Arco-systems.ru

Журнал Арко Системс
11 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Стабилизатор тока для led ламп

Как самостоятельно сделать простой стабилизатор тока для светодиодов своими руками?

В настоящее время трудно представить тюнинг автомобиля без светодиодных ламп. Но порой их установка осложнена тем, что они перегорают. Чтобы избежать этой ситуации, в сеть можно включить стабилизатор тока для светодиодов своими руками. В статье приводятся примеры микросхем, по которым можно его сделать.

На сколько вольт должен быть стабилизатор

Если стабилизатор для ДХО используется с промышленными фонарями, то его выходное напряжение должно быть равно напряжению питания, обозначенному на корпусе прибора. В большинстве случаев это 12 вольт. Для самодельной системы надо рассмотреть ее схему.

Обычно она состоит из последовательной цепочки 2..4 светодиодов и гасящего резистора. Для нормальной работы светодиода на нем должно падать его номинальное напряжение. Например, для светодиода ARPL-Star-3W-BCB падение напряжения составляет 3,6 В. Для цепочки из трех элементов надо обеспечить 3.6*3=10,8 вольт. Еще небольшое напряжение должно упасть на балласте (его величина определяется при расчете, 1..2 вольта). В итоге выходим примерно на 12 вольт.

Тип LEDМощность, ВтПадение напряжения, В
TDS-P003L4U1333,6
TDSP005L801156,5
ARPL-Star-3W-BCB33..3,6
STAR 3WR33,6
High Power 3 W33,35..3,6

Все что нужно это вырезать из текстолита нужный кусочек. Травить дорожки не нужно — можно вырезать простые линии обычной отверткой.

  • Схема зарядного устройства для аккумулятора авто

Припаиваем все элементы и готово. В настройке не нуждается.

В роли корпуса служит термообдувка.

Плюс схемы ещё в том, что в роли радиатора модно использовать кузов автомобиля, так как центральный вывод корпуса микросхемы соединен с минусом.

На этом все, светодиоды больше не выгорают.

Смотрите видео сборки стабилизатора напряжения для светодиодов в авто:

Стабилизатор напряжения lm317, основанный на работе микросхемы данной модификации, имеет такие характеристики:

  • Изделие дает возможность самостоятельно настраивать уровень выходного напряжения в пределах 1,2-28В.
  • Интенсивность нагрузки мощности электротока может варьироваться до 3А.

Следует обратить внимание на показатель нагрузки, его более чем достаточно для тестирования электроприборов собственного производства. Данными параметрами способен обеспечивать стабилизатор тока и напряжения, изготовленный по самой элементарной схеме.

Простой стабилизатор тока на LM317

Приветствуем Вас уважаемый посетитель данной Интернет странички. Хотим обратить Ваше внимание, что существует множество схем и вариантов изготовления светодиодного драйвера, посредством простого стабилизатора тока на LM317. Наиболее трудоёмкие и материально затратные, представляют собой дополнительные схематические решения, позволяющие при критических перепадах напряжения и силы тока, сохранить наиболее дорогостоящие электронные компоненты.

Схема и принцип работы стабилизатора до 1.5А

Чтобы изготовить стабилизатор тока на LM317 воспользуемся следующей схемой.
Минимальное сопротивление резистора между управляющим электродом и выходным соответствует значению в 1 Ом, а максимальное значение равно 120 Ом. Сопротивление резистора можно подобрать опытным путем, или рассчитать по формуле.

Мощности резистора при рассеивании выделенного тепла, должно хватать, не только на рассеивание, а также учитывать возможность его перегрева, поэтому используется значение мощности с хорошим запасом. Чтобы её вычислить, необходимо использовать следующую формулу:

Как видно из формулы, мощность равна, квадрату силы тока умноженному на сопротивление резистора. Для выпрямления, наиболее эффективным решением будет применение стандартного диодного моста. На выходе диодного моста, устанавливают конденсатор с большой ёмкостью. При регулировке силы тока на LM317 LM317 используется линейный принцип работы. В связи с этим возможен их сильный нагрев, вследствие их низкого коэффициента полезного действия. Поэтому система охлаждения должна быть продуманной и эффективной, то есть иметь радиатор, который сможет хорошо охлаждать электронные компоненты. Если во время отслеживания температуры нагрева, была зарегистрирована низкая температура, в этом случае можно использовать менее мощную систему охлаждения.

Мы не советуем заменять постоянный резистор на переменный, так как рассеиваемая мощность переменного резистора мала и он выйдет из строя.

Стабилизатор тока до 10А

Ток стабилизации можно повысить до 10 Ампер, если будут добавлены в схему транзистор с маркировкой KT825A и сопротивление со значением 12 Ом. Такое распределение электронных компонентов используется радиолюбителями, у которых нет в наличии LM338 или LM350. Схема при силе тока в 3A собирается на основе транзистора КТ818. Нагрузочные амперы в любой из схем, рассчитываются тождественно.

Советы

Если у радиолюбителя появилось огромное желание, сделать драйвер, но в наличии нет нужного блока питания, то можно воспользоваться альтернативными возможностями.

Можно использовать вариант последовательного или параллельного подключения резисторов.

Читать еще:  Мигает лампа выключатель с диодом

Если светодиодам требуется сила тока равная одному амперу, то при расчёте получим сопротивление равное 1,25 Oм. Подобрать резистор с таким значением Вы не сможете, потому что их не производят, поэтому необходимо взять первый ближний, с чуть большим сопротивлением.

Предложить знакомому радиолюбителю поменять подходящий по параметрам блок питания, на нужную ему радиодеталь или электронную схему. На питание собранной схемы подключить батарейку Крону или аналогичную по параметрам на 9V. Если Кроны нет, последовательно соединить 6 батарей любого размера по 1,5 V и подключить их к схеме.

Настоятельно советуем Вам, не использовать LM317 на пределе допустимых норм. Производимые в Китае электронные элементы, имеют малый запас прочности. Безусловно, тут имеется защита от короткого замыкания или от перегрева, но вот успешно она срабатывает, не во всех критических режимах и ситуациях. При подобных ситуациях, могут сгореть кроме LM317, другие электронные компоненты, а это вовсе не желательно.

Главные параметры LM317: Входное напряжение до 40 В, нагрузка до 1,5А; максимальная температура рабочая +125°С, защита от короткого замыкания.

Стабилизатор тока для led ламп

Рассмотрим устройство типичной дешёвой светодиодной лампы с импульсным драйвером (рис. %img:lamp) на примере модели «ОНЛАЙТ C1215 230V 7W A60 2.7K».
Для сравнения, смотрите также обзор более мощной (12 Вт) лампы этого же производителя: «Устройство светодиодной лампы с импульсным драйвером (часть 2)».


Рис. %img:lamp

Следует отметить, что характеристики ламп этого типа существенно лучше, чем у простейших светодиодных ламп, рассмотренных ранее.

Введение

Импульсный драйвер является наилучшим по многим параметрам решением. Он обеспечивает высокий КПД, низкий уровень пульсаций, высокую стабильность тока (которая важна для увеличения срока службы светодиодов). Хорошие характеристики сочетаются с высокой компактностью устройства. Если сравнивать с примитивными лампами на основе емкостного балласта, то импульсный драйвер оказывается даже меньше по объёму при той же мощности.

Несколько странно то, что среди светодиодных ламп можно встретить драйверы иного типа (например, с линейным стабилизатором тока или с емкостным балластом). Особенно это удивительно, если учесть, что светодиодные лампы пришли на смену люминесцентным лампам, в которых уже давно произошёл переход на импульсное питание (электронный балласт) и где оно проявило себя наилучшим образом. Линейные (в смысле не-импульсные) драйверы в светодиодных лампах — шаг назад, возврат к схемотехническим решениям из прошлого века. Конечно, у них есть свои достоинства. Так, они не являются источником электромагнитных помех, в отличие от ламп с импульсным питанием. Конечно, это мало заботит производителей, для них самое привлекательное в линейных драйверах — это предельная проста и дешевизна. Но по комплексу характеристик, они не в состоянии конкурировать с импульсными драйверами.

Конструкция, разборка и сборка

В целом, конструкция рассматриваемой лампы повторяет конструкцию иных дешёвых ламп, например лампы с емкостным балластом. Поэтому подробно останавливаться на данном вопросе не будем.

Всё содержимое лампы находится в колбе из пластика. Колба состоит из двух склеенных частей. Светодиоды размещены на алюминиевой плате, которая по периметру приклеена к нижней части колбы. Плата выполняет функции теплоотвода, дополнительного теплоотвода нет. На отдельной плате находится драйвер, обеспечивающий питание светодиодов.

Разборка и сборка лампы выполняется точно так же, как и рассмотренной ранее лампы с емкостным балластом.


Рис. %img:dis1

Для доступа к содержимому лампы требуется разобрать колбу — разъединить её две склеенные части. Это можно сделать, несколько раз нагревая и охлаждая шов, по которому склеена колба (циклы нагрева-охлаждения также происходят при включении и отключении лампы, поэтому среди бывших в эксплуатации ламп попадаются такие, для разборки которых достаточно просто приложить минимальное усилие). Лампа со снятой верхней частью колбы показана на рис. %img:dis1. Да, пайка проводов к плате светодиодов выглядит неэстетично, но именно так она была выполнена на производстве.


Рис. %img:dis2

Для извлечения платы драйвера и платы со светодиодами потребуется снять цоколь (рис. %img:dis2). Сначала вытягиваем центральный контакт цоколя, после чего откручиваем цоколь от лампы (вначале потребуется приложить значительное усилие, далее цоколь откручивается легко).


Рис. %img:dis3

После снятия цоколя, провода, которыми драйвер подключён к контактам цоколя оказываются освобождены. Это позволяет извлечь плату драйвера вместе с подключённой к ней платой со светодиодами из корпуса (рис. %img:dis3). Для этого сначала поддеваем отвёрткой плату со светодиодами, отделяя её от корпуса, к которому она приклеена пластичным клеем по периметру. Затем проталкиваем плату драйвера (со стороны цоколя в сторону широкой части колбы). Драйвер тоже может быть приклеен к корпусу (со стороны цоколя у самого входа в колбу), в этом случае необходимо осторожно освободить его отвёрткой.

Читать еще:  Цепь из источника тока лампы железной проволоки

Сборка производится в обратном порядке. Вставляем платы на место, провода к драйверу располагаем соответствующим образом: один должен пройти через центральное отверстие в изоляторе цоколя, второй пропускаем через паз, расположенный по краю колбы и загибаем оголённую часть провода по ходу резьбы. Навинчиваем цоколь, он зажмёт этот провод. Убедившись, что первый провод расположен правильно, вставляем центральный контакт цоколя. Устанавливаем на место плату со светодиодами. При необходимости фиксируем её клеем (если она становится недостаточно плотно). Надеваем верхнюю часть колбы, если она защёлкивается не очень надёжно, приклеиваем её в нескольких точках.

Принципиальная схема

На рис. %img:top, рис. %img:btm приведены фотографии драйвера и платы со светодиодами.


Рис. %img:top


Рис. %img:btm

Схема лампы изображена на рис. %img:cir1.


Рис. %img:cir1

Перечень элементов

Поз. обозначениеНаименованиеКол.Примечание
BD1Мостовой выпрямитель
MB10F
1SMD, корпус MBF-4
C1, C4CD11-H 1.0µF 400V 105°C2Электролитические
C2Не установлен, зарезервировано место как под C1
C3?1SMD
D1Диод
ES1J
1SMD, корпус sma
FUРезистор
240 Ом, 0.5 Вт
1
L2Дроссель
J3.0
1
R251 кОм1SMD, 0805
RS1Не установлен
RS23 Ом1SMD, 0805
U1Микросхема
JW1779
1Корпус TO-92

Переменное напряжение сети преобразуется в постоянное с помощью мостового выпрямителя BD1, электролитический конденсатор C1 сглаживает пульсации. Ёмкость используемого здесь конденсатора невелика, поэтому уровень пульсаций выпрямленного напряжения оказывается значительным. Однако, здесь это некритично, так как выпрямленное напряжение используется для питания драйвера и для него эти пульсации являются просто медленными изменениями входного напряжения, которые он в состоянии компенсировать (конечно, при условии, что мгновенные значения напряжения не выходят за допустимые пределы). Параллельно C1 может быть подключён ещё один такой же конденсатор C2, под него зарезервировано место на плате, но в данной модели лампы он не установлен.

Резистор FU на входе служит для ограничения броска тока при включении лампы, возникающего из-за заряда сглаживающего конденсатора C1. Также он выполняет функцию предохранителя.

Выпрямленным сетевым напряжением питается импульсный стабилизатор тока на микросхеме U1. Микросхема имеет обычный трёхвыводной корпус TO-92, но её внешняя простота обманчива. Это довольно продвинутое устройство, которое прекрасно справляется со своими функциями по стабилизации тока, имеет все необходимые встроенные механизмы защиты. При этом микросхема требует минимум внешних компонентов: конденсатор питания микросхемы (C3); токозадающий резистор (RS); а также обязательные для любого импульсного источника элементы — дроссель, диод и сглаживающий конденсатор на выходе (L2, D1, C4). Здесь также имеется дополнительный резистор R2, гарантирующий быстрый разряд конденсатора C4 при отключении питания.

В U1 интегрирован достаточно мощный MOSFET-транзистор, который выполняет функции ключа, подключённого между выводами 2 и 3. Мощность его достаточна, чтобы было возможно обойтись без внешнего силового ключевого элемента. Периодически замыкаясь, ключ микросхемы поддерживает ток через дроссель на требуемом уровне. Ток контролируется по падению напряжения на низкоомном резисторе RS; данная микросхема стабилизирует ток на уровне ILED = 0.3 / RS . В рассматриваемой лампе установлен резистор с сопротивлением 3 Ом, т.е. ток через нагрузку задан равным 0.1 А (это максимально допустимый ток для микросхемы JW1779). В моменты, когда ключ в U1 размыкается, ток через последовательно соединённые дроссель и нагрузку замыкается через диод D1. В те моменты, когда ключ разомкнут, а значит на выводе 3 (DRAIN) микросхемы присутствует высокий потенциал, специализированный узел микросхемы производит «накачку» конденсатора, подключённого к выводу 1 (VDD). От этого конденсатора микросхема получает низковольтное питание, в том числе и в те моменты, когда потенциал на выводе DRAIN нулевой (при замкнутом MOSFET-ключе).

Конденсатор C4 сглаживает пульсации на выходе драйвера, обеспечивая постоянство тока через нагрузку. Нагрузкой является цепь из последовательно соединённых светодиодов.

Недостатки лампы

Как уже отмечалось, светодиодная лампа с импульсным драйвером имеет ряд достоинств: высокий КПД; высокая стабильность тока; низкий уровень пульсаций.

Вместе с тем, таким лампам присущи и определённые принципиальные трудно устранимые недостатки, впрочем, присущие всем импульсным источникам питания. Вот некоторые из них.

  • Импульсный драйвер неизбежно является источником электромагнитных помех. Частично эта проблема может быть решена применением фильтров во входных цепях лампы (в дешёвых моделях этим пренебрегают).
  • Схема драйвера получается более сложной по сравнению с примитивными линейными вариантами. Однако сам драйвер по объёму оказывается даже меньше, чем, например, драйвер лампы с емкостным балластом той же мощности.
  • Схема драйвера включает, как минимум, одну индуктивность (или более, если имеется фильтр электромагнитных помех), а эти элементы являются сравнительно дорогими и увеличивают стоимость изделия.
  • Как и прочие импульсные источники питания, лампа с импульсным драйвером являются нелинейной нагрузкой для сети.
  • Обладает отрицательным входным дифференциальным сопротивлением (как потребитель постоянной мощности — при уменьшении напряжения питания, потребляемый ток возрастает).
Читать еще:  Провода для лампочки 220в

В дополнении к общим, лампа может иметь недостатки, обусловленные стремлением производителя минимизировать затраты на её производство. Что касается данной лампы, можно отметить следующее.

  • Отсутствует фильтр электромагнитных помех на входе (впрочем, наивно было бы ожидать его присутствия в лампе из низшего ценового диапазона).
  • Занижена ёмкость сглаживающего конденсатора на входе, что обуславливает чрезмерный уровень пульсации напряжения на нём; это не приводит к высокому уровню пульсации тока на светодиодах, но может снизить срок службы самого конденсатора.
  • Микросхема работает в предельном режиме по току (ток задан на уровне максимально допустимого, 0.1 А), что вызывает значительный нагрев микросхемы, которая и без того работает в тяжёлых условиях из-за расположенных поблизости светодиодов, выделяющих большое количество тепла. О том, что микросхема подвергается сильному нагреву, свидетельствует потемнение стеклотекстолита вокруг неё (рис. %img:top), которое появляется уже после непродолжительной эксплуатации лампы.
  • Наконец, как и у прочих дешёвых ламп, отвод тепла от светодиодов совершенно недостаточен, в результате чего они работают в условиях перегрева. Это понятным образом сказывается на сроке службы.

Некоторые из названных недостатков устранены производителем в более мощной модели лампы, смотрите «Устройство светодиодной лампы с импульсным драйвером (часть 2)».

Неисправности и ремонт

Типичная неисправность подобных ламп — всё то же выгорание светодиодов из-за перегрева и работы в предельных режимах по току. Сложилась просто чудовищная ситуация — как будто эти лампы специально проектируются на ограниченный срок службы, с расчётом на быстрый выход из строя. В то время как потенциально светодиодные лампы способны работать в течение многих лет.

Ремонт, соответственно, сводится к выявлению и замене неисправных светодиодов (либо замене сразу всех на светодиоды желаемого типа). Подробно процесс описывается в статье «Светодиодная лампа: схема, работа, ремонт», где рассматривается ремонт лампы с емкостным балластом. В части замены светодиодов, тип драйвера значения не имеет.

После замены светодиодов, следует снизить ток на выходе драйвера. Во-первых, он не должен превышать 80% от максимально допустимого тока для данных светодиодов. Во-вторых, рассеиваемая на светодиодах мощность не должна превышать значений, при которых нагрев становится недопустимо сильным (с учётом возможностей теплоотвода). Для рассматриваемой лампы не стоит добиваться мощности свыше 5 Вт.

Ток регулируется подбором резисторов RS, используемая в лампе микросхема JW1779 стабилизирует ток на уровне ILED = 0.3 / RS . Установленный резистор RS2 с сопротивлением 3 Ом задаёт ток равным 0.1 А. Его следует заменить резистором с сопротивлением 3.9 Ом, а ещё лучше 5.1 Ом или 5.6 Ом (если не предполагается замена светодиодов на светодиоды другого типа).

Далее смотрите обзор более мощной светодиодной лампы с импульсным драйвером: «Устройство светодиодной лампы с импульсным драйвером (часть 2)».

Зарубежные и российские аналоги

Чем можно заменить lm317 ? Полными аналогами микросхемы являются GL317, SG317, UPC317, ECG1900. Очень известным отечественным аналогом lm317t c фиксированным напряжением является микросхема KP142ЕН12. Если нужен регулируемый линейный стабилизатор, то подойдет КРЕН12А (можно и Б).

Безопасность при эксплуатации

Максимальное напряжение между входом и выходом не должно превышать 40 В. Мощность рассеивания не более 20 Вт. Температура пайки не должна превышать 260 °С, при соблюдении расстоянии от корпуса микросхемы более 1,6 мм и времени нагревания до 10 секунд. Температура хранения устройства должна находится в пределах от -65 до + 150 °С, рабочая температура не более + 150 °С.

Это максимальные значения, которые могут привести к повреждению устройства или повлиять на стабильность его работы. Микросхема хорошо защищена от тепловой перегрузки и короткого замыкания контактов. Однако не стоит превышать допустимые параметры при эксплуатации, для избежания выхода её из строя и достижения максимально надежной работы.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector