Pollife.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Подключение светодиодов: практика

Подключение светодиодов: практика

Итак, товарищи, сегодня я хочу представить продолжение предыдущей статьи про светодиоды. Надеюсь, в прошлый раз я уже убедил всех сомневающихся в том, что светодиоду нужен именно стабильный ток, а потому настало время перейти к конкретным схемам его получения — от простого и убогого к сложному и качественному.

Начнем по порядку.

1. Классика — резистор.

Подходит для маломощных (10 — 50мА) светодиодов. В более мощных случаях становится заметным низкий КПД и не особо хорошие стабилизационные возможности.

Повторю методику расчета:

Пусть среднее падение на применяемом диоде Ufw, напряжение питания U, и необходим ток диода Ifw. Тогда очевидно, что резистор должен принять на себя излишек напряжения, т.е., на нем должно падать U-Ufw вольт при рабочем токе Ifw. Откуда несложно посчитать его номинал:

Ясно, что в случае нескольких диодов Ufw заменяется на суммарное падение на цепочке.

Механизм стабилизации «на пальцах» описан в предыдущей статье. Однако, его можно объяснить и по-другому: в теории источник тока обладает бесконечным внутренним сопротивлением. Мы же здесь имеем источник напряжения, включенный последовательно с резистором. Т.е., с точки зрения диода, резистор наращивает внутреннее сопротивление источника, превращая его из источника напряжения в источник тока. Очевидно, что, чем больше резистор, тем больше такая схема похожа на идеальный источник тока и тем лучше ее параметры. Потому, еще раз, такая схема подходит только для маломощных диодов.

Перейдем к более качественным регуляторам. Но для начала я хотел бы пояснить общий принцип их действия, а для этого рассмотреть источник тока еще с одной стороны. Только что я что-то говорил про бесконечное внутреннее сопротивление — все это в согласии с теорией, никаких сомнений. Однако давайте взглянем по-другому на то, что делает источник тока: по сути, он всегда устанавливает на нагрузке такое напряжение, при котором через нее протекает заданный ток. Т.е., это источник напряжения с обратной связью по току. Таким образом, драйвер для светодиода можно сделать почти из любого стабилизатора напряжения, изменив тип его обратной связи.

2. Линейные регуляторы.

По идее, здесь должна бы быть классическая схема на LM317. Однако я хотел бы отойти от традиций и объяснить принцип работы подобного рода схем на отвлеченном примере, а заодно и проиллюстрировать все вышесказанное про обратную связь и источники тока. Кроме того, как станет очевидно, эти же принципы действуют и для импульсных схем.

Для начала разберемся с тем, как работает стандартный трехвыводной регулятор. Как подсказывает нам Капитан Очевидность, у трехвыводного регулятора имеется три вывода: вход, выход, и управляющий вход. Внутри имеется источник опорного напряжения. В процессе работы внутренняя схема сравнивает напряжение на управляющем входе с опорным, и, если опорное больше, регулятор начинает увеличивать напряжение на нагрузке. Если опорное меньше — уменьшать. При этом сам регулятор даже и не догадывается, что он стабилизатор тока или напряжения — его схема всего лишь реализует описанный алгоритм. Очевидно, что для получения желаемого эффекта стбилизации надо связать изменение напряжения на выходе и напряжения на управляющем входе с помощью какой-либо цепи. Например, если мы хотим получить постоянное напряжение, необходимо сконструировать цепь, которая будет подавать на управляющий вход напряжение больше опорного, когда выходное напряжение больше необходимого, и меньше опорного в противном случае. Очевидно, что такой цепью является обычный резистивный делитель. Собственно, классический стабилизатор напряжения на LM317:

Обычное напряжение опорного источника в LM317 — 1.25В.

Однако мы хотели стабилизировать ток. Т.е., нам нужна схема, которая будет подавать на управляющий вход напряжение меньше опорного, если выходной ток меньше заданного, и больше — если больше. Т.е., необходимо превратить изменение тока в изменение напряжения. Ясно, что здесь нам опять поможет резистор:

А теперь давайте сделаем то, что я так люблю делать — посмотрим на эту схему под другим углом. Вглядитесь, ведь здесь мы, по сути, заставляем регулятор стабилизировать напряжение на резисторе на уровне опорного (1.25В для LM317). А, поскольку резистор — линейный элемент, то при стабильном напряжении ток через него будет постоянен. Светодиод же включен последовательно со всей этой конструкцией, и потому его ток тоже будет постоянен, хотя регулятор про него ничего не знает — он просто стабилизирует напряжение на резисторе.

Из вышесказанного очевидно, что резистор можно расчитать, исходя из опорного напряжения и заданного тока:

Достоинство такого регулятора — высокая стабильность тока и простота схемы. Недостаток — низкий КПД. Кроме того, есть и чисто практическое неудобство: как нетрудно убедиться, для значительных токов (>

0.2А) расчетные номиналы сопротивлений получаются порядка десятков Ом, что создает трудности в их добыче — чаще всего приходится изготавливать оные самостоятельно, либо наматывая из, например, нихрома, либо по-разному соединяя стандартные резисторы.

3. Импульсные регуляторы.

Линейные регуляторы изменяют параметры питания нагрузки, сбрасывая излишки энергии источника на регулирующем элементе (чаще всего это транзистор). Однако существует и другой подход: сначала мы берем порцию энергии от источника, например, запасая ее в дросселе в виде магнитного поля (или в конденсаторе в виде электрического), а потом отдаем ее в нагрузку. При этом нет необходимости сбрасывать излишки, поскольку мы сразу берем энергии ровно столько, сколько ее требуется.

В соответствующей статье Википедии есть хорошая картинка:

Это один из вариантов построения импульсного преобразователя (понижающий преобразователь). Пока ключ замкнут, ток от источника протекает через катушку, и в это время в ней запасается энергия. При разомкнутом ключе индуктивность отдает накопленную энергию в нагрузку.

При всех концептуальных различиях в способе управления питанием нагрузки, алгоритм работы импульсных преобразователей не отличается от алгоритма работы линейных. Т.е., они также сравнивают напряжение на регулируюшем входе с внутренней опорой. А потому все сказанное про обратную связь в равной степени относится и к ним.

Читайте так же:
Все марки кабелей проводов медных

Пример. Превращаем MC34063 — импульсный стабилизатор напряжения, в драйвер светодиодов:

Вывод 5 MC34063 — тот самый управляющий вход, напряжение на котором внутри сравнивается с опорным. В принципе, его можно прямо подключить туда же, куда включен неинвертирующий вход ОУ. Очевидно, при этом надо будет пересчитать резистор обратной связи по току R1 так, чтобы напряжение на нем при заданном токе было равно опорному — те же 1.25В. Однако при этих условиях мощность, рассеиваемая на нем, будет около полуватта (при токе 350мА, для которого расчитывалась эта схема), что много. Потому для повышения КПД я поставил резистор меньшего номинала, напряжение с которого усиливается с помощью ОУ. Кстати, как нетрудно видеть, такая схема имеет еще один бонус — возможность менять ток, изменяя коэффициент усиления. Кроме того, по этой же причине для нее не важен точный номинал токоизмерительного резистора.

А вообще уже давно выпускается множество специализированных светодиодных драйверов. На самом деле, основное отличие т.н. «драйвера» от простого импульсного стабилизатора состоит в том, что тот операционный усилитель, который мне пришлось поставить отдельно для MC34063, в них уже присутствует, что и дает возможность сразу ставить резисторы малого сопротивления.

В документации на драйверы дается исчерпывающая информация относительно их применения, потому я лишь для порядка приведу пример схемы включения одного из них — ZXLD1362 (просто цитата из даташита):

Кроме того, существует класс схем на основе блокинг-генератора, применяемых для питания маломощных светодиодов от батареек в тех случаях, когда приоритетом является низкая цена — таким схемам будет посвящена моя следующая статья. Однако, стоит отметить, что для той же цели также есть интегральные драйверы.

Собственно, все. Надеюсь, этот материал поможет кому-то разобраться в вопросах питания светодиодов.

    , , , ,
  • +7
  • 07 июня 2011, 13:45

Комментарии ( 22 )

Продолжаешь насаждать ту же ошибку. Важно не абсолютное значение резистора, а соотношение его и нагрузки. Поэтому мощный диод через резистор работает так же, но потери на резисторе становятся неприемлемы (т.к. маломощные — как правило на вспомогательной роли и большого вклада в общее энергопотребление прибора не вносят, а мощные — в осветительных устройствах и по сути являются единственным полезным потребителем энергии). Кроме того, стабильность тока через резистор так себе, а мощные диоды более чувствительны к отклонениям и работают обычно на пределе (тогда как индикаторные — на 10-50% предела, лишь бы светились заметно на пульте) — т.к. дороги, а света надо много.

У специализированных драйверов есть еще одно отличие. Они знают, на что нагружены. Это позволяет несколько упростить схему. Так, например, HV9961 стабилизирует средний ток диодов, хотя резистор включен в первичной цепи, где ток совершенно другой и зависит не только от выходного, но и от разницы входного и выходного напряжения. И тем не менее, оно работает — т.к. HV9961 несколько иначе обрабатывает получаемую с резистора информацию о токе.

Алсо, по импульсникам — стоило бы сделать ссылки на статьи Di Halt’а, где он на пальцах и канализации объясняет, как работают step-up и step-down конвертеры.

Как сделать автомобильный стабилизатор на 12 вольт. Стабилизатор для лент и светодиодных ламп

Микросхема LM317

Легко о простом. Сила тока, напряжение и их стабилизация

От напряжения зависит, насколько стремительно электроны движутся по проводнику. Многие страстные любители жёсткого компьютерного разгона увеличивают напряжение ядра центрального процессора, благодаря чему тот начинает функционировать быстрее.

Сила тока – это плотность движения электронов внутри электрического проводника. Данный параметр чрезвычайно важен радиоэлементам, работающим по принципу термоэлектронной вторичной эмиссии, в частности, источникам света. Если площадь поперечного сечения проводника не в состоянии пропустить поток электронов, избыток тока начинает выделяться в виде тепла, вызывая значительный перегрев детали.


Плазменная дуга от высокого напряжения

Для лучшего понимания процесса проанализируем плазменную дугу (на её основе работает электроподжег газовых плит и котлов). При очень высоком напряжении скорость свободных электронов до такой степени велика, что они могут легко «пролетать» расстояние между электродами, формируя плазменный мостик.

А это электронагреватель. При прохождении через него электронов они передают свою энергию нагревательному элементу. Чем выше сила тока, тем плотнее поток электронов, тем сильнее нагревается термоэлемент.

Для чего необходима стабилизация тока и напряжения

Любой радиоэлектронный компонент, будь то лампочка или центральный процессор компьютера, требует для оптимальной работы чётко лимитированное количество электронов, которое течёт по проводникам.

Поскольку речь в нашей статье идёт о стабилизаторе для светодиодов, о них и поговорим.

При всех своих преимуществах светодиоды имеют один минус – высокая чувствительность к параметрам питания. Даже умеренное превышение силы и напряжения может привести к выгоранию светоизлучающего материала и выходу из строя диода.

Сейчас очень модно переделывать систему освещения автомобиля под LED освещение. Их цветовая температура намного ближе к естественному освещению, чем у ксенона и ламп накаливания, что значительно меньше утомляет водителя при длительных поездках.

Однако это решение требуется особый технический подход. Номинальный ток питания автомобильного LED-диода – 0,1-0,15 мА, а пусковой аккумулятора – сотни ампер. Этого хватит, чтобы выжечь очень много дорогостоящих элементов освещения. Что бы этого избежать используют стабилизатор 12 вольт для светодиодов в авто.

Ампераж в автомобильной сети постоянно меняется. Например, автомобильный кондиционер «кушает» до 30 ампер, при его отключении электроны, «выделенные» на его работу уже не вернутся назад в генератор и аккумулятор, а перераспределятся между остальными электроприборами. Если лампе накаливания, рассчитанной на 1-3 А дополнительные 300 мА роли не сыграют, то диоду с током питания 150 мА несколько таких скачков могут стать фатальными.

Ради гарантии длительной работы автомобильных светодиодов используют стабилизатор тока на lm317 для мощных светодиодов.


Как избежать 3 ошибки при пайке схемы

  1. Перед началом всех работ по спайке, обязательно выбираем наиболее подходящий паяльный аппарат, для сборки микросхемы. Тот старый, что лежит дома или в гараже подойдет только опытным людям, новичок же испортит плату, не сумев справиться с мощностью. Наиболее подходящий диапазон напряжения для соединения плат и проводков — 15-30 Ватт. Большую мощность не используем, иначе плата сгорит и придется начинать все сначала, с новыми деталями.
  2. Перед тем, как начинать соединения деталей посредством пайки, удостоверьтесь, что схема хорошо очищена. Для качественной обработки используют простой состав – смешивается любое мыло с чистой водой. После чистая салфетка обмакивается в приготовленный раствор и плата очень качественно протирается по всей поверхности. Если на металле останутся следы мыла, то вытираем их аккуратно сухой салфеткой. На платах часто замечают довольно плотные отложения. Чтобы избавиться от них, придется сходить в магазин с электротоварами и купить специальный очищающий состав. Продавцы подскажут все необходимое. Участок обрабатываем, пока не появится легкий металлический блеск.
  3. Контакты на плате располагаем в правильной последовательности – для начала работаем с маленькими резисторами, а затем переходим на большие детали. Если сначала закрепить все крупные части, то мелкие детали очень неудобно станет присоединять – большие компоненты помешают.
Читайте так же:
Допустимый ток для кабеля 5х120

Типы стабилизаторов

По способу ограничения силы тока выделяют два типа устройств:

  • Линейный;
  • Импульсный.

Линейный стабилизатор работает по принципу делителя напряжения. Он выпускает из себя ток заданного параметра, рассеивая избытки в виде тепла. Принцип работы такого прибора можно сравнить с лейкой оснащённой дополнительным сливным отверстием.

  • доступная цена;
  • простая схема монтажа;
  • легко собрать своими руками.

Недостаток — из-за нагрева плохо приспособлен к работе с большой нагрузкой.

Импульсный стабилизатор как овощерезка через специальный каскад нарезает входящий ток, выдавая строго дозированную норму.

  • предназначен для высоких нагрузок;
  • не греется во время работы.
  • требует источника питания для собственной работы;
  • создает электромагнитное излучения;
  • относительно высокая цена;
  • сложен для самостоятельного изготовления.

Учитывая малую силу тока в автомобильных светодиодах можно собрать простой стабилизатор для светодиодов своими руками. Наиболее доступный и простой драйвер светодиодных ламп и лент собирают на микросхеме lm317.

Краткое описание lm317

Радиоэлектронный модуль LM317 является микросхемой, применяемой в семах стабилизации тока и напряжения.

  • Диапазон стабилизации напряжения от 1,7 до 37 В обеспечит устойчивую яркость светодиода, не зависящую от частоты оборота двигателя;
  • Поддержка выходного тока до 1,5 А позволит подключить несколько фотоизлучателей;
  • Высокая стабильность допускает колебания выходных параметров лишь 0,1% от номинала;
  • Имеет встроенную защиту по ограничению тока и каскад отключения при перегреве;
  • Корпус микросхемы является землёй, поэтому при креплении саморезом к корпусу автомобиля уменьшается количество монтажных проводов.

Область применения

  • Стабилизатор напряжения и тока для светодиодов в бытовых условиях (в том числе для светодиодных лент);
  • Стабилизатор напряжения и тока для светодиодов в авто;

Как сделать стабилизатор напряжения на 12 вольт для светодиодов в авто на микросхеме L7812

Чтобы собрать качественный стабилизатор напряжения, можно использовать трехконтактный регулятор напряжения постоянного тока, выпускающийся в серии L7812. Это устройство запитает не только отдельные лампочки в автомобиле, но и целую ленту из светодиодов.

Компоненты:
  1. Микросхема L7812.
  2. Конденсатор 330 мкф 16 В.
  3. Конденсатор 100 мкф 16 В.
  4. Выпрямительный диод на 1 ампер. Можно использовать 1n4001 или диод Шоттки.
  5. Термоусадка на 3 мм.
  6. Соединительные проводки.
Порядок сборки:
  1. Немножко укорачиваем одну ножку стабилизатора.
  2. Используем припой.
  3. К короткой ножке добавляем диод, а после и конденсаторы.
  4. На проводки помещаем термоусадку.
  5. Занимаемся припайки проводов.
  6. Надеваем термоусадку, прижимаем ее при помощи строительного фена или зажигалки. Тут важно не перестараться и не расплавить термоусадку.
  7. На вход с левой стороны подаем питание, справа будет выход на светодиодную ленту.
  8. Проводим испытание – включаем освещение. Лента должна загореться, срок ее эксплуатации теперь увеличится.

Так делается стабилизатор напряжения 12В собственными руками.

Схемы стабилизаторов тока для светодиодов


Схема простейшего стабилизатора
Самый простой стабилизатор напряжения на 12 вольт можно собрать по такой схеме. Резистор R1 ограничивает выходящую силу тока, R2 – выходящее напряжение. Конденсаторы, применяемые в данной схеме, уменьшают пульсации напряжения и увеличивают стабильность работы.

Потребности автомобилиста удовлетворит простейший механизм стабилизации, поскольку напряжение питания в сети автомобиля достаточно стабильно.

Чтобы сделать стабилизатор для диодов в авто потребуется:

  • Микросхема lm317;
  • Резистор как регулятор тока для светодиодов;
  • Инструменты пайки и монтажа.

Собираем по вышеприведенной схеме

Цены в Китае

Стоимость очень низкая, с учетом того, что доставка включена в цену. Раньше я думал, что из-за товара за 30-50 руб китайцы даже и мараться не будут, много работы при малом доходе. Но как показала практика, я ошибался. Любую копеечную ерунду они упаковывают и отсылают. Приходит в 98% случаев, а закупаю на Aliexpress уже более 7 лет и на большие суммы, наверное уже около 1 млн руб.

Поэтому оформляю заказ заранее, обычно 2-3 штуки одного наименования. Ненужное распродаю на местном форуме или Авито, всё расходится как горячие пирожки.

Здравствуйте. Вы пишете про схемы стабилизации ТОКА для светодиодов. Но если ставить в авто, там ведь скачет напряжение — значит надо в машине использовать стабилизацию по напряжению, а не по току ?

Ток стабилизируется независимо от входного напряжения, если вы про драйвер для авто. Если подключаете диод с резистором, как в ленте светодиодной, то тут нужен стабилизатор напряжения.

Доброго времени! Немного оффтоп, но у вас в статье есть упоминание о спекрометре за 10 тыс. Я понимаю что это в качестве примера, но если есть какие то наработки в этом направлении в публичном доступе, не могли бы дать ссылку? Заранее спасибо! Отличный ресурс!

Готовая плата спектрометра с датчиком, подключением USB и софтом стоит около 8 т.руб у китайцев. То есть нужен только корпус и дифракционная решётка. Получаете по начинке аналог спектрометра за 100 т руб. В инете есть несколько вариантов как собрать спектрометр за 3-5 труб. Есть вариант спектрометра и за 1000 руб.

Доброго дня. Подскажите пожалуйста, если использовать LM317 из Ali с регулировкой сопротивления (как у вас в статье) обязательно ли подключать к ней минус? Просто если паять самому на LM317, то по вашей схеме нужен только плюс, а у китайской готовой плате вижу две колодки с двумя контактами. Просто не хочу разрезать общий минус идущий ко всем лампочкам сзади в авто. И второй вопрос. Можно ли использовать одну плату LM317 для подключения двух лампочек подключенных параллельно (лампочки заднего хода в авто)?

Читайте так же:
Как найти ток короткого замыкания кабеля

Лампы параллельно подключайте. Подключение по схеме.

Здравствуйте, подскажите, имеем мотор лифан 15 л.с., переменка 24v. Как подключить к нему диодную фару 36w 12v, какой выбрать стабилизатор? фара по типу

Листайте раздел «Питание» там всё есть.

Здравствуйте. Подскажите советом. Я на авто сделал ДХО с использованием светодиодов, а для питания приобрел вот такой dc-dc преобразователь А так как живу я в сельской местности, где радио еле работает, при включении ДХО идут сильные помехи на радио. В описании к преобразователю указано, что частота преобразования 180 КГц. У этого же продавца есть наподобие такие же ШИМ, только с частотой преобразования 300 КГц. Не могли бы вы подсказать, будут ли улучшения в приеме радио с ШИМом с 300КГц?

Пробуйте с другой частотой, может фонить в радиодиапазоне меньше будет.

Доброго времени. Подскажите пожалуйста, есть ли драйвер уровня XL4015 (или лучше?), но только с каналом для диммирования. Есть непреодолимое желание собрать подсветку для аквариума на xm l2. На драйв2.ру находил схему доработки этого преобразователя, но для меня это уже за гранью. Ещё на али находил подозрительные dc-dc на микросхеме xl4005, у которого на плате вроде есть pwm (в описании PWM C4A3 и C4A4, что бы это не значило). Правда заказов мало, и отзывов почти нет. Может вы посоветуете готовое/проверенное решение? Спасибо.

Зачем вам так сильно заморачиваться. Проще ленту или светодиодную трубку поставить с диммером. Читайте раздел «Питание», там я описал много видов драйверов для светодиодов.

Порекомендуйте стабилизатор тока для автомобильной лампы «Образец №1» из раздела «Как выбирать светодиодные лампы для ДХО HB3» . Вход 12 Вольт, выход около 45 Вольт при стабильном токе 0,1 Ампера. В этой лампе пять диодов COB по три элемента в каждом. Китайский драйвер на микросхеме РТ4115 перегревается и сгорает.

Лучше купите хорошие лампы, меньше проблем и выгодней в итоге.

Предупреждение: Будет много букв, но вроде все по делу. Статья рассчитана на новичков, умеющих пользоваться паяльником.

Часть 1. Предисловие

Наверное, многие из вас меняли штатные лампы накаливания в плафонах салона, в подсветке номера, в габаритных огнях, в приборной панели и т.д., на светодиодные лампы.

Как правило, при подобных заменах используются уже готовые автомобильные светодиодные лампы, рассчитанные на напряжение 12 вольт.

По сравнению с лампами накаливания, преимущества светодиодных ламп известны, это малое энергопотребление, большой выбор цветов свечения, меньший нагрев, а также существенно больший срок службы.

Однако, для долгой и счастливой жизни светодиода весьма важно, чтобы протекающий через него ток не превышал заданных производителем величин. При превышении максимально допустимого тока, происходит быстрая деградация кристаллов светодиодов, и лампа выходит из строя.

Поэтому, в «правильные» светодиодные лампы уже встроен стабилизатор тока (драйвер). Но такие лампы, как правило, стоят недешево. В связи с этим, в автолюбительской среде гораздо большее распространение получили дешевые светодиодные лампы, не имеющие встроенного стабилизатора. Примеры таких ламп на фото 1:

Из-за отсутствия стабилизатора, такие лампы весьма чувствительны к скачкам напряжения в бортовой сети автомобиля. Кроме того, хитрые узкоглазые производители ламп рассчитывают их параметры, как правило, на максимальное напряжение 12В. Однако, как известно, при работе двигателя напряжение в бортсети составляет 13.5-14.5В. В итоге, светодиодные лампы, не имеющие стабилизатора, часто служат даже меньше, чем обычные лампы накаливания.

Особенно это заметно при использовании светодиодных ламп в подсветке номера и в габаритных огнях, когда светодиоды работают в течение длительного времени. Месяц-другой, реже полгода, и лампа начинает мигать, а вскоре и совсем гаснет.

Стабилизатор тока на lm317

Ток на выходе блока питания может увеличиться вследствие уменьшения сопротивления нагрузки (простой пример, короткое замыкание), также изменение тока нагрузки происходит из-за изменения напряжения питания. Стабилизатор тока на lm317 обеспечивает стабильность тока (ограничение тока) на выходе в случаях описанных выше.

Данный стабилизатор может быть применён в схемах питания светодиодов, зарядных устройствах (ЗУ), лабораторных источников питания и так далее.

Если, к примеру, рассматривать светодиоды, то необходимо учитывать тот факт, что для них нужно ограничивать ток, а не напряжение. На кристалл можно подать 12В и он не сгорит, при условии, что ток будет ограничен до номинального (в зависимости от маркировки и типа светодиода).

Расположение выводов LM317

Основные технические характеристики LM317

Максимальный выходной ток 1.5А

Максимальное входное напряжение 40В

Выходное напряжение от 1.2В до 37В

Более подробные характеристики и графики можно посмотреть в даташите на стабилизатор.

Схема стабилизатора тока на lm317

Стабилизатор тока на LM317

Плюс данного стабилизатора в том, что он является линейным и не вносит высокочастотные помехи, например как некоторые импульсные стабилизаторы. Минусом является низкий КПД (в счёт своей линейности), и поэтому происходит значительный нагрев кристалла микросхемы. Как вы уже поняли, микросхему необходимо обеспечить хорошим радиатором.

За величину тока стабилизации (ограничения) отвечает резистор R1. С помощью данного резистора можно выставить ток стабилизации, например 100мА, тогда даже при коротком замыкании на выходе схемы будет протекать ток, равный 100мА.

Сопротивление резистора R1 рассчитывается по формуле:

R1=1,2/Iнагрузки

Изначально необходимо определиться с величиной тока стабилизации. Например, мне необходимо ограничить ток потребления светодиодов равный 100мА. Тогда,

R1=1,2/0,1A=12 Ом.

То есть, для ограничения тока 0,1A необходимо установить резистор R1=12 Ом. Проверим на железе… Для проверки собрал схему на макетной плате. Резистор на 12 Ом искать было лень, зацепил в параллель два по 22 Ома (были под рукой).

Читайте так же:
Допустимый длительный ток для кабеля авббшв 4х120

Схема на макетной плате

Выставил напряжение холостого хода, равное 12В (можно выставить любое). После чего, я замкнул выход на землю, и стабилизатор LM317 ограничил ток 0,1А. Расчеты подтвердились.

Ограничение токаСтабилизатор тока на LM317

При увеличении или уменьшении напряжения ток остается стабильным.

Резистор можно припаять на выводы микросхемы, но не стоит забывать, что через резистор протекает весь ток нагрузки, поэтому при больших токах нужен резистор повышенной мощности.

Если использовать данный стабилизатор тока на LM317 в лабораторном блоке питания, то необходимо устанавливать переменный резистор проволочного типа, простой переменный резистор не выдержит токи нагрузки протекающие через него.

Для ленивых представляю таблицу значений резистора R1 в зависимости от нужного тока стабилизации.

ТокR1 (стандарт)
0.02551 Ом
0.0524 Ом
0.07516 Ом
0.113 Ом
0.158.2 Ом
0.26.2 Ом
0.255.1 Ом
0.34.3 Ом
0.353.6 Ом
0.43 Ома
0.452.7 Ома
0.52.4 Ома
0.552.2 Ома
0.62 Ома
0.652 Ома
0.71.8 Ома
0.751.6 Ома
0.81.6 Ома
0.851.5 Ома
0.91.3 Ома
0.951.3 Ома
11.3 Ома

Таким образом, применив галетный переключатель и несколько резисторов, можно собрать схему регулируемого стабилизатора тока с фиксированными значениями.

LM317: Характеристики, виды и схемы

LM317 – это регулируемый стабилизатор напряжения. Он может служить для создания различных блоков питания. Он способен быть основой для стабилизатора тока, зарядного устройства, лабораторного блока питания и даже звукового усилителя. Для того, чтобы им воспользоваться, достаточно подключить его к одной их схем обвязки, обозначенных ниже.

Эта микросхема является одной из самых популярных в мире – все из-за простоты ее устройства и работы с ней, ее дешевизны и надежности. Последнее обеспечивается наличием защит короткого замыкания выводов и перегрева микросхемы. LM317 не требует множества компонентов в качестве обвязки. Наибольшую популярность микросхема приобрела в среде радиолюбителей.

lm317

LM317 регулирует напряжение линейно, что является ее преимуществом относительно импульсных преобразователей. Микросхема продается в нескольких вариантах корпуса, наибольшей популярностью пользуется версия LM317T в корпусе TO-220. Она была разработана Бобом Добкиным в 1976 году, когда он работал в National Semiconductor, и с тех пор является бессменным хитом в кругах радиолюбителей.

Схема LM317

Все внутреннее устройство стабилизатора можно видеть на его схеме, взятой в datasheet. На ней изображены три вывода схемы: вход (на этот вход подается питание), регулировка и выход. На пине регулировки вольтаж сигнала сначала понижается на одностороннем ограничителе до стабильных 1.25В и служит опорным источником, а ток, вместе с током питания идут на компаратор, основанный на операционном усилителе.

Также на схеме можно видеть выходной каскад на базе биполярного транзистора, который усиливает ток, и блок защиты от перегрева и превышения по току.

Справа от блока защиты находится датчик тока, падение на котором и отслеживается защитой с целью предупреждения повреждений от КЗ.

Схема LM317

Характеристики LM317

  • Максимальное входное напряжение LM317 – 40В
  • Диапазон напряжений выхода LM317 – 1.2-37В
  • Максимальный выходной ток для LM317 – 1.5А
  • Опорное напряжение микросхемы – 0.1-1.3В
  • Минимальный ток нагрузки – 3.5mA
  • Погрешность напряжения на выходе – 0.1%
  • Рассеиваемая мощность – 20Вт
  • Рабочий температурный диапазон – 0-125C
  • Температурный диапазон хранения – -65-150C
  • Температурный диапазон хранения – -65-150°C

Виды LM317

Маркировка корпусов lm317

Микросхема продается в нескольких варианта корпуса, в зависимости от потребности в размерах, нагрузки и подключении, а также типу монтажа схемы — каждый может выбрать наиболее подходящий ему вариант.

Наиболее популярна LM317T в корпусе TO-220 на 1.5 Ампер. Это считается универсальным вариантом, так как может использоваться в навесном монтаже, а также поверхностном. Радиатор в таком корпусе позволяет отводить излишнее тепло и испытывать более серьезные нагрузки, чем его собратья, а при необходимости его можно прикрепить к большему радиатору.

Подключение LM317

LM317 имеет следующую конфигурацию выводов в разных корпусах:

Конфигурация выводов lm317

Минимальная схема подключения представляет собой два резистора сопротивления и три конденсатора, подключенных согласно схеме. В соответствии с характеристиками сопротивления и будет определяться напряжение на выходе.

Схема lm317

У LM317 два главных параметра: это его опорное напряжение, а также ток, истекающий на выводе подстройки. Опорное напряжение (Vref) — напряжение, которое стабилизатор поддерживает на сопротивлении R1. Оно нестабильно и разнится от партии к партии в среднем на 0.1В, поэтому для расчетов лучше держать в уме усредненное значение – 1.25В. Для серьезных же проектов стоит измерить его для каждого используемого экземпляра. Соответственно, следуя схеме, если замкнуть резистор R2, то на выходе мы получим опорное напряжение – 1.25В, а с увеличением вольтажа на R2 будет увеличиваться и выходное напряжение. Таким образом, LM317 постоянно сравнивает напряжение на выходе через резистивный делитель с опорным, поэтому, меняя сопротивление, мы меняем выходное напряжение.

Ток, утекающий на подстройке (Iadj) – паразитный. По заявлению производителей он составляет от 50 до 100 мкА, но на деле же может достигать и 500 мкА. Из-за этого для стабильности выходного напряжения сопротивление R1 не должно быть выше 240 Ом, чтобы через делитель не проходил ток менее 5 мА.

Все, что вам нужно – это подставить ваше значение R1 в это формулу R2=R1*((Uo/Uref)-1).

Типовые схемы LM317

Как было указано, в LM317 используется при создании регулируемых и нерегулируемых блоков питания, однако, также может быть использован в качестве основы стабилизатора тока при создании светодиодных драйверов, которые поддерживают ток в цепи вне зависимости от входного напряжения. Только описанных в datasheet применений хватит на отдельную книгу, поэтому разберем несколько самых популярных схем на этом стабилизаторе.

Регулируемый блок питания (1.2-37В)

Все, что понадобится для его создания, это заменить R2 на переменный резистор, а также добавить трансформатор с диодным мостом на вход. При использовании стоит учитывать, что микросхема обладает опорным напряжением в 1.25В, поэтому оно и будет минимальным для данной схемы.

Читайте так же:
Выключатель света с регулятором яркости устройство

1.2-37В lm317

Регулируемый блок питания (0-37В)

Если вам необходима полная регулировка с 0В, то производители схем предлагают подключить к схеме источник отрицательного напряжения на 10В.

0-37В lm317

Вы можете намотать дополнительную катушку на трансформатор блока питания и подключить его выводы после диодного моста следующим образом:

Другая типовая схема lm317

Либо вы можете использовать источник отрицательного напряжения, который будет питаться от основной обмотки.

Таким образом, вы получите простейший лабораторный блок питания.

Светодиодный драйвер (Стабилизатор тока)

С помощью этой схемы вы можете запитывать достаточно мощные светодиоды и светодиодные ленты. Все, что нужно — это знать потребляемый ток и, исходя из него, подобрать сопротивление по формуле.

Светодиодный драйвер и lm317

В нем используется тот же принцип, что и в самой простой схеме, но вместо резистивного делителя установлен датчик тока. Чем больший ток потребляет нагрузка на выходе, тем большее падение напряжения будет наблюдаться на датчике. Оно отслеживается микросхемой, и она увеличивает или уменьшает напряжение для поддержания стабильного тока. Даже при коротком замыкании ток будет держаться на стабильном уровне, который был выставлен.

Зарядное устройство

Схема данного зарядного устройства взята из datasheet и имеет напряжение на выходе 6В с ограничением 0.6А. С помощью изменения сопротивления резисторов R1 и R2 возможно регулировать напряжение под ваши нужды, а при помощи резистора R3 – ток. Оно подойдет для питания аккумуляторов телефонов, инструментов и бытовой техники.

Зарядное устройство с lm317

Регулирование переменного напряжение

Так как два LM317 могут регулировать не только положительные, но и отрицательные колебания синусоиды, то с помощью них можно создать AC регулятор. Можно видеть, что схема довольно не сложная и не требует множества компонентов:

Схема AC регулятора

Как проверить LM317?

В отличие от транзисторов, данную микросхему невозможно проверить мультиметром. Такой способ никак не гарантирует правильную работу из-за большого количества внутренних элементов, не соединенных с выводами. Поэтому, если какой-то из них выйдет из строя, то проверить это мультиметром будет проблематично. Самый простой способ проверки работы LM317 — это создать простейший стенд на макетной плате, а запитать его можно будет всего лишь от батарейки.

Микросхема

Таким образом, вы сможете быстро убедиться в полностью рабочем состоянии элемента, даже если необходимо проверить несколько штук.

Применение LM317

Схемы, приведенные выше – лишь малая часть, основа, по сравнению с тем, что возможно сделать на этом стабилизаторе. Он может использоваться почти во всех схемах, которые требуют постоянного питания до 40 В. Вот некоторые сферы применения, описанные в официальном техническом документе данной микросхемы:

  • Персональные компьютеры
  • Цифровые камеры
  • ЭКГ
  • Интернет свитчи
  • Биометрические датчики
  • Драйверы электромоторов
  • Портативные зарядки
  • PoE
  • RFID считыватели
  • Бытовая техника
  • Рентгеновские аппараты

Как можно видеть, даже сам производитель рассчитывает на максимально широкое использования данного элемента, что уж говорить о самодельщиках, готовых представить самые необычные схемы с использованием LM317.

Повышение максимального выходного тока

Существует два способа повышения максимального выходного тока. Если вам необходимо получить больше 1.5А, то вы можете либо подключить несколько микросхем параллельно, либо подключить силовой транзистор.

В первом случае достаточно подключить на выход стабилизаторов резисторы с низким сопротивлением. Они нужны для выравнивания токов.

Чертёж lm317

Однако не всегда рационально использовать несколько микросхем. Поэтому нам на помощь приходит транзистор. В таком случае будет достаточно добавить его и резистор в качестве обвязки к нему.

Транзистор и lm317

Если нагрузка потребляет небольшой ток, то он будет проходить через микросхему, не затрагивая транзистор. А при повышении, почти весь ток будет проходить через транзистор, оставляя малую его часть стабилизатору. Но при использовании этой схемы внутренняя защита внутри LM317 от КЗ.

Аналоги LM317

Что делать, если нет возможности использовать LM317? Можно воспользоваться ее аналогами. Братьями-близнецами данного компонента являются UPC317, GL317, ECG1900 и SG317. Отечественный же аналог — это KP142EH12A, а также существует KP142ЕН12 с фиксированным напряжением.

Если LM317 не хватает мощности для вашего проекта, то можно воспользоваться более мощными вариантами:

  • LM350AT и LM350T – максимальный выходной ток 3А и мощность 25Вт
  • LM350K – ток 3 А и мощность 30 Вт
  • LM338T и LM338K – ток 5 А

Все эти микросхемы имеют одинаковые выводы, поэтому схемы не придется никак менять.

Безопасная эксплуатация LM317

Стоит помнить об эксплуатационных характеристиках радиокомпонента и не использовать его в критических условиях. Мощность рассеивания по официальной информации – 20 Вт, а разница входного и выходного напряжений не должна превышать 40 В. Во время пайки температура должна не превышать 260 C. Использовать можно при температуре от 0C до 125C, а хранить от -65C до 150C. Все это официально заявленные характеристики, в реальности они могут расходиться от экземпляра к экземпляру и быть заниженными.

Не стоит использовать элемент при максимальных и минимальных обозначенных значениях. При такой эксплуатации уровень стабильности и надежности значительно упадет. А также крайне желательно использовать радиатор для отвода тепла, так как иначе заявленные характеристики могут не совпадать с реальными.

Datasheet, даташит

Datasheet на данный стабилизатор проще всего найти на сайте производителя Texas Instruments. Или по ссылке.

В даташите вы сможете найти наиболее точные характеристики и спецификации, а также графики, отражающие работу микросхемы. Помимо этого, там описаны некоторые из типовых схем, использования и подробное описание их настройки под различные нужды. А также рекомендации по использованию.

Производители LM317

Так как LM317 является самым популярным стабилизатором напряжения, то ее выпускают крупнейшие предприятия по производству микросхем:

  • Texas Instruments
  • STMicroelectronics
  • ONS
  • UTC

Где купить LM317?

Стабилизатор применяется крайне широко, поэтому проблем с покупкой не возникает, он доступен почти во всех интернет-магазинах радиоэлектронных компонентов. Но к нам этот товар, как и другие радиоэлектронные компоненты, попадает по крайне завышенной цене, поэтому выгоднее всего купить его на AliExpress по этой ссылке .

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector