پارامتر اصلی الکتریکی دیودهای ساطع کننده نور (LED) جریان عملکرد آنها است. هنگامی که ما ولتاژ عملیاتی را در جدول مشخصات LED می بینیم، باید درک کنیم که در مورد افت ولتاژ LED در هنگام عبور جریان کارکرد صحبت می کنیم. یعنی جریان عملیاتی ولتاژ کار LED را تعیین می کند. بنابراین، تنها یک تثبیت کننده جریان برای LED ها می تواند عملکرد قابل اعتماد آنها را تضمین کند.

هدف و اصل عملیات

هنگامی که منبع تغذیه با انحراف ولتاژ از حد معمول مشکل دارد، تثبیت کننده ها باید جریان کار ثابتی را برای LED ها فراهم کنند (شما علاقه مند خواهید بود بدانید). یک جریان عملیاتی پایدار در درجه اول برای محافظت از LED از گرمای بیش از حد ضروری است. پس از همه، اگر از حداکثر جریان مجاز فراتر رود، LED ها از کار می افتند. همچنین، پایداری جریان عملیاتی، پایداری شار نوری دستگاه را تضمین می کند، به عنوان مثال، هنگام تخلیه باتری ها یا نوسانات ولتاژ در شبکه تغذیه.

تثبیت کننده های فعلی برای LED ها دارای انواع مختلفی از طرح ها هستند و گزینه های فراوان طراحی چشم نواز است. شکل سه مدار تثبیت کننده نیمه هادی محبوب را نشان می دهد.

1. طرح الف) - تثبیت کننده پارامتری. در این مدار دیود زنر یک ولتاژ ثابت در پایه ترانزیستور تنظیم می کند که مطابق مدار پیرو امیتر متصل می شود. به دلیل پایداری ولتاژ در پایه ترانزیستور، ولتاژ دو طرف مقاومت R نیز ثابت است. بر اساس قانون اهم، جریان عبوری از مقاومت نیز تغییر نمی کند. از آنجایی که جریان مقاومت برابر با جریان امیتر است، جریان امیتر و کلکتور ترانزیستور پایدار هستند. با وارد کردن بار در مدار کلکتور، جریان تثبیت شده ای به دست می آوریم.
2. طرح ب). در مدار، ولتاژ مقاومت R به صورت زیر تثبیت می شود. با افزایش افت ولتاژ در R، ترانزیستور اول بیشتر باز می شود. این منجر به کاهش جریان پایه ترانزیستور دوم می شود. ترانزیستور دوم کمی بسته می شود و ولتاژ R تثبیت می شود.
3. طرح ج). در مدار سوم، جریان تثبیت کننده توسط جریان اولیه ترانزیستور اثر میدانی تعیین می شود. مستقل از ولتاژ اعمال شده بین تخلیه و منبع است.

در مدارهای a) و b) جریان تثبیت با مقدار مقاومت R تعیین می شود. با استفاده از یک مقاومت فرعی به جای یک مقاومت ثابت، می توانید جریان خروجی تثبیت کننده ها را تنظیم کنید.

سازندگان قطعات الکترونیکی تراشه های تنظیم کننده LED زیادی تولید می کنند. بنابراین، در حال حاضر، تثبیت کننده های یکپارچه بیشتر در محصولات صنعتی و طراحی های رادیویی آماتور استفاده می شوند. شما می توانید در مورد تمام راه های ممکن برای اتصال LED ها مطالعه کنید.

بررسی مدل های معروف

اکثر ریز مدارها برای تغذیه LED ها به شکل مبدل های ولتاژ پالس ساخته می شوند. مبدل هایی که در آنها نقش یک وسیله ذخیره انرژی الکتریکی توسط سلف (چوک) ایفا می شود، تقویت کننده نامیده می شوند. در بوسترها تبدیل ولتاژ به دلیل پدیده خود القایی اتفاق می افتد. یکی از مدارهای بوستر معمولی در شکل نشان داده شده است.

مدار تثبیت کننده جریان به شرح زیر عمل می کند. یک سوئیچ ترانزیستوری که در داخل ریزمدار قرار دارد، به صورت دوره ای سلف را به سیم مشترک می بندد. در لحظه باز شدن سوئیچ، یک EMF خود القایی در سلف ایجاد می شود که توسط یک دیود اصلاح می شود. مشخص است که EMF خود القایی می تواند به طور قابل توجهی از ولتاژ منبع تغذیه تجاوز کند.

همانطور که از نمودار می بینید، اجزای بسیار کمی برای ایجاد یک تقویت کننده در TPS61160 تولید شده توسط Texas Instruments مورد نیاز است. اتصالات اصلی سلف L1، دیود شاتکی D1 است که ولتاژ پالس را در خروجی مبدل تصحیح می کند و مجموعه R.

مقاومت دو عملکرد را انجام می دهد. اولاً مقاومت جریان عبوری از LED ها را محدود می کند و ثانیاً مقاومت به عنوان یک عنصر بازخورد (نوعی سنسور) عمل می کند. ولتاژ اندازه گیری از آن حذف می شود و مدارهای داخلی تراشه جریان عبوری از LED را در یک سطح معین تثبیت می کند. با تغییر مقدار مقاومت می توانید جریان ال ای دی ها را تغییر دهید.

مبدل TPS61160 با فرکانس 1.2 مگاهرتز کار می کند، حداکثر جریان خروجی می تواند 1.2 A باشد. با استفاده از ریز مدار، می توانید تا ده LED متصل به سری را تغذیه کنید. روشنایی LED ها را می توان با اعمال یک سیگنال PWM چرخه کاری متغیر به ورودی "کنترل روشنایی" تغییر داد. راندمان مدار فوق حدود 80 درصد است.

لازم به ذکر است که بوسترها معمولا زمانی استفاده می شوند که ولتاژ ال ای دی ها بیشتر از ولتاژ منبع تغذیه باشد. در مواردی که نیاز به کاهش ولتاژ باشد اغلب از تثبیت کننده های خطی استفاده می شود. مجموعه کاملی از تثبیت کننده های MAX16xxx توسط MAXIM ارائه شده است. یک نمودار اتصال معمولی و ساختار داخلی چنین ریز مدارهایی در شکل نشان داده شده است.

همانطور که از بلوک دیاگرام مشاهده می شود، جریان LED توسط یک ترانزیستور اثر میدانی کانال P تثبیت می شود. ولتاژ خطا از مقاومت R sens حذف شده و به مدار کنترل میدان عرضه می شود. از آنجایی که ترانزیستور اثر میدان در حالت خطی کار می کند، راندمان چنین مدارهایی به طور قابل توجهی کمتر از مدارهای مبدل پالس است.

خط MAX16xxx از آی سی ها اغلب در برنامه های خودرو استفاده می شود. حداکثر ولتاژ ورودی تراشه ها 40 ولت، جریان خروجی 350 میلی آمپر است. آنها، مانند تثبیت کننده های سوئیچینگ، امکان کاهش نور PWM را فراهم می کنند.

استابلایزر در LM317

نه تنها ریز مدارهای تخصصی می توانند به عنوان تثبیت کننده جریان برای LED ها استفاده شوند. مدار LM317 در بین رادیو آماتورها بسیار محبوب است.

LM317 یک تنظیم کننده ولتاژ خطی کلاسیک با بسیاری از آنالوگ ها است. در کشور ما این ریز مدار با نام KR142EN12A شناخته می شود. یک مدار معمولی برای اتصال LM317 به عنوان تثبیت کننده ولتاژ در شکل نشان داده شده است.

برای تبدیل این مدار به تثبیت کننده جریان کافی است که مقاومت R1 را از مدار خارج کنید. گنجاندن LM317 به عنوان تثبیت کننده جریان خطی به شرح زیر است.

محاسبه این تثبیت کننده بسیار ساده است. کافی است مقدار مقاومت R1 را با جایگزین کردن مقدار جریان به فرمول زیر محاسبه کنید:

توان تلف شده توسط مقاومت برابر است با:

تثبیت کننده قابل تنظیم

مدار قبلی را می توان به راحتی به یک تثبیت کننده قابل تنظیم تبدیل کرد. برای انجام این کار، باید مقاومت ثابت R1 را با یک پتانسیومتر جایگزین کنید. نمودار به شکل زیر خواهد بود:

چگونه با دستان خود یک تثبیت کننده برای LED بسازید

تمام طرح های تثبیت کننده فوق از حداقل تعداد قطعات استفاده می کنند. بنابراین، حتی یک آماتور رادیویی تازه کار که مهارت های کار با آهن لحیم کاری را به دست آورده است، می تواند به طور مستقل چنین سازه هایی را جمع آوری کند. طراحی های LM317 به خصوص ساده است. برای ساخت آنها حتی نیازی به طراحی برد مدار چاپی ندارید. کافی است یک مقاومت مناسب بین پین مرجع ریز مدار و خروجی آن لحیم کنید.

همچنین دو هادی انعطاف پذیر باید به ورودی و خروجی ریزگرد لحیم شوند و طرح آماده شود. اگر برای تغذیه یک LED قدرتمند با استفاده از تثبیت کننده جریان در LM317 در نظر گرفته شده است، ریز مدار باید مجهز به رادیاتوری باشد که از حذف گرما اطمینان حاصل کند. به عنوان رادیاتور می توانید از یک صفحه آلومینیومی کوچک به مساحت 15-20 سانتی متر مربع استفاده کنید.

هنگام ساخت طرح های تقویت کننده، می توانید از کویل های فیلتر از منابع تغذیه مختلف به عنوان چوک استفاده کنید. به عنوان مثال، حلقه های فریت از منابع تغذیه رایانه برای این اهداف مناسب هستند؛ چندین ده دور سیم میناکاری شده با قطر 0.3 میلی متر باید در اطراف آنها پیچیده شود.

کدام استابلایزر را در خودرو استفاده کنیم

امروزه، علاقه مندان به خودرو اغلب درگیر ارتقاء فناوری روشنایی خودروهای خود هستند و برای این منظور از LED یا نوارهای LED استفاده می کنند (بخوانید). مشخص است که ولتاژ شبکه سواری خودرو بسته به حالت عملکرد موتور و ژنراتور می تواند بسیار متفاوت باشد. بنابراین، در مورد خودرو، استفاده از تثبیت کننده 12 ولتی، بلکه برای نوع خاصی از LED بسیار مهم است.

برای یک خودرو، می‌توانیم طرح‌های مبتنی بر LM317 را توصیه کنیم. همچنین می توانید از یکی از اصلاحات یک تثبیت کننده خطی با دو ترانزیستور استفاده کنید که در آن از یک ترانزیستور اثر میدان قدرتمند کانال N به عنوان عنصر قدرت استفاده شده است. در زیر گزینه هایی برای چنین طرح هایی، از جمله طرح وجود دارد.

نتیجه

به طور خلاصه، می توان گفت که برای عملکرد قابل اعتماد سازه های LED، آنها باید با استفاده از تثبیت کننده های جریان تغذیه شوند. بسیاری از مدارهای تثبیت کننده ساده و آسان هستند که خودتان بسازید. امیدواریم اطلاعات ارائه شده در مطالب برای همه علاقمندان به این موضوع مفید باشد.

با وجود انتخاب گسترده چراغ قوه های LED با طرح های مختلف در فروشگاه ها، آماتورهای رادیویی در حال توسعه نسخه های مدارهای خود برای تغذیه LED های سفید فوق العاده روشن هستند. اساساً، کار به نحوه تغذیه LED فقط از یک باتری یا باتری و انجام تحقیقات عملی برمی گردد.

پس از به دست آوردن یک نتیجه مثبت، مدار جدا می شود، قطعات در یک جعبه قرار می گیرند، آزمایش کامل می شود و رضایت اخلاقی ایجاد می شود. اغلب تحقیقات در آنجا متوقف می شود، اما گاهی اوقات تجربه مونتاژ یک واحد خاص روی تخته نان به یک طرح واقعی تبدیل می شود که مطابق با تمام قوانین هنری ساخته شده است. در زیر چندین مدار ساده را که توسط آماتورهای رادیویی توسعه یافته اند در نظر می گیریم.

در برخی موارد، تعیین اینکه چه کسی نویسنده طرح است، بسیار دشوار است، زیرا همان طرح در سایت های مختلف و در مقالات مختلف ظاهر می شود. اغلب نویسندگان مقالات صادقانه می نویسند که این مقاله در اینترنت پیدا شده است، اما مشخص نیست چه کسی این نمودار را برای اولین بار منتشر کرده است. بسیاری از مدارها به سادگی از روی تابلوهای همان چراغ قوه های چینی کپی می شوند.

چرا به مبدل نیاز است؟

نکته این است که افت ولتاژ مستقیم معمولاً کمتر از 2.4 ... 3.4 ولت نیست ، بنابراین روشن کردن LED از یک باتری با ولتاژ 1.5 ولت و حتی بیشتر از باتری غیرممکن است. با ولتاژ 1.2 ولت در اینجا دو راه وجود دارد. یا از باتری سه یا چند سلول گالوانیکی استفاده کنید یا حداقل ساده ترین آن را بسازید.

این مبدلی است که به شما امکان می دهد چراغ قوه را فقط با یک باتری روشن کنید. این راه حل هزینه منابع تغذیه را کاهش می دهد و به علاوه امکان استفاده کامل تر را فراهم می کند: بسیاری از مبدل ها با تخلیه عمیق باتری تا 0.7 ولت کار می کنند! استفاده از مبدل همچنین به شما امکان می دهد اندازه چراغ قوه را کاهش دهید.

مدار یک اسیلاتور مسدود کننده است. این یکی از مدارهای الکترونیکی کلاسیک است، بنابراین اگر به درستی و در شرایط کار خوب مونتاژ شود، بلافاصله شروع به کار می کند. نکته اصلی در این مدار این است که ترانسفورماتور Tr1 را به درستی باد کنید و فازبندی سیم پیچ ها را اشتباه نگیرید.

به عنوان هسته برای ترانسفورماتور، می توانید از یک حلقه فریت از یک تخته غیرقابل استفاده استفاده کنید. کافی است مانند شکل زیر چندین دور سیم عایق را بپیچید و سیم پیچ ها را به هم وصل کنید.

ترانسفورماتور را می توان با سیم سیم پیچی مانند PEV یا PEL با قطر بیش از 0.3 میلی متر پیچید، که به شما امکان می دهد تعداد کمی بیشتر چرخش را روی حلقه قرار دهید، حداقل 10 ... 15، که تا حدودی خواهد بود. بهبود عملکرد مدار

سیم پیچ ها باید به دو سیم پیچ شوند، سپس انتهای سیم پیچ ها را همانطور که در شکل نشان داده شده است وصل کنید. ابتدای سیم پیچ ها در نمودار با یک نقطه نشان داده شده است. می توانید از هر ترانزیستور کم مصرف n-p-n استفاده کنید: KT315، KT503 و موارد مشابه. امروزه یافتن ترانزیستور وارداتی مانند BC547 آسانتر است.

اگر ترانزیستور n-p-n در دسترس ندارید، می توانید از KT361 یا KT502 استفاده کنید. با این حال، در این مورد باید قطبیت باتری را تغییر دهید.

مقاومت R1 بر اساس بهترین درخشش LED انتخاب می شود، اگرچه مدار حتی اگر به سادگی با یک جامپر جایگزین شود، کار می کند. نمودار بالا به سادگی "برای سرگرمی"، برای انجام آزمایش در نظر گرفته شده است. بنابراین پس از هشت ساعت کار مداوم بر روی یک LED، باتری از 1.5 ولت به 1.42 ولت کاهش می یابد. می توان گفت که تقریباً هرگز تخلیه نمی شود.

برای مطالعه ظرفیت بار مدار، می توانید چندین LED دیگر را به صورت موازی وصل کنید. به عنوان مثال، با چهار LED مدار کاملاً پایدار به کار خود ادامه می دهد، با شش LED ترانزیستور شروع به گرم شدن می کند، با هشت LED روشنایی به طور محسوسی کاهش می یابد و ترانزیستور بسیار داغ می شود. اما این طرح همچنان به کار خود ادامه می دهد. اما این فقط برای تحقیقات علمی است، زیرا ترانزیستور برای مدت طولانی در این حالت کار نخواهد کرد.

اگر قصد دارید یک چراغ قوه ساده بر اساس این مدار ایجاد کنید، باید چند قسمت دیگر اضافه کنید که باعث درخشش روشن تر LED می شود.

به راحتی می توان دید که در این مدار LED نه با ضربان، بلکه با جریان مستقیم تغذیه می شود. طبیعتاً در این حالت روشنایی درخشش کمی بیشتر می شود و سطح ضربان نور ساطع شده بسیار کمتر خواهد بود. هر دیود با فرکانس بالا، به عنوان مثال، KD521 ()، به عنوان دیود مناسب خواهد بود.

مبدل با چوک

ساده ترین نمودار دیگر در شکل زیر نشان داده شده است. این مدار تا حدودی پیچیده تر از مدار شکل 1 است، شامل 2 ترانزیستور است، اما به جای یک ترانسفورماتور با دو سیم پیچ، فقط دارای سلف L1 است. چنین چوکی را می توان روی حلقه ای از همان لامپ کم مصرف پیچید، که برای آن فقط باید 15 دور سیم سیم پیچ با قطر 0.3 ... 0.5 میلی متر پیچید.

با تنظیم سلف مشخص شده روی LED، می توانید ولتاژی تا 3.8 ولت دریافت کنید (افت ولتاژ پیشرو در LED 5730 3.4 ولت است) که برای تغذیه یک LED 1W کافی است. راه اندازی مدار شامل انتخاب ظرفیت خازن C1 در محدوده ± 50٪ از حداکثر روشنایی LED است. مدار زمانی کار می کند که ولتاژ منبع تغذیه به 0.7 ولت کاهش یابد که حداکثر استفاده از ظرفیت باتری را تضمین می کند.

اگر مدار در نظر گرفته شده با یک یکسو کننده در دیود D1، یک فیلتر روی خازن C1 و یک دیود زنر D2 تکمیل شود، یک منبع تغذیه کم مصرف خواهید داشت که می تواند برای تغذیه مدارهای آپ امپ یا سایر قطعات الکترونیکی استفاده شود. در این حالت، اندوکتانس سلف در محدوده 200 ... 350 μH، دیود D1 با مانع شاتکی، دیود زنر D2 با توجه به ولتاژ مدار عرضه شده انتخاب می شود.

با ترکیبی موفق از شرایط، با استفاده از چنین مبدلی می توانید ولتاژ خروجی 7 ... 12 ولت به دست آورید. اگر قصد دارید از مبدل فقط برای تغذیه LED ها استفاده کنید، دیود زنر D2 را می توان از مدار خارج کرد.

تمام مدارهای در نظر گرفته شده ساده ترین منابع ولتاژ هستند: محدود کردن جریان از طریق LED تقریباً به همان روشی انجام می شود که در کلیدهای مختلف یا در فندک های LED انجام می شود.

LED، از طریق دکمه پاور، بدون هیچ مقاومت محدود کننده، توسط 3...4 باتری دیسک کوچک تغذیه می شود که مقاومت داخلی آنها جریان عبوری از LED را به سطح ایمن محدود می کند.

مدارهای بازخورد فعلی

اما یک LED در نهایت یک دستگاه فعلی است. بیهوده نیست که اسناد LED ها جریان مستقیم را نشان می دهد. بنابراین، مدارهای برق LED واقعی حاوی بازخورد جریان هستند: هنگامی که جریان از طریق LED به مقدار معینی رسید، مرحله خروجی از منبع تغذیه قطع می شود.

تثبیت کننده های ولتاژ دقیقاً به همین ترتیب کار می کنند، فقط بازخورد ولتاژ وجود دارد. در زیر مداری برای تغذیه LED با فیدبک جریان وجود دارد.

با بررسی دقیق تر، می توانید ببینید که اساس مدار همان اسیلاتور مسدود کننده مونتاژ شده روی ترانزیستور VT2 است. ترانزیستور VT1 یک کنترل کننده در مدار بازخورد است. بازخورد در این طرح به شرح زیر عمل می کند.

LED ها توسط ولتاژی که در یک خازن الکترولیتی جمع می شود تغذیه می شوند. خازن از طریق یک دیود با ولتاژ پالسی از کلکتور ترانزیستور VT2 شارژ می شود. ولتاژ اصلاح شده برای تغذیه LED ها استفاده می شود.

جریان از طریق LED ها از مسیر زیر عبور می کند: صفحه مثبت خازن، LED های با مقاومت های محدود کننده، مقاومت بازخورد جریان (سنسور) Roc، صفحه منفی خازن الکترولیتی.

در این حالت، یک افت ولتاژ Uoc=I*Roc در سرتاسر مقاومت فیدبک ایجاد می شود، جایی که I جریان عبوری از LED ها است. با افزایش ولتاژ (به هر حال ژنراتور کار می کند و خازن را شارژ می کند) جریان از طریق LED ها افزایش می یابد و در نتیجه ولتاژ در مقاومت فیدبک Roc افزایش می یابد.

وقتی Uoc به 0.6 ولت رسید، ترانزیستور VT1 باز می شود و محل اتصال پایه-امیتر ترانزیستور VT2 بسته می شود. ترانزیستور VT2 بسته می شود، ژنراتور مسدود کننده متوقف می شود و شارژ خازن الکترولیتی متوقف می شود. تحت تأثیر بار، خازن تخلیه می شود و ولتاژ دو طرف خازن کاهش می یابد.

کاهش ولتاژ در خازن منجر به کاهش جریان از طریق LED ها و در نتیجه کاهش ولتاژ فیدبک Uoc می شود. بنابراین، ترانزیستور VT1 بسته می شود و در عملکرد ژنراتور مسدود کننده اختلال ایجاد نمی کند. ژنراتور راه اندازی می شود و کل چرخه بارها و بارها تکرار می شود.

با تغییر مقاومت مقاومت فیدبک، می توانید جریان ال ای دی ها را در محدوده وسیعی تغییر دهید. چنین مدارهایی را تثبیت کننده جریان پالسی می نامند.

تثبیت کننده های جریان یکپارچه

در حال حاضر، تثبیت کننده های جریان برای LED ها در یک نسخه یکپارچه تولید می شوند. به عنوان مثال می توان به ریز مدارهای تخصصی ZXLD381، ZXSC300 اشاره کرد. مدارهای نشان داده شده در زیر از DataSheet این تراشه ها گرفته شده است.

شکل طراحی تراشه ZXLD381 را نشان می دهد. این شامل یک ژنراتور PWM (کنترل پالس)، یک سنسور جریان (Rsense) و یک ترانزیستور خروجی است. تنها دو قسمت آویزان وجود دارد. اینها LED و سلف L1 هستند. یک نمودار اتصال معمولی در شکل زیر نشان داده شده است. میکرو مدار در بسته بندی SOT23 تولید می شود. فرکانس تولید 350 کیلوهرتز توسط خازن های داخلی تنظیم می شود و نمی توان آن را تغییر داد. راندمان دستگاه 85 درصد است، راه اندازی تحت بار حتی با ولتاژ تغذیه 0.8 ولت امکان پذیر است.

ولتاژ رو به جلو LED نباید بیشتر از 3.5 ولت باشد، همانطور که در خط پایین زیر شکل نشان داده شده است. همانطور که در جدول سمت راست شکل نشان داده شده است، جریان عبوری از LED با تغییر اندوکتانس سلف کنترل می شود. ستون وسط حداکثر جریان را نشان می دهد، ستون آخر جریان متوسط ​​را از طریق LED نشان می دهد. برای کاهش سطح ریپل و افزایش روشنایی درخشش، می توان از یکسو کننده با فیلتر استفاده کرد.

در اینجا ما از یک LED با ولتاژ رو به جلو 3.5 ولت، یک دیود فرکانس بالا D1 با یک مانع شاتکی، و یک خازن C1 ترجیحا با مقاومت سری کم (ESR کم) استفاده می کنیم. این الزامات به منظور افزایش راندمان کلی دستگاه، گرم کردن دیود و خازن تا حد امکان ضروری است. جریان خروجی با انتخاب اندوکتانس سلف بسته به توان LED انتخاب می شود.

تفاوت آن با ZXLD381 این است که ترانزیستور خروجی داخلی و مقاومت سنسور جریان ندارد. این راه حل به شما این امکان را می دهد که جریان خروجی دستگاه را به میزان قابل توجهی افزایش دهید و در نتیجه از یک LED با قدرت بالاتر استفاده کنید.

یک مقاومت خارجی R1 به عنوان سنسور جریان استفاده می شود که با تغییر مقدار آن می توانید جریان مورد نیاز را بسته به نوع LED تنظیم کنید. این مقاومت با استفاده از فرمول های داده شده در دیتاشیت تراشه ZXSC300 محاسبه می شود. ما این فرمول ها را در اینجا ارائه نمی کنیم؛ در صورت لزوم، یافتن یک دیتاشیت و جستجوی فرمول ها از آنجا آسان است. جریان خروجی فقط با پارامترهای ترانزیستور خروجی محدود می شود.

هنگامی که تمام مدارهای توصیف شده را برای اولین بار روشن می کنید، توصیه می شود باتری را از طریق یک مقاومت 10 اهم وصل کنید. این به جلوگیری از مرگ ترانزیستور کمک می کند، به عنوان مثال، سیم پیچ های ترانسفورماتور به درستی متصل نشده باشند. اگر LED با این مقاومت روشن شود، می توان مقاومت را حذف کرد و تنظیمات بیشتری را انجام داد.

بوریس آلادیشکین

در طول 10-20 سال گذشته، تعداد لوازم الکترونیکی مصرفی چندین برابر افزایش یافته است. تنوع عظیمی از قطعات الکترونیکی و ماژول های آماده ظاهر شده است. نیازهای برق نیز افزایش یافته است؛ بسیاری از آنها به ولتاژ تثبیت شده یا جریان پایدار نیاز دارند.

درایور اغلب به عنوان تثبیت کننده جریان برای LED ها و شارژ باتری های خودرو استفاده می شود. چنین منبعی اکنون در هر نورافکن LED، لامپ یا لامپ وجود دارد. بیایید همه گزینه های تثبیت را در نظر بگیریم، از قدیمی و ساده گرفته تا موثرترین و مدرن ترین. به آنها درایورهای led نیز گفته می شود.

• 1. انواع تثبیت کننده ها
• 2. مدل های محبوب
• 3. تثبیت کننده برای LED
• 4. درایور 220 ولت
• 5. تثبیت کننده جریان، مدار
• 6.LM317
• 7. تثبیت کننده جریان قابل تنظیم
• 8. قیمت در چین

انواع تثبیت کننده ها

DC قابل تنظیم پالس

15 سال پیش، در اولین سال تحصیلی ام، در آزمون های موضوعی «منابع برق» برای تجهیزات الکترونیکی شرکت کردم. از آن زمان تا به امروز، ریز مدار LM317 و آنالوگ های آن، که متعلق به کلاس تثبیت کننده های خطی هستند، محبوب ترین و محبوب ترین هستند.

در حال حاضر چندین نوع تثبیت کننده ولتاژ و جریان وجود دارد:

1. خطی تا 10 آمپر و ولتاژ ورودی تا 40 ولت؛
2. پالس با ولتاژ ورودی بالا، گام به پایین.
3. پالس با ولتاژ ورودی کم، بوست.

در یک کنترل کننده پالس PWM، ویژگی ها معمولا از 3 تا 7 آمپر هستند. در واقع، این به سیستم خنک کننده و کارایی در یک حالت خاص بستگی دارد. افزایش ولتاژ ورودی پایین باعث افزایش خروجی می شود. این گزینه برای منابع تغذیه با تعداد ولت کم استفاده می شود. به عنوان مثال، در یک ماشین، زمانی که باید 19 ولت یا 45 ولت از 12 ولت بسازید. با یک پایین آمدن آسان تر است، بالا به سطح مورد نظر کاهش می یابد.

در مقاله "12 و 220 ولت" در مورد تمام راه های تغذیه LED ها بخوانید. نمودارهای اتصال به طور جداگانه شرح داده شده است، از ساده ترین آنها برای 20 روبل تا واحدهای کامل با عملکرد خوب.

بر اساس عملکرد، آنها به تخصصی و جهانی تقسیم می شوند. ماژول های یونیورسال معمولا دارای 2 مقاومت متغیر برای تنظیم خروجی ولت و آمپر هستند. موارد تخصصی اغلب عناصر ساختمانی ندارند و مقادیر خروجی ثابت هستند. در میان موارد تخصصی، تثبیت کننده های جریان برای LED ها رایج است؛ نمودارهای مدار در مقادیر زیادی در اینترنت موجود است.

مدل های محبوب

Lm2596

LM2596 در بین پالس ها محبوب شده است، اما با استانداردهای مدرن از راندمان پایینی برخوردار است. اگر بیش از 1 آمپر باشد، یک رادیاتور مورد نیاز است. لیست کوچکی از موارد مشابه:

1. LM317
2. LM2576
3. LM2577
4. LM2596
5. MC34063

من یک مجموعه چینی مدرن را اضافه می کنم که ویژگی های خوبی دارد، اما بسیار کمتر رایج است. در Aliexpress، جستجو با علامت گذاری کمک می کند. این لیست توسط فروشگاه های آنلاین تهیه شده است:

• MP2307DN
• XL4015
• MP1584EN
• XL6009
• XL6019
• XL4016
• XL4005
• L7986A

همچنین برای چراغ های روز چینی DRL مناسب است. به دلیل هزینه کم، LED ها از طریق یک مقاومت به باتری ماشین یا شبکه ماشین متصل می شوند. اما ولتاژ در پالس ها تا 30 ولت می پرد. LED های با کیفیت پایین نمی توانند چنین موج هایی را تحمل کنند و شروع به مردن می کنند. به احتمال زیاد، DRL های چشمک زن یا چراغ های روشنایی را دیده اید که برخی از LED ها کار نمی کنند.

مونتاژ یک مدار با دستان خود با استفاده از این عناصر ساده خواهد بود. اینها عمدتاً تثبیت کننده های ولتاژ هستند که در حالت تثبیت جریان روشن می شوند.

حداکثر ولتاژ کل بلوک و حداکثر ولتاژ کنترل کننده PWM را اشتباه نگیرید. خازن های 20 ولت ولتاژ پایین را می توان روی بلوک نصب کرد که ریزمدار پالسی تا 35 ولت ورودی داشته باشد.

تثبیت کننده برای LED

ساده ترین راه برای ساخت تثبیت کننده جریان برای LED ها با دستان خود استفاده از LM317 است؛ فقط باید مقاومت LED را با استفاده از یک ماشین حساب آنلاین محاسبه کنید. غذا را می توان در دست استفاده کرد، به عنوان مثال:

1. منبع تغذیه لپ تاپ 19 ولت;
2. از چاپگر در 24 ولت و 32 ولت؛
3. از لوازم الکترونیکی مصرفی در 12 ولت، 9 ولت.

از مزایای چنین مبدلی می توان به قیمت پایین، خرید آسان، حداقل قطعات، قابلیت اطمینان بالا اشاره کرد. اگر مدار تثبیت کننده فعلی پیچیده تر باشد، مونتاژ آن با دستان خود غیر منطقی می شود. اگر اهل رادیو آماتور نیستید، خرید تثبیت کننده جریان پالس راحت تر و سریعتر است. در آینده، می توان آن را به پارامترهای مورد نیاز تغییر داد. می توانید در بخش "ماژول های آماده" اطلاعات بیشتری کسب کنید.

درایور 220 ولت

..

اگر به درایور برای ال ای دی 220 ولت علاقه دارید، بهتر است آن را سفارش دهید یا خریداری کنید. آنها پیچیدگی تولید متوسطی دارند، اما راه اندازی زمان بیشتری می برد و به تجربه راه اندازی نیاز دارد.

درایور ال ای دی 220 را می توان از لامپ های ال ای دی معیوب، لامپ ها و نورافکن هایی که مدار LED معیوب دارند جدا کرد. علاوه بر این، تقریباً هر درایور موجود را می توان تغییر داد. برای انجام این کار، مدل کنترل کننده PWM را که مبدل روی آن مونتاژ شده است، پیدا کنید. به طور معمول، پارامترهای خروجی توسط یک یا چند مقاومت تنظیم می شوند. با استفاده از دیتاشیت، ببینید مقاومت چقدر باید باشد تا آمپر مورد نیاز را بدست آورید.

اگر یک مقاومت قابل تنظیم با مقدار محاسبه شده نصب کنید، تعداد آمپر در خروجی قابل تنظیم خواهد بود. فقط از توان نامی که نشان داده شد تجاوز نکنید.

تثبیت کننده جریان، مدار

من اغلب مجبور می شوم در جستجوی ماژول های ارزان قیمت اما با کیفیت بالا مجموعه Aliexpress را بررسی کنم. تفاوت در هزینه می تواند 2-3 برابر باشد؛ زمان صرف جستجو برای حداقل قیمت می شود. اما به لطف این، من 2-3 قطعه را برای آزمایش سفارش می دهم. من برای بررسی و مشاوره با تولید کنندگانی که قطعات را در چین خریداری می کنند، خرید می کنم.

در ژوئن 2016، انتخاب بهینه ماژول جهانی مبتنی بر XL4015 بود که قیمت آن 110 روبل با تحویل رایگان بود. ویژگی های آن برای اتصال LED های پرقدرت تا 100 وات مناسب است.

مدار در حالت راننده.

در نسخه استاندارد، کیس XL4015 به یک برد لحیم می شود که به عنوان هیت سینک عمل می کند. برای بهبود خنک کننده، باید یک رادیاتور روی قاب XL4015 نصب کنید. اکثر مردم آن را در بالا قرار می دهند، اما کارایی چنین نصبی کم است. بهتر است سیستم خنک کننده را در پایین برد، روبروی محل لحیم کاری ریز مدار نصب کنید. در حالت ایده آل، بهتر است آن را از لحیم خارج کرده و با استفاده از خمیر حرارتی روی رادیاتور تمام عیار قرار دهید. به احتمال زیاد پاها باید با سیم کشیده شوند. اگر کنترل کننده به چنین خنک کننده جدی نیاز داشته باشد، دیود شاتکی نیز به آن نیاز خواهد داشت. همچنین باید روی رادیاتور قرار گیرد. این اصلاح به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان کل مدار را افزایش می دهد.

به طور کلی، ماژول ها محافظت در برابر منبع تغذیه نادرست ندارند. این فورا آنها را غیرفعال می کند، مراقب باشید.

LM317

برنامه (نورد) حتی به هیچ مهارت یا دانش الکترونیک نیاز ندارد. تعداد عناصر خارجی در مدارها حداقل است، بنابراین این یک گزینه مقرون به صرفه برای هر کسی است. قیمت آن بسیار پایین است، قابلیت ها و کاربردهای آن بارها آزمایش و تایید شده است. فقط به خنک کننده خوب نیاز دارد، این اشکال اصلی آن است. تنها چیزی که باید مراقب آن باشید ریز مدارهای چینی LM317 با کیفیت پایین است که پارامترهای بدتری دارند.

به دلیل عدم وجود نویز اضافی در خروجی، از ریز مدارهای تثبیت کننده خطی برای تغذیه Hi-Fi و Hi-End DAC با کیفیت بالا استفاده شد. برای DAC ها، پاکیزگی نیرو نقش بزرگی ایفا می کند، بنابراین برخی از باتری ها برای این کار استفاده می کنند.

حداکثر توان LM317 1.5 آمپر است. برای افزایش تعداد آمپر، می توانید یک ترانزیستور اثر میدانی یا یک ترانزیستور معمولی را به مدار اضافه کنید. در خروجی می توان تا 10A را با مقاومت کم تنظیم کرد. در این نمودار بار اصلی توسط ترانزیستور KT825 گرفته شده است.

راه دیگر نصب آنالوگ با مشخصات فنی بالاتر بر روی یک سیستم خنک کننده بزرگتر است.

تثبیت کننده جریان قابل تنظیم

به عنوان یک رادیو آماتور با 20 سال تجربه، از طیف وسیعی از بلوک ها و ماژول های آماده فروخته شده راضی هستم. اکنون می توانید هر وسیله ای را از بلوک های آماده در حداقل زمان مونتاژ کنید.

بعد از اینکه در "Tank Biathlon" دیدم که چگونه چرخ بهترین تانک چینی سقوط کرد، اعتمادم را به محصولات چینی از دست دادم.

فروشگاه‌های آنلاین چینی در زمینه منابع تغذیه، مبدل‌های جریان DC-DC و درایورها به رهبران تبدیل شده‌اند. آنها تقریباً هر ماژول را برای فروش رایگان در دسترس دارند؛ اگر بیشتر نگاه کنید، می توانید موارد بسیار تخصصی را نیز پیدا کنید. به عنوان مثال، برای 10000 هزار روبل می توانید یک طیف سنج به ارزش 100000 روبل جمع کنید. جایی که 90 درصد قیمت نشانه گذاری برای برند و نرم افزار چینی کمی تغییر یافته است.

قیمت از 35 روبل شروع می شود. برای مبدل ولتاژ DC-DC، درایور گرانتر است و به جای یک مقاومت، دو یا سه مقاومت اصلاحی دارد.

برای استفاده همه کاره تر، یک درایور قابل تنظیم بهتر است. تفاوت اصلی نصب یک مقاومت متغیر در مدار است که آمپرهای خروجی را تنظیم می کند. این ویژگی ها را می توان در نمودارهای اتصال معمولی در مشخصات ریز مدار، برگه داده، برگه داده نشان داد.

نقاط ضعف چنین درایورهایی گرمایش سلف و دیود شاتکی است. بسته به مدل کنترلر PWM، آنها می توانند 1A تا 3A را بدون خنک شدن اضافی تراشه تحمل کنند. اگر بالاتر از 3A باشد، خنک کردن PWM و یک دیود قدرتمند شاتکی مورد نیاز است. چوک با سیم ضخیم تری باز می گردد یا با سیم مناسب جایگزین می شود.

بازده بستگی به حالت کار و اختلاف ولتاژ بین ورودی و خروجی دارد. هر چه راندمان بالاتر باشد، گرمایش تثبیت کننده کمتر است.

قیمت ها در چین

با توجه به اینکه ارسال در قیمت گنجانده شده است، هزینه بسیار پایین است. من قبلاً فکر می کردم که به دلیل محصولی که 30-50 روبل قیمت دارد، چینی ها حتی کثیف نمی شوند؛ برای درآمد کم کار زیادی است. اما همانطور که تمرین نشان داد اشتباه کردم. هر مزخرف ارزان قیمتی را جمع می کنند و می فرستند. در 98٪ موارد وارد می شود، و من بیش از 7 سال است که در Aliexpress و برای مبالغ هنگفت، احتمالاً در حال حاضر حدود 1 میلیون روبل خرید می کنم.

بنابراین، من از قبل سفارش می دهم، معمولاً 2-3 قطعه به همین نام. من آنچه را که به آن نیاز ندارم در انجمن محلی یا Avito می فروشم، همه چیز مانند کیک داغ به فروش می رسد.

ال ای دی ها نوسانات ولتاژ را دوست ندارند، این یک واقعیت است. آنها آن را دوست ندارند زیرا LED ها متفاوت از لامپ ها یا سایر دستگاه های خطی رفتار می کنند. جریان آنها به طور غیرخطی با ولتاژ تغییر می کند، به عنوان مثال، دو برابر شدن ولتاژ، جریان عبوری از LED ها را دو برابر نمی کند. به همین دلیل است که آنها بیش از حد گرم می شوند، به سرعت تخریب می شوند و از بین می روند.

اکثر دیودهای مورد استفاده در خودروها دارای مقاومت داخلی هستند که برای ولتاژ 12 ولت طراحی شده است. اما ولتاژ شبکه آنبورد خودرو هرگز 12 ولت نیست (به جز باتری خالی)، به علاوه تقریباً آنقدر که ما می‌خواهیم پایدار نیست. اگر از دستگاه های دیود چینی ارزان قیمت در خودرو استفاده کنید بدون اینکه ابتدا آنها را تثبیت کنید، آنها به سرعت شروع به پلک زدن می کنند و به طور کلی درخشش را متوقف می کنند.

بنابراین من با همان مشکل روبرو شدم - LED ها در ابعاد شروع به چشمک زدن کردند، زیرا زمانی برای تثبیت آنها تنبل بودم.

مدارهای تثبیت کننده آماده زیادی برای دستگاه های 12 ولتی وجود دارد. اغلب می‌توانید ریزمدار KR142EN8B یا موارد مشابه را در قفسه‌ها پیدا کنید. این ریز مدار برای جریان تا 1.5 آمپر طراحی شده است، اما برای تأثیر بیشتر باید با استفاده از خازن های ورودی و خروجی روشن شود.

مدار استاندارد شامل استفاده از خازن های 0.33 و 0.033 μF (در صورت استفاده از حافظه) است. اما شخصاً تصمیم گرفتم آن را با استفاده از 4 خازن روشن کنم: 470 µF و 0.47 µF در ورودی و بر این اساس، 10 برابر ظرفیت کمتر در خروجی. یادم نیست، اما در جایی در انجمن ها با چنین گنجاندن مواجه شدم و تصمیم گرفتم آن را اعمال کنم.

برای اینکه همه اینها به راحتی در ماشین پیاده سازی شود، تصمیم گرفتم تمام عناصر را مستقیماً روی تراشه لحیم کنم.

ریز مدار با عناصر

ریز مدار با عناصر

علاوه بر خازن ها، دو سیم به ترتیب ورودی و خروجی به میکرو مدار لحیم می شوند. جرم از طریق پایه ریز مدار می آید. پایه وسط ریز مدار فقط برای پایه های خازن استفاده می شود. من سیم را از آن جدا نکردم، زیرا با بدنه مدار یکپارچه شده است.
برای اطمینان از استحکام کل ساختار، تصمیم گرفتم تمام آن را با چسب پر کنم، سپس آن را با حرارت کوچک کنم.

ریز مدارها

تراشه و گرما جمع می شود

تثبیت کننده های آماده

در اتومبیل می توانید آن را از طریق یک پیچ خودکار به بدنه متصل کنید.

تثبیت کننده متصل

این پست وانمود نمی‌کند که چیزی فوق‌العاده فناوری است، اما هرگز نمی‌دانید چه کسی ممکن است آن را مفید بداند :)

نمودار اتصال

به جای KR142EN8B می توانید از L7812CV استفاده کنید، مدار اتصال مشابه است. اگر به نمودار استاندارد نگاه کنید و آن را با من مقایسه کنید، این سؤال پیش می آید: "چرا دقیقاً چنین ظروفی؟"

بگذار توضیح بدهم: مدار سوئیچ استاندارد فقط به تثبیت ولتاژ اشاره دارد، اما به هیچ وجه در برابر کاهش ولتاژ (کوتاه مدت) محافظت نمی کند، بنابراین الکترولیت هایی با ظرفیت کافی به مدار وارد شده اند تا چنین افت هایی را صاف کنند.

البته از نظر تئوری، باتری خودرو باید به عنوان فیلتری برای کاهش ولتاژ عمل کند، اما گاهی اوقات افت ولتاژی رخ می دهد که باتری به سادگی زمان لازم برای گرفتن آن را ندارد. به عنوان مثال، هنگامی که جرقه ای به شمع وارد می شود، جریان قابل توجهی از سیم پیچ عبور می کند که ولتاژ را در شبکه آنبرد کاملاً تخلیه می کند.

همه می‌دانند که ال‌ای‌دی‌ها برای تغذیه به جریان ثابتی نیاز دارند، در غیر این صورت کریستال آن‌ها نمی‌تواند آن را تحمل کند و به سرعت فرو می‌ریزد. برای این منظور، از تثبیت جریان استفاده می شود - مدارهای درایور ویژه یا به سادگی مقاومت. آخرین روش بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد، به خصوص در نوارهای LED، که در آن یک مقاومت برای هر 3 عنصر LED نصب می شود. اما مقاومت ها با وظیفه تثبیت خود به طور مؤثری کنار نمی آیند، زیرا اولاً آنها گرم می شوند (مصرف بیش از حد انرژی) و ثانیاً طبق قانون اهم جریان داده شده را در محدوده ولتاژ باریک حفظ می کنند.

معرفی یک عنصر رادیویی نسل جدید - تنظیم کننده جریان فشرده برای LED ها از OnSemi NSI45020AT1G. مزیت مهم آن این است که دو ترمینال و مینیاتوری است که به طور خاص برای کنترل LED های کم مصرف ایجاد شده است. این دستگاه در بسته بندی SMD SOD-123 ساخته شده و جریان پایدار 20 میلی آمپر را بدون نیاز به قطعات خارجی اضافی در مدار فراهم می کند. چنین دستگاه ساده و قابل اعتمادی به شما امکان می دهد راه حل های ارزان قیمت برای کنترل LED ها ایجاد کنید. در داخل آن یک مدار متشکل از یک ترانزیستور اثر میدانی و چندین بخش سیم کشی وجود دارد که به طور طبیعی با عناصر حفاظت رادیویی همراه است. چیزی شبیه به این درایور LED.

رگولاتور به صورت سری به مدار LED متصل می شود، با حداکثر ولتاژ کاری 45 ولت کار می کند، جریانی را در مدار 20 میلی آمپر با دقت 10% تامین می کند و دارای محافظ داخلی ESD و حفاظت معکوس قطبی است. با افزایش دمای کنترل کننده، جریان خروجی کاهش می یابد. افت ولتاژ 0.5 ولت و ولتاژ روشن 7.5 ولت است.

مدارهای اتصال تثبیت کننده جریان LED

برای اطمینان از جریان بیش از 20 میلی آمپر در مدار، باید چندین تنظیم کننده را به صورت موازی وصل کنید (2 رگولاتور - جریان 40 میلی آمپر، 3 تنظیم کننده - جریان 60 میلی آمپر، 5 تنظیم کننده - 100 میلی آمپر).

ویژگی های اصلی رگولاتور NSI45020

• جریان قابل تنظیم 20±10% میلی آمپر؛
• حداکثر ولتاژ آند-کاتد 45 ولت;
• محدوده دمای کارکرد -55…+150°C;
• محفظه SOD-123 با استفاده از فناوری بدون سرب ساخته شده است.

زمینه های کاربرد تثبیت کننده NSI45020AT1G: پانل های نور، نورپردازی تزئینی، نور پس زمینه نمایشگر. در خودروها، رگولاتور جریان بر روی نور پس زمینه آینه ها، داشبوردها و دکمه ها نصب می شود. همچنین در نوارهای LED به جای مقاومت های معمولی استفاده می شود که به شما امکان می دهد نوارهای LED را به منابع ولتاژهای مختلف بدون از دست دادن روشنایی متصل کنید. ولتاژ تغذیه NSI45020 تا 45 ولت است، خروجی 20 میلی آمپر پایدار است. به صورت سری با زنجیره ای از LED ها وصل شده است، تنها شرط: مجموع افت ولتاژ روی LED ها باید حداقل 0.7 ولت کمتر از ولتاژ ورودی باشد. به طور کلی، قطعه مفید است، و اگر قیمت برای آنها کم بودند، می توانید با خیال راحت یک دسته را خریداری کنید و آن را به جای مقاومت، برای همه LED ها در دستگاه ها و سازه ها نصب کنید.