Стабилизатор напряжения для ДХО

Стабилизатор тока для светодиодов виды, схемы, как сделать

Главным электрическим параметром светодиодов (LED) является их рабочий ток. Когда в таблице характеристик светодиода мы встречаем рабочее напряжение, то нужно понимать, что речь идет о падении напряжения на светодиоде при протекании рабочего тока. То есть рабочий ток определяет рабочее напряжение LED. Поэтому только стабилизатор тока для светодиодов может обеспечить их надежную работу.

Назначение и принцип работы

Стабилизаторы должны обеспечивать постоянный рабочий ток светодиодов когда в сети питания есть проблемы с отклонением напряжения от нормы (вам будет интересно узнать, как подключить светодиод от сети 220 вольт). Стабильный рабочий ток в первую очередь необходим для защиты LED от перегрева. Ведь при превышении максимально допустимого тока, светодиоды выходят из строя. Также стабильность рабочего тока обеспечивает постоянство светового потока прибора, например, при разряде аккумуляторных батарей или колебаниях напряжения в питающей сети.

Стабилизаторы тока для светодиодов имеют разные виды исполнения, а обилие вариантов схем исполнения радует глаз. На рисунке приведены три самые популярные схемы стабилизаторов на полупроводниках.

  1. Схема а) — Параметрический стабилизатор. В этой схеме стабилитрон задает постоянное напряжение на базе транзистора, который включен по схеме эмиттерного повторителя. Благодаря стабильности напряжения на базе транзистора, напряжение на резисторе R тоже постоянно. В силу закона Ома ток на резисторе также не меняется. Так как ток резистора равен току эмиттера, то стабильны токи эмиттера и коллектора транзистора. Включая нагрузку в цепь коллектора, мы получим стабилизированный ток.
  2. Схема б). В схеме, напряжение на резисторе R стабилизируется следующим образом. При увеличении падения напряжения на R, больше открывается первый транзистор. Это приводит к уменьшению тока базы второго транзистора. Второй транзистор немного закрывается и напряжение на R стабилизируется.
  3. Схема в). В третьей схеме ток стабилизации определяется начальным током полевого транзистора. Он не зависит от напряжения, приложенного между стоком и истоком.

В схемах а) и б) ток стабилизации определяется номиналом резистора R. Применяя вместо постоянного резистора подстрочный можно регулировать выходной ток стабилизаторов.

Производители электронных компонентов производят множество микросхем стабилизаторов для светодиодов. Поэтому в настоящее время в промышленных изделиях и в радиолюбительских конструкциях чаще применяются стабилизаторы в интегральном исполнении. Почитать про все возможные способы подключения светодиодов можно здесь.

Обзор известных моделей

Большинство микросхем для питания светодиодов выполнены в виде импульсных преобразователей напряжения. Преобразователи, в которых роль накопителя электрической энергии выполняет катушка индуктивности (дроссель) называются бустерами. В бустерах преобразование напряжения происходит за счет явления самоиндукции. Одна из типичных схем бустера приведена на рисунке.

Схема стабилизатора тока работает следующим образом. Транзисторный ключ находящийся внутри микросхемы периодически замыкает дроссель на общий провод. В момент размыкания ключа в дросселе возникает ЭДС самоиндукции, которая выпрямляется диодом. Характерно то, что ЭДС самоиндукции может значительно превышать напряжение источника питания.

Как видно из схемы для изготовления бустера на TPS61160 производства фирмы Texas Instruments требуется совсем немного компонентов. Главными навесными деталями являются дроссель L1, диод Шоттки D1, выпрямляющий импульсное напряжение на выходе преобразователя, и Rset.

Резистор выполняет две функции. Во-первых, резистор ограничивает ток, протекающий через светодиоды, а во-вторых, резистор служит элементом обратной связи (своего рода датчиком). С него снимается измерительное напряжение, и внутренние схемы чипа стабилизируют ток, протекающий через LED, на заданном уровне. Изменяя номинал резистора можно изменять ток светодиодов.

Преобразователь на TPS61160 работает на частоте 1.2 МГц, максимальный выходной ток может составлять 1.2 А. С помощью микросхемы можно питать до десяти светодиодов включенных последовательно. Яркость светодиодов можно изменять путем подачи на вход «контроль яркости» сигнала ШИМ переменной скважности. КПД приведенной схемы составляет около 80%.

Нужно заметить, что бустеры обычно используются, когда напряжение на светодиодах выше напряжения источника питания. В случаях, когда требуется понизить напряжение, чаще применяют линейные стабилизаторы. Целую линейку таких стабилизаторов MAX16xxx предлагает фирма MAXIM. Типовая схема включения и внутренняя структура подобных микросхем представлена на рисунке.

Как видно из структурной схемы, стабилизация тока светодиодов осуществляется Р-канальным полевым транзистором. Напряжение ошибки снимается с резистора Rsens и подается на схему управления полевиком. Так как полевой транзистор работает в линейном режиме, КПД подобных схем заметно ниже, чем у схем импульсных преобразователей.

Микросхемы линейки MAX16xxx часто применяются в автомобильных приложениях. Максимальное входное напряжение чипов составляет 40 В, выходной ток – 350 мА. Они, как и импульсные стабилизаторы, допускают ШИМ-диммирование.

Стабилизатор на LM317

В качестве стабилизатора тока для светодиодов можно использовать не только специализированные микросхемы. Большой популярностью у радиолюбителей пользуется схема LM317.

LM317 представляет собой классический линейный стабилизатор напряжения имеющий множество аналогов. В нашей стране эта микросхема известна как КР142ЕН12А. Типовая схема включения LM317 в качестве стабилизатора напряжения показана на рисунке.

Для превращения этой схемы в стабилизатор тока достаточно исключить из схемы резистор R1. Включение LM317 в качестве линейного стабилизатора тока выглядит следующим образом.

Читайте также:  Что будет если перелить масло в двигателе выше уровня

Выполнить расчет этого стабилизатора довольно просто. Достаточно вычислить номинал резистора R1, подставив значение тока в следующую формулу:

Мощность, рассеиваемая на резисторе равна:

Регулируемый стабилизатор

Предыдущую схему легко превратить в регулируемый стабилизатор. Для этого нужно постоянный резистор R1 заменить на потенциометр. Схема будет выглядеть так:

Как сделать стабилизатор для светодиода своими руками

Во всех приведенных схемах стабилизаторов используется минимальное количество деталей. Поэтому самостоятельно собрать подобные конструкции сможет даже начинающий радиолюбитель освоивший навыки работы с паяльником. Особенно просты конструкции на LM317. Для их изготовления даже не нужно разрабатывать печатную плату. Достаточно припаять подходящий резистор между опорным выводом микросхемы и ее выходом.

Также к входу и выходу микросхемы нужно припаять два гибких проводника и конструкция будет готова. В случае, если с помощью стабилизатора тока на LM317 предполагается питать мощный светодиод, микросхему нужно оснастить радиатором который обеспечит отвод тепла. В качестве радиатора можно использовать небольшую алюминиевую пластинку площадью 15-20 квадратных сантиметров.

Изготавливая конструкции бустеров, в качестве дросселей можно использовать катушки фильтров различных блоков питания. Например, для этих целей хорошо подойдут ферритовые кольца от блоков питания компьютеров, на которые следует намотать несколько десятков витков эмалированного провода диаметром 0.3 мм.

Какой стабилизатор использовать в авто

Сейчас автолюбители часто занимаются модернизацией светотехники своих машин, применяя для этих целей светодиоды или светодиодные ленты (читайте, как подключить светодиодную ленту в авто). Известно, что напряжение бортовой сети автомобиля может сильно меняться в зависимости от режима работы двигателя и генератора. Поэтому в случае с авто особенно важно применять не стабилизатор 12 вольт, а рассчитанный на конкретный тип светодиодов.

Для автомобиля можно посоветовать конструкции на основе LM317. Также можно использовать одну из модификаций линейного стабилизатора на двух транзисторах, в которой в качестве силового элемента использован мощный N-канальный полевой транзистор. Ниже приведены варианты подобных схем, в том числе и схема светодиодного драйвера.

Вывод

Подводя итог можно сказать, что для надежной работы светодиодных конструкций их необходимо питать с помощью стабилизаторов тока. Многие схемы стабилизаторов просты и доступны для изготовления своими руками. Мы надеемся, что приведенные в материале сведения будут полезны всем, кто интересуется данной темой.

Все схемы подключения дневных ходовых огней

На территории РФ уже более 8 лет действуют поправки в правила дорожного движения (ПДД), в соответствии с которыми движущееся транспортное средство в светлое время суток должно быть обозначено фарами ближнего света, противотуманными фарами (ПТФ) или дневными ходовыми огнями (ДХО). Использование для этих целей головных и противотуманных фар имеет ряд недостатков. Поэтому водители предпочитают покупать готовые модули ходовых огней и самостоятельно их устанавливать в своё авто. Как правильно подключить дневные ходовые огни, чтобы их эксплуатация была безопасной и не противоречила действующим законам?

  • Нюансы включения ходовых огней
  • Простейшая схема
  • Включение через габариты или ближний свет
  • Подключение через 4 контактное реле от генератора или датчика масла
  • Подключение через 5 контактное реле
  • Блок управления ДХО

Нюансы включения ходовых огней

Основные предписания, касающиеся установки, технических параметров и подключения ходовых огней, перечислены в пункте 6.19 ГОСТ Р 41.48-2004. В частности, электрическая функциональная схема ДХО должна быть собрана таким образом, чтобы ходовые огни автоматически включались при повороте ключа зажигания (запуске двигателя). При этом они должны автоматически отключаться, если произведено включение фар головного света.

Пункт 5.12 указанного стандарта гласит о том, что фары головного света (ФГС) должны включаться только после включения габаритов, за исключением подачи кратковременных предупредительных сигналов. При самостоятельном подключении ДХО эту особенность обязательно нужно учитывать.

Правильное подключение ДХО не ограничивается грамотно продуманной функциональной схемой. Самое время вспомнить о блоке стабилизации для светодиодов. В самих ходовых огнях роль ограничителя тока выполняют резисторы, однако, из-за перепадов напряжения, резисторы не могут ограничить ток на одном уровне. Именно поэтому стабилизатор по напряжению в схеме подключения ходовых огней крайне необходим. Иначе срок эксплуатации светодиодных модулей ДХО значительно сокращается ввиду постоянных перепадов бортового напряжения. Некоторые автолюбители заявляют, что подключить ходовые огни можно и без стабилизатора.

Подключение и установка LED-драйвера – это лишняя трата времени, ведь ДХО на светодиодах месяцами исправно светят без какой-либо стабилизации…

Однако данное утверждение легко оспорить. Дело в том, что при каждом скачке напряжения на светодиодном модуле появляется более 12 В, прямой ток через светодиоды превышает номинальное значение, что ведёт к перегреву излучающего кристалла. Яркость светодиодов снижается, такие ДХО уже не смогут выполнять свою непосредственную задачу – издалека предупреждать водителей встречного транспорта, а со временем и вовсе начнут мерцать и выйдут из строя.

Использовать светодиодные ДХО без стабилизатора напряжения – значит выбрасывать каждый год, как минимум, несколько сотен рублей на новые модули и тратить время на их замену.

Для простоты понимания, нижеприведенные схемы показаны без использования стабилизатора.

Читайте также:  Опель вектра б предохранитель кондиционера

Простейшая схема

Самая простая схема включения ДХО при запуске двигателя показана на рисунке. Плюсовой провод подсоединяют на клемму «+» замка зажигания. Минусовой провод крепят на корпус машины в удобном месте. В таком виде схема имеет существенный недостаток. Светодиодные ходовые огни будут излучать свет всё время, пока повёрнут ключ зажигания. К тому же их работа не согласована с работой остальных фар, а значит, не отвечает требованию ГОСТа.

Включение через габариты или ближний свет

Второй вариант схемы подключения ДХО предполагает задействовать цепь питания габаритной лампочки. Для этого плюсовой провод от ходовых огней напрямую соединяют с «+» от аккумулятора. В свою очередь, минусовой провод соединяют с «+» габаритного огня, который в данный момент электрически нейтрален. В результате образуется следующий путь протекания тока: от «+» аккумулятора через светодиоды к габариту, а затем через лампочку на корпус, который служит минусом всей цепи. Из-за малого потребления тока (десятки мА) светодиоды начинают светиться, а спираль лампы остаётся погашенной. Если водитель включит габаритные огни, то на плюсе габарита появляется +12 В, потенциалы на проводах ДХО выравниваются и светодиоды гаснут. Схема переходит в штатный режим, то есть ток течёт через лампочки габаритных огней.

В данном схемотехническом решении имеется несколько недостатков:

  • ходовые огни остаются в работе при выключенном двигателе, что противоречит действующим правилам;
  • схема не будет работать, если в габаритах тоже установлены светодиоды;
  • схема не будет корректно работать, если в ДХО размещены мощные SMD светодиоды, номинальный ток которых соизмерим с током лампочки;
  • с целью безопасности необходимо дополнительно устанавливать предохранитель.

Данный способ подключения можно усовершенствовать, соединив плюсовой провод LED-модуля не с «+» аккумулятора, а с «+» замка зажигания, тем самым избавиться от первого недостатка. Некоторые автомобилисты используют схемы включения ходовых огней через лампу ближнего света. То есть при включении ближнего света, ДХО автоматически гаснут, а в остальных случаях работают. Помимо вышеприведенных недостатков, данный способ не соответствует ГОСТу Р 41.48-2004 и ПДД.

При стоянке автомобиля в темное время суток, для его обозначения используются габаритные огни, использование ДХО ПДД запрещено.

Подключение через 4 контактное реле от генератора или датчика масла

Два следующих способа имеют общую основу и подразумевают работу дневных ходовых огней только после запуска двигателя. Схема включения ДХО от генератора базируется на переключении четырёх контактного реле и геркона. Контакты реле ДХО подключают так:

  • 30 – на плюсовые выводы светодиодных модулей;
  • 85 – на плюсовой провод к габаритам;
  • 86 – на любой вывод геркона;
  • 87 и второй вывод геркона – на «+» аккумулятора.

Проверив надёжность всех контактов, переходят к настройке. Для этого заводят двигатель и, перемещая геркон вблизи генератора, добиваются его срабатывания и стабильного свечения ДХО. Затем геркон прячут в термотрубку и с помощью нейлоновых стяжек фиксируют в найденном месте.

В момент пуска двигателя, а затем и генератора замыкаются контакты геркона и реле, подавая напряжение питания на светодиоды ходовых огней. При этом лампы габаритов остаются отключенными, так как ток через катушку реле мал, чтобы их зажечь.

В отсутствие геркона можно запитать ДХО от датчика давления масла. В этом случае 86-й контакт соединяют с лампой давления масла. В остальном схемотехника дублируется. Обе схемы имеют общий недостаток. Их нельзя применять, если в габаритах установлены светодиоды.

Подключение через 5 контактное реле

Теперь пришло время узнать о том, как подсоединить ходовые огни через реле с пятью контактами. Схема является наиболее универсальной, и собрана с целью исключить недостатки предыдущих вариантов. Сначала о подключении реле для ДХО:

  • 30 – на плюсовые выводы светодиодных модулей;
  • 85 – на плюсовой провод габаритной лампы;
  • 86 – на корпус авто;
  • 87а – на «+» с замка зажигания;
  • 87 – не подключать (заизолировать).

Работает схема с пяти контактным реле следующим образом. При повороте ключа на ДХО поступает напряжение +12 В, тем самым включая их. Если включить габаритные огни или фары головного света, то реле разомкнёт контакт 87а и замкнёт неактивный контакт 87. В результате ДХО погаснут, а габариты включатся. Схема полностью соответствует требованиям ГОСТа и ПДД и может работать с габаритными огнями даже на основе светодиодов.

Однако схема все же имеет один отрицательный момент – ДХО будут включаться сразу же после поворота замка зажигания. То есть если повернуть ключ в замке зажигания, но не заводить автомобиль, ДХО будут гореть.

Несмотря на все же имеющийся недостаток схема довольно удачна, но чтобы правильно подключить ДХО через пяти контактное реле понадобится обязательно дополнить схему стабилизатором напряжения.

Данный вариант включения интересен тем, что путь протекания тока через ходовые огни является независимым. Это позволяет устанавливать в фары габаритов и ДХО источники света любого типа и мощности.

Блок управления ДХО

Самым надёжным и наиболее простым является вариант подключения ДХО без реле, но с использованием специального блока управления ходовыми огнями. Он обеспечивает включение ДХО после запуска двигателя, гарантирует безопасную работу, защищает от перегрузок и может быть установлен на авто с любым типом ламп, включая светодиодные.

Читайте также:  Выжимной подшипник сцепления признаки неисправности, их устранение

К сожалению, среди всего разнообразия промышленно изготавливаемых блоков ДХО подавляющая часть не соответствует ГОСТу и имеет посредственное качество сборки.

Касается это, в первую очередь, продукции с AliExpress, которая не соответствует требованиям практически по всем моментам.

Среди всего многообразия можно отметить всего 2 варианта: российский блок управления ДХО DayLight+ и немецкую продукцию от Philips и Osram. Блок управления DayLight+ разработан русским радиоинженером Исаченковым Фёдором с учетом всех особенностей бортовой сети автомобиля и обладает рядом положительных моментов:

  • имеется встроенная стабилизация напряжения;
  • полное соответствие ГОСТу;
  • максимальная долговременная мощность нагрузки составляет 36 Ватт (для ДХО требуется значительно меньше);
  • простейшая схема подключения.

Помимо вышеописанных моментов блок DayLight+ является универсальным и подходит на все автомобили с бортовой сетью 12 вольт, а также обладает хорошим качеством сборки и высокой степенью защиты от влаги и пыли. Немецкая продукция от Philips и Osram также обладает всеми вышеописанными преимуществами блока DayLight+, однако поставляются немецкие блоки управления только совместно с фарами дневных ходовых огней и обладают более высокой стоимостью.

Две простые, но надежные схемы стабилизатора тока для светодиодов в авто

Важнейшим параметром питания любого светодиода является ток. При подключении светодиода в авто, необходимый ток можно задать с помощью резистора. В этом случае резистор рассчитывается исходя из максимального напряжения бортовой сети (14,5В). Отрицательной стороной данного подключения является свечение светодиода не на полную яркость при напряжении в бортовой сети автомобиля ниже максимального значения.

Более правильным способом является подключение светодиода через стабилизатор тока (драйвер). По сравнению с токоограничивающим резистором, стабилизатор тока обладает более высоким КПД и способен обеспечить светодиод необходимым током как при максимальном, так и при пониженном напряжении в бортовой сети автомобиля. Наиболее надежными и простыми в сборке являются стабилизаторы на базе специализированных интегральных микросхем (ИМ).

Стабилизатор на LM317

Трёхвыводной регулируемый стабилизатор lm317 идеально подходит для конструирования несложных источников питания, которые применяются в самых разнообразных устройствах. Простейшая схема включения lm317 в качестве стабилизатора тока имеет высокую надежность и небольшую обвязку. Типовая схема токового драйвера на lm317 для автомобиля представлена на рисунке ниже и содержит всего два электронных компонента: микросхему и резистор. Помимо данной схемы, существует множество других, более сложных схемотехнических решений для построения драйверов с применением множества электронных компонентов. Детальное описание, принцип действия, расчеты и выбор элементов двух самых популярных схем на lm317 можно найти в данной статье.

Главные достоинства линейных стабилизаторов, построенных на базе lm317, простота сборки и дешевизна используемых в обвязке компонентов. Розничная цена самого ИС составляет не более 1$, а готовая схема драйвера не нуждается в наладке. Достаточно замерить мультиметром выходной ток, чтобы убедиться в его соответствии с расчётными данными.

К недостаткам ИМ lm317 можно отнести сильный нагрев корпуса при выходной мощности более 1 Вт и, как следствие, необходимость в отводе тепла. Для этого в корпусе типа ТО-220 предусмотрено отверстие под болтовое соединение с радиатором. Также недостатком приведенной схемы можно считать максимальный выходной ток , не более 1,5 А, что устанавливает ограничение на количество светодиодов в нагрузке. Однако этого можно избежать путём параллельного включения нескольких стабилизаторов тока или использовать вместо lm317 микросхему lm338 или lm350, которые рассчитаны на более высокие токи нагрузки.

Стабилизатор на PT4115

PT4115 – унифицированная микросхема, разработанная компанией PowTech специально для построения драйверов для мощных светодиодов, которую можно использовать также и в автомобиле. Типовая схема включения PT4115 и формула расчета выходного тока приведены на рисунке ниже.

Стоит подчеркнуть важность наличия конденсатора на входе, без которого ИМ PT4115 при первом же включении выйдет из строя.

Понять, почему так происходит, а также ознакомиться с более детальным расчетом и выбором остальных элементов схемы можно здесь. Известность микросхема получила, благодаря своей многофункциональности и минимальному набору деталей в обвязке. Чтобы зажечь светодиод мощностью от 1 до 10 Вт, автолюбителю нужно всего лишь рассчитать резистор и выбрать индуктивность из стандартного перечня.

PT4115 имеет вход DIM, который значительно расширяет её возможности. В простейшем варианте, когда нужно просто зажечь светодиод на заданную яркость, он не используется. Но если необходимо регулировать яркость светодиода, то на вход DIM подают либо сигнал с выхода частотного преобразователя, либо напряжение с выхода потенциометра. Существуют варианты задания определенного потенциала на выводе DIM с помощью МОП-транзистора. В этом случае в момент подачи питания светодиод светится на полную яркость, а при запуске МОП-транзистора светодиод уменьшает яркость наполовину.

К недостаткам драйвера светодиодов для авто на базе PT4115 можно отнести сложность подбора токозадающего резистора Rs из-за его очень малого сопротивления. От точности его номинала напрямую зависит срок службы светодиода.

Обе рассмотренные микросхемы прекрасно зарекомендовали себя в конструировании драйверов для светодиодов в автомобиле своими руками. LM317 – давно известный проверенный линейный стабилизатор, в надежности которого нет сомнений. Драйвер на его основе подойдёт для организации подсветки салона и приборной панели, поворотов и прочих элементов светодиодного тюнинга в авто.

PT4115 – более новый интегральный стабилизатор с мощным MOSFET-транзистором на выходе, высоким КПД и возможностью диммирования.

Ссылка на основную публикацию
Сравнение Рено Кангу и Ситроен Берлинго; Автозапчасти для иномарок, ремонт авто
Что лучше Ситроен Берлинго или Рено Кангу сообщение, 2019 год посоветуйте, какую купить? | Автор темы: Barnaby Смотря для чего...
Список всех консалтинговых фирм
Как придумать название фирмы - принцип составления, как выбрать креативное название приносящее удачу Выбор названия для своей компании имеет большое...
Список полноприводных автомобилей до 600 тысяч рублей
Новые кроссоверы до 600 тысяч рублей список Предположим, что большую часть жизни вы водили седан и по какой-то причине решили...
Сравниваем KIA Mohave и Land Cruiser Prado — Журнал «4х4 Club»
Один из немногих рамников с управлением седана по проходимости лучше Прадо Проехал на своем внедорожнике Kia Mohave почти 55 000...
Adblock detector