Основният електрически параметър на светодиодите (LED) е техният работен ток. Когато в таблицата на характеристиките на LED, се сблъскваме с работното напрежение, тогава трябва да разберем, че става въпрос за отпадане на напрежението на светодиода, когато работи текущият ток. Това означава, че работният ток определя работното напрежение на светодиода. Следователно само стабилизатор на ток за светодиодите може да осигури тяхната надеждна работа.
Цел и принцип на работа
Стабилизаторите трябва да осигуряват постоянен работен ток на светодиодите, когато възникне проблем с отклонение на напрежението в захранването (интересува се да знаете как да свържете светодиода от 220 волта). Стабилният работен ток е необходим главно за защита на LED от прегряване. В края на краищата, когато се превиши максимално допустимия ток, светодиодите са в неизправност. Също така, стабилността на работния ток осигурява постоянството на светлинния поток на устройството, например, когато батерията е изтощена или напрежението се променя в захранването.
Стабилизаторите на ток за светодиодите имат различни характеристики и голям брой варианти на схемата удоволстват окото. На фигурата са показани трите най-популярни вериги за полупроводникови стабилизатори.
- Диаграма а) - Параметричен стабилизатор. В тази схема ценерът определя постоянното напрежение на базата на транзистора, който е включен в схемата на емитерния повторител. Поради стабилността на напрежението в основата на транзистора, напрежението на резистора R също е постоянно. По силата на закона на Ом, токът в резистора също не се променя. И така, кактокът на резистора е равен на тока на излъчвателя, след това на стабилните токове на излъчвателя и колектора на транзистора. Включително натоварването в колекторната верига, получаваме стабилизиран ток.
- Схема б). В веригата напрежението на резистора R се стабилизира както следва. С увеличаване на спада на напрежението на R, първият транзистор се отваря повече. Това води до намаляване на тока на основата на втория транзистор. Вторият транзистор се затваря леко и напрежението на R се стабилизира.
- Схемата в). В третата верига токът на стабилизацията се определя от първоначалния ток на полевия транзистор. Тя не зависи от напрежението, приложено между изтичането и изтичането.
В схемите а) и б) стабилизиращият ток се определя от номиналната стойност на резистора R. Прилагайки вместо постоянен резистор, регулаторът на напрежение може да регулира изходния ток на стабилизаторите.
Производителите на електронни компоненти произвеждат много стабилизатори на чипове за светодиодите. Затова в момента в промишлените продукти и в радиолюбителските конструкции стабилизаторите се използват по-често в интегрирания дизайн. Прочетете тук за всички възможни начини за свързване на светодиодите.
Преглед на добре познатите модели
Повечето чипове за светодиоди за мощност са направени под формата на импулсни преобразуватели на напрежение. Конвертори, в които ролята на електрозадвижването изпълнява индуктивна бобина (газ) се нарича бустери. В бустери, трансформацията на напрежението се дължи на феномена на самоиндукция. Една от типичните бустерни схеми е показана на фигурата.
По този начин работи веригата на стабилизатора на тока. Транзисторният ключ е вътре в чипа, който периодично заключва дросела на общия проводник. В момента на отключване на ключа в дросела има само-индукция на EPC, която коригира диода. Характерно е, че самоиндукционната ЕМП може значително да надвишава напрежението на електрозахранването.
Както може да се види от схемата за производство на усилвател на TPS61160, дружеството Texas Instruments изисква много малко компоненти. Основните фитинги са дросел L1, диодът Шотки D1, който коригира импулсното напрежение на изхода на конвертора и Rset.
Резисторът изпълнява две функции. Първо, резисторът ограничава тока, преминаващ през светодиодите, и второ, резисторът служи като елемент за обратна връзка (вид сензор). От него се премахва измервателно напрежение и вътрешните вериги на чипа стабилизират протичащия през светодиода ток на дадено ниво. Промяната на номиналната стойност на резистора може да промени тока на светодиодите.
Преобразувателят на TPS61160 работи с честота 1,2 MHz, максималният изходен ток може да бъде 1,2 A. С чипа могат да се включат до десет светодиода, включени в серията. Яркостта на светодиодите може да бъде променена чрез подаване на входния "контрол на яркостта" на PWM сигнала към променливата бобина. Ефективността на дадената схема е около 80%.
Трябва да се отбележи, че бустерите обикновено се използват, когато напрежението на светодиодите надвишава напрежението на захранването. В случаите, когато е необходимо да се намали напрежението, по-често се използват линейни стабилизатори. Цял ред такиваСтабилизаторът MAX16xxx предлага MAXIM. Типична схема на включване и вътрешната структура на такива вериги са показани на фигурата.
Както може да се види от структурната схема, стабилизирането на тока на светодиодите се извършва от R-ка- налния полеви транзистор. Напрежението за грешка се отстранява от резистора на Rsens и се подава към управляващата верига. Тъй като полевият транзистор е в линеен режим, ефективността на такива вериги е много по-ниска от тази на схемите на импулсни преобразуватели.
Чипсетът MAX16xxx често се използва в автомобилните приложения. Максималното входно напрежение на чиповете е 40 V, изходният ток е 350 mA. Те, подобно на импулсни стабилизатори, позволяват PWM-имитиране.
Стабилизатор на LM317
Като настоящ стабилизатор за светодиоди можете да използвате не само специализирани чипове. Схемата LM317 е много популярна сред любителите.
LM317 е класически линеен регулатор на напрежението с много аналози. В нашата страна този чип е известен като CR142EN12A. На фигурата е показана типична LM317 комутационна верига като регулатор на напрежението.
За да се преобразува тази верига в стабилизатора на тока, е достатъчно да се изключи от веригата резистор R1. Разрешаването на LM317 като линеен стабилизатор на ток изглежда така.
Лесно е да се изчисли този стабилизатор. Достатъчно е да се изчисли номиналната стойност на резистора R1, като се замени стойността на тока със следната формула:
R1 = 1.25 * 10.
Мощността, разсейвана от резистора, е равна на:
W = I2R1.
регулируем стабилизатор
Предишната верига може лесно да се преобразува в регулируем стабилизатор. За да направите това, трябва да замените постоянния резистор R1 с потенциометъра. Схемата ще изглежда така:
Как да си направите светодиод със собствените си ръце
Минималният брой части, използвани във всички гореспоменати схеми за стабилизиране. Ето защо, за самостоятелно събиране на такива проекти може дори начинаещ радиолюбител усвоил уменията за използване на поялник. Особено прост дизайн на LM317. За да ги направят дори не е необходимо да проектират печатна платка. Достатъчно припой съответния резистор между референтния терминал на чипа и неговия изход.
Също така, на входа и изхода на чипа, трябва да спойка два гъвкави проводници и дизайнът е готов. В случай, че с помощта на токовия стабилизатор на LM317 се предвижда подхранване на мощен светодиод, чипът трябва да бъде оборудван с радиатор, който ще осигури разсейване на топлината. Като радиатор можете да използвате малка алуминиева плоча с площ от 15-20 квадратни сантиметра.
При конструирането на бустери е възможно да се използват намотки на филтри на различни силови единици като дросели. Например, за тези цели феритовите пръстени от енергийните агрегати на PC са подходящи, за да се навият няколко десетки кръга от емайлирана тел с диаметър 0,3 mm.
Какъв вид стабилизатор да се използва в авто
Автомобилистите често се занимават с модернизиране на осветлението на своите автомобили, като използват за тези целиLED или LED ленти (прочетете как да свържете LED лента към автомобила). Известно е, че напрежението на бордовата мрежа на автомобила може да варира значително в зависимост от режима на работа на двигателя и генератора. Следователно, в случай на автомобил, е особено важно да не се използва 12-волтов стабилизатор, но проектиран за специфичен тип светодиоди.
Моделите LM317 могат да бъдат съветвани за автомобил. Можете също да използвате една от модификациите на линейния стабилизатор на два транзистора, в които като мощностен елемент се използва мощен N-канален полеви транзистор. По-долу са дадени варианти на подобни схеми, включително схемата на LED драйверите.
заключение
Като обобщение можем да кажем, че за надеждна работа на светодиодните структури, те трябва да се захранват с помощта на токови стабилизатори. Много от стабилизаторите са прости и лесни за изработка със собствените си ръце. Надяваме се, че информацията, съдържаща се в тази статия, ще бъде полезна за всеки, който се интересува от тази тема.
