Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Стабилизатор тока для фонарика своими руками

Стабилизатор тока для фонарика своими руками

СТАБИЛИЗАТОР ТОКА ДЛЯ ФОНАРИКА

На мощные транзисторы денег не хватает, поэтому приходится экспериментировать на деталях попроще, однако суть явлений и процессов от этого меняется не сильно.
Недавно сделал ШИМ стабилизатор тока, предназначенный для питания фонарика на светодиодах. Практический смысл данного устройства в том, чтобы эксплуатировать светодиоды в оптимальном режиме и при этом полностью использовать заряд элементов питания.

На этом примере опишу принцип построения стабилизатора тока на ИМС КР1156ЕУ3. Аналогично стабилизация тока организована в моей схеме сварочного аппарата, отличия только в силовых цепях.
Вот примерные характеристики устройства:

  • напряжение питания 10…30В
  • потребляемый ток при 15В питания 100мА
  • потребляемый ток при 24В питания 70мА
  • выходной ток 140мА
  • нестабильность выходного тока около 1%, при изменении питания 15-24В
  • частота переключения ключа 28кГц

По такому принципу считаю возможным построить ШИМ стабилизатор тока сварочной дуги.
Поскольку устройство предназначено для стабилизации тока, схема включения выбрана нетиповой, вход компаратора токовой защиты соединен с массой, вывод мягкого запуска неиспользуется. Сигнал обратной связи подключен к неинвертирующему входу ШИМ компаратора, на инвертирующем входе (выходе усилителя ошибки), формируется опорный сигнал, уменьшающийся в течении такта. На осциллограмме рис.1 показан сигнал на выводе 3 микросхемы.

Рис.1
Сигнал формируется путем инвертирующего усиления пилообразного напряжения с вывода 6 микросхемы (рис.2), коэффициент усиления (примерно 0,2) определяется соотношением резисторов 10К и 51К, постоянная составляющая сигнала задается переменным резистором 10К.

Рис.2
Понижающийся в течении такта порог компаратора улучшает устойчивость стабилизатора, однако уменьшает коэффициент стабилизации. Обратная связь по току формируется на резисторе 2,4 Ома, вид сигнала ОС и выходной сигнал ШИМ ключа при разном напряжении питания показаны на рис.3(питание12В), рис.4(питание18,4В).

Рис.3

Рис.4
На осциллограммах наглядно видно увеличение длительности выходного импульса при понижении питающего напряжения, в паузе сигнал «проваливается» на величину падения напряжения на диоде (0,6-0,7В).
Вспомогательные элементы схемы выбраны по принципу «что было», при увеличении индуктивности дросселя путем замыкания П- образного сердечника уменьшаются пульсации тока, в результате нарушается устойчивость ШИМ. Транзистор КТ972 (составной) использован потому, что не нашлось КТ603, схема эмиттерного повторителя применена как самый простой вариант ключа. При использовании данной схемы с мощным полевым транзистором, в схеме необходимо предусмотреть драйвер. Также следует учесть, что цепи формирования опорного сигнала очень чувствительны к помехам, прикосновение щупа осциллографа к точке 3 схемы приводит к ложному срабатыванию компаратора.
Сигналы сняты при помощи двухканального осциллографа- приставки Protek HC2100, в строке состояния, в нижней части окна осциллографа показаны параметры сигнала обведенного зеленым пунктиром (длительность, частота, амплитуда канал А, амплитуда канал В).
Прилагаю также внешний вид устройства.

Читайте так же:
Схема регулируемого стабилизатора напряжения с током

Драйвер для светодиодного фонаря

Драйвер — ограничитель для светодиодного фонаря

В предыдущей самоделке «Аккумуляторный фонарь – настольная лампа» рассматривалось, в том числе, изменение светодиодной матрицы в приобретенном фонарике. Целью доработки было повышение надежности источника света, за счет изменения схемы подключения светодиодов, с параллельного включения на комбинированное.

Светодиоды гораздо более требовательны к источнику питания, чем другие источники света. Например, превышение тока на 20% сократит срок их службы в несколько раз.

Основной характеристикой светодиодов, которая определяют яркость их свечения, является не напряжение, а ток. Чтобы светодиоды гарантированно отработали заявленное количество часов, необходим драйвер, который стабилизирует протекающий через цепь светодиодов ток и длительно сохранит устойчивую яркость света.

Для маломощных светоизлучающих диодов, возможно их использование и без драйвера, но в этом случае его роль выполняют ограничительные резисторы. Такое подключение было использовано в приведенной выше самоделке. Это простое решение защищает светодиоды от превышения допустимого тока, в пределах расчетного источника питания, но стабилизация при этом отсутствует.

В этой статье, рассмотрим возможность усовершенствовать приведенную выше конструкцию и повысить эксплуатационные свойства фонаря с питанием от внешнего аккумулятора.

Для стабилизации тока через светодиоды, добавим в конструкцию фонаря простой линейный драйвер — стабилизатор тока с обратной связью. Здесь ток является ведущим параметром, а напряжение питания светодиодной сборки может автоматически варьироваться в определенных пределах. Драйвер обеспечивает стабилизацию выходного тока при нестабильном входном напряжении или колебаниях напряжения в системе, причем подстройка тока происходит плавно, не создавая высокочастотных помех свойственных импульсным стабилизаторам. Схема такого драйвера крайне проста в изготовлении и настройке, но меньший КПД (около 80%) является за это платой.

Для исключения критического разряда источника питания (ниже 12 В), что особенно опасно для литиевых аккумуляторов, в схему дополнительно введем индикацию предельного разряда или отключение аккумулятора при низком напряжении.

Изготовление драйвера

1. Для решения указанных предложений изготовим следующую схему питания светодиодной матрицы.

Ток питания светодиодной матрицы проходит через регулирующий транзистор VT2 и ограничительное сопротивление R5. Ток через управляющий транзистор VT1 задается подбором сопротивления R4 и может изменяться в зависимости от изменения падения напряжения на резисторе R5, также используемом в качестве резистора токовой обратной связи. При увеличении тока в цепочке — светодиоды, VT2, R5, по какой-либо причине, увеличивается падение напряжения на R5. Соответствующее увеличение напряжения на базе транзистора VT1, приоткрывает его, уменьшая этим напряжение на базе VT2. А это прикрывает транзистор VT2, уменьшая и стабилизируя этим, ток через светодиоды. При уменьшении тока на светодиодах и VT2, процессы протекают в обратном порядке. Таким образом, за счет обратной связи, при изменении напряжения на источнике питания (с 17 до 12 вольт) или возможных изменениях параметров схемы (температура, выход из строя светодиода), ток через светодиоды постоянен в течение всего периода разряда аккумулятора.

Читайте так же:
Импульсные схемы стабилизаторов постоянного тока

На детекторе напряжения, специализированной микросхеме DA1, собрано устройство для контроля напряжения. Микросхема работает следующим образом. При номинальном напряжении, микросхема DA1 закрыта и находится в дежурном состоянии ожидания. При уменьшении напряжения на выводе 1, подключенном к контролируемой цепи (в данном случае — источник питания), до определенного значения, вывод 3 (внутри микросхемы) соединяется с выводом 2, подключенным к общему проводу.

Приведенная выше схема имеет различные варианты включения.

Вариант 1. Если к выводу 3 (точка А) подключить индикаторный светодиод (LED1 – R3) соединенный с положительным проводом (см. принципиальную схему), получим индикацию предельного разряда аккумулятора. При снижении напряжения питания до определенного значения (в нашем случае 12 В) светодиод LED1 включится, сигнализируя о необходимости заряда аккумулятора.

Вариант 2. Если точку А соединить с точкой Б, то при достижении низкого напряжения (12 В) на аккумуляторе, получим автоматическое отключение светодиодной матрицы от питания. Детектор напряжения, микросхема DA1, при достижении контрольного напряжения, соединит базу транзистора VT2 с общим проводом и закроет транзистор, отключив светодиодную матрицу. При повторном включении фонаря на низком напряжении (менее 12 В), светодиоды матрицы загораются на пару секунд (за счет заряд/разряд С1) и вновь гаснут, сигнализируя о разряде аккумулятора.

Вариант 3. При объединении вариантов 2 и 3, при отключении светодиодной матрицы включится индикаторный светодиод LED1.
Основные достоинства схем на детекторе напряжения, простота схемного подключения (практически не требуется дополнительных деталей обвязки) и чрезвычайно низкое энергопотребление (доли микроампера) в дежурном состоянии (в режиме ожидания).

2. Собираем схему драйвера на монтажной плате.
Выполняем монтаж VT1, VT2, R4. Подключаем, в качестве нагрузки, светодиодную матрицу, рассмотренную в начале статьи. В цепь питания светодиодов включаем миллиамперметр. С целью возможности проверки и настройки схемы на стабильном и определенной величины напряжении, подключаем ее к регулируемому источнику питания. Подбираем сопротивление резистора R5, позволяющее стабилизировать ток через светодиоды во всем диапазоне планируемой регулировки (с 12 до 17 В). С целью повышения КПД, первоначально был установлен резистор R5 номиналом 3,9 ома (см. фото), но стабилизация тока во всем диапазоне (при фактически установленных деталях) потребовала установки номинала в 20 ом, так как не хватало напряжения для регулировки VT1 из-за малого тока потребления светодиодной матрицы.

Транзистор VT1 желательно подобрать с большим коэффициентом передачи тока базы. Транзистор VT2 должен обеспечить допустимый ток коллектора, превышающий ток светодиодной матрицы и рабочее напряжение.

3. Добавляем на монтажную плату схему индикатора — ограничителя предельного разряда. Микросхемы детектора напряжения выпускаются на различные значения контроля напряжения. В нашем случае, в связи с отсутствием микросхемы на 12 В, использовал имеющуюся в наличии, на 4,5 В (часто встречаются в отработавшей бытовой технике – телевизоры, видеомагнитофоны). По этой причине, для контроля напряжения в 12 В, добавляем в схему делитель напряжения на постоянном резисторе R1 и переменном R2, необходимом для точной настройки на нужное значение. В нашем случае, регулировкой R2, добиваемся напряжения 4,5 В на выводе 1 DA1 при напряжении 12,1…12,3 В на шине питания. Аналогично, при подборе делителя напряжения, можно использовать и другие подобные микросхемы — детекторы напряжения, различных фирм, наименований и контрольных напряжений.

Читайте так же:
Стабилизатор для усиления тока

Первоначально проверяем и настраиваем схему на срабатывание, по светодиодному индикатору. Затем проверяем работу схемы, соединив точки А и Б, на отключение светодиодной матрицы. Останавливаемся на выбранном варианте (1, 2, 3).

4. Готовим заготовку для рабочей платы, вырезав нужный размер из типовой универсальной платы.

5. Выполняем распайку отлаженной схемы на рабочую плату.

6. Подключаем светодиодную матрицу к рабочей плате и проверяем работу драйвера – ограничителя в сборе, во всем диапазоне планируемой регулировки (с 12 до 17 В), подключив драйвер к регулируемому источнику питания. При положительных результатах, проверяем работу драйвера подключенного к аккумулятору и в составе аккумуляторного фонаря. Дополнительной наладки обычно не требуется.

Питание светодиода. Драйвер. Светодиодный фонарь, фонарик. Своими руками.

Включение светодиодов в светодиодном фонаре. (10+)

Питание светодиода. Светодиодный фонарь, фонарик — Источник непрерывного действия

1 2 3

Проблемы питания силовых светодиодов

Сейчас получили распространение разнообразные осветительные устройства, построенные на основе светодиодов. Действительно, светодиод обладает высоким КПД в смысле высокой светоотдачи при небольшом расходе энергии. Однако, подключение светодиода к источнику питания сопряжено с некоторыми сложностями. Причина этого в том, что светодиод хорошо работает при строго определенном напряжении питания. Увеличение напряжения на несколько процентов приводит к росту тока в разы, нагреву и выгоранию светодиода. При пониженном напряжении светодиод просто не вырабатывает достаточно света.

Дешевые светодиодные фонари содержат батарейку и несколько светодиодов, соединенных так, чтобы их рабочее напряжение соответствовало напряжению батареи. Но по мере разряда батареи напряжение несколько снижается, и фонарик перестает работать. Такие фонари расходуют батарею на менее чем 30% ее реальной емкости, что сводит на нет энергоэкономию светодиода.

Вашему вниманию подборка материалов:

Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

В других устройствах используется резистор последовательно со светодиодами. Так светодиоды работают получше, но на резисторе выделяется дополнительная мощность, соизмеримая с мощностью светодиодов. Кроме того, чем больше сопротивление резистора, тем лучше работают светодиоды, но тем больше потери.

Читайте так же:
Самодельная схема стабилизатора тока

Идеально питать светодиод от источника тока. Источник тока должен отдавать в нагрузку (цепочку светодиодов) заданный ток, вне зависимости от напряжения источника питания.

Кстати, у светодиодов довольно большой разброс рабочих напряжений, так что включать светодиоды параллельно не рекомендуется. При параллельном включении нормально будет работать только один светодиод, остальные будут светить с сильно меньшей интенсивностью.

Источник непрерывного действия питания для светодиодов

Приведенная схема позволяет изготовить небольшой светильник в автомобиль. Она питается напряжением 12.5 — 18 вольт, отдает в нагрузку (на светодиоды) стабильно 30 мА.

Микросхема D1 — интегральный последовательный стабилизатор напряжения на 3 вольта с низким падением напряжения. КР1158ЕН3.

Резистор R1 — 100 Ом.

Конденсатор C1 — 0.1 мкФ в соответствии с рекомендациями производителя микросхемы.

Светодиоды — три штуки 3 В, 30 мА, соединенные последовательно.

1 2 3

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное. Принцип действия.
Принцип действия, сборка и наладка преобразователя однофазного напряжения в трех.

Простой импульсный прямоходовый преобразователь напряжения. 5 — 12 вол.
Схема простого преобразователя напряжения для питания операционного усилителя.

Транзисторный аналог тиристора (динистора / тринистора). Имитатор, эму.
Схема аналога тиристора (диодного и триодного) на транзисторах. Расчет параметро.

Удлинитель пульта дистанционного управления, ду, инфракрасного, ик.
Пульт ДУ работает только в условиях прямой видимости с дистанционно управляемым .

Перегорают светодиоды? Делаем простейший драйвер своими руками.

…оооооочень много раз мне пришлось столкнуться с проблемой перегоревших светодиодов, установленных где-либо в машине…началось всё это с лампочек в габаритах, потом постоянно горела подсветка приборки, потом подсветка блока отопителя, багажника и т.д…

Львиной долей нубов используется линейный стабилизатор напряжения L7812CV и его аналоги КРЕН, что, естественно, никакого толка не даёт и светики горят, как ни в чем не бывало 🙂

Вот он, виновник торжества.

…хотя…его вины тут нет. Виноваты тут далекие от электроники люди, которые слишком мало копали, прежде, чем что-то сделать…

Начнем с того, что светодиоды сгорают от скачков тока, а не напряжения.

«Светодиод питается ТОКОМ. Нет у него параметра НАПРЯЖЕНИЕ. Есть параметр — падение напряжения! То есть сколько на нем теряется.
Если написано на светодиоде 20мА 3.4В, то это значить что ему надо не больше 20 миллиампер. И при этом на нем потеряется 3.4 вольта.
Не для питания нужно 3.4 вольта, а просто на нем «потеряется»!
То есть вы можете питать его хоть от 1000 вольт, только если подадите ему не больше 20мА. Он не сгорит, не перегреется и будет светить как надо, но после него останется уже на 3.4 вольта меньше. Вот и вся наука.
Ограничьте ему ток — и он будет сыт и будет светить долго и счастливо.»

Читайте так же:
Автоматическое зарядное устройство стабилизатор тока

Теперь понятно, почему со стабами типа L7812CV постоянно все перегорает?
Да, стабилизация нужна по току, а не по напряжению и делается это токоограничивающими резисторами или линейными/импульсными стабилизаторами ТОКА!

Ладно, поехали дальше.
В связи с тем, что сейчас у меня висит 4 проекта по фарам, которые будут делаться на очень дорогостоящих COB кольцах (которые ещё дороже стали с учетом долбанного курса валют) стабилизация таковых просто жизненно необходима…

Вот как оно выглядит

Вы спросите сейчас, а нафига драйвер, если вон он, уже висит и все стабилизирует.
Ну да, я тоже так думал, а на деле оказалось, что там те же самые стабилизаторы напряжения стоят (у одного из клиентов одно кольцо уже начало моросить). Ну кто ж знал, что Китайцы в плане драйверов решили сэкономить.

Итак, делаем простейший драйвер.

Берем идеальную автомобильную сеть 12 Вольт и считаем какой нам нужен резистор на примере COB кольца, мощностью 5 Вт.

Мы можем узнать силу тока, потребляемую электроприбором зная его мощность и напряжение питания.
Потребляемый ток равен мощности деленной на напряжение в сети.
COB кольцо потребляет 5 Вт. Напряжение в идеальном автомобиле 12 Вольт.
Если считать не умеете, то можно посчитать тут
ydoma.info/electricity-zakon-oma.html
Получаем 420 милиампер потребляемого тока таким колечком.
дальше идем сюда
ledcalc.ru/lm317
вводим требуемый ток 420 милиампер и получаем:
Расчетное сопротивление: 2.98 Ом
Ближайшее стандартное: 3.30 Ом
Ток при стандартном резисторе: 379 мА
Мощность резистора: 0.582 Вт.

ЭТО РАСЧЕТ РАБОТАЕТ, КОГДА ВЫ ТОЧНО УВЕРЕНЫ В ХАРАКТЕРИСТИКАХ СВЕТОДИОДА, ЕСЛИ НЕТ, ТО ДЕЛАЕМ ЗАМЕР ПОТРЕБЛЕНИЯ ТОКА МУЛЬТИМЕТРОМ!
КАК ЭТО ДЕЛАТЬ, СМОТРИМ ТУТ!
К слову, выше расчет, где я взял спецификацию диода от китайца, является неверным, ибо при замере фактическое потребление тока оказалось не 420 мА, а 300мА. Потому сразу можно сделать вывод, что пятью ваттами там и не пахнет 🙂

Дальше идем в магазин и покупаем:
-LM317. Внешне как и LM7812. Корпус один, смысл несколько разный.

-Резистор, который посчитали выше

И подключаем это всё дело в режиме токового стабилизатора.

В итоге получили на выходе стабилизированный ток.
Но это для идеального случая. Что касается случая с реальным автомобилем, где скачки до 14 Вольт с копейками бывают, то рассчитывайте резистор для худшего случая с запасом.

Кто не могёт паять по схемам, то даю картинку, где все нарисовано более наглядно

Вот собственно и все. Надеюсь, кому-нибудь пригодится)

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию