Для чего нужны стабилизаторы тока

Зачем нужен стабилизатор напряжения и как правильно его выбрать

Магистральные и распределительные электросети в нашей стране находятся в неудовлетворительном техническом состоянии. Большая часть линий электропередач и оборудования работает еще с советских времен и давно не подвергалась модернизации. Особенно это касается сельской местности и отдаленных жилых районов в небольших городах. Такое состояние сетей приводит к частым аварийным отключениям электроэнергии, коротким замыканиям и скачкам напряжения.

Современная бытовая электротехника работает надлежащим образом только в определенном диапазоне питающего ее напряжения. Выход параметров тока за установленные рамки приводит к ускоренному износу приборов, снижению срока их эксплуатации, повреждениям и повышенному потреблению электроэнергии. Для защиты домашних электроприборов от критических изменений характеристик входящего тока используется стабилизатор напряжения. Он может быть установлен на входе в квартиру или перед отдельными электроприемниками.

Нужен ли вам стабилизатор напряжения

Стабилизатор в реальном времени нормализует напряжение до необходимого уровня. Даже при значительных колебаниях параметров сети до прибора на выходе из него всегда будет поддерживаться установленное значение. Стабилизатор напряжения монтируется на стену или на пол. Точность поддержания заданных характеристик составляет от 1,5 до 3%. Прибор рассчитан на работу в круглосуточном режиме с непрерывным измерением и преобразованием параметров входного тока. Время реакции на изменение характеристик составляет 20–25 мс.

Вам обязательно нужен стабилизатор, если вы живете в доме старой постройки. Частые аварии на линиях электропередач и систематические отключения света также являются причиной задуматься о покупке стабилизационного прибора. Если вы замечали, что яркость освещения меняется во время непогоды, то это явный признак скачков напряжения в электросети.

Производители бытовой техники рекомендуют устанавливать стабилизатор напряжения, даже если в вашей квартире нет однозначных проблем с электрикой. При подключении через него техника будет работать в штатном режиме. Это продлит срок ее эксплуатации и позволит экономить электроэнергию, поскольку приборы будут функционировать при максимальном КПД. Кроме того, стабилизатор защищает электродвигатели холодильников и стиральных машин в момент их пуска.

Советы по выбору стабилизатора для дома и квартиры

Основным критерием при выборе стабилизатора является общая мощность всех подключаемых приборов. Определите технику в вашем доме, которая систематически работает одновременно. Добавьте сюда электроприборы, которые могут включаться периодически. Найдите в паспортах значение номинальной мощности для каждой единицы электропотребляющего оборудования. Сложите мощности и добавьте запас не менее 20–30%. Полученное значение будет полной необходимой мощностью стабилизатора.

При выборе стабилизатора напряжения необходимо также обращать внимание на такие его характеристики:

• наиболее надежными и доступными по цене являются тиристорные/симисторные приборы;
• для однофазной сети выбирайте стабилизаторы на 220 В, для трехфазной – на 380 В;
• качественные нормализаторы должны иметь защиту от короткого замыкания, перегрева и перегрузок;
• из брендов хорошо себя зарекомендовали Volter, Phantom, Ресанта, LogicPower, Powercom, Voltik, Укртехнология.

Если вы сомневаетесь в правильности выбора, то лучше обратиться за помощью к профессиональным электрикам или консультантам магазина.

Светодиодные лампы в автомобиле: Для чего нужен стабилизатор тока светодиодов и в каких случаях можно без него обойтись. Определение типа стабилизатора в лампе и его наличие.

Очень часто спрашивают и спрашивают об одном и том же. Поэтому попытаемся разобраться с некоторыми вопросами, вызывающими сомнения при выборе светодиодных ламп.
Первый момент: зачем нужен стабилизатор и когда он не нужен.

Очень часто присутствует непонимание, как правильно подключать светодиод. Светодиод- простой, как правило, двухвыводной прибор. И тем не менее многие путаются в терминах и схемах подключения.
Важно запомнить, светодиод питается током, а напряжение на нем падает. Обязательно нужно использовать источник тока: стабилизатор тока или ограничительное сопротивление. При прохождении тока через светодиод на нем падает напряжение, зависящее от типа кристалла светодиода. Например, для белых светодиодов оно равно примерно 3 В, а для красных примерно 2 В.
Часто светодиоды соединяют в последовательные цепочки. Тогда ток через светодиоды протекает один и тот же, а напряжения падения складываются. Так, очень удобно для бортового напряжения 12-14 В использовать по 3 белых светодиода в цепочке и по 4 красных. Напряжение на них тогда упадет до 9 и 8-9 В соответственно. Остаток напряжения должен погасить стабилизатор или сопротивление. В интернете множество онлайн-калькуляторов на данную тему, поэтому в подробности расчета вдаваться не будем.

Поскольку светодиоду нужен ток, то стабилизатор напряжения для питания светодиодов категорически не подходит – подключив напряжение даже 3 В к белому светодиоду добиваются лишь того, что ток стабилизируется на каком-то уровне, соответствующему определенной точке вольтамперной характеристике кристалла. Ток при этом будет также зависеть и от температуры, а его значение может выйти за допустимые пределы.
Часто под названием «светодиод» народ понимает светодиодную лампу целиком. Обычно лампы уже имеют ограничительное сопротивление. В этом случае стабилизатор напряжения не помешает. Особенно для китайских автомобильных ламп, чьи характеристики по каким-то необъяснимым причинам рассчитаны на напряжение 12 В. Однако, лампы со встроенным стабилизатором импульсного типа не нужно дополнительно стабилизировать. Это даже может навредить встроенному стабилизатору. К тому же его нижний порог напряжения может быть около 12 В и приблизившись к нему лампа может мерцать и работать нестабильно.
Особенно требуют стабилизации напряжения светодиодные ленты, рассчитанные, как правило, на 12 В. Ради интереса посчитаем, во сколько раз вырастет ток через светодиоды при превышении бортового напряжения на 2 В (14 В – примерно такое напряжение должно быть при работе исправного генератора). Допустим, ток через светодиоды 100 мА. Тогда сопротивление при 12 В должно быть: (12-3*3)/0,1 = 30 Ом. При 14 В ток будет: (14-3*3)/30 = 167 мА. То есть ток вырос более, чем в полтора раза. При наличии моста или защитного диода ситуация еще больше усугубляется: разница будет примерно в 2 раза.
Конкретно в автомобиле в габаритах и подсветке номерного знака желательно использовать лампы со встроенным стабилизатором тока. Эти лампы чаще всего перегорают, поскольку дольше всех находятся во включенном состоянии. Стабилизатор тока устраняет скачки тока, что способствует долгой жизни кристалла светодиода.
Салонные лампы можно применить менее дорогие – без стабилизатора, с ограничительным резистором. Салон освещается не так часто. Однако лампы без стабилизаторов, как было указано выше в примере расчета, будут сильно отличаться по яркости при остановленном двигателе и при заведенном. Срок службы светодиодов в таких лампах будет меньше, чем в стабилизированных, но для редко включаемых салонных ламп это не критично. В любом случае, оба типа ламп прекрасно работают с блоком комфорта, который обеспечивает плавное их зажигание и гашение.
Еще коснемся вопроса мерцания или свечения ламп в «выключенном» состоянии. Это можно наблюдать у салонных ламп при закрытых дверях в темное время суток. Причина проста: нет физического разрыва питания ламп, которые управляются полупроводниковыми ключами блока комфорта. Через эти ключи в их закрытом состоянии текут микроамперные токи. Лампу накаливания эти токи не могут зажечь, в отличии от светодиода. Чтобы избавиться от этих паразитных явлений (с эстетических соображений, так как микротоки никак не могут разрядить аккумулятор), нужно параллельно лампе подключить небольшое сопротивление 1-10 кОм. Тогда при прохождении тока на сопротивлении, а значит и на лампе будет падать небольшое напряжение, не достаточное для зажигания светодиода.
И последнее. Немного про типы стабилизаторов и о том, как можно определить их тип и наличие. Как было сказано выше, есть стабилизаторы тока и напряжения. Уже из названия ясно, какой параметр они стабилизируют. Также стабилизаторы можно разделить на линейные и импульсные. Линейные не дают помех, но имеют существенный недостаток – весь излишек напряжения будет падать на стабилизаторе и тогда при больших токах на нем будет рассеиваться большая мощность и соответственно будет сильный нагрев. Чтобы уменьшить падение напряжения на стабилизаторе, для автомобильных ламп нужно составлять цепочки из максимального числа светодиодов. Такой тип стабилизатора подходит для маломощных ламп, например, W5W.
Импульсные преобразователи имеют высокий КПД, в среднем свыше 90%. Они преобразуют входное напряжение 12-14 В в нужное нам 3-9 В, стабилизируя при этом ток. При этом, если посчитать мощности на входе и выходе (произведение тока на напряжение), то они будут примерно одинаковы, с учетом потерь в преобразователе. Поскольку вся эта кухня регулируется импульсами (по сравнению с линейными стабилизаторами, в которых ток постоянен), то преобразователь щедро ими делится с питающей сетью и частично в электромагнитном диапазоне. Именно поэтому у дешевых китайских стабилизаторов на основе PT4115 и подобных микросхем часто можно наблюдать шум в радиоэфире и помехи от камеры заднего вида. Наконец, импульсные преобразователи делятся на понижающие (STEP DOWN) и повышающие (STEP UP). Первые самые распространенные, на выходе могут иметь напряжение меньшее входного. Вторые, соответственно – большее. Есть еще и повышающе-понижающие, но они довольно редки.

Чтобы определить наличие стабилизатора в лампе и его тип, нужен амперметр (или мультиметр в режиме измерения тока) и регулируемый блок питания. Очень удобно использовать блок питания со встроенными амперметром и вольтметром. Если блока питания нет, то можно подключать лампу к АКБ и запускать двигатель для изменения напряжения до 14 В. Итак, при увеличении напряжения на 2 В ток и яркость лампы будет меняться по-разному в случаях:
1. Нет стабилизатора – ток вырастает в 1,5-2 раза, яркость меняется значительно.
2. Линейный стабилизатор – ток и яркость не изменяются или увеличиваются незначительно (зависит от схемы включения и типа стабилизатора).
3. Импульсный стабилизатор – ток уменьшается, яркость не изменяется.

Стабилизаторы напряжения по применению

Для чего нужен стабилизатор напряжения для дома и на производстве?

Это защитное устройство эффективно при постоянных или пиковых падениях и превышениях характеристик электрического тока. Его основные функции:

• Защита электрооборудования от колебаний характеристик тока, слишком высокого и слишком низкого напряжения. Применение стабилизатора предотвращает выход из строя или дорогостоящий ремонт техники с современной электронной начинкой, которая нуждается в качественном электропитании.
• Поддержание параметров тока на определенном уровне, при котором создаются оптимальные условия для работы техники, продлевается ее ресурс и обеспечивается высокий КПД.
• Возможность отслеживания параметров электрической сети, благодаря их выведению на дисплей.
• Экономия потребления электроэнергии, которое возрастает при низком напряжении в питающей сети. Результат эффективного выполнения прибором своих функций – экономия электроэнергии, повышение производительности технологических процессов и надежности техники. В стабилизаторе предусмотрена функция задержки, которая нормализует электропитание перед его подачей потребителям, а следовательно, продлевает эксплуатационный период электрооборудования.

От чего спасает стабилизатор напряжения

Неприятные ситуации, которые могут случиться, если не использовать стабилизирующее устройство:

• снижение светового потока ламп, которое может привести к несчастным случаям или ухудшению качества работы на производстве;
• сокращение срока службы лампочек из-за перенапряжения;
• ухудшение работы нагревательных приборов (печей, утюгов, электрочайников), которые при низком напряжении греются гораздо дольше положенного времени;
• и самое страшное – пожар, который может возникнуть при коротком замыкании, вызывающем сильный перегрев кабеля.

Области применения стабилизаторов напряжения

Стабилизирующие устройства применяются в загородных домах, на дачах, в офисах и на промышленных предприятиях. Они необходимы:

• В жилых домах и квартирах. Стабилизаторы бытового класса применяются для защиты от поломки аудио- и видеоаппаратуры, компьютеров, холодильников, стиральных машин. Можно приобрести аппарат, обеспечивающий защиту всего оборудования или некоторых приборов. Обязательным является использование стабилизатора для электрозависимого газового котла.
• Для обеспечения бесперебойной работы охранного оборудования, сигнализации и систем телемеханики. Большинство электронных устройств, участвующих в этих системах, переносят отклонения от заданных параметров тока не более чем на 10%.
• Для холодильного и кондиционирующего оборудования. При характеристиках тока, не соответствующих номиналу, двигатели перегреваются и быстро выходят из строя.
• В промышленности. Станки с электронными контроллерами и высокоточными электроприводами, мощные компьютерные сети нуждаются в качественном электропитании, которое обеспечивают мощные защитные устройства промышленного класса.

Для каких областей применения необходим стабилизатор напряжения, а в каких случаях без него можно обойтись?

Это устройство является необходимым в физически изношенных сетях с большим количеством потребителей, а, следовательно, с низким качеством электропитания. При повреждении электрооборудования из-за перепадов параметров тока можно подать в суд на компанию-поставщика. Но процесс требования компенсации сложный и длительный. Гораздо проще купить стабилизатор, который предотвратит поломку бытового и промышленного оборудования. Защитное устройство крайне необходимо в загородных домах с электрозависимыми газовыми отопительными котлами, бойлерами, климатической техникой и охранными системами.

В жилых домах и на производствах, где параметры тока поддерживаются на постоянном уровне, такой прибор можно не устанавливать. Но и в стабильных сетях возможны нештатные ситуации из-за ударов молний или действий неквалифицированных операторов. Поэтому быть полностью уверенным в бесполезности стабилизирующего прибора невозможно.

Для чего нужны стабилизаторы напряжения?

В современном загородном доме, даче, квартире или офисе от электросети питается практически все. При этом качество потребляемой электроэнергии оставляет желать лучшего. Каждый из нас, и в особенности те, кто живут в загородных домах, неоднократно сталкивался с перебоями электроснабжения, что незамедлительно сказывалось на работе электроприборов.

Подача тока в электросети может быть нестабильна по самым разным причинам. Это и аварии на подстанциях и линиях электропередач, и старые трансформаторы, и провода, а также множество других непредвиденных обстоятельств, способных вызвать отклонения величины подаваемого напряжения от номинального.

В случае падения напряжения тускло горит свет, происходит прерывание в работе бытовой техники, аппаратуре связи. Некоторые приборы, такие как стиральные машины, холодильники, СВЧ-печи и компьютеры в условиях пониженного напряжения вообще не могут работать. При повышенной подаче электричества приборы попросту перегорают, причем порой вне зависимости от того, работают они в момент аварии, или нет. А сбой в работе автономного тепло- или водоснабжения загородных домов и коттеджей, а также водяных насосов, водонагревательных котлов, охранных систем может привести к их остановке и поломке.

Чтобы избежать вышеперечисленных потерь и чувствовать себя независимым от подобных электросюрпризов, необходимо установить стабилизатор напряжения сети. Стабилизатор включается между «скачущей» сетью и потребителем электроэнергии, позволяя поддерживать в электрической сети заданное напряжение. Иначе говоря, прибор защищает оборудование от перенапряжения, высоковольтных импульсов, бросков и «просадок» питающего напряжения. Стабилизатор автоматически поддерживает на нагрузке уровень напряжения в 220В при отклонениях от нормы величины входного напряжения питающей сети. Он надежно защищает любую, даже самую капризную аппаратуру от внезапного значительного изменения в электросети, например, от скачка до 380В.

Принцип работы и виды стабилизаторов напряжения

Стабилизаторы напряжения различаются между собой по принципу регулировки напряжения, что позволяет условно разделить их на следующие основные группы:

Феррорезонансные стабилизаторы относятся к одним из самых старых типов стабилизаторов напряжения. Их высокий уровень шума при работе, искажение синусоиды и помехи, недопустимость перегрузки и режима холостого хода, большой вес и габариты компенсируются практически мгновенным быстродействием и надёжностью.

Сервоприводные стабилизаторы (электромеханические следящие системы) позволяют плавно регулировать напряжение без прерывания фазы и искажения синусоиды. Основу их схемы составляет регулируемый автотрансформатор, включённый первичную обмотку вольтодобавочного трансформатора. Вторичная обмотка включается в разрыв фазы сети. Стабилизаторы такого типа достаточно компактны и пригодны для использования при любых нагрузках. Работа сервоприводных стабилизаторов обеспечивается за счет сервопривода, который перемещает бегунок вдоль витков трансформатора так, чтобы обеспечивалось постоянство напряжения на выходе. Стоимость подобных стабилизаторов ниже, чем остальных, но это же относится и к их надежности из-за большого числа механических узлов. Среди преимуществ стабилизаторов напряжения на основе электромеханической системы можно выделить в несколько раз больший рабочий ресурс в отличие от корректоров на электронных ключах и реле, высокую точность удержания выходного напряжения в 220В (2%), плавность регулировки со скоростью от 20 до 50 В/с, отсутствие помех при работе, отсутствие искажений формы напряжения, хорошую нагрузочную способность, широчайший диапазон коррекции (100 – 280В), возможность организации систем с широким рядом номинальных мощностей.

Релейные стабилизаторы (корректоры напряжения или ступенчатые стабилизаторы) являются самым дешёвым и массовым типом универсальных стабилизаторов. Их схема основана на коммутации отводов автотрансформатора с помощью электронных коммутаторов. Напряжение на выходе стабилизатора изменяется ступенчато. Прерывание напряжения при переключении у разных моделей составляет от 2 до 12 мс (для реле – 5-7 мс). Корректоры напряжения имеют широкий диапазон входного напряжения, высокую точность поддержания выходного напряжения, не вносят искажений во внешнюю сеть и надёжно работают при любых изменениях нагрузки. Они обеспечивают эффективную защиту от перегрузки, короткого замыкания и импульсных помех. Релейные стабилизаторы являются средним звеном между электронными и сервоприводными. Коммутация обмоток в данных стабилизаторах напряжения происходит за счет блока силовых реле. Достоинством этих приборов является их сравнительная дешевизна, а недостаток заключается в ограниченности срока службы, что обусловлено наличием реле, являющимся по сути своей механическим элементом.

Электронные стабилизаторы используют для регулировки напряжения переключение части обмоток трансформатора (или автотрансформатора) с помощью силовых тиристоров или других электронных ключей. Наибольшую надежность имеют электронные стабилизаторы, в которых роль исполнительного механизма отводится электронным ключам. Эти приборы надежны в работе, имеют большое быстродействие и практически бесшумны. Но стоят они почти вдвое дороже, чем их механические аналоги. Достоинства таких стабилизаторов — отсутствие контактов, и, как следствие, большая надежность и срок службы, меньшая масса. Недостатками являются дискретность регулирования выходного напряжения, более высокая цена, для трехфазных стабилизаторов фактически необходимо 3 однофазных стабилизатора в одном устройстве.

Однако, даже самые современные и качественные электромеханические стабилизаторы, т.е. построенные на принципе изменения коэффициента трансформации с помощью симисторов (тиристоров) или реле, имеют ряд характерных принципиальных недостатков, связанных с инерционностью регулирования напряжения сети. Главный из них – задержка реакции на изменение входного сигнала, составляющая обычно несколько периодов сетевого напряжения. Таким образом, в случае резкого перенапряжения в сети, выходное напряжение во время задержки реакции и в зависимости от текущего коэффициента трансформации может достигать больших значений. Данный факт может является неприемлемым для защищаемой нагрузки, особенно для высокоточного электронного оборудования, используемого в частности при организации систем связи. Кроме того, к недостаткам современных стабилизаторов, реализованных на основе классических методов, можно отнести трансляцию искажений сети на выход, что особо критично в распространённых случаях некачественного электропитания, и возможность общего негативного влияния на внешних потребителей и электропроводку, связанную с отсутствием фильтрации и коррекции тока нагрузки.

Инверторные стабилизаторы переменного напряжения нового поколения, построенные по принципу двойного преобразования энергии, позволяют решить вышеуказанные проблемы. В основу работы данных устройств заложена инновационная технология стабилизации напряжения Instant Reaction & Double Conversion (мгновенная реакция и двойное преобразование). Это уникальная технология нового поколения, разработку которой можно без преувеличения назвать технологическим прорывом в сфере стабилизации электрической энергии. Она сочетает в себе самые современные принципы импульсной преобразовательной техники: принцип непрерывного высокочастотного ШИМ — регулирования, обеспечивающий мгновенную скорость реакции на изменение сети и, уже упомянутый выше, принцип двойного преобразования энергии, позволяющий буферизировать энергию, что исключает мгновенное изменение выходного напряжения при резком скачке входного и дает возможность осуществлять коррекцию напряжения сети и потребляемой мощности, в том числе компенсацию реактивной составляющей мощности нагрузки. Основные преимущества инверторных стабилизаторов:

• мгновенная реакция на отклонение входного напряжения (0 мс);
• широкий диапазон входного напряжения (90-310 В);
• идеальное синусоидальное выходное напряжение с высокой точностью стабилизации (± 2%);
• коррекция входного коэффициента мощности;
• полное управление на основе высокопроизводительного цифрового сигнального процессора;
• многоуровневая аварийная защита от перегрузки, перегрева, короткого замыкания, повышенного и пониженного входного напряжения, электрических помех в сети электропитания, высоковольтных выбросов, колебаний частоты, переходных процессов при коммутации и нелинейных искажений;
• интеллектуальная защита нагрузки от неисправности и сбоев в работе стабилизатора;
• возможность создания параллельных резервируемых конфигураций по схеме N+1;
• возможность «горячей» замены силовых модулей;
• низкий уровень шума при работе;
• расширенные возможности мониторинга состояния и основных параметров работы;
• минимальные габариты и вес.

В настоящее время, благодаря высокому уровню качества и надежности, инверторные стабилизаторы широко востребованы в отраслях медицины, связи, энергетики, транспорта, промышленности, а также в силовых структурах.

Критерии выбора стабилизатора напряжения

Для правильного выбора стабилизатора необходимо знать полную мощность, потребляемую всеми электроприборами вашего дома. Следует обратить внимание на то, что полная мощность каждого прибора указывается на прикрепленной к нему табличке в Вольт-Амперах (ВА). Если же на приборе мощность указывается в Ваттах (Вт), то речь идет лишь об активной мощности, являющейся частью полной потребляемой мощности. Определяя мощность стабилизатора, необходимо учесть наличие в доме электромоторов, которым в момент пуска необходим ток, превосходящий номинальный в 3-6 раз. Это относится к холодильникам, компрессорам и насосам. Выбирая стабилизатор, необходимо учесть коэффициент трансформации, который снижается прямо пропорционально уровню падения напряжения. Поэтому стабилизаторы выбираются с запасом по мощности 20-30%, а не впритык.

Линейный стабилизатор тока

Всем известно, что светодиодные лампы иногда выходят из строя по причине перегорания. Нередко светодиоды перегорают без каких-либо видимых причин. Однако такие причины все-таки существуют и связаны они прежде всего с определенными параметрами светодиодных ламп, для которых требуется обязательная стабилизация. Чаще всего проблема заключается в силе тока самой лампы и падении напряжения в сети. Для решения этой задачи используется линейный стабилизатор тока, основной функцией которого является выравнивание параметров до нужного значения.

1. Для чего нужен стабилизатор тока
2. Простой импульсный стабилизатор тока на транзисторах
3. Линейный стабилизатор тока для светодиодов

Для чего нужен стабилизатор тока

Прежде чем рассматривать линейные стабилизирующие устройства, необходимо уяснить, зачем вообще нужен стабилизатор тока, широко использующийся в электрических и радиоэлектронных схемах.

Основная задача стабилизатора заключается в выравнивании тока до нужных показателей, независимо от скачков сетевого напряжения. Стабилизирующие устройства могут быть линейными или импульсными. Первый тип приборов выполняет регулировку всех параметров на выходе, распределяя мощности пропорционально между собственным сопротивлением и нагрузкой. Второй тип стабилизаторов считается более эффективным, так как в этом случае светодиоды обеспечиваются только необходимым количеством мощности. В основе действия таких устройств лежит принцип широтно-импульсной модуляции.

По всем показателям импульсные стабилизаторы значительно превосходят линейные устройства и тем более – стабилизаторы тока на лампах. Они обладают высоким коэффициентом полезного действия, составляющим не менее 90%. Однако импульсные приборы отличаются довольно сложной схемой, что делает их стоимость значительно выше, чем у линейных стабилизаторов. Кроме того, стабилизаторы LM317 могут использоваться только в линейных схемах. Не допускается их включение в цепи с высокими токовыми значениями. Благодаря этим свойствам, линейные стабилизаторы считаются наиболее подходящими для эксплуатации вместе со светодиодами.

Использование стабилизаторов является обязательным из-за специфических особенностей и параметров светодиодов. К одной из них относится нелинейная вольтамперная характеристика, при которой изменяющееся напряжение светодиода вызывает непропорциональное изменение тока. Когда же напряжение начинает увеличиваться, ток в это время возрастает очень медленно и лампочка не светится. После достижения напряжением своего порогового значения, свет начинает излучаться, а ток очень быстро возрастает. При дальнейшем росте напряжения, ток увеличивается еще больше, в результате светодиод сгорает.

Следовательно, для обеспечения нормальной работы светодиодов, они должны быть подключены к источнику питания через стабилизатор тока. С помощью этого устройства происходит выравнивание токов на каждом светильнике, компенсируя, таким образом, разброс порогового напряжения, которое не бывает одинаковым даже у однотипных ламп. В конечном итоге ток поступает на светодиод уже с определенной, заданной величиной.

Простой импульсный стабилизатор тока на транзисторах

Как уже отмечалось, в радиоэлектронике практикуется использование двух типов стабилизаторов – линейных и импульсных. Действие линейных стабилизаторов основано на принципе работы резисторов. То есть, ток, протекающий через транзистор, ограничивается таким образом, чтобы значение напряжения в нагрузке оставались на постоянном уровне. Во время этого процесса наблюдаются частичные потери полезной мощности в виде выделения тепла на регулирующем транзисторе.

В некоторых случаях эти потери могут быть очень существенными. Например, если входное напряжение составляет 10 вольт, а выходное – 2,5 В, то разница, то есть падение напряжения, составит 7,5 вольт. Таким образом, на ненужный разогрев транзистора затрачивается 75% электроэнергии, поступающей от источника питания, а для выполнения полезной работы остается лишь 25%.

Подобные недостатки отсутствуют у импульсных стабилизаторов, выполняющих трансформацию напряжения в ток и обратно. В связи с этим, их КПД находится практически на одном уровне, независимо от значения входного или выходного напряжения и составляет, в среднем, от 80 до 95%. На величину коэффициента оказывает влияние используемая схема, качество и характеристики комплектующих. Высокий КПД дает значительное облегчение для теплового режима стабилизатора. Его компоненты не подвержены заметному нагреву, а вместо громоздких теплоотводных радиаторов используются миниатюрные детали. Те 75% энергии, которая в линейных стабилизаторах уходит в тепло, здесь превращаются в дополнительный электрический ток, согласно закона сохранения энергии.

Таким образом, импульсные преобразователи представляют собой эффективные и экономичные устройства, называемые также ключевыми преобразователями или конвертерами. Прокачка мощности внутри прибора осуществляется импульсами, каждый из которых выглядит как установленная порция энергии. Все устройства, работающие в нормальном режиме, непрерывно потребляют мощность. Ее передача происходит непрерывно между входом и выходом, после чего она поступает в нагрузку.

Следует отметить, что стабилизаторы тока и напряжения, использующиеся в электрических схемах, работают по одному и тому же принципу. Основное отличие заключается в том что в первом варианте контролируется ток через нагрузку, а во втором – напряжение на нагрузке. При снижении тока в нагрузке, с помощью стабилизатора выполняется подкачка мощности. Если же ток увеличивается, то мощность снижается. За счет этого можно создавать стабилизирующие устройства для светодиодов любой мощности.

Наиболее распространенные схемы оборудуются дросселем. От входа на него поступают определенные порции энергии, которые далее передаются на нагрузку. Подобные передачи происходят с помощью коммутатора или ключа, находящегося во включенном или выключенном состоянии. В первом случае через ключ с незначительным сопротивлением проводится ток, а значение выделяемой мощности становится близко нулю. Во втором, когда коммутатор выключен, отсутствует прохождение тока и выделение мощности. Подобная коммутация позволяет передавать энергию без потерь мощности. Тем не менее, импульсные токи относятся к категории нестабильных и для их выравнивания требуется использование специальных фильтров.

К основным недостаткам импульсных стабилизаторов относится сложность конструкции и создание электрических и электромагнитных помех. Однако, несмотря на довольно высокую стоимость, эти устройства очень популярны среди потребителей.

Линейный стабилизатор тока для светодиодов

С помощью стабилизирующих устройств линейного типа выполняется выравнивание тока, проходящего через светодиод, до необходимого значения. Полученное значение тока не зависит от напряжения, прилагаемого к схеме. Ток будет оставаться без изменений, даже в случае превышения напряжением порогового уровня. В случае дальнейшего общего роста напряжения, оно возрастет лишь на стабилизаторе тока, а в светодиоде – останется без изменений.

Следовательно, если параметры светодиода остаются неизменными, схема линейного стабилизатора тока будет одновременно стабилизировать и его мощность. Активная мощность, выделяемая в виде теплоты, распределяется между светодиодом и стабилизатором в соответствии с напряжением на каждом из этих элементов. Линейный стабилизатор нагревается постепенно по мере роста напряжения, приложенного к нему. Это и есть основной недостаток данного устройства. Преимуществами линейной конструкции считается простая схема, низкая стоимость и отсутствие электромагнитных помех.

Во многих областях применение линейного стабилизатора тока будет гораздо эффективнее, чем использование импульсного устройства. Особенно это касается тех случаев, когда входное напряжение лишь незначительно превышает напряжение светодиода. При питании от обычной сети схема может быть дополнена трансформатором, к выходу которого подключен линейный стабилизатор.