undersøkelse kan du se at grunnlaget for kretsen er den samme blokkeringsoscillatoren satt sammen på transistoren VT2. Transistor VT1 er kontrollen i tilbakekoblingskretsen. Tilbakemeldinger i denne ordningen fungerer som følger.

LED-er drives av spenning som akkumuleres over en elektrolytisk kondensator. Kondensatoren lades gjennom en diode med pulserende spenning fra kollektoren til transistoren VT2. Den likerettede spenningen brukes til å drive lysdiodene.

Strømmen gjennom LED-ene passerer langs følgende bane: den positive platen til kondensatoren, LED-er med begrensende motstander, den aktuelle tilbakekoblingsmotstanden (sensor) Roc, den negative platen til den elektrolytiske kondensatoren.

I dette tilfellet skapes et spenningsfall Uoc=I*Roc over tilbakekoblingsmotstanden, hvor I er strømmen gjennom lysdiodene. Når spenningen øker (generatoren, tross alt, fungerer og lader kondensatoren), øker strømmen gjennom LED-ene, og følgelig øker spenningen over tilbakekoblingsmotstanden Roc.

Når Uoc når 0,6V, åpnes transistor VT1 og lukker base-emitter-krysset til transistoren VT2. Transistor VT2 lukkes, blokkeringsgeneratoren stopper og slutter å lade den elektrolytiske kondensatoren. Under påvirkning av en belastning utlades kondensatoren, og spenningen over kondensatoren faller.

Redusering av spenningen på kondensatoren fører til en reduksjon i strømmen gjennom LED-ene, og som et resultat en reduksjon i tilbakekoblingsspenningen Uoc. Derfor lukker transistoren VT1 og forstyrrer ikke driften av blokkeringsgeneratoren. Generatoren starter opp og hele syklusen gjentas igjen og igjen.

Ved å endre motstanden til tilbakemeldingsmotstanden kan du variere strømmen gjennom lysdiodene innenfor et bredt område. Slike kretser kalles pulsstrømstabilisatorer.

Integrerte strømstabilisatorer

For tiden produseres strømstabilisatorer for LED i en integrert versjon. Eksempler inkluderer spesialiserte mikrokretser ZXLD381, ZXSC300. Kretsene vist nedenfor er hentet fra dataarket for disse brikkene.

Figuren viser utformingen av ZXLD381-brikken. Den inneholder en PWM-generator (Pulse Control), en strømsensor (Rsense) og en utgangstransistor. Det er bare to hengende deler. Disse er LED og induktor L1. Et typisk koblingsskjema er vist i følgende figur. Mikrokretsen er produsert i SOT23-pakken. Generasjonsfrekvensen på 350KHz er satt av interne kondensatorer; den kan ikke endres. Enhetens effektivitet er 85%, start under belastning er mulig selv med en forsyningsspenning på 0,8V.

Foroverspenningen til LED-en skal ikke være mer enn 3,5V, som angitt i bunnlinjen under figuren. Strømmen gjennom lysdioden styres ved å endre induktansen til induktoren, som vist i tabellen på høyre side av figuren. Den midterste kolonnen viser toppstrømmen, den siste kolonnen viser gjennomsnittsstrømmen gjennom lysdioden. For å redusere rippelnivået og øke lysstyrken på gløden, er det mulig å bruke en likeretter med filter.

Her bruker vi en LED med en fremspenning på 3,5V, en høyfrekvent diode D1 med Schottky-barriere, og en kondensator C1 fortrinnsvis med lav ekvivalent seriemotstand (lav ESR). Disse kravene er nødvendige for å øke den totale effektiviteten til enheten, varme dioden og kondensatoren så lite som mulig. Utgangsstrømmen velges ved å velge induktansen til induktoren avhengig av lysdiodens effekt.

Den skiller seg fra ZXLD381 ved at den ikke har en intern utgangstransistor og en strømsensormotstand. Denne løsningen lar deg øke utgangsstrømmen til enheten betydelig, og derfor bruke en LED med høyere effekt.

En ekstern motstand R1 brukes som strømsensor, ved å endre verdien som du kan stille inn nødvendig strøm avhengig av type LED. Denne motstanden beregnes ved å bruke formlene gitt i dataarket for ZXSC300-brikken. Vi vil ikke presentere disse formlene her, om nødvendig er det enkelt å finne et datablad og slå opp formlene derfra. Utgangsstrømmen begrenses bare av parametrene til utgangstransistoren.

Når du slår på alle de beskrevne kretsene for første gang, er det lurt å koble batteriet gjennom en 10 Ohm motstand. Dette vil bidra til å unngå at transistoren dør hvis for eksempel transformatorviklingene er feil tilkoblet. Hvis LED-en lyser med denne motstanden, kan motstanden fjernes og ytterligere justeringer kan gjøres.

Boris Aladyshkin

Strømstabilisatorer er designet for å stabilisere strømmen på lasten. Spenningen over lasten avhenger av motstanden. Stabilisatorer er nødvendige for funksjonen til ulike elektroniske enheter, for eksempel.

Du kan justere spenningsfallet slik at det blir veldig lite. Dette gjør det mulig å redusere tap med god stabilitet på utgangsstrømmen. Motstanden ved transistorens utgang er veldig høy. Denne kretsen brukes til å koble til lysdioder eller lade batterier med lav effekt.

Spenningen over transistoren bestemmes av zenerdioden VD1. R2 spiller rollen som en strømsensor og bestemmer strømmen ved utgangen av stabilisatoren. Når strømmen øker, blir spenningsfallet over denne motstanden større. Spenning tilføres transistorens emitter. Som et resultat avtar spenningen ved base-emitter-krysset, som er lik forskjellen mellom basisspenningen og emitterspenningen, og strømmen går tilbake til den angitte verdien.

Nåværende speilkrets

Nåværende generatorer fungerer på samme måte. En populær krets for slike generatorer er "strømspeilet", der en bipolar transistor, eller mer presist, et emitterkryss, brukes i stedet for en zenerdiode. I stedet for motstand R2 brukes emittermotstand.

Nåværende stabilisatorer på banen

Kretsen som bruker felteffekttransistorer er enklere.

Laststrømmen går gjennom R1. Strømmen i kretsen: "+" til spenningskilden, dreneringsporten VT1, lastmotstanden, kildens negative pol er veldig ubetydelig, siden dreneringsporten er forspent i motsatt retning.

Spenningen på R1 er positiv: til venstre "-", til høyre er spenningen lik spenningen til motstandens høyre arm. Derfor er portspenningen i forhold til kilden negativ. Når belastningsmotstanden avtar, øker strømmen. Derfor har portspenningen i forhold til kilden en enda større forskjell. Som et resultat lukker transistoren sterkere.

Etter hvert som transistoren lukkes mer, vil belastningsstrømmen avta og gå tilbake til utgangsverdien.

Enheter på en brikke

I tidligere ordninger er det elementer av sammenligning og justering. En lignende kretsstruktur brukes ved utforming av spenningsutjevningsenheter. Forskjellen på enheter som stabiliserer strøm og spenning er at signalet i tilbakemeldingskretsen kommer fra en strømsensor, som er koblet til laststrømkretsen. Derfor, for å lage strømstabilisatorer, brukes populære mikrokretser 142 EH 5 eller LM 317.

Her spilles rollen til en strømsensor av motstand R1, hvor stabilisatoren opprettholder en konstant spenning og belastningsstrøm. Sensormotstanden er betydelig lavere enn belastningsmotstanden. En reduksjon i spenningen ved sensoren påvirker utgangsspenningen til stabilisatoren. Denne kretsen går bra med ladere og lysdioder.

Bytte stabilisator

Pulsstabilisatorer laget på grunnlag av brytere har høy effektivitet. De er i stand til å skape høy spenning hos forbrukeren med lav inngangsspenning. Denne kretsen er satt sammen på en mikrokrets MAX 771.

Motstandene R1 og R2 spiller rollen som spenningsdelere ved utgangen til mikrokretsen. Hvis spenningen ved utgangen til mikrokretsen blir høyere enn referanseverdien, reduserer mikrokretsen utgangsspenningen, og omvendt.

Hvis kretsen endres slik at mikrokretsen reagerer og regulerer utgangsstrømmen, oppnås en stabilisert strømkilde.

Når spenningen over R3 faller under 1,5 V, fungerer kretsen som en spenningsstabilisator. Så snart laststrømmen øker til et visst nivå, blir spenningsfallet over motstanden R3 større, og kretsen fungerer som en strømstabilisator.

Motstand R8 kobles i henhold til kretsen når spenningen stiger over 16,5 V. Motstand R3 setter strømmen. Et negativt aspekt ved denne kretsen er det betydelige spenningsfallet over strømmålemotstanden R3. Dette problemet kan løses ved å koble til en operasjonsforsterker for å forsterke signalet fra R3.

Strømstabilisatorer for LED

Du kan lage en slik enhet selv ved hjelp av mikrokretsen LM 317. For å gjøre dette er det bare å velge en motstand. Det anbefales å bruke følgende strømforsyning for stabilisatoren:

• 32 V skriverblokk.
• 19 V bærbar blokk.
• Enhver 12 V strømforsyning.

Fordelen med en slik enhet er dens lave kostnader, enkel design og økt pålitelighet. Det er ingen vits i å sette sammen en kompleks krets selv; det er lettere å kjøpe det.

LED-belysning blir stadig mer introdusert i livene våre. Lunefulle lyspærer svikter og skjønnhet blekner umiddelbart. Og alt fordi lysdioder ikke kan fungere bare ved å være koblet til strømnettet. De må kobles til gjennom stabilisatorer (drivere). Sistnevnte forhindrer spenningsfall, komponentfeil, overoppheting, etc. Denne artikkelen og hvordan du setter sammen en enkel krets med egne hender vil bli diskutert.

Valg av stabilisator

I bilens ombordnettverk er driftseffekten omtrent 13 V, mens de fleste lysdioder er egnet for 12 V. Derfor installerer de vanligvis en spenningsstabilisator med en utgang på 12 V. Dermed er det gitt normale forhold for drift av lysutstyr uten nødsituasjoner og for tidlig svikt.

På dette stadiet står amatører overfor valgproblemet: mange design har blitt publisert, men ikke alle fungerer bra. Du må velge en som er verdig din favorittbil, og i tillegg:

• vil faktisk fungere;
• vil sikre sikkerhet og sikkerhet for belysningsutstyr.

Den enkleste DIY spenningsstabilisatoren

Hvis du ikke har noe ønske om å kjøpe en ferdig enhet, er det verdt å lære hvordan du lager en enkel stabilisator selv. Det er vanskelig å lage en pulsstabilisator i en bil med egne hender. Det er derfor det er verdt å se nærmere på utvalget av amatørkretser og design av lineære spenningsstabilisatorer. Den enkleste og vanligste versjonen av en stabilisator består av en ferdig mikrokrets og en motstand (motstand).

Den enkleste måten å lage en strømstabilisator for lysdioder med egne hender er på en mikrokrets. Montering av deler (se figur nedenfor) utføres på et perforert panel eller et universelt kretskort.

Opplegg av en 5 ampere strømforsyning med en spenningsregulator fra 1,5 til 12 V.

For å montere en slik enhet selv, trenger du følgende deler:

• platåstørrelse 35*20 mm ;
• brikke LD1084;
• RS407 diodebro eller en hvilken som helst liten diode for omvendt strøm;
• en strømforsyning som består av en transistor og to motstander. Designet for å slå av ringene når fjern- eller nærlyset er slått på.

I dette tilfellet er lysdiodene (3 stk.) koblet i serie med en strømbegrensende motstand som utjevner strømmen. Dette settet er på sin side koblet parallelt med det neste lignende settet med lysdioder.

Stabilisator for lysdioder på L7812-brikken i biler

Strømstabilisatoren for lysdioder kan settes sammen på grunnlag av en 3-pins likespenningsregulator (L7812-serien). Den monterte enheten er perfekt for å drive både LED-strips og individuelle lyspærer i en bil.

Nødvendige komponenter for å sette sammen en slik krets:

• brikke L7812;
• kondensator 330 uF 16 V;
• kondensator 100 uF 16 V;
• 1 ampere likeretterdiode (1N4001, for eksempel, eller en lignende Schottky-diode);
• ledninger;
• varmekrympe 3 mm.

Det kan faktisk være mange alternativer.

Tilkoblingsskjema basert på LM2940CT-12.0

Stabilisatorkroppen kan være laget av nesten alle materialer bortsett fra tre. Ved bruk av mer enn ti lysdioder anbefales det å feste en aluminiumsradiator til stabilisatoren.

Kanskje noen har prøvd det og vil si at du enkelt kan klare deg uten unødvendige problemer ved å koble til lysdiodene direkte. Men i dette tilfellet vil sistnevnte være under ugunstige forhold mesteparten av tiden, og vil derfor ikke vare lenge eller brenne ut helt. Men tuning av dyre biler gir en ganske stor sum.

Når det gjelder de beskrevne ordningene, er deres viktigste fordel enkelhet. Produksjon krever ingen spesielle ferdigheter eller evner. Men hvis kretsen er for kompleks, blir det urimelig å montere den med egne hender.

Konklusjon

Det ideelle alternativet for å koble til lysdioder er via. Enheten balanserer nettverkssvingninger; med bruken vil strømstøt ikke lenger være et problem. I dette tilfellet er det nødvendig å overholde strømforsyningskravene. Dette lar deg justere stabilisatoren til nettverket.

Enheten skal gi maksimal pålitelighet, stabilitet og stabilitet, gjerne i mange år. Kostnaden for de sammensatte enhetene avhenger av hvor alle nødvendige deler skal kjøpes.

I videoen - for lysdioder.