Транзисторен стабилизатор на ток за светодиоди. Две прости, но надеждни схеми на стабилизатор на ток за светодиоди в автомобили

28.11.2021

Образователна статия за LED токови стабилизатори и др. Разглеждат се схеми на линейни и импулсни токови стабилизатори.

Стабилизатор на ток за светодиоди е инсталиран в много дизайни на осветителни тела. Светодиодите, както всички диоди, имат нелинейна характеристика ток-напрежение. Това означава, че когато напрежението на светодиода се промени, токът се променя непропорционално. С увеличаване на напрежението, в началото токът се увеличава много бавно и светодиодът не свети. След това, когато се достигне праговото напрежение, светодиодът започва да свети и токът се увеличава много бързо. При по-нататъшно увеличаване на напрежението токът се увеличава катастрофално и светодиодът изгаря.

Праговото напрежение е посочено в характеристиките на светодиодите като изправено напрежение при номинален ток. Номиналният ток за повечето светодиоди с ниска мощност е 20 mA. За LED осветление с висока мощност номиналният ток може да бъде по-висок - 350 mA или повече. Между другото, светодиодите с висока мощност генерират топлина и трябва да бъдат инсталирани на радиатор.

За да работи светодиодът правилно, той трябва да се захранва чрез токов стабилизатор. За какво? Факт е, че праговото напрежение на светодиода варира. Различните видове светодиоди имат различни предни напрежения, дори светодиодите от един и същи тип имат различни предни напрежения - това е посочено в характеристиките на светодиода като минимална и максимална стойност. Следователно два светодиода, свързани към един и същ източник на напрежение в паралелна верига, ще пропускат различни токове. Този ток може да бъде толкова различен, че светодиодът може да се повреди по-рано или да изгори веднага. Освен това стабилизаторът на напрежението също има дрейф на параметрите (от нивото на първичната мощност, от товара, от температурата, просто във времето). Поради това е нежелателно да включвате светодиоди без устройства за изравняване на тока. Разглеждат се различни методи за изравняване на тока. Тази статия обсъжда устройства, които задават много специфичен, определен ток - стабилизатори на ток.

Видове стабилизатори на ток

Стабилизаторът на ток задава даден ток през светодиода, независимо от напрежението, приложено към веригата. Когато напрежението във веригата се увеличи над праговото ниво, токът достига зададената стойност и не се променя повече. При по-нататъшно увеличаване на общото напрежение напрежението на светодиода спира да се променя и напрежението на текущия стабилизатор се увеличава.

Тъй като напрежението на светодиода се определя от неговите параметри и като цяло е непроменено, токовият стабилизатор може да се нарече и стабилизатор на мощността на светодиода. В най-простия случай активната мощност (топлина), генерирана от устройството, се разпределя между светодиода и стабилизатора пропорционално на напрежението върху тях. Такъв стабилизатор се нарича линеен. Има и по-икономични устройства - токови стабилизатори на базата на импулсен преобразувател (ключов преобразувател или преобразувател). Наричат се импулсни, защото изпомпват мощност в себе си на порции - импулси, според нуждите на потребителя. Правилният импулсен преобразувател консумира енергия непрекъснато, вътрешно я предава на импулси от входната верига към изходната верига и отново доставя мощност към товара непрекъснато.

Линеен стабилизатор на ток

Линейният стабилизатор на тока се загрява, колкото повече напрежение се прилага към него. Това е основният му недостатък. Въпреки това, той има редица предимства, например:

Линейният стабилизатор не създава електромагнитни смущения
Опростен дизайн
Ниска цена в повечето приложения

Тъй като превключващият преобразувател никога не е напълно ефективен, има приложения, при които линеен регулатор има сравнима или дори по-висока ефективност - когато входното напрежение е само малко по-високо от напрежението на светодиода. Между другото, когато се захранва от мрежата, често се използва трансформатор, на изхода на който е инсталиран линеен стабилизатор на ток. Тоест първо напрежението се намалява до ниво, сравнимо с напрежението на светодиода, а след това с помощта на линеен стабилизатор се задава необходимия ток.

В друг случай можете да доближите напрежението на светодиода до захранващото напрежение - свържете светодиодите в последователна верига. Напрежението на веригата ще бъде равно на сумата от напреженията на всеки светодиод.

Схеми на линейни токови стабилизатори

Най-простата схема на стабилизатор на ток се основава на един транзистор (верига "а"). Тъй като транзисторът е токов усилвател, неговият изходен ток (колекторен ток) е h 21 пъти по-голям от управляващия ток (базов ток) (усилване). Базовият ток може да се настрои с помощта на батерия и резистор или с помощта на ценеров диод и резистор (верига "b"). Въпреки това, такава схема е трудна за конфигуриране, полученият стабилизатор ще зависи от температурата, освен това транзисторите имат широк диапазон от параметри и при смяна на транзистор токът ще трябва да бъде избран отново. Верига с обратна връзка "c" и "d" работи много по-добре. Резисторът R във веригата действа като обратна връзка - с увеличаване на тока напрежението през резистора се увеличава, като по този начин се изключва транзистора и токът намалява. Веригата "d", когато се използват транзистори от същия тип, има по-голяма температурна стабилност и възможност за максимално намаляване на стойността на резистора, което намалява минималното напрежение на стабилизатора и освобождаването на мощност на резистора R.

Стабилизаторът на тока може да бъде направен на базата на полеви транзистор с p-n преход (верига "d"). Напрежението порта-източник задава тока на източване. При нулево напрежение порта-източник, токът през транзистора е равен на първоначалния дрейн ток, посочен в документацията. Минималното работно напрежение на такъв токов стабилизатор зависи от транзистора и достига 3 волта. Някои производители на електронни компоненти произвеждат специални устройства - готови стабилизатори с фиксиран ток, сглобени по следната схема - CRD (Current Regulating Devices) или CCR (Constant Current Regulator). Някои хора го наричат диоден стабилизатор, защото действа като диод, когато се превключи наобратно.

Компанията On Semiconductor произвежда например линеен стабилизатор от серията NSIxxx, който има два терминала и за повишаване на надеждността има отрицателен температурен коефициент - с повишаване на температурата токът през светодиодите намалява.

Стабилизатор на ток, базиран на импулсен преобразувател, е много подобен по дизайн на стабилизатор на напрежение, базиран на импулсен преобразувател, но контролира не напрежението в товара, а тока през товара. Когато токът в товара намалява, той изпомпва мощността, а когато се увеличава, я намалява. Най-често срещаните вериги на импулсни преобразуватели включват реактивен елемент - дросел, който с помощта на превключвател (превключвател) се изпомпва с порции енергия от входната верига (от входния капацитет) и от своя страна я прехвърля към товара . В допълнение към очевидното предимство на икономията на енергия, импулсните преобразуватели имат редица недостатъци, които трябва да бъдат преодолени с различни схеми и дизайнерски решения:

Превключващият преобразувател създава електрически и електромагнитни смущения
Обикновено има сложна структура
Няма абсолютна ефективност, тоест губи енергия за собствената си работа и се нагрява
Най-често има по-висока цена в сравнение, например, с трансформатор плюс линейни устройства

Тъй като спестяването на енергия е критично в много приложения, дизайнерите на компоненти и дизайнерите на схеми се стремят да намалят въздействието на тези недостатъци и често успяват да го направят.

Схеми на импулсен преобразувател

Тъй като токовият стабилизатор се основава на импулсен преобразувател, нека разгледаме основните схеми на импулсни преобразуватели. Всеки импулсен преобразувател има ключ, елемент, който може да бъде само в две състояния - включено и изключено. Когато е изключен, ключът не провежда ток и съответно не се отделя ток по него. Когато е включен, превключвателят провежда ток, но има много ниско съпротивление (в идеалния случай равно на нула), съответно мощността се освобождава върху него, близо до нула. По този начин превключвателят може да прехвърля части от енергията от входната верига към изходната верига практически без загуба на мощност. Въпреки това, вместо стабилен ток, който може да се получи от линейно захранване, изходът на такъв ключ ще бъде импулсно напрежение и ток. За да получите отново стабилно напрежение и ток, можете да инсталирате филтър.

Използвайки конвенционален RC филтър, можете да получите резултата, но ефективността на такъв преобразувател няма да бъде по-добра от линеен, тъй като цялата излишна мощност ще бъде освободена при активното съпротивление на резистора. Но ако използвате филтър вместо RC - LC (верига "b"), тогава, благодарение на "специфичните" свойства на индуктивността, загубите на мощност могат да бъдат избегнати. Индуктивността има полезно реактивно свойство - токът през нея нараства постепенно, подадената към нея електрическа енергия се преобразува в магнитна енергия и се натрупва в сърцевината. След като ключът е изключен, токът в индуктивността не изчезва, напрежението в индуктивността променя полярността и продължава да зарежда изходния кондензатор, индуктивността става източник на ток през байпасния диод D. Тази индуктивност, предназначена да предава мощност, се нарича дросел. Токът в индуктора на правилно работещо устройство присъства постоянно - така нареченият непрекъснат режим или режим на непрекъснат ток (в западната литература този режим се нарича Constant Current Mode - CCM). Когато токът на натоварване намалява, напрежението на такъв преобразувател се увеличава, енергията, натрупана в индуктора, намалява и устройството може да премине в прекъснат режим на работа, когато токът в индуктора стане прекъсващ. Този режим на работа рязко повишава нивото на генерираните от устройството смущения. Някои преобразуватели работят в граничен режим, когато токът през индуктора се доближава до нула (в западната литература този режим се нарича Border Current Mode - BCM). Във всеки случай през индуктора протича значителен постоянен ток, което води до намагнитване на сърцевината, поради което индукторът е направен със специален дизайн - с прекъсване или с помощта на специални магнитни материали.

Стабилизатор, базиран на импулсен преобразувател, има устройство, което регулира работата на ключа в зависимост от натоварването. Стабилизаторът на напрежение регистрира напрежението на товара и променя работата на превключвателя (верига "а"). Стабилизаторът на тока измерва тока през товара, например, като използва малко измервателно съпротивление Ri (схема "b"), свързано последователно с товара.

Превключвателят на преобразувателя, в зависимост от сигнала на регулатора, се включва с различен работен цикъл. Има два често срещани начина за управление на ключ - модулация на ширината на импулса (PWM) и режим на ток. В режим PWM сигналът за грешка контролира продължителността на импулсите, като същевременно поддържа честотата на повторение. В токов режим се измерва пиковият ток в индуктора и се променя интервалът между импулсите.

Съвременните превключващи преобразуватели обикновено използват MOSFET транзистор като ключ.

Бак конвертор

Обсъдената по-горе версия на преобразувателя се нарича понижаващ преобразувател, тъй като напрежението при товара винаги е по-ниско от напрежението на източника на захранване.

Тъй като индукторът постоянно протича еднопосочен ток, изискванията за изходния кондензатор могат да бъдат намалени, индукторът с изходния кондензатор действа като ефективен LC филтър. В някои схеми на стабилизатор на ток, например за светодиоди, може изобщо да няма изходен кондензатор. В западната литература конверторът на долара се нарича конвертор на долара.

Boost конвертор

Веригата на импулсния регулатор по-долу също работи на базата на дросел, но дроселът винаги е свързан към изхода на захранването. Когато ключът е отворен, мощността протича през индуктора и диода към товара. Когато превключвателят се затвори, индукторът натрупва енергия; когато превключвателят се отвори, ЕМП, възникваща на неговите клеми, се добавя към ЕМП на източника на захранване и напрежението в товара се увеличава.

За разлика от предишната схема, изходният кондензатор се зарежда от прекъсващ ток, следователно изходният кондензатор трябва да е голям и може да е необходим допълнителен филтър. В западната литература долно-усилвателният преобразувател се нарича Boost конвертор.

Инвертиращ конвертор

Друга схема на импулсен преобразувател работи по подобен начин - когато превключвателят е затворен, индукторът натрупва енергия; когато превключвателят се отвори, EMF, възникващ на неговите клеми, ще има обратен знак и върху товара ще се появи отрицателно напрежение.

Както и в предишната схема, изходният кондензатор се зарежда от прекъсващ ток, следователно изходният кондензатор трябва да е голям и може да е необходим допълнителен филтър. В западната литература инвертиращият преобразувател се нарича Buck-Boost преобразувател.

Преобразуватели с директен и обратен ход

Най-често захранващите устройства се произвеждат по схема, която използва трансформатор. Трансформаторът осигурява галванична изолация на вторичната верига от източника на захранване; освен това ефективността на захранването, базирано на такива вериги, може да достигне 98% или повече. Преден преобразувател (верига "а") прехвърля енергия от източника към товара в момента, в който ключът е включен. Всъщност това е модифициран понижаващ преобразувател. Обратният преобразувател (верига "b") прехвърля енергия от източника към товара по време на изключено състояние.

В предния преобразувател трансформаторът работи нормално и енергията се съхранява в индуктора. Всъщност това е генератор на импулси с LC филтър на изхода. Обратният преобразувател съхранява енергия в трансформатор. Тоест, трансформаторът съчетава свойствата на трансформатор и дросел, което създава определени трудности при избора на неговия дизайн.

В западната литература форуърд конверторът се нарича Forward converter. Flyback конвертор.

Използване на импулсен преобразувател като стабилизатор на ток

Повечето импулсни захранвания се произвеждат със стабилизация на изходното напрежение. Типичните вериги на такива захранвания, особено мощните, в допълнение към обратната връзка на изходното напрежение, имат верига за управление на тока за ключов елемент, например резистор с ниско съпротивление. Този контрол ви позволява да осигурите режима на работа на дросела. Най-простите стабилизатори на ток използват този контролен елемент за стабилизиране на изходния ток. Така стабилизаторът на тока се оказва дори по-прост от стабилизатора на напрежението.

Нека разгледаме схемата на стабилизатор на импулсен ток за светодиод, базиран на микросхема от известния производител на електронни компоненти On Semiconductor:

Веригата на долния преобразувател работи в режим на непрекъснат ток с външен превключвател. Веригата е избрана измежду много други, защото показва колко проста и ефективна може да бъде веригата на регулатор на превключващ ток с чужд ключ. В горната схема контролният чип IC1 контролира работата на MOSFET превключвателя Q1. Тъй като преобразувателят работи в режим на непрекъснат ток, не е необходимо да се инсталира изходен кондензатор. В много вериги в веригата на източника на превключвател е инсталиран датчик за ток, но това намалява скоростта на включване на транзистора. В горната верига токовият сензор R4 е инсталиран в първичната захранваща верига, което води до проста и ефективна верига. Ключът работи на честота от 700 kHz, което ви позволява да инсталирате компактен дросел. С изходна мощност от 7 вата, входно напрежение от 12 волта при работа на 700 mA (3 светодиода), ефективността на устройството е повече от 95%. Веригата работи стабилно до 15 вата изходна мощност без използването на допълнителни мерки за отстраняване на топлината.

Още по-проста схема се получава с помощта на чипове за стабилизиране на ключове с вграден ключ. Например, схема на ключов стабилизатор на ток на LED въз основа на микросхемата /CAT4201:

За да работи устройство с мощност до 7 вата, са необходими само 8 компонента, включително самия чип. Превключващият регулатор работи в режим на граничен ток и изисква малък изходен керамичен кондензатор, за да работи. Резистор R3 е необходим, когато се захранва от 24 волта или по-високо, за да се намали скоростта на нарастване на входното напрежение, въпреки че това донякъде намалява ефективността на устройството. Работната честота надвишава 200 kHz и варира в зависимост от товара и входното напрежение. Това се дължи на метода на регулиране - следене на пиковия ток на индуктора. Когато токът достигне максималната си стойност, превключвателят се отваря; когато токът падне до нула, той се включва. Ефективността на устройството достига 94%.

Известно е, че яркостта на светодиода зависи много от тока, протичащ през него. В същото време токът на светодиода зависи много рязко от захранващото напрежение. Това води до забележими вълни на яркостта дори при лека нестабилност на мощността.

Но пулсациите не са страшни, много по-лошото е, че най-малкото увеличение на захранващото напрежение може да доведе до толкова силно увеличение на тока през светодиодите, че те просто изгарят.

За да се предотврати това, светодиодите (особено мощните) обикновено се захранват чрез специални вериги - драйвери, които по същество са стабилизатори на ток. Тази статия ще обсъди схеми на прости токови стабилизатори за светодиоди (на транзистори или обикновени микросхеми).

Има и много подобни светодиоди - SMD 5730 (без 1 в името). Те имат мощност от само 0,5 W и максимален ток от 0,18 A. Така че не се бъркайте.

Тъй като, когато светодиодите са свързани последователно, общото напрежение ще бъде равно на сумата от напреженията на всеки от светодиодите, минималното захранващо напрежение на веригата трябва да бъде: Upit = 2,5 + 12 + (3,3 x 10) = 47,5 волта .

Можете да изчислите съпротивлението и мощността на резистора за други текущи стойности, като използвате простата програма за проектиране на регулатор (изтегляне).

Очевидно, колкото по-високо е изходното напрежение на стабилизатора, толкова повече топлина ще се генерира в резистора за настройка на тока и следователно, толкова по-лоша е ефективността. Следователно, за нашите цели, LM7805 е по-добър от LM7812.

LM317

Линейният стабилизатор на ток за светодиоди на базата на LM317 е не по-малко ефективен. Типична схема на свързване:

Най-простата верига за свързване на светодиоди LM317, която ви позволява да сглобите мощна лампа, се състои от токоизправител с капацитивен филтър, стабилизатор на ток и 93 светодиода SMD 5630. Тук се използва MXL8-PW35-0000 (3500K, 31 Lm, 100 mA, 3.1 V, 400 mW, 5.3x3 mm).

Ако не е необходим такъв голям гирлянд от светодиоди, тогава ще трябва да добавите баластно съпротивление или кондензатор към драйвера LM317, за да захранвате светодиодите (за потискане на излишното напрежение). Обсъдихме как да направим това много подробно в.

Недостатъкът на такава схема на токов драйвер за светодиоди е, че когато напрежението в мрежата се увеличи над 235 волта, LM317 ще бъде извън проектния режим на работа и когато падне до ~ 208 волта и по-долу, микросхемата напълно престава да се стабилизира и дълбочината на вълните ще зависи изцяло от контейнер C1.

Следователно такава лампа трябва да се използва там, където напрежението е повече или по-малко стабилно. И не трябва да пестите от капацитета на този кондензатор. Диодният мост може да бъде взет готов (например миниатюрен MB6S) или сглобен от подходящи диоди (U обр. най-малко 400 V, ток напред >= 100 mA). Гореспоменатите са перфектни 1N4007.

Както можете да видите, веригата е проста и не съдържа никакви скъпи компоненти. Ето текущите цени (и те вероятно ще продължат да падат):

Име	характеристики	цена
SMD 5630	LED, 3.3V, 0.15A, 0.5W	240 търкайте. / 1000бр.
LM317	1.25-37V, >1.5A	112 търкайте. / 10 бр.
MB6S	600V, 0.5A	67 търкайте. / 20бр.
120μF, 400V	18х30 мм	560 рубли. / 10 бр.

По този начин, като похарчите общо 1000 рубли, можете да съберете дузина 30-ватови (!!!) нетрептящи (!!!) крушки. И тъй като светодиодите не работят на пълна мощност и единственият електролит не прегрява, тези лампи ще издържат почти вечно.

Вместо заключение

Недостатъците на схемите, представени в статията, включват ниска ефективност поради загубата на мощност на контролните елементи. Това обаче е типично за всички линейни стабилизатори на ток.

Ниската ефективност е неприемлива за устройства, захранвани от автономни източници на ток (лампи, фенерчета и др.). Значително увеличение на ефективността (90% или повече) може да се постигне чрез използване.

Въпросното полупроводниково устройство е предназначено да стабилизира тока на необходимото ниво, има ниска цена и прави възможно опростяването на разработването на схеми за много електронни устройства. Ще се опитам да запълня малко липсата на информация за прости схемни решения за DC стабилизатори.

Малко теория

Идеалният източник на ток има безкрайно голям ЕМП и безкрайно голямо вътрешно съпротивление, което прави възможно получаването на необходимия ток във веригата независимо от съпротивлението на товара.

Разглеждането на теоретичните предположения относно параметрите на източника на ток помага да се разбере дефиницията на идеален източник на ток. Токът, произведен от идеален източник на ток, остава постоянен, тъй като съпротивлението на товара се променя от късо съединение до безкрайност. За да се запази текущата стойност непроменена, стойността на ЕДС варира от стойност, която не е равна на нула, до безкрайност. Свойство на източник на ток, което ви позволява да получите стабилна стойност на тока: когато съпротивлението на натоварване се промени, EMF на източника на ток се променя по такъв начин, че текущата стойност остава постоянна.

Реалните източници на ток поддържат тока на необходимото ниво в ограничен диапазон от напрежение, произведено през товар, и ограничено съпротивление на натоварване. Разглежда се идеален източник и реален източник на ток може да работи при нулево съпротивление на натоварване. Режимът на затваряне на изхода на източника на ток не е изключение или трудна за изпълнение функция на източника на ток, това е един от режимите на работа, в който устройството може безболезнено да премине при случайно късо съединение на изхода и да превключи на режим на работа с товарно съпротивление по-голямо от нула.

Използва се реален източник на ток заедно с източник на напрежение. Мрежа 220 волта 50 Hz, лабораторно захранване, акумулатор, бензинов генератор, слънчева батерия - източници на напрежение, които доставят електроенергия на консуматора. С един от тях последователно е свързан токов стабилизатор. Изходът на такова устройство се счита за източник на ток.

Най-простият токов стабилизатор е двутерминален компонент, който ограничава тока, протичащ през него, до величината и точността, съответстващи на данните на производителя. Такова полупроводниково устройство в повечето случаи има корпус, който прилича на диод с ниска мощност. Поради външното си сходство и наличието само на два терминала, компонентите от този клас често се споменават в литературата като стабилизатори на диоден ток. Вътрешната верига не съдържа диоди, това име остана само поради външното си сходство.

Примери за диодни токови стабилизатори

Диодни токови стабилизатори се произвеждат от много производители на полупроводници.

1N5296
Производители: Microsemi и CDI

Стабилизиращ ток 0.91mA ± 10%
Минимално напрежение на клемите в режим на стабилизация 1,29 V
Максимално импулсно напрежение 100 V

Е-103
Производител Semitec

Стабилизиращ ток 10 mA ± 10%
Минимално напрежение на клемите в режим на стабилизация 4,2 V

L-2227
Производител Semitec

Стабилизиращ ток 25 mA ± 10%
Минимално напрежение на щифтовете в режим на стабилизация 4 V
Максимално импулсно напрежение 50 V

От теория към практика

Използването на диодни токови стабилизатори опростява електрическите вериги и намалява цената на устройствата. Използването на диодни токови стабилизатори е привлекателно не само поради своята простота, но и за повишаване на стабилността на разработваните устройства. Един полупроводник от този клас, в зависимост от типа, осигурява стабилизиране на тока на ниво от 0,22 до 30 милиампера. Имената на тези полупроводникови устройства според GOST и обозначенията на вериги не могат да бъдат намерени. В диаграмите на статията трябваше да използваме обозначението на конвенционален диод.

При свързване към захранващата верига на светодиода диодният стабилизатор осигурява необходимия режим и надеждна работа. Една от характеристиките на стабилизатора на диодния ток е работата в диапазона на напрежението от 1,8 до 100 волта, което ви позволява да предпазите светодиода от повреда, когато е изложен на импулсни и дългосрочни промени в напрежението. Яркостта и сянката на светодиода зависят от протичащия ток. Един диоден стабилизатор на тока може да осигури работа на няколко светодиода, свързани последователно, както е показано на диаграмата.

Тази схема е лесна за преобразуване в зависимост от светодиодите и захранващото напрежение. Един или повече паралелно свързани диодни токови стабилизатори в светодиодната верига ще зададат тока на светодиода, а броят на светодиодите зависи от обхвата на промените на захранващото напрежение.

Използвайки диодни източници на ток, можете да изградите индикатор или осветително устройство, предназначено да се захранва от постоянно напрежение. Благодарение на захранването със стабилен ток, източникът на светлина ще има постоянна яркост дори когато захранващото напрежение варира.

Използването на резистор в светодиодната верига на индикатора за захранващо напрежение на DC мотор на машина за пробиване на печатни платки доведе до бърза повреда на светодиода. Използването на диоден стабилизатор на тока направи възможно постигането на надеждна работа на индикатора. Диодни токови стабилизатори могат да бъдат свързани паралелно. Необходимият режим на мощност на натоварване може да се получи чрез промяна на типа или паралелно включване на необходимия брой от тези устройства.

Когато захранват светодиод, оптрони чрез пулсации на захранващото напрежение на резистор на веригата водят до флуктуации на яркостта, насложени върху предната част на правоъгълния импулс. Използването на диоден стабилизатор на тока в захранващата верига на светодиода, който е част от оптрона, позволява да се намали изкривяването на цифровия сигнал, предаван през оптрона, и да се повиши надеждността на информационния канал.

Използването на диоден стабилизатор на тока, който задава режима на работа на ценеровия диод, прави възможно разработването на прост източник на референтно напрежение. Когато захранващият ток се промени с 10 процента, напрежението на ценеровия диод се променя с 0,2 процента и тъй като токът е стабилен, стойността на референтното напрежение е стабилна, когато се променят други фактори.

Ефектът от пулсациите на захранващото напрежение върху изходното референтно напрежение се намалява със 100 децибела.

Вътрешна верига

Характеристиката ток-напрежение помага да се разбере работата на стабилизатор на диоден ток. Режимът на стабилизиране започва, когато напрежението на клемите на устройството надвиши около два волта. При напрежение над 100 волта възниква повреда. Действителният ток на стабилизиране може да се отклонява от номиналния ток с до десет процента. Когато напрежението се промени от 2 до 100 волта, токът на стабилизация се променя с 5 процента. Диодните стабилизатори на ток, произведени от някои производители, променят тока на стабилизиране, когато напрежението се промени с до 20 процента. Колкото по-висок е токът на стабилизиране, толкова по-голямо е отклонението при увеличаване на напрежението. Паралелното свързване на пет устройства, проектирани за ток от 2 милиампера, позволява да се получат по-високи параметри от тези с номинален ток от 10 милиампера. Тъй като минималното стабилизиращо напрежение на тока намалява, обхватът на напрежението, в който работи стабилизаторът, се увеличава.

Основата на веригата на диодния стабилизатор на тока е транзистор с полеви ефекти с p-n преход. Напрежението порта-източник определя тока на източване. Когато напрежението от врата към източник е нула, токът през транзистора е равен на първоначалния дрейн ток, който протича, когато напрежението между дрейна и източника е по-голямо от напрежението на насищане. Следователно, за нормална работа на диодния стабилизатор на тока, напрежението, приложено към клемите, трябва да бъде по-голямо от определена стойност от 1 до 3 волта.

Транзисторът с полеви ефекти има голямо разпространение в първоначалния дрейн ток; тази стойност не може да бъде точно предвидена. Евтините диодни токови стабилизатори са полеви транзистори с избран ток, в които портата е свързана към източника.

При промяна на полярността на напрежението диодният стабилизатор на тока се превръща в обикновен диод. Това свойство се дължи на факта, че p-n преходът на транзистора с полеви ефекти е предубеден и токът протича през веригата гейт-дрейн. Максималният обратен ток на някои диодни токови стабилизатори може да достигне 100 милиампера.

Източник на ток 0,5 A или повече

За стабилизиране на токове от 0,5-5 ампера или повече е приложима схема, чийто основен елемент е мощен транзистор. Диоден стабилизатор на тока стабилизира напрежението на резистор 180 Ohm и на базата на транзистора KT818. Промяната на резистор R1 от 0,2 на 10 ома променя тока, подаван към товара. С тази схема е възможно да се получи ток, ограничен от максималния ток на транзистора или максималния ток на захранването. Използването на диоден токов стабилизатор с възможно най-висок номинален стабилизиращ ток подобрява стабилността на изходния ток на веригата, но не трябва да забравяме минималното възможно работно напрежение на диодния токов стабилизатор. Промяната на резистор R1 с 1-2 ома значително променя стойността на изходния ток на веригата. Този резистор трябва да има голяма мощност на разсейване на топлината, промяната в съпротивлението поради нагряване ще доведе до отклонение на изходния ток от зададената стойност. По-добре е да съберете резистор R1 от няколко мощни резистора, свързани паралелно. Резисторите, използвани във веригата, трябва да имат минимално отклонение на съпротивлението при температурни промени. При изграждане на регулируем източник на стабилен ток или за фина настройка на изходния ток резисторът от 180 Ohm може да бъде заменен с променлив. За да се подобри стабилността на тока, транзисторът KT818 се усилва от втори транзистор с по-ниска мощност. Транзисторите са свързани по съставна транзисторна схема. При използване на композитен транзистор минималното стабилизиращо напрежение се увеличава.

Тази верига може да се използва за захранване на соленоиди, електромагнити, намотки на стъпкови двигатели, в галванопластиката, за зареждане на батерии и други цели. Транзисторът трябва да бъде инсталиран на радиатора. Дизайнът на устройството трябва да осигурява добро разсейване на топлината.

Ако бюджетът на проекта ви позволява да увеличите разходите с 1-2 рубли и дизайнът на устройството позволява увеличаване на площта на печатната платка, тогава използването на паралелна комбинация от диодни токови стабилизатори може да подобри параметрите на разработваното устройство. Свързани паралелно, 5 компонента 1N5305 ще стабилизират тока при 10 милиампера, като компонента CDLL257, но минималното работно напрежение в случай на пет 1N5305 ще бъде 1,85 волта, което е важно за вериги със захранващо напрежение от 3,3 или 5 волта . Също така положителните свойства на 1N5305 включват неговата достъпност в сравнение с устройствата на производителя Semitec. Свързването на паралелна група токови стабилизатори вместо един ви позволява да намалите нагряването на разработваното устройство и да изместите горната граница на температурния диапазон.

Увеличаване на работното напрежение

За да се използват диодни стабилизатори на ток при напрежения, по-високи от напрежението на пробив, един или повече ценерови диоди се включват последователно и обхватът на напрежението на диодния ограничител на тока се измества от количеството на стабилизиране на напрежението от ценерови диод. Веригата може да се използва за грубо определяне дали прагът на напрежението е надвишен.

Не беше възможно да се намерят местни аналози на чужди стабилизатори на диоден ток. Вероятно с времето ситуацията с домашните диодни стабилизатори на ток ще се промени.

Литература:
Л. А. Бесонов. Теоретични основи на електротехниката. Електрически вериги. 2000 гр
http://www.centralsemi.com/PDFs/products/cclm0035-5750.pdf
http://www.centralsemi.com/PDFs/other/ec051semiconductora.pdf
http://www.centralsemi.com/PDFs/products/cld_application_notes.pdf
http://www.centralsemi.com/PDFs/products/ALL_SMD_CLD_curves.pdf
http://www.centralsemi.com/product/smd/select/diodes/CLD.aspx
http://www.datasheetarchive.com/CA500-datasheet.html

Списък на радиоелементите

Тип	Деноминация	Количество	Моят бележник
Схема 1.
Диод		1	Към бележника
Светодиод		5	Към бележника
захранващ агрегат	24 V	1	Към бележника
Схема 2.
Диоден мост		1	Към бележника
Диод		1	Към бележника
Светодиод		1	Към бележника
Електролитен кондензатор		1	Към бележника
Трансформатор		1	Към бележника
Превключване		1	Към бележника
Матиран мотор		1	Към бележника
Схема 3.
Ценеров диод	5,6 V	1	Към бележника
Диод		1	Към бележника
захранващ агрегат	8-50 V	1

Всеки знае, че светодиодите изискват стабилен ток, за да ги захранват, в противен случай кристалът им не може да издържи и бързо се срутва. За тази цел се използва текуща стабилизация - специални драйверни вериги или просто резистори. Последният метод се използва най-често, особено в LED ленти, където е инсталиран един резистор на всеки 3 LED елемента. Но резисторите не се справят много ефективно със задачата си за стабилизиране, тъй като, първо, те се нагряват (допълнителна консумация на енергия), и второ, поддържат даден ток в тесен диапазон на напрежение - според закона на Ом.

Представяме ви радиоелемент от ново поколение - компактен регулатор на ток за светодиоди от OnSemi NSI45020AT1G. Важното му предимство е, че е двуизводен и миниатюрен, създаден специално за управление на маломощни светодиоди. Устройството е изработено в корпус SMD SOD-123 и осигурява стабилен ток от 20 mA във веригата, без да изисква допълнителни външни компоненти. Такова просто и надеждно устройство ви позволява да създавате евтини решения за управление на светодиоди. Вътре в него има схема, състояща се от полеви транзистор и няколко проводни части, естествено с придружаващи радиозащитни елементи. Нещо като този LED драйвер.

Регулаторът е свързан последователно към светодиодната верига, работи с максимално работно напрежение 45 V, осигурява ток във веригата 20 mA с точност ±10%, има вградена ESD защита и защита срещу обръщане на поляритета. Тъй като температурата на контролера се повишава, изходният ток ще намалява. Спадът на напрежението е 0,5 V, а напрежението при включване е 7,5 V.

Вериги за свързване на токов стабилизатор на LED

За да осигурите ток във веригата по-голям от 20 mA, трябва да свържете няколко регулатора паралелно (2 регулатора - ток 40 mA, 3 регулатора - ток 60 mA, 5 регулатора - 100 mA).

Основни характеристики на регулатора NSI45020

Регулируем ток 20±10% mA;
Максимално напрежение анод-катод 45 V;
Работен температурен диапазон -55…+150°С;
Корпусът SOD-123 е направен по безоловна технология.

Области на приложение на стабилизатора NSI45020AT1G: светлинни панели, декоративно осветление, подсветка на дисплея. В автомобилите регулаторът на тока е инсталиран на подсветката на огледалата, таблата и бутоните. Използва се и в LED ленти вместо конвенционални резистори, което ви позволява да свържете LED ленти към източници с различни напрежения без загуба на яркост. Захранващото напрежение на NSI45020 е до 45 V, изходът е стабилен 20 mA. Той е свързан последователно с верига от светодиоди, единственото условие: сумата от падовете на напрежението върху светодиодите трябва да бъде по-малка от входното напрежение с поне 0,7 V. Като цяло частта е полезна и ако цената за те бяха ниски, можете безопасно да закупите партида и да я инсталирате вместо резистори, за всички светодиоди в устройства и структури.

Стабилизатор на ток на транзистор. Вериги на токови стабилизатори

Схеми на токов стабилизатор за светодиоди на транзистори и микросхеми

За да стабилизирате тока чрез светодиоди, можете да използвате добре познати решения:

Фигура 1 показва схема, чието действие се основава на т.нар. емитер последовател. Транзистор, свързан по този начин, се стреми да поддържа напрежението в емитера точно същото като в основата (единствената разлика ще бъде спадът на напрежението през прехода база-емитер). По този начин, като фиксираме базовото напрежение с помощта на ценеров диод, получаваме фиксирано напрежение на R1.

Конвенционалните диоди имат много слаба зависимост на предното напрежение от тока, така че те могат да се използват вместо трудни за намиране ценерови диоди с ниско напрежение. Ето два варианта на схеми за транзистори с различна проводимост, в които ценеровите диоди се заменят с два конвенционални диода VD1, VD2:

Токът през светодиодите се задава чрез избор на резистор R2. Резисторът R1 е избран така, че да достигне линейния участък на I-V характеристиката на диодите (като се вземе предвид базовият ток на транзистора). Захранващото напрежение на цялата верига трябва да бъде не по-малко от общото напрежение на всички светодиоди плюс около 2-2,5 волта отгоре за стабилна работа на транзистора.

Например, ако трябва да получите ток от 30 mA през 3 светодиода, свързани последователно с предно напрежение от 3,1 V, тогава веригата трябва да се захранва с напрежение най-малко 12 V. В този случай съпротивлението на резистора трябва да бъде около 20 ома, мощността на разсейване трябва да бъде 18 mW. Транзисторът трябва да бъде избран с максимално напрежение Uke не по-ниско от захранващото напрежение, например обикновен S9014 (n-p-n).

Съпротивлението R1 ще зависи от коефициента. коефициент на усилване на транзистора hfe и вольтамперните характеристики на диодите. За диоди S9014 и 1N4148 ще са достатъчни 10 kOhm.

Нека използваме описания стабилизатор, за да подобрим една от LED лампите, описани в тази статия. Подобрената диаграма ще изглежда така:

Тази модификация може значително да намали пулсациите на тока и, следователно, яркостта на светодиодите. Но основното предимство на схемата е да нормализира режима на работа на светодиодите и да ги предпази от пренапрежения на напрежението по време на включване. Това води до значително удължаване на живота на LED лампата.

От осцилограмите може да се види, че чрез добавяне на токов стабилизатор за светодиода на транзистор и ценеров диод към веригата, ние веднага намалихме амплитудата на пулсациите няколко пъти:

При стойностите, посочени в диаграмата, мощността, разсейвана от транзистора, е малко повече от 0,5 W, което прави възможно без радиатор. Ако капацитетът на баластния кондензатор се увеличи до 1,2 μF, тогава транзисторът ще падне ~ 23 волта и мощността ще бъде около 1 W. В този случай не можете да правите без радиатор, но пулсациите ще паднат почти до нула.

Вместо транзистора 2CS4544, посочен на диаграмата, можете да вземете 2SC2482 или подобен с колекторен ток над 100 mA и допустимо напрежение Uke най-малко 300 V (например старите съветски KT940, KT969 са подходящи) .

Желаният ток, както обикновено, се задава от резистора R*. Ценер диодът е проектиран за напрежение 5,1 V и мощност 0,5 W. Като светодиоди се използват обикновени SMD светодиоди от китайски крушки (или още по-добре, вземете готова лампа и добавете към нея липсващите компоненти).

Сега разгледайте диаграмата, представена на фигура 2. Ето я отделно:

Сензорът за ток тук е резистор, чието съпротивление се изчислява по формулата 0,6/Iload. С увеличаването на тока през светодиодите транзисторът VT2 започва да се отваря по-силно, което води до по-силно блокиране на транзистора VT1. Токът намалява. По този начин изходният ток се стабилизира.

Предимството на схемата е нейната простота. Недостатъкът е доста голям спад на напрежението (и следователно мощност) през транзистора VT1. Това не е критично при ниски токове (десетки и стотици милиампери), но по-нататъшното увеличаване на тока през светодиодите ще изисква инсталиране на този транзистор на радиатор.

Можете да се отървете от този недостатък, като използвате p-канален MOSFET с ниско съпротивление дрейн-източник вместо биполярен транзистор:

Необходимият ток, както преди, се задава чрез избор на резистор R1. VT1 - всякаква ниска мощност. Вместо мощния IRL3705N, можете да вземете например IRF7210 (12A, 12V) или IRLML6402 (3.7A, 20V). Вижте сами какви токове ви трябват.

Най-простата схема на стабилизатор на ток за светодиоди на транзистор с полеви ефекти се състои само от един транзистор с късо съединение и източник:

Вместо KP303E, например, BF245C или подобен с вграден канал е подходящ. Принципът на работа е подобен на диаграмата на Фигура 1, само земният потенциал се използва като референтно напрежение. Големината на изходния ток се определя единствено от първоначалния дрейн ток (взет от листа с данни) и е практически независима от напрежението дрейн към източник Usi. Това може ясно да се види от графиката на изходната характеристика:

В диаграмата на Фигура 3 резистор R1 е добавен към веригата източник, който задава някакво обратно отклонение на портата и по този начин ви позволява да промените тока на изтичане (и следователно тока на натоварване).

Пример за най-простия токов драйвер за светодиод е представен по-долу:

Тук се използва полеви транзистор с изолиран затвор и вграден n-тип канал BSS229. Точната стойност на изходния ток ще зависи от характеристиките на конкретния екземпляр и съпротивлението R1.

Това са, като цяло, всички начини за превръщане на транзистора в стабилизатор на ток. Има и така нареченото токово огледало, но то не става за LED лампи. Така че нека да преминем към микросхемите.

Стабилизатори на ток на микросхеми

Микросхемите ви позволяват да постигнете много по-висока производителност от транзисторите. Най-често, за да сглобите стабилизатор на ток за светодиоди, те използват прецизни термично стабилни източници на референтно напрежение (TL431, LM317 и други).

TL431

Типична схема на токов стабилизатор за светодиоди на TL431 изглежда така:

Тъй като чипът се държи по такъв начин, че да поддържа фиксирано напрежение на резистор R2 от 2,5 V, токът през този резистор винаги ще бъде равен на 2,5 / R2. И ако пренебрегнем базовия ток, тогава можем да приемем, че IRн = IR2. И колкото по-голямо е усилването на транзистора hfe, толкова повече тези токове ще съвпадат.

R1 се изчислява по такъв начин, че да осигури минималния работен ток на микросхемата - 1 mA.

А ето и пример за практическото приложение на TL431 в LED лампа:

Транзисторът пада около 20-30 V, разсейваната мощност е под 1,5 W. В допълнение към 2SC4544, посочен на диаграмата, можете да използвате BD711 или стария съветски KT940A. Транзисторите в корпуса TO-220 не изискват монтаж на радиатор до мощности 1,5-2 W включително.

Резисторът R3 служи за ограничаване на импулса на зареждане на кондензатора при включване на захранването. Токът през товара се задава от резистор R2.

Натоварването Rn тук е 90 бели чипове LED2835. Максималната мощност при ток от 60 mA е 0,2 W (24Lm), спадът на напрежението е 3,2 V.

За да се увеличи експлоатационният живот, мощността на диодите е специално намалена с 20% (0,16 W, ток 45 mA), съответно общата мощност на всички светодиоди е 14 W.

Разбира се, горната схема на токов стабилизатор за 220 V светодиоди може да бъде изчислена за всеки необходим ток и/или друг брой налични светодиоди.

Като се вземе предвид допустимото разпространение на напрежението от 220 волта (виж GOST 29322-2014), изправеното напрежение на кондензатор C1 ще бъде в диапазона от 293 до 358 V, така че трябва да бъде проектирано за напрежение най-малко 400 V.

Въз основа на обхвата на захранващите напрежения се изчисляват параметрите на останалите елементи на веригата.

Например, резисторът, който задава режима на работа на чипа DA1, трябва да осигурява ток от поне 0,5 mA при напрежение при C1 = 293 V. Максималният брой светодиоди не трябва да надвишава NLED< (358 - 6) / 3.2, причем, чем их больше, тем выше яркость светильника и тем меньшая мощность будет уходить в никуда (рассеиваться в виде тепла на транзисторе VT1). Максимальное напряжение Uкэ транзистора VT1 должно быть не ниже 358 - (ULED * NLED).

LM7805, LM7812...

Всеки интегриран стабилизатор на напрежение може да се превърне в стабилизатор на ток чрез добавяне само на един резистор в съответствие с диаграмата:

Просто трябва да вземете предвид, че при тази връзка входното напрежение трябва да бъде по-голямо от стабилизиращото напрежение на микросхемата с определена стойност (спад на напрежението на самия стабилизатор). Обикновено е някъде около 2-2,5 волта. Е, разбира се, добавете напрежение към товара.

Ето, например, конкретен пример за токов стабилизатор за светодиоди, базиран на LM7812:

Параметрите на веригата са проектирани за 10 5730 SMD диода с напрежение от 3,3 волта на всеки. Консумация на ток (ток през светодиоди) - 300 mA. Мощност на лампата ~10 Watt.

LM317

Най-простата верига за свързване на светодиоди LM317, която ви позволява да сглобите мощна лампа, се състои от токоизправител с капацитивен филтър, токов стабилизатор и 93 светодиода SMD 5630. MXL8-PW35-0000 (3500K, 31 Lm, 100 mA, 3.1 V, 400 mW, 5,3 x3 mm).

Следователно такава лампа трябва да се използва там, където напрежението е повече или по-малко стабилно. И не трябва да пестите от капацитета на този кондензатор. Диодният мост може да бъде взет готов (например миниатюрен MB6S) или сглобен от подходящи диоди (Uarb най-малко 400 V, постоянен ток >= 100 mA).

Вместо заключение

electro-shema.ru

Когато се сглоби първото захранване, се взема най-простата схема - така че всичко да работи със сигурност. Когато успеете да го стартирате и да получите до 12 регулируеми волта и ток под половин ампер, радиолюбителят е пропит от значението на фразата "И ще бъдете щастливи!" Но това щастие не трае много дълго и скоро става напълно очевидно, че захранването трябва да има възможност да регулира изходния ток. Чрез модифициране на съществуващо захранване това е постижимо, но е донякъде обезпокоително - би било по-добре да се сглоби друго, по-„напреднало“. Има един интересен вариант. За захранване с ниска мощност можете да направите приставка за регулиране на тока в диапазона от 20 mA до максимума, който може да осигури, съгласно тази схема:

Сглобих такова устройство преди почти година.

Стабилизаторът на ток е наистина необходимо нещо. Например, това ще помогне да заредите всяка батерия, проектирана за напрежение до 9 волта включително, и отбелязвам, зареждайте я ефективно. Но явно му липсва измервателна глава. Решавам да модернизирам и разглобя домашния си продукт на съставните му части, където може би най-важният компонент е променлив резистор PPB-15E с максимално съпротивление от 33 ома.

Новият корпус е ориентиран изключително към размерите на индикатора от магнетофона, който ще служи като милиамперметър.

За да направи това, той „начертава“ нова скала (избрах тока на пълното отклонение на иглата при 150 mA, но можете да го направите максимално).

След това се поставя шунт на показалеца.

Шунтът е направен от нихромова нагревателна намотка с диаметър 0,5 mm. Транзисторът KT818 трябва да бъде поставен върху охладителния радиатор.

Връзката (артикулацията) на приставката със захранването се осъществява с помощта на импровизиран щепсел, интегриран в тялото, чиито щифтове са взети от обикновен щепсел, в единия край на който е нарязана резба M4, през която и две гайки всяка от тях е завинтена към тялото.

Крайно изображение на това, което излезе. Определено по-съвършено творение. Светодиодът изпълнява не само функция за индикация, но и частично осветяване на скалата на текущия стабилизатор. С най-добри пожелания, Бабай.

el-shema.ru

Стабилизатори на ток. Видове и устройство. Работа и приложение

Стабилизаторите на ток са предназначени да стабилизират тока на товара. Напрежението на товара зависи от неговото съпротивление. Стабилизаторите са необходими за функционирането на различни електронни устройства, като газоразрядни лампи.

За висококачествено зареждане на батериите са необходими и стабилизатори на ток. Те се използват в микросхеми за регулиране на тока на етапите на преобразуване и усилване. В микросхемите те играят ролята на генератор на ток. Винаги има различни видове смущения в електрическите вериги. Те влияят негативно върху работата на уредите и електрическите устройства. Текущите стабилизатори лесно се справят с този проблем.

Отличителна черта на токовите стабилизатори е тяхното значително изходно съпротивление. Това позволява да се изключи влиянието на входното напрежение и съпротивлението на натоварване върху текущата стойност на изхода на устройството. Стабилизаторите на ток поддържат изходния ток в определени граници, като същевременно променят напрежението, така че токът, протичащ през товара, да остане постоянен.

Устройство и принцип на действие

Нестабилността на тока на натоварване се влияе от стойността на съпротивлението и входното напрежение. Помислете за пример, в който съпротивлението на натоварване е постоянно и входното напрежение се увеличава. Токът на натоварване също се увеличава.

В резултат на това токът и напрежението на съпротивленията R1 и R2 ще се увеличат. Напрежението на ценеровия диод ще стане равно на сумата от напреженията на съпротивленията R1, R2 и на прехода база-емитер VT1: Uvd1=UR1+UR2+UVT1(b/e)

Напрежението при VD1 не се променя при промяна на входното напрежение. В резултат на това токът при прехода база-емитер ще намалее и съпротивлението между клемите емитер-колектор ще се увеличи. Силата на тока в прехода колектор-емитер и съпротивлението на натоварване ще започнат да намаляват, т.е. отиват до първоначалната стойност. Така токът се изравнява и поддържа на същото ниво.

Нека разгледаме елементарна схема, използваща транзистор с полеви ефекти.

Токът на натоварване преминава през R1. Токът във веригата: “+” на източника на напрежение, дренажния порт VT1, съпротивлението на натоварване, отрицателният полюс на източника е много незначителен, тъй като дренажният порт е предубеден в обратна посока.

Напрежението на R1 е положително: отляво "-", отдясно напрежението е равно на напрежението на дясното рамо на съпротивлението. Следователно напрежението на затвора спрямо източника е отрицателно. Тъй като съпротивлението на натоварване намалява, токът се увеличава. Следователно напрежението на портата в сравнение с източника има още по-голяма разлика. В резултат на това транзисторът се затваря по-силно.

Тъй като транзисторът се затваря повече, токът на натоварване ще намалее и ще се върне към първоначалната си стойност.

Видове стабилизатори на ток

Има много различни видове стабилизатори в зависимост от тяхното предназначение и принцип на действие. Нека разгледаме по-подробно основните такива устройства.

Резисторни стабилизатори

В елементарния случай генераторът на ток може да бъде верига, състояща се от захранване и съпротивление. Подобна схема често се използва за свързване на светодиод, който функционира като индикатор.

Сред недостатъците на такава схема може да се отбележи необходимостта от използване на източник на високо напрежение. Само при това условие можете да използвате резистор с високо съпротивление и да получите добра стабилност на тока. Съпротивлението разсейва мощността P = I 2 x R.

Транзисторни стабилизатори

Стабилизаторите, сглобени на транзистори, работят много по-добре.

Можете да регулирате спада на напрежението, така че да е много малък. Това дава възможност за намаляване на загубите при добра стабилност на изходния ток. Съпротивлението на изхода на транзистора е много високо. Тази схема се използва за свързване на светодиоди или зареждане на батерии с ниска мощност.

Напрежението на транзистора се определя от ценеровия диод VD1. R2 играе ролята на датчик за ток и определя тока на изхода на стабилизатора. С увеличаването на тока спадът на напрежението върху този резистор става по-голям. Напрежението се подава към емитера на транзистора. В резултат на това напрежението на прехода база-емитер, което е равно на разликата между базовото напрежение и напрежението на емитера, намалява и токът се връща към определената стойност.

Токова огледална верига

Генераторите на ток функционират по подобен начин. Популярна схема за такива генератори е "токовото огледало", в което вместо ценеров диод се използва биполярен транзистор или по-точно емитерно съединение. Вместо съпротивление R2 се използва съпротивление на емитер.

Стабилизатори на терена

Схемата, използваща транзистори с полеви ефекти, е по-проста. Може да използва земния потенциал като стабилизатор на напрежението.

Устройства на чип

В миналите схеми има елементи на сравнение и коригиране. Подобна структура на веригата се използва при проектирането на устройства за изравняване на напрежението. Разликата между устройствата, които стабилизират тока и напрежението, е, че сигналът във веригата за обратна връзка идва от датчик за ток, който е свързан към веригата за ток на натоварване. Следователно, за да се създадат токови стабилизатори, се използват популярни микросхеми 142 EH 5 или LM 317.

Тук ролята на токов сензор се играе от съпротивлението R1, на което стабилизаторът поддържа постоянно напрежение и ток на натоварване. Стойността на съпротивлението на сензора е значително по-ниска от съпротивлението на натоварване. Намаляването на напрежението на сензора влияе върху изходното напрежение на стабилизатора. Тази схема върви добре със зарядни устройства и светодиоди.

Превключващ стабилизатор

Импулсните стабилизатори, направени на базата на ключове, имат висока ефективност. Те са способни да създават високо напрежение при консуматора при ниско входно напрежение. Тази схема е сглобена на чип MAX 771.

Съпротивленията R1 и R2 играят ролята на делители на напрежението на изхода на микросхемата. Ако напрежението на изхода на микросхемата стане по-високо от референтната стойност, тогава микросхемата намалява изходното напрежение и обратно.

Ако веригата се промени така, че микросхемата да реагира и регулира изходния ток, тогава се получава стабилизиран източник на ток.

Когато напрежението на R3 падне под 1,5 V, веригата действа като стабилизатор на напрежението. Веднага след като токът на натоварване се увеличи до определено ниво, спадът на напрежението през резистора R3 става по-голям и веригата действа като стабилизатор на ток.

Съпротивлението R8 се свързва според веригата, когато напрежението се повиши над 16,5 V. Съпротивлението R3 задава тока. Отрицателен аспект на тази схема е значителният спад на напрежението в съпротивлението за измерване на ток R3. Този проблем може да бъде решен чрез свързване на операционен усилвател за усилване на сигнала от R3.

Стабилизатори на ток за светодиоди

Можете сами да направите такова устройство, като използвате микросхемата LM 317. За да направите това, остава само да изберете резистор. Препоръчително е да използвате следното захранване за стабилизатора:

32 V принтерен блок.
19 V блок за лаптоп.
Всяко 12 V захранване.

Предимството на такова устройство е неговата ниска цена, простота на дизайна и повишена надеждност. Няма смисъл сами да сглобявате сложна схема, по-лесно е да я закупите.

Свързани теми:

electrosam.ru

Верига на токов стабилизатор

Съдържание:

Релейни токови стабилизатори
Триак стабилизатор
Високочестотен токов стабилизатор
Устройства за ширина на импулса
Стабилизатор на резонансен ток
AC стабилизатор
Стабилизиращи устройства за LED
Регулируем стабилизатор на тока
DC стабилизатори
Прост стабилизатор на ток, направен от два транзистора

Работещите електрически мрежи постоянно съдържат различни смущения, които оказват отрицателно въздействие върху работата на устройствата и оборудването. Веригата на токов стабилизатор помага ефективно да се справи с този проблем. Стабилизиращите устройства се различават по технически характеристики и зависят от източниците на захранване. Ако текущата стабилизация не е приоритет у дома, тогава при използване на измервателно оборудване текущите индикатори трябва да са стабилни. Устройствата, базирани на транзистори с полеви ефекти, са особено точни. Липсата на смущения ви позволява да получите най-надеждните резултати след измервания.

Общо устройство и принцип на действие

Основният елемент на всеки стабилизатор е трансформатор. Най-простата схема се състои от токоизправителен мост, свързан към кондензатори и резистори. Всяка верига използва елементи от различен тип, с индивидуален капацитет и максимално съпротивление.

Принципът на работа на стабилизатора е доста прост. Когато токът влезе в трансформатора, неговата ограничаваща честота се променя. На входа този параметър съвпада с честотата на мрежата и е 50 Hz. След извършване на текущото преобразуване, стойността на ограничаващата честота на изхода вече ще бъде 30 Hz. По време на работа на токоизправители за високо напрежение се определя полярността на напрежението. Стабилизирането на тока се осъществява чрез работата на кондензатори, а намаляването на шума се извършва с помощта на резистори. В крайна сметка на изхода отново се формира постоянно напрежение, влизащо в трансформатора с честота не повече от 30 Hz.

Видове стабилизатори на ток

В съответствие с предназначението им са разработени голям брой различни видове стабилизиращи устройства.

Релейни токови стабилизатори. Тяхната схема се състои от стандартни елементи, включително компенсационни кондензатори. В този случай в началото на веригата са инсталирани мостови токоизправители. Трябва да се вземе предвид и такъв фактор като наличието на две двойки транзистори в стабилизатора. Първата двойка е инсталирана пред кондензатора. Поради това максималната честота се повишава.

В стабилизатор от този тип изходното напрежение ще бъде около 5 ампера. Определено ниво на номинално съпротивление се поддържа с помощта на резистори. Простите модели използват двуканални елементи. Те се отличават с дълъг процес на преобразуване, но имат нисък коефициент на разсейване.

Триак стабилизатор LM317. Този модел се използва широко в различни области. Основният му елемент е триак, с помощта на който максималното напрежение в устройството се увеличава значително. Този изходен индикатор има стойност от около 12 V. Системата може да издържи външно съпротивление до 3 ома. Коефициентът на изглаждане се увеличава с помощта на многоканални кондензатори. Транзисторите от отворен тип се използват само в устройства с високо напрежение.

Промяната на позицията се контролира чрез промяна на изходния номинален ток. Стабилизаторът на ток LM317 може да издържи диференциално съпротивление до 5 ома. Ако се използват измервателни уреди, тази стойност трябва да бъде най-малко 6 ома. Мощен трансформатор осигурява непрекъснат индуктивен ток. В обичайната верига той се инсталира веднага след токоизправителя. 12-волтовите приемници използват баластни резистори, които намаляват трептенията във веригата.

Високочестотен токов стабилизатор. Основният му елемент е транзисторът KK20, характеризиращ се с ускорен процес на преобразуване. Това се улеснява чрез промяна на полярността на изхода. Кондензаторите, които задават честотата, са инсталирани по двойки във веригата. Фронтът на импулса в този случай не трябва да бъде повече от 2 μs, в противен случай това ще доведе до значителни динамични загуби.

В някои схеми се използват поне три мощни усилвателя за насищане на резистори. За намаляване на топлинните загуби се използват капацитивни кондензатори. Стойността на скоростните характеристики на ключовия транзистор напълно зависи от параметрите на делителя.

Стабилизатори на ширината на импулса. Стабилизаторите от този тип имат доста значителна индуктивност на дросела, поради бързата смяна на делителя. Тази схема използва двуканални резистори, които пропускат ток в различни посоки, както и капацитивни кондензатори. Всички тези елементи позволяват да се поддържа максималната стойност на съпротивлението на изхода в рамките на 4 ома. Максималното натоварване, което могат да издържат такива стабилизатори, е 3 A. Тези модели рядко се използват в измервателни уреди. Максималното разсейване на захранващите устройства в този случай не трябва да бъде по-високо от 5 волта, което позволява поддържане на стандартната стойност на коефициента на разсейване.

В токовите стабилизатори от този тип ключовите транзистори нямат много висока скорост. Причината е ниската способност на резисторите да блокират тока, идващ от токоизправителя. В резултат на това смущенията с висока амплитуда причиняват значителни топлинни загуби. Неутрализирането на свойствата на трансформатора е намалено и води до падане на импулса. Преобразуването на ток се извършва само чрез работата на баластния резистор, монтиран директно зад токоизправителния мост. Стабилизаторът на ширината на импулса много рядко използва полупроводникови диоди, тъй като фронтът на импулса във веригата е не повече от 1 μs.

Стабилизатор на резонансен ток. Състои се от малки кондензатори и резистори с различно съпротивление. Неразделна част от такива усилватели са трансформаторите. Увеличаването на ефективността на устройството се постига чрез използването на голям брой предпазители. Това води до повишаване на динамичните характеристики на резисторите. Нискочестотните транзистори са инсталирани непосредствено зад токоизправителите. При добра проводимост на тока, работата на кондензаторите става възможна при различни честоти.

AC стабилизатор. Като правило се използва в захранвания с напрежение до 15 волта и е тяхна неразделна част. Максималната стойност на външното съпротивление, възприемано от устройствата, е 4 ома. Средното входящо AC напрежение ще бъде в рамките на 13 V. В този случай контролът върху нивото на коефициента на изглаждане се извършва с помощта на отворени кондензатори. Дизайнът на резисторите има пряко влияние върху нивото на пулсациите, създадени на изхода.

Максималният линеен ток за такива стабилизатори е 5 ампера. Съответно диференциалното съпротивление ще има стойност от 5 ома. Максимално допустимата разсейвана мощност е средно 2 W. Това показва сериозни проблеми с AC стабилизатори с импулсни фронтове. Намаляването на техните трептения е възможно само с помощта на мостови токоизправители. Предпазителите могат значително да намалят топлинните загуби.

Стабилизиращи устройства за светодиоди. В този случай стабилизаторите не трябва да имат твърде голяма мощност. Основната задача на текущия стабилизатор е да намали максимално прага на разсейване. За да направите такъв стабилизатор със собствените си ръце, се използват две основни схеми. Първият вариант се изпълнява с помощта на преобразуватели. Това дава възможност да се постигне максимална честота от не повече от 4 Hz на всички етапи, като по този начин значително се повишава производителността на устройството.

Във втория случай се използват усилващи елементи. Основната задача е да неутрализира променливия ток. Възможно е да се намалят динамичните загуби с помощта на транзистори с високо напрежение. Прекомерното насищане на елементи се преодолява с кондензатори от отворен тип. Работата на трансформаторите се осигурява от ключови резистори. Разположението им във веригата е стандартно - непосредствено зад токоизправителния мост.

Регулируем стабилизатор на тока. Търси се предимно в сферата на индустриалното производство. Регулируемият стабилизатор дава възможност за регулиране на устройства и оборудване чрез промяна на тока и напрежението. Много модели могат да се управляват дистанционно с помощта на специални контролери, монтирани вътре в стабилизатора. За такива устройства максималното променливотоково напрежение е приблизително 12 V. В този случай нивото на стабилизация трябва да бъде най-малко 14 W. Праговото напрежение е пряко свързано с честотата на устройството.

За да промените коефициента на изглаждане, капацитивните кондензатори са инсталирани в регулируемия стабилизатор. Тези устройства имат добра производителност: максималният ток е 4 A, диференциалното съпротивление е 6 ома. Осигуряването на непрекъснат режим на газ се осъществява от ключови трансформатори. Напрежението се подава към първичната намотка през катода, изходният ток се блокира в зависимост от вида на кондензаторите. Предпазителите най-често не участват в стабилизирането на процеса.

DC стабилизатори. Работата им се основава на принципа на двойната интеграция. За този процес са отговорни специални конвертори. Динамичните характеристики на стабилизаторите се увеличават с помощта на двуканални транзистори. Значителният капацитет на кондензаторите позволява да се сведат до минимум топлинните загуби. Индикаторите за изправяне се определят чрез точни изчисления. DC изходно напрежение от 12 A съответства на максимална граница от 5 волта при честота на устройството от 30 Hz.

electric-220.ru

cxema.org - Три схеми на прости токови регулатори

Три схеми на прости регулатори на ток

В мрежата има много вериги на регулатори на напрежение за различни цели, но при регулаторите на ток нещата са различни. И искам малко да запълня тази празнина и да ви представя три прости вериги на регулатор на постоянен ток, които си струва да приемете, тъй като те са универсални и могат да се използват в много домашни проекти.

На теория регулаторите на ток не се различават много от регулаторите на напрежение. Моля, не бъркайте регулаторите на ток със стабилизаторите на ток; за разлика от първите, те поддържат стабилен изходен ток, независимо от входното напрежение и изходния товар.

Стабилизаторът на ток е неразделна част от всяко нормално лабораторно захранване или зарядно устройство; той е проектиран да ограничава тока, подаван към товара. В тази статия ще разгледаме няколко стабилизатора и един регулатор за обща употреба.

И в трите варианта като сензор за ток се използват шунтове, по същество резистори с ниско съпротивление. За да увеличите изходния ток на някоя от изброените вериги, ще е необходимо да намалите съпротивлението на шунт. Необходимата стойност на тока се задава ръчно, обикновено чрез завъртане на променлив резистор. И трите вериги работят в линеен режим, което означава, че силовият транзистор ще стане много горещ при големи натоварвания.

Първата схема се характеризира с максимална простота и достъпност на компонентите. Има само два транзистора, единият от тях е контролният, вторият е силовият транзистор, през който протича основният ток.

Сензорът за ток е намотан резистор с ниско съпротивление. При свързване на изходен товар се образува известен спад на напрежението в този резистор; колкото по-мощен е товарът, толкова по-голям е спадът. Този спад на напрежението е достатъчен, за да задейства управляващия транзистор; колкото по-голям е спадът, толкова повече транзисторът е отворен. Резисторът R1 задава напрежението на отклонение за силовия транзистор, благодарение на него основният транзистор е в отворено състояние. Ограничаването на тока се дължи на факта, че напрежението в основата на силовия транзистор, което е образувано от резистор R1, грубо казано, е заглушено или късо към захранващата земя през отворената връзка на транзистора с ниска мощност, това ще затвори мощният транзистор, следователно токът, протичащ през него, намалява до пълна нула.

Резисторът R1 по същество е обикновен делител на напрежение, с който можем да зададем степента на отваряне на управляващия транзистор и следователно да управляваме силовия транзистор, като ограничаваме тока, протичащ през него.

Втората схема е базирана на операционен усилвател. Използван е няколко пъти в зарядни за автомобилни акумулатори. За разлика от първия вариант, тази схема е стабилизатор на ток.

Както в първата верига, има и датчик за ток (шунт), операционният усилвател записва спада на напрежението в този шунт, всичко според веригата, която вече ни е позната. Операционният усилвател сравнява напрежението на шунта с еталонното напрежение, което се задава от ценеровия диод. С променлив резистор ние изкуствено променяме референтното напрежение. Операционният усилвател от своя страна ще се опита да балансира напрежението на входовете чрез промяна на изходното напрежение.

Изходът на операционния усилвател управлява мощен транзистор с полеви ефекти. Тоест принципът на работа не е много по-различен от първата схема, с изключение на това, че има източник на референтно напрежение, направен на ценеров диод.

Тази верига също работи в линеен режим и силовият транзистор ще стане много горещ при големи натоварвания.

Най-новата схема е базирана на популярната интегрална схема на стабилизатор LM317. Това е линеен стабилизатор на напрежението, но е възможно микросхемата да се използва като стабилизатор на ток.

Необходимият ток се задава от променлив резистор. Недостатъкът на схемата е, че основният ток протича точно през предварително посочения резистор и естествено се нуждае от мощен такъв, използването на жични резистори е много желателно.

Максимално допустимият ток за микросхемата LM317 е 1,5 ампера, може да се увеличи с допълнителен мощен транзистор. В този случай микросхемата вече ще действа като контролен чип, така че няма да се нагрее, вместо това транзисторът ще се нагрее и няма спасение от него.

Кратко видео

Печатни платки

< Назад
Напред >

vip-cxema.org

Стабилизатори на ток

Съдържание:

Общо устройство и принцип на действие
Диоден стабилизатор на ток
Стабилизатор на ток на два транзистора
Видео: Направи си сам стабилизатор на LM2576

Във всяка електрическа мрежа периодично възникват смущения, които влияят негативно на стандартните параметри на тока и напрежението. Този проблем се решава успешно с помощта на различни устройства, сред които стабилизаторите на ток са много популярни и ефективни. Те имат различни технически характеристики, което позволява да се използват заедно с всякакви домакински електроуреди и оборудване. Специални изисквания се прилагат за измервателно оборудване, което изисква стабилно напрежение.

Общо устройство и принцип на действие на токови стабилизатори

Познаването на основните принципи на работа на токовите стабилизатори допринася за най-ефективното използване на тези устройства. Електрическите мрежи са буквално наситени с различни смущения, които влияят негативно върху работата на домакинските уреди и електрическото оборудване. За да се преодолеят отрицателните ефекти, се използва проста схема на стабилизатор на напрежение и ток.

Всеки стабилизатор има основен елемент - трансформатор, който осигурява работата на цялата система. Най-простата схема включва токоизправителен мост, свързан с различни видове кондензатори и резистори. Основните им параметри са индивидуален капацитет и крайно съпротивление.

Самият токов стабилизатор работи по много проста схема. Когато токът влезе в трансформатора, неговата ограничаваща честота се променя. На входа тя ще съвпадне с честотата на електрическата мрежа и ще бъде 50 Hz. След завършване на всички текущи преобразувания, максималната изходна честота ще падне до 30 Hz. Схемата за преобразуване включва високоволтови токоизправители, с помощта на които се определя полярността на напрежението. Кондензаторите участват пряко в стабилизирането на тока, а резисторите намаляват смущенията.

Диоден стабилизатор на ток

Много дизайни на осветителни тела съдържат диодни стабилизатори, по-известни като токови стабилизатори за светодиоди. Както всички видове диоди, светодиодите имат нелинейна характеристика ток-напрежение. Тоест, когато напрежението на светодиода се промени, възниква непропорционална промяна в тока.

С увеличаване на напрежението първоначално се наблюдава много бавно нарастване на тока, в резултат на което светодиодът не свети. След това, когато напрежението достигне прагова стойност, започва да се излъчва светлина и токът се увеличава много бързо. По-нататъшното увеличаване на напрежението води до катастрофално увеличаване на тока и изгаряне на светодиода. Стойността на праговото напрежение се отразява в техническите характеристики на светодиодните източници на светлина.

Светодиодите с висока мощност изискват инсталирането на радиатор, тъй като тяхната работа е придружена от отделяне на голямо количество топлина. В допълнение, те изискват доста мощен стабилизатор на ток. Правилната работа на светодиодите се осигурява и от стабилизиращи устройства. Това се дължи на силното разпространение на праговото напрежение дори за източници на светлина от същия тип. Ако два такива светодиода са свързани паралелно към един и същ източник на напрежение, токове с различна величина ще преминат през тях. Разликата може да бъде толкова значителна, че един от светодиодите веднага ще изгори.

Поради това не се препоръчва да включвате LED източници на светлина без стабилизатори. Тези устройства настройват тока на зададена стойност, без да вземат предвид напрежението, приложено към веригата. Най-модерните устройства включват стабилизатор с два извода за светодиоди, използвани за създаване на евтини решения за управление на светодиоди. Състои се от полеви транзистор, ленти и други радио елементи.

Вериги на стабилизатор на ток за ROLL

Тази схема работи стабилно, използвайки елементи като KR142EN12 или LM317. Те са регулируеми стабилизатори на напрежение, които работят с ток до 1.5A и входно напрежение до 40V. При нормални топлинни условия тези устройства са способни да разсейват мощност до 10W. Тези чипове имат ниска собствена консумация от приблизително 8mA. Този индикатор остава непроменен дори при променлив ток, преминаващ през ROLL и променено входно напрежение.

Елементът LM317 е в състояние да поддържа постоянно напрежение в главния резистор, което се регулира в определени граници с помощта на подстригващ резистор. Основният резистор с постоянно съпротивление осигурява стабилността на тока, преминаващ през него, така че е известен също като резистор за настройка на ток.

Стабилизаторът ROLL е прост и може да се използва като електронен товар, за зареждане на батерии и други приложения.

Стабилизатор на ток на два транзистора

Поради простата си конструкция стабилизаторите с два транзистора се използват много често в електронните схеми. Основният им недостатък се счита за не съвсем стабилен ток при товари при различни напрежения. Ако не се изискват високи токови характеристики, тогава това стабилизиращо устройство е доста подходящо за решаване на много прости проблеми.

В допълнение към два транзистора, веригата на стабилизатора съдържа резистор за настройка на тока. Когато токът се увеличи на един от транзисторите (VT2), напрежението през резистора за настройка на тока се увеличава. Под въздействието на това напрежение (0,5-0,6V) друг транзистор (VT1) започва да се отваря. Когато този транзистор се отвори, друг транзистор - VT2 започва да се затваря. Съответно количеството ток, преминаващ през него, намалява.

Като VT2 се използва биполярен транзистор, но ако е необходимо, е възможно да се създаде регулируем стабилизатор на тока, като се използва MOSFET транзистор с полеви ефекти, използван като ценеров диод. Изборът му се основава на напрежение от 8-15 волта. Този елемент се използва, когато захранващото напрежение е твърде високо, под въздействието на което портата в полевия транзистор може да бъде счупена. По-мощните MOSFET ценерови диоди са предназначени за по-високи напрежения - 20 волта или повече. Отварянето на такива ценерови диоди става при минимално напрежение на затвора от 2 волта. Съответно има увеличение на напрежението, което осигурява нормална работа на текущата верига на стабилизатора.

Регулируем DC регулатор

Понякога има нужда от токови стабилизатори с възможност за регулиране в широк диапазон. Някои схеми може да използват резистор за настройка на тока с намалени характеристики. В този случай е необходимо да се използва усилвател на грешки, който е базиран на операционен усилвател.

С помощта на един токозадаващ резистор се усилва напрежението в другия резистор. Това състояние се нарича повишено напрежение на грешката. С помощта на референтен усилвател се сравняват параметрите на референтното напрежение и напрежението на грешката, след което се регулира състоянието на полевия транзистор.

Тази схема изисква отделно захранване, което се подава към отделен конектор. Захранващото напрежение трябва да осигурява нормална работа на всички компоненти на веригата и да не надвишава ниво, достатъчно да причини повреда на полевия транзистор. Правилната конфигурация на веригата изисква настройка на плъзгача на променливия резистор в най-високата позиция. С помощта на подстригващ резистор се задава максималната стойност на тока. По този начин променливият резистор позволява токът да се регулира от нула до максималната стойност, зададена по време на процеса на настройка.

Мощен стабилизатор на импулсен ток

Широкият диапазон от захранващи токове и товари не винаги е основното изискване за стабилизаторите. В някои случаи решаващо значение се отдава на високата ефективност на устройството. Този проблем е успешно решен чрез микросхема на стабилизатор на импулсен ток, заместваща стабилизатори на компенсация. Устройствата от този тип ви позволяват да създавате високо напрежение в товара дори при наличие на ниско входно напрежение.

Освен това има импулсен стабилизатор на усилващия ток. Те се използват заедно с товари, чието захранващо напрежение надвишава входното напрежение на стабилизиращото устройство. Два резистора, използвани в микросхемата, се използват като делители на изходното напрежение, с помощта на които входното и изходното напрежение последователно намаляват или се увеличават.

Стабилизатор на LM2576

electric-220.ru

Стабилизатор на ток на транзистор

Съдържание:

Сглобяване на токов стабилизатор от два транзистора

По време на работата на електрическите мрежи постоянно възниква необходимостта от стабилизиране на тока. Тази процедура се извършва с помощта на специални устройства, които включват стабилизатор на ток на транзистор. Намират широко приложение в различни електронни устройства, както и при зареждане на батерии от всякакъв вид. Стабилизаторите се използват в интегралните схеми като генератори на ток, създавайки етапи на преобразуване и усилване.

Конвенционалните токови стабилизатори имат високо изходно съпротивление, като по този начин елиминират влиянието на съпротивлението на натоварване и факторите на входното напрежение върху изходния ток. Основният недостатък на тези устройства е необходимостта от използване на захранване с високо напрежение. В този случай стабилността на тока се постига чрез използване на резистори с високо съпротивление. Следователно мощността, генерирана от резистора (P = I2 x R) при високи стойности на тока, може да стане неприемлива за нормална работа на системата. Токовите стабилизатори на базата на транзистори, които изпълняват функциите си независимо от входното напрежение, са се доказали много по-добре.

Прост стабилизатор на ток на транзистор

Най-простите устройства се считат за диодни стабилизатори. Благодарение на тях електрическите вериги са значително опростени, което води до намаляване на общата цена на устройствата. Работата на веригите става по-стабилна и надеждна. Тези качества са направили диодните стабилизатори просто незаменими при захранването на светодиодите. Диапазонът на напрежение, в който те могат да функционират нормално, е 1,8-100 волта. Това прави възможно преодоляването на импулсни и непрекъснати промени на напрежението.

Следователно светенето на светодиодите може да бъде с различна яркост и нюанси в зависимост от тока, протичащ във веригата. Няколко от тези лампи, свързани последователно, работят в нормален режим с участието само на един диоден стабилизатор. Тази схема може лесно да се преобразува в зависимост от броя на светодиодите и захранващото напрежение. Необходимият ток се задава от стабилизатори, свързани паралелно на светодиодната верига.

Такива стабилизатори са инсталирани в много дизайни на LED лампи, включително токов стабилизатор на базата на биполярен транзистор. Това се дължи на свойствата на светодиодите, които имат нелинейна характеристика ток-напрежение. Тоест, когато напрежението се промени в светодиода, токът се променя непропорционално. При постепенно увеличаване на напрежението в началото се наблюдава много бавно нарастване на тока и светодиодът не свети. След като напрежението достигне прагова стойност, се появява светлина и в същото време се наблюдава много бързо нарастване на тока.

Ако напрежението продължи да се увеличава, възниква критично увеличение на тока, което води до изгаряне на светодиода. Следователно праговата стойност на напрежението винаги е посочена сред характеристиките на светодиодните източници на светлина. Светодиодите с висока мощност генерират много топлина и трябва да бъдат свързани към специални радиатори.

Поради голямото разнообразие в праговото напрежение, всички светодиоди трябва да бъдат свързани към източника на захранване чрез стабилизатор. Дори светодиоди от един и същи тип могат да имат различни предни напрежения. Следователно, когато два източника на светлина са свързани паралелно, през тях ще преминават различни токове. Разликата може да бъде толкова голяма, че един от светодиодите ще се повреди преждевременно или ще изгори веднага.

С помощта на стабилизатор светодиодът се настройва на дадена стойност на тока, независимо от напрежението, приложено към веригата. Когато напрежението надвиши праговото ниво, токът, достигнал желаната стойност, не се променя повече. При по-нататъшно увеличаване на напрежението, то остава непроменено на светодиода, но се увеличава само на стабилизатора.

Стабилизатор на ток на схема на полеви транзистор

Пренапреженията на тока много често водят до повреда на електрически уреди, устройства и друго оборудване. За да се предотврати възникването на подобни ситуации, се използват различни стабилизиращи устройства. Сред тях стабилизаторите на ток, базирани на транзистори с полеви ефекти, са широко популярни, осигурявайки стабилна работа на електрическото оборудване. В ежедневието често се използва стабилизатор за постоянен ток, направен сам, чиято верига ви позволява да решавате основни проблеми.

Основната функция на тези устройства е да компенсират паданията и пренапреженията на напрежението в мрежата. Стабилизаторите автоматично поддържат точно зададени параметри на тока. В допълнение към токовите удари, промените в мощността на натоварване и температурата на околната среда се компенсират. Например, ако мощността, консумирана от оборудването, се увеличи, тогава консумацията на ток съответно ще се увеличи. По правило това води до спад на напрежението в съпротивлението на проводниците и източника на ток.

Сред много стабилизиращи устройства най-надеждната се счита за верига на стабилизатор на възбуждащ ток, в която транзисторът е свързан последователно с товарното съпротивление. Това причинява само незначителни промени в тока на натоварване, докато стойността на входното напрежение се променя постоянно.

За да знаете как работят такива стабилизатори, трябва да знаете структурата и принципа на работа на полеви транзистори. Тези елементи се управляват от електрическо поле, поради което възниква името им. Самото електрическо поле възниква под въздействието на приложено напрежение, следователно всички транзистори с полеви ефекти са полупроводникови устройства, работещи под контрола на напрежение, което отваря каналите на тези устройства.

Полевият транзистор се състои от три електрода - източник, изтичане и порта. Заредените частици влизат през източника и излизат през дренажа. Затварянето или отварянето на потока от частици се извършва с помощта на затвор, който действа като кран. Заредените частици ще текат само ако трябва да се приложи напрежение между изтичането и източника. Ако няма напрежение, тогава няма да има ток в канала. Следователно, колкото по-високо е приложеното напрежение, толкова повече кранът се отваря. Поради това токът в канала между дренажа и източника се увеличава и съпротивлението на канала намалява. За захранвания транзисторите с полеви ефекти работят в режим на превключване, осигурявайки пълно отваряне или затваряне на канала.

Тези свойства позволяват да се изчисли токов стабилизатор на транзистор, което гарантира, че параметрите на тока се поддържат на определено ниво. Използването на транзистори с полеви ефекти също определя принципа на работа на такъв стабилизатор. Всеки знае, че всеки идеален източник на ток има ЕМП, клоняща към безкрайност, както и безкрайно голямо вътрешно съпротивление. Това ви позволява да получите ток с необходимите параметри, независимо от съпротивлението на натоварване.

В такъв идеален източник възниква ток, който остава на същото ниво въпреки промените в съпротивлението на натоварване. Поддържането на тока на постоянно ниво изисква постоянна промяна на величината на ЕМП в диапазона над нулата и до безкрайност. Тоест съпротивлението на натоварване и ЕМП трябва да се променят по такъв начин, че токът да остане стабилен на същото ниво.

На практика обаче такава идеална микросхема на стабилизатор на ток няма да може да осигури всички необходими качества. Това се дължи на факта, че обхватът на напрежението в товара е много ограничен и не поддържа необходимото ниво на ток. В реални условия източниците на ток и напрежение се използват заедно. Пример за това е обикновена мрежа с напрежение 220 волта, както и други източници под формата на батерии, генератори, захранвания и други устройства, които генерират електричество. Стабилизатори на ток, използващи транзистори с полеви ефекти, могат да бъдат свързани последователно към всеки от тях. Изходите на тези устройства са по същество източници на ток с необходимите параметри.

Направете сами електрически схеми на окабеляване в къщата

Как да тествам транзистор без да го разпоявам от схемата с мултицет

Как да проверите транзистор с мултицет, без да го разпоявате от веригата

Узо обозначение на диаграмата