Стабилизатор тока для светодиода на полевом транзисторе: Схемы стабилизаторов тока для светодиодов на транзисторах и микросхемах

Содержание

Стабилизатор тока для светодиодов на полевом транзисторе

Бывают случаи, когда необходимо пропускать стабильный ток через светодиоды, ограничить ток зарядки аккумуляторов или испытать источник питания, а реостата под рукой нет. В этом, и не только, случае помогут специальные схемотехнические решения ограничивающие, регулирующие и стабилизирующие ток. Далее подробно рассмотрены схемы стабилизаторов и регуляторов тока. Источники тока, в отличие от источников напряжения, стабилизируют выходной ток, изменяя выходное напряжение так, чтобы ток через нагрузку всегда оставался одинаковым. Таким образом, источник тока отличается от источника напряжения, как вода отличается от суши. Типичное применение источников тока — питание светодиодов, зарядка аккумуляторов и т.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Плавное включение светодиодов на одном транзисторе.

Стабилизатор тока для светодиодов, схемы


Известно, что яркость светодиода очень сильно зависит от протекающего через него тока. В то же время ток светодиода очень круто зависит от питающего напряжения. Отсюда возникают заметные пульсации яркости даже при незначительной нестабильности питания.

Но пульсации — это не страшно, гораздо хуже то, что малейшее повышение питающего напряжения может привести к настолько сильному увеличению тока через светодиоды, что они просто выгорят. Чтобы этого не допустить, светодиоды особенно мощные обычно запитывают через специальные схемы — драйверы, которые по сути своей являются стабилизаторами тока.

В этой статье будут рассмотрены схемы простых стабилизаторов тока для светодиодов на транзисторах или распространенных микросхемах. Для стабилизации тока через светодиоды можно применить хорошо известные решения:. На рисунке 1 представлена схема, работа которой основана на т. Транзистор, включенный таким образом, стремится поддерживать напряжение на эмиттере в точности таким же, как и на базе разница будет только в падении напряжения на переходе база-эмиттер.

Таким образом, зафиксировав напряжение базы с помощью стабилитрона, мы получаем фиксированное напряжение на R1. Ток эмиттера практически совпадает с током коллектора, а значит и с током через светодиоды. Обычные диоды имеют очень слабую зависимость прямого напряжения от тока, поэтому возможно их применение вместо труднодоступных низковольтных стабилитронов.

Вот два варианта схем для транзисторов разной проводимости, в которых стабилитроны заменены двумя обычными диодами VD1, VD Ток через светодиоды задается подбором резистора R2. Резистор R1 выбирают таким образом, чтобы выйти на линейный участок ВАХ диодов с учетом тока базы транзистора.

Напряжение питания всей схемы должно быть не меньше, чем суммарное напряжение всех светодиодов плюс около Например, если нужно получить ток 30 мА через 3 последовательно включенных светодиодов с прямым напряжением 3. При этом сопротивление резистора должно быть около 20 Ом, мощность рассеивания — 18 мВт. Транзистор следует подобрать с максимальным напряжением Uкэ не ниже напряжения питания, например, распространенный S n-p-n.

Сопротивление R1 будет зависеть от коэфф. Для S и диодов 1N достаточно будет 10 кОм. Применим описанный стабилизатор для совершенствования одного из светодиодных светильников, описанного в этой статье. Улучшенная схема будет выглядеть так:. Данная доработка позволяет значительно снизить пульсации тока и, следовательно, яркости светодиодов. Но главный плюс схемы заключается в нормализации режима работы светодиодов и защита их от бросков напряжения во время включения.

Это приводит к существенному продлению срока службы светодиодной лампы. Из осциллограмм видно, что добавив в схему стабилизатор тока для светодиода на транзисторе и стабилитроне, мы тут же уменьшили амплитуду пульсаций в несколько раз:. При указанных на схеме номиналах, на транзисторе рассеивается мощность чуть больше 0. Если емкость балластного конденсатора увеличить до 1. В этом случае без радиатора не обойтись, но зато пульсации понизятся чуть ли не до нуля.

Вместо указанного на схеме транзистора 2CS, можно взять 2SC или аналогичный с током коллектора больше мА и допустимым напряжением Uкэ не менее В подойдут, например, старые советские КТ, КТ Стабилитрон рассчитан на напряжение 5. В качестве светодиодов применены распространенные smd-светодиоды из китайской лампочки а еще лучше взять готовую лампу и добавить в нее недостающие компоненты.

Теперь рассмотрим схему, представленную на рисунке 2. Вот она отдельно:. Токовым датчиком здесь является резистор, сопротивление которого рассчитывается по формуле 0.

При увеличении тока через светодиоды, транзистор VT2 начинает открываться сильнее, что приводит к более сильному запиранию транзистора VT1. Ток уменьшается. Таким образом происходит стабилизация выходного тока. Достоинства схемы — ее простота. К недостатку можно записать довольно большое падение напряжения а следовательно и мощности на транзисторе VT1. Это не критично при небольших токах десятки и сотни миллиампер , однако дальнейшее увеличение тока через светодиоды потребует установки этого транзистора на радиатор.

От этого недостатка можно избавиться, применив вместо биполярного транзистора p-канальный MOSFET с низким сопротивлением сток-исток:. Нужный ток, как и прежде, задается подбором резистора R1. VT1 — любой маломощный. Смотрите сами, какие токи вам нужны. Простейшая схема стабилизатора тока для светодиодов на полевом транзисторе состоит всего лишь из одного транзистора с закороченным накоротко затвором и истоком:. Принцип действия схож со схемой на рисунке 1, только в качестве эталонного напряжения используется потенциал «земли».

Величина выходного тока определяется исключительно начальным током стока берется из даташита и практически не зависит от напряжения сток-исток Uси.

Это хорошо видно из графика выходной характеристики:. На схеме на рисунке 3 в цепь истока добавлен резистор R1, задающий некоторое обратное смещение затвора и позволяющий таким образом изменить ток стока а значит и ток нагрузки.

Пример самого простого драйвера тока для светодиода представлен ниже:. Здесь применен полевой транзистор с изолированным затвором и встроенным каналом n-типа BSS Точное значение выходного тока будет зависеть от характеристик конкретного экземпляра и сопротивления R1.

Это, в общем-то, все способы превратить транзистор в стабилизатор тока. Есть еще так называемое токовое зеркало, но применительно к светодиодным светильникам оно не подходит. Поэтому перейдем к микросхемам. Микросхемы позволяют добиться гораздо более высоких характеристик, чем транзисторы. Чаще всего для сборки стабилизатор тока для светодиодов своими руками используют прецизионные термостабильные источники опорного напряжения TL, LM и другие.

Типовая схема стабилизатора тока для светодиодов на TL выглядит так:. Так как микросхема ведет себя так, чтобы поддерживать на резисторе R2 фиксированное напряжение 2.

И чем выше будет коэффициент усиления транзистора hfe, тем больше эти токи будут совпадать. А вот пример практического применения TL в светодиодной лампе:. На транзисторе падает около В, рассеиваемая мощность составляет менее 1. Транзисторы в корпусе TO не требуют установки на радиатор до мощностей 1.

Резистор R3 служит для ограничения импульса зарядки конденсатора при включении питания. Ток через нагрузку задается резистором R2. В качестве нагрузки Rн здесь выступают 90 белых чип-светодиодов LED Максимальная мощность при токе 60 мА составляет 0. С учетом допустимого разброса напряжения Вольт см. ГОСТ , выпрямленное напряжение на конденсаторе C1 будет находиться в диапазоне от до В, поэтому он должен быть рассчитан на напряжение не менее В.

Например, резистор, задающий рабочий режим микросхемы DA1 должен обеспечивать ток не менее 0. Любой интегральный стабилизатор напряжения можно превратить в стабилизатор тока, добавив всего один резистор в соответствии со схемой:. Только надо учитывать, что, при таком включении, входное напряжение должно быть больше, чем напряжение стабилизации микросхемы на некоторую величину падение напряжение на самом стабилизаторе. Обычно это где-то Ну и, само собой, добавить напряжение на нагрузке.

Вот, например, конкретный пример стабилизатора тока для светодиодов на ЛМ Параметры схемы рассчитаны на 10 smd-диодов с прямым напряжением 3. Потребляемый ток ток через светодиоды — мА. Рассчитать сопротивление и мощность резистора под другие значения тока можно с помощью простенькой программки Regulator Design скачать. Очевидно, что чем выше выходное напряжение стабилизатора, тем больше тепла будет выделяться на токозадающем резисторе и, следовательно, тем хуже КПД.

Поэтому для наших целей лучше подойдет LM, чем LM Но я бы порекомендовал использовать для сборки своими руками драйвер для светодиода на lm см. Не менее эффективным получается линейный стабилизатор тока для светодиодов на LM Типовая схема включения:.

Простейшая схема включения LM для светодиодов, позволяющая собрать мощный светильник, состоит из выпрямителя с емкостным фильтром, стабилизатора тока и 93 светодиодов SMD Если такая большая гирлянда из светодиодов не нужна, то к драйверу на LM для питания светодиодов придется добавить балластный резистор или конденсатор чтобы загасить лишнее напряжение.

Как это сделать мы очень подробно рассматривали в этой статье. Поэтому использовать такой светильник нужно там, где напряжение более менее стабильно. И на емкости этого конденсатора не стоит экономить. К недостаткам приведенных в статье схем следует отнести низкий КПД за счет бесполезной траты мощности на регулирующих элементах.

Впрочем, это свойственно всем линейным стабилизаторам тока. Низкий коэффициент полезного действия неприемлем для устройств, питающихся от автономных источников тока светильники, фонарики и т. Когда собирается первый блок питания, схема берётся самая простая — чтобы всё получилось наверняка.

Только счастье это длиться не очень долго и вскоре становиться совершенно очевидным, что в БП обязательно должна быть возможность регулирования силы тока на выходе. Есть интересный вариант. К маломощному блоку питания можно изготовить приставку для регулировки тока в интервале от 20 mA и до максимума того, что он способен дать, вот по этой схеме:. Токовый стабилизатор действительно нужная вещица. Например, поможет зарядить любой аккумулятор, рассчитанный на напряжение до 9 вольт включительно, причём замечу, зарядить качественно.


Подключение светодиодов через стабилизатор тока

Светодиоды для своего питания требуют применения устройств, которые будут стабилизировать ток, проходящий через них. В случае индикаторных и других маломощных светодиодов можно обойтись резисторами. Их несложный расчет можно еще упростить, воспользовавшись «Калькулятором светодиодов». Для использования мощных светодиодов не обойтись без использования токостабилизирующих устройств — драйверов. Кроме того, они обеспечивают стабильный ток и при изменении напряжения источника питания. А это может быть актуально, если светодиод питается, например, от аккумуляторов. Самые простые ограничители тока — резисторы — обеспечить это не могут по своей природе.

Принцип работы стабилизатора тока, теория токовой стабилизации, Схемы на схемы, основной элемент которой мощный биполярный или полевой транзистор. Транзисторный стабилизатор тока для светодиодов.

Простейший стабилизатор постоянного тока

Бывают случаи, когда необходимо пропускать стабильный ток через светодиоды, ограничить ток зарядки аккумуляторов или испытать источник питания, а реостата под рукой нет. В этом, и не только, случае помогут специальные схемотехнические решения ограничивающие, регулирующие и стабилизирующие ток. Далее подробно рассмотрены схемы стабилизаторов и регуляторов тока. Источники тока, в отличие от источников напряжения, стабилизируют выходной ток, изменяя выходное напряжение так, чтобы ток через нагрузку всегда оставался одинаковым. Таким образом, источник тока отличается от источника напряжения, как вода отличается от суши. Типичное применение источников тока — питание светодиодов, зарядка аккумуляторов и т. Не путайте стабилизатор тока со стабилизатором напряжения! Это регулируемые стабилизаторы напряжения способные работать с токами до 1,5А, входными напряжениями до 40В и рассеивают мощность до 10Вт при соблюдении теплового режима. Схема и применение показаны на рисунках ниже. Стабилизатор тока на КРЕН в качестве зярядного устройства.

Стабилизатор тока для светодиода

Мы рассмотрим действительно простой и недорогой мощный светодиодный драйвер. Схема представляет собой источник постоянного тока, что означает, что он сохраняет яркость LED постоянной независимо от того, какое питание вы используете. Ели при ограничении тока небольших сверхярких светодиодов достаточно резистора, то для мощностей свыше 1-го ватта нужна специальная схема. В общем так питать светодиод лучше, чем с помощью резистора.

Полупроводниковый прибор, о котором пойдет речь, предназначен для стабилизации тока на требуемом уровне, обладает низкой стоимостью и дает возможность упростить разработку схем многих электронных приборов.

ИсточНик тока для светодиодов

Светодиодные светильники выполняют свои функции полноценно при качественном питании. Даже незначительные колебания силы тока в цепи провоцируют видимые пульсации, ухудшают долговечность. Аналогичные задачи решают в процессе зарядки аккумуляторных батарей. Для корректного решения обозначенных и других проблем подойдет стабилизатор тока на транзисторе. Самостоятельная сборка поможет обеспечить рабочие параметры устройства в точном соответствии с техническим заданием. Представленные ниже сведения пригодятся для выбора оптимальной электрической схемы.

Стабилизаторы тока. Виды и устройство. Работа и применение

Известно, что яркость светодиода очень сильно зависит от протекающего через него тока. В то же время ток светодиода очень круто зависит от питающего напряжения. Отсюда возникают заметные пульсации яркости даже при незначительной нестабильности питания. Но пульсации — это не страшно, гораздо хуже то, что малейшее повышение питающего напряжения может привести к настолько сильному увеличению тока через светодиоды, что они просто выгорят. Чтобы этого не допустить, светодиоды особенно мощные обычно запитывают через специальные схемы — драйверы, которые по сути своей являются стабилизаторами тока. В этой статье будут рассмотрены схемы простых стабилизаторов тока для светодиодов на транзисторах или распространенных микросхемах.

Не хотелось бы использовать линейные стабилизаторы тока из-за . я предположил, что закорачивающик полевой транзистор имеет.

Стабилизатор тока на транзисторе

Главным электрическим параметром светодиодов LED является их рабочий ток. Когда в таблице характеристик светодиода мы встречаем рабочее напряжение, то нужно понимать, что речь идет о падении напряжения на светодиоде при протекании рабочего тока. То есть рабочий ток определяет рабочее напряжение LED.

Стабилизатор тока на транзисторе. Стабилизаторы тока схемы

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Простой источник тока на полевом транзисторе

Известно, что яркость светодиода очень сильно зависит от протекающего через него тока. В то же время ток светодиода очень круто зависит от питающего напряжения. Отсюда возникают заметные пульсации яркости даже при незначительной нестабильности питания. Но пульсации — это не страшно, гораздо хуже то, что малейшее повышение питающего напряжения может привести к настолько сильному увеличению тока через светодиоды, что они просто выгорят. Чтобы этого не допустить, светодиоды особенно мощные обычно запитывают через специальные схемы — драйверы, которые по сути своей являются стабилизаторами тока. В этой статье будут рассмотрены схемы простых стабилизаторов тока для светодиодов на транзисторах или распространенных микросхемах.

Импульсные регулируемые постоянного тока.

Яркость светодиодных источников зависит от протекающего тока, а он в свою очередь — от напряжения питания. В условиях колебания нагрузки возникает пульсация светильников. Для ее предотвращения используется специальный драйвер — стабилизатор тока. При поломках элемент можно сделать самостоятельно. Стабилизатор обеспечивает постоянство показателей рабочего тока LED-диодов при его отклонении от нормы. Он предотвращает перегрев и выгорание светодиодов, поддерживает постоянство потока при перепадах напряжения или разрядке АКБ.

Я уже публиковал в своем журнале схему контроллера DRL. Переношу ее сюда. Также предусмотрел стабилизатор тока для светодиодов на LM


Источник тока для светодиода на одном полевом транзисторе.Защита от короткого замыкания | Электронные схемы

источник тока для светодиода на полевом транзисторе

источник тока для светодиода на полевом транзисторе

Известно,что для питания светодиода требуется ток и желательно,чтобы этот ток был стабильным.Самым простым ограничителем тока для светодиода является резистор.Подбираете сопротивление резистора на нужный ток и подключаете к нему светодиод.Но у этого способа есть один важный недостаток.При превышении напряжения источника питания ток через резистор также начнет увеличиваться,что может привести к быстрому выходу из строя светодиода.Есть один интересный способ,как сделать стабильный ток для светодиода и еще защитить источник питания при коротком замыкании в нагрузке.Оказывается,это все можно сделать на одном полевом транзисторе.

ограничение тока для светодиода на резисторе не стабильно

ограничение тока для светодиода на резисторе не стабильно

Транзистор надо взять не мосфет а типа кп303 или кп307.Закорачиваем затвор-исток транзистора и стабилизатор готов.Выходной ток транзистора не будет превышать начального тока стока,об этом токе можно узнать из даташита на транзистор.И этот ток у всех транзисторов разный.У кп303е я наблюдал ток 8 мА и 15 мА,у транзистора кп302вм он будет 45 мА и транзистор с таким током будет нагреваться.Схему проверял с напряжением на входе до 10 Вольт.

ограничитель тока для светодиода на одном полевом транзисторе

ограничитель тока для светодиода на одном полевом транзисторе

Обычно ток для светодиода равен 20мА,вот под этот ток и можно подобрать транзистор.Проверял этот способ на короткое замыкание и это отлично работает.

источник тока и защита от короткого замыкания на одном полевом транзисторе

источник тока и защита от короткого замыкания на одном полевом транзисторе

Схемы преобразователей для светодиодов на полевых транзисторах. Драйвер светодиода на mc34063. Схема и описание. Какой стабилизатор использовать в авто

Несмотря на богатый выбор в магазинах светодиодных фонариков различных конструкций, радиолюбители разрабатывают свои варианты схем для питания белых суперярких светодиодов. В основном задача сводится к тому, как запитать светодиод всего от одной батарейки или аккумулятора, провести практические исследования.

После того, как получен положительный результат, схема разбирается, детали складываются в коробочку, опыт завершен, наступает моральное удовлетворение. Часто исследования на этом останавливаются, но иногда опыт сборки конкретного узла на макетной плате переходит в реальную конструкцию, выполненную по всем правилам искусства. Далее рассмотрены несколько простых схем, разработанных радиолюбителями.

В ряде случаев установить, кто является автором схемы очень трудно, поскольку одна и та же схема появляется на разных сайтах и в разных статьях. Часто авторы статей честно пишут, что эту статью нашли в интернете, но кто опубликовал эту схему впервые, неизвестно. Многие схемы просто срисовываются с плат тех же китайских фонариков.

Зачем нужны преобразователи

Все дело в том, что прямое падение напряжения на , как правило, не менее 2,4…3,4В, поэтому от одной батарейки с напряжением 1,5В, а тем более аккумулятора с напряжением 1,2В зажечь светодиод просто невозможно. Тут есть два выхода. Либо применять батарею из трех или более гальванических элементов, либо строить хотя бы самый простой .

Именно преобразователь позволит питать фонарик всего от одной батарейки. Такое решение уменьшает расходы на источники питания, а кроме того позволяет полнее использовать : многие преобразователи работоспособны при глубоком разряде батареи до 0,7В! Использование преобразователя также позволяет уменьшить габариты фонарика.

Схема представляет собой блокинг-генератор. Это одна из классических схем электроники, поэтому при правильной сборке и исправных деталях начинает работать сразу. Главное в этой схеме правильно намотать трансформатор Tr1, не перепутать фазировку обмоток.

В качестве сердечника для трансформатора можно использовать ферритовое кольцо с платы от негодной . Достаточно намотать несколько витков изолированного провода и соединить обмотки, как показано на рисунке ниже.

Трансформатор можно намотать обмоточным проводом типа ПЭВ или ПЭЛ диаметром не более 0,3мм, что позволит уложить на кольцо чуть большее количество витков, хотя бы 10…15, что несколько улучшит работу схемы.

Обмотки следует мотать в два провода, после чего соединить концы обмоток, как показано на рисунке. Начало обмоток на схеме показано точкой. В качестве можно использовать любой маломощный транзистор n-p-n проводимости: КТ315, КТ503 и подобные. В настоящее время проще найти импортный транзистор, например BC547.

Если под рукой не окажется транзистора структуры n-p-n, то можно применить , например КТ361 или КТ502. Однако, в этом случае придется поменять полярность включения батарейки.

Резистор R1 подбирается по наилучшему свечению светодиода, хотя схема работает, даже если его заменить просто перемычкой. Вышеприведенная схема предназначена просто «для души», для проведения экспериментов. Так после восьми часов беспрерывной работы на один светодиод батарейка с 1,5В «садится» до 1,42В. Можно сказать, что почти не разряжается.

Для исследования нагрузочных способностей схемы можно попробовать подключить параллельно еще несколько светодиодов. Например, при четырех светодиодах схема продолжает работать достаточно стабильно, при шести светодиодах начинает греться транзистор, при восьми светодиодах яркость заметно падает, транзистор греется весьма сильно. А схема, все-таки, продолжает работать. Но это только в порядке научных изысканий, поскольку транзистор в таком режиме долго не проработает.

Если на базе этой схемы планируется создать простенький фонарик, то придется добавить еще пару деталей, что обеспечит более яркое свечение светодиода.

Нетрудно видеть, что в этой схеме светодиод питается не пульсирующим, а постоянным током. Естественно, что в этом случае яркость свечения будет несколько выше, а уровень пульсаций излучаемого света будет намного меньше. В качестве диода подойдет любой высокочастотный, например, КД521 ().

Преобразователи с дросселем

Еще одна простейшая схема показана на рисунке ниже. Она несколько сложнее, чем схема на рисунке 1 , содержит 2 транзистора, но при этом вместо трансформатора с двумя обмотками имеет только дроссель L1. Такой дроссель можно намотать на кольце все от той же энергосберегающей лампы, для чего понадобится намотать всего 15 витков обмоточного провода диаметром 0,3…0,5мм.

При указанном параметре дросселя на светодиоде можно получить напряжение до 3,8В (прямое падение напряжения на светодиоде 5730 3,4В), что достаточно для питания светодиода мощностью 1Вт. Наладка схемы заключается в подборе емкости конденсатора C1 в диапазоне ±50% по максимальной яркости светодиода. Схема работоспособна при снижении напряжения питания до 0,7В, что обеспечивает максимальное использование емкости батареи.

Если рассмотренную схему дополнить выпрямителем на диоде D1, фильтром на конденсаторе C1, и стабилитроном D2, получится маломощный блок питания, который можно применить для питания схем на ОУ или других электронных узлов. При этом индуктивность дросселя выбирается в пределах 200…350 мкГн, диод D1 с барьером Шоттки, стабилитрон D2 выбирается по напряжению питаемой схемы.

При удачном стечении обстоятельств с помощью такого преобразователя можно получить на выходе напряжение 7…12В. Если предполагается использовать преобразователь для питания только светодиодов, стабилитрон D2 можно из схемы исключить.

Все рассмотренные схемы являются простейшими источниками напряжения: ограничение тока через светодиод осуществляется примерно так же, как это делается в различных брелоках или в зажигалках со светодиодами.

Светодиод через кнопку включения, без всякого ограничительного резистора, питается от 3…4-х маленьких дисковых батареек, внутреннее сопротивление которых ограничивает ток через светодиод на безопасном уровне.

Схемы с обратной связью по току

А светодиод является, все-таки, токовым прибором. Неспроста в документации на светодиоды указывается именно прямой ток. Поэтому настоящие схемы для питания светодиодов содержат обратную связь по току: как только ток через светодиод достигает определенного значения, выходной каскад отключается от источника питания.

В точности также работают и стабилизаторы напряжения, только там обратная связь по напряжению. Ниже показана схема для питания светодиодов с токовой обратной связью.

При внимательном рассмотрении можно увидеть, что основой схемы является все тот же блокинг-генератор, собранный на транзисторе VT2. Транзистор VT1 является управляющим в цепи обратной связи. Обратная связь в данной схеме работает следующим образом.

Светодиоды питаются напряжением, которое накапливается на электролитическом конденсаторе. Заряд конденсатора производится через диод импульсным напряжением с коллектора транзистора VT2. Выпрямленное напряжение используется для питания светодиодов.

Ток через светодиоды проходит по следующему пути: плюсовая обкладка конденсатора, светодиоды с ограничительными резисторами, резистор токовой обратной связи (сенсор) Roc, минусовая обкладка электролитического конденсатора.

При этом на резисторе обратной связи создается падение напряжения Uoc=I*Roc, где I ток через светодиоды. При возрастании напряжения на (генаратор, все-таки, работает и заряжает конденсатор), ток через светодиоды увеличивается, а, следовательно, увеличивается и напряжение на резисторе обратной связи Roc.

Когда Uoc достигает 0,6В транзистор VT1 открывается, замыкая переход база-эмиттер транзистора VT2. Транзистор VT2 закрывается, блокинг-генератор останавливается, и перестает заряжать электролитический конденсатор. Под воздействием нагрузки конденсатор разряжается, напряжение на конденсаторе падает.

Уменьшение напряжения на конденсаторе приводит к снижению тока через светодиоды, и, как следствие, уменьшению напряжения обратной связи Uoc. Поэтому транзистор VT1 закрывается и не препятствует работе блокинг-генератора. Генератор запускается, и весь цикл повторяется снова и снова.

Изменяя сопротивление резистора обратной связи можно в широких пределах изменять ток через светодиоды. Подобные схемы называются импульсными стабилизаторами тока.

Интегральные стабилизаторы тока

В настоящее время стабилизаторы тока для светодиодов выпускаются в интегральном исполнении. В качестве примеров можно привести специализированные микросхемы ZXLD381, ZXSC300. Схемы, показанные далее, взяты из даташитов (DataSheet) этих микросхем.

На рисунке показано устройство микросхемы ZXLD381. В ней содержится генератор ШИМ (Pulse Control), датчик тока (Rsense) и выходной транзистор. Навесных деталей всего две штуки. Это светодиод LED и дроссель L1. Типовая схема включения показана на следующем рисунке. Микросхема выпускается в корпусе SOT23. Частота генерации 350КГц задается внутренними конденсаторами, изменить ее невозможно. КПД устройства 85%, запуск под нагрузкой возможен уже при напряжении питания 0,8В.

Прямое напряжение светодиода должно быть не более 3,5В, как указано в нижней строчке под рисунком. Ток через светодиод регулируется изменением индуктивности дросселя, как показано в таблице в правой части рисунка. В средней колонке указан пиковый ток, в последней колонке средний ток через светодиод. Для снижения уровня пульсаций и повышения яркости свечения возможно применение выпрямителя с фильтром.

Здесь применяется светодиод с прямым напряжением 3,5В, диод D1 высокочастотный с барьером Шоттки, конденсатор C1 желательно с низким значением эквивалентного последовательного сопротивления (low ESR). Эти требования необходимы для того, чтобы повысить общий КПД устройства, по возможности меньше греть диод и конденсатор. Выходной ток подбирается при помощи подбора индуктивности дросселя в зависимости от мощности светодиода.

Отличается от ZXLD381 тем, что не имеет внутреннего выходного транзистора и резистора-датчика тока. Такое решение позволяет значительно увеличить выходной ток устройства, а следовательно применить светодиод большей мощности.

В качестве датчика тока используется внешний резистор R1, изменением величины которого можно устанавливать требуемый ток в зависимости от типа светодиода. Расчет этого резистора производится по формулам, приведенным в даташите на микросхему ZXSC300. Здесь эти формулы приводить не будем, при необходимости несложно найти даташит и подсмотреть формулы оттуда. Выходной ток ограничивается лишь параметрами выходного транзистора.

При первом включении всех описанных схем желательно батарейку подключать через резистор сопротивлением 10Ом. Это поможет избежать гибели транзистора, если, например, неправильно подключены обмотки трансформатора. Если с этим резистором светодиод засветился, то резистор можно убирать и проводить дальнейшие настройки.

Борис Аладышкин

Главным электрическим параметром светодиодов (LED) является их рабочий ток. Когда в таблице характеристик светодиода мы встречаем рабочее напряжение, то нужно понимать, что речь идет о падении напряжения на светодиоде при протекании рабочего тока. То есть рабочий ток определяет рабочее напряжение LED. Поэтому только стабилизатор тока для светодиодов может обеспечить их надежную работу.

Назначение и принцип работы

Стабилизаторы должны обеспечивать постоянный рабочий ток светодиодов когда в сети питания есть проблемы с отклонением напряжения от нормы (вам будет интересно узнать, ). Стабильный рабочий ток в первую очередь необходим для защиты LED от перегрева. Ведь при превышении максимально допустимого тока, светодиоды выходят из строя. Также стабильность рабочего тока обеспечивает постоянство светового потока прибора, например, при разряде аккумуляторных батарей или колебаниях напряжения в питающей сети.

Стабилизаторы тока для светодиодов имеют разные виды исполнения, а обилие вариантов схем исполнения радует глаз. На рисунке приведены три самые популярные схемы стабилизаторов на полупроводниках.

  1. Схема а) — Параметрический стабилизатор. В этой схеме стабилитрон задает постоянное напряжение на базе транзистора, который включен по схеме эмиттерного повторителя. Благодаря стабильности напряжения на базе транзистора, напряжение на резисторе R тоже постоянно. В силу закона Ома ток на резисторе также не меняется. Так как ток резистора равен току эмиттера, то стабильны токи эмиттера и коллектора транзистора. Включая нагрузку в цепь коллектора, мы получим стабилизированный ток.
  2. Схема б). В схеме, напряжение на резисторе R стабилизируется следующим образом. При увеличении падения напряжения на R, больше открывается первый транзистор. Это приводит к уменьшению тока базы второго транзистора. Второй транзистор немного закрывается и напряжение на R стабилизируется.
  3. Схема в). В третьей схеме ток стабилизации определяется начальным током полевого транзистора. Он не зависит от напряжения, приложенного между стоком и истоком.

В схемах а) и б) ток стабилизации определяется номиналом резистора R. Применяя вместо постоянного резистора подстрочный можно регулировать выходной ток стабилизаторов.

Производители электронных компонентов производят множество микросхем стабилизаторов для светодиодов. Поэтому в настоящее время в промышленных изделиях и в радиолюбительских конструкциях чаще применяются стабилизаторы в интегральном исполнении. Почитать про все возможные способы подключения светодиодов можно .

Обзор известных моделей

Большинство микросхем для питания светодиодов выполнены в виде импульсных преобразователей напряжения. Преобразователи, в которых роль накопителя электрической энергии выполняет катушка индуктивности (дроссель) называются бустерами. В бустерах преобразование напряжения происходит за счет явления самоиндукции. Одна из типичных схем бустера приведена на рисунке.

Схема стабилизатора тока работает следующим образом. Транзисторный ключ находящийся внутри микросхемы периодически замыкает дроссель на общий провод. В момент размыкания ключа в дросселе возникает ЭДС самоиндукции, которая выпрямляется диодом. Характерно то, что ЭДС самоиндукции может значительно превышать напряжение источника питания.

Как видно из схемы для изготовления бустера на TPS61160 производства фирмы Texas Instruments требуется совсем немного компонентов. Главными навесными деталями являются дроссель L1, диод Шоттки D1, выпрямляющий импульсное напряжение на выходе преобразователя, и R set .

Резистор выполняет две функции. Во-первых, резистор ограничивает ток, протекающий через светодиоды, а во-вторых, резистор служит элементом обратной связи (своего рода датчиком). С него снимается измерительное напряжение, и внутренние схемы чипа стабилизируют ток, протекающий через LED, на заданном уровне. Изменяя номинал резистора можно изменять ток светодиодов.

Преобразователь на TPS61160 работает на частоте 1.2 МГц, максимальный выходной ток может составлять 1.2 А. С помощью микросхемы можно питать до десяти светодиодов включенных последовательно. Яркость светодиодов можно изменять путем подачи на вход «контроль яркости» сигнала ШИМ переменной скважности. КПД приведенной схемы составляет около 80%.

Нужно заметить, что бустеры обычно используются, когда напряжение на светодиодах выше напряжения источника питания. В случаях, когда требуется понизить напряжение, чаще применяют линейные стабилизаторы. Целую линейку таких стабилизаторов MAX16xxx предлагает фирма MAXIM. Типовая схема включения и внутренняя структура подобных микросхем представлена на рисунке.

Как видно из структурной схемы, стабилизация тока светодиодов осуществляется Р-канальным полевым транзистором. Напряжение ошибки снимается с резистора R sens и подается на схему управления полевиком. Так как полевой транзистор работает в линейном режиме, КПД подобных схем заметно ниже, чем у схем импульсных преобразователей.

Микросхемы линейки MAX16xxx часто применяются в автомобильных приложениях. Максимальное входное напряжение чипов составляет 40 В, выходной ток – 350 мА. Они, как и импульсные стабилизаторы, допускают ШИМ-диммирование.

Стабилизатор на LM317

В качестве стабилизатора тока для светодиодов можно использовать не только специализированные микросхемы. Большой популярностью у радиолюбителей пользуется схема LM317.

LM317 представляет собой классический линейный стабилизатор напряжения имеющий множество аналогов. В нашей стране эта микросхема известна как КР142ЕН12А. Типовая схема включения LM317 в качестве стабилизатора напряжения показана на рисунке.

Для превращения этой схемы в стабилизатор тока достаточно исключить из схемы резистор R1. Включение LM317 в качестве линейного стабилизатора тока выглядит следующим образом.

Выполнить расчет этого стабилизатора довольно просто. Достаточно вычислить номинал резистора R1, подставив значение тока в следующую формулу:

Мощность, рассеиваемая на резисторе равна:

Регулируемый стабилизатор

Предыдущую схему легко превратить в регулируемый стабилизатор. Для этого нужно постоянный резистор R1 заменить на потенциометр. Схема будет выглядеть так:

Как сделать стабилизатор для светодиода своими руками

Во всех приведенных схемах стабилизаторов используется минимальное количество деталей. Поэтому самостоятельно собрать подобные конструкции сможет даже начинающий радиолюбитель освоивший навыки работы с паяльником. Особенно просты конструкции на LM317. Для их изготовления даже не нужно разрабатывать печатную плату. Достаточно припаять подходящий резистор между опорным выводом микросхемы и ее выходом.

Также к входу и выходу микросхемы нужно припаять два гибких проводника и конструкция будет готова. В случае, если с помощью стабилизатора тока на LM317 предполагается питать мощный светодиод, микросхему нужно оснастить радиатором который обеспечит отвод тепла. В качестве радиатора можно использовать небольшую алюминиевую пластинку площадью 15-20 квадратных сантиметров.

Изготавливая конструкции бустеров, в качестве дросселей можно использовать катушки фильтров различных блоков питания. Например, для этих целей хорошо подойдут ферритовые кольца от блоков питания компьютеров, на которые следует намотать несколько десятков витков эмалированного провода диаметром 0.3 мм.

Какой стабилизатор использовать в авто

Сейчас автолюбители часто занимаются модернизацией светотехники своих машин, применяя для этих целей светодиоды или светодиодные ленты (читайте, ). Известно, что напряжение бортовой сети автомобиля может сильно меняться в зависимости от режима работы двигателя и генератора. Поэтому в случае с авто особенно важно применять не стабилизатор 12 вольт, а рассчитанный на конкретный тип светодиодов.

Для автомобиля можно посоветовать конструкции на основе LM317. Также можно использовать одну из модификаций линейного стабилизатора на двух транзисторах, в которой в качестве силового элемента использован мощный N-канальный полевой транзистор. Ниже приведены варианты подобных схем, в том числе и схема .

Вывод

Подводя итог можно сказать, что для надежной работы светодиодных конструкций их необходимо питать с помощью стабилизаторов тока. Многие схемы стабилизаторов просты и доступны для изготовления своими руками. Мы надеемся, что приведенные в материале сведения будут полезны всем, кто интересуется данной темой.

http://electro-tehnyk. *****/docs/led_lait. htm

Светодиодный фонарик с 3-х вольтовым конвертором для светодиода 0.3-1.5V 0.3-1.5 V LED FlashLight

Обычно, для работы синего или белого светодиода требуется 3 — 3,5v, данная схема позволяет запитать синий или белый светодиод низким напряжением от одной пальчиковой батарейки. Normally, if you want to light up a blue or white LED you need to provide it with V, like from a 3 V lithium coin cell.

Детали:
Светодиод
Ферритовое кольцо (диаметром ~10 мм)
Провод для намотки (20 см)
Резистор на 1кОм
N-P-N транзистор
Батарейка

Параметры используемого трансформатора:
Обмотка, идущая на светодиод, имеет ~45 витков, намотанных проводом 0.25мм.
Обмотка, идущая на базу транзистора, имеет ~30 витков провода 0.1мм.
Базовый резистор в этом случае имеет сопротивление около 2К.
Вместо R1 желательно поставить подстроечный резистор, и добиться тока через диод ~22мА, при свежей батарейке измерить его сопротивление, заменив потом его постоянным резистором полученного номинала.

Собранная схема обязана работать сразу.
Возможны только 2 причины, по которым схема работать не будет.
1. перепутаны концы обмотки.
2. слишком мало витков базовой обмотки.
Генерация исчезает, при количестве витков


Куски проводов сложить вместе и намотать на кольцо.
Соединить между собой два конца разных проводов.
Схему можно расположить внутри подходящего корпуса.
Внедрение такой схемы в фонарь, работающий от 3V существенно продлевает, продолжительность его работы от одного комплекта батареек.

Вариант исполнения фонаря от одной батарейки 1,5в.


Транзистор и сопротивление помещаются внутрь ферритового кольца



Белый светодиод работает от севшей батарейки ААА

Вариант модернизации «фонарик – ручка»

Возбуждение изображенного на схеме блокинг-генератора достигается трансформаторной связью на Т1. Импульсы напряжения, возникающие в правой (по схеме) обмотке складываются с напряжением источника питания и поступают на светодиод VD1. Конечно, можно было бы исключить конденсатор и резистор в цепи базы транзистора, но тогда возможен выход из строя VT1 и VD1 при использовании фирменных батарей с низким внутренним сопротивлением. Резистор задает режим работы транзистора, а конденсатор пропускает ВЧ составляющую.

В схеме использовался транзистор КТ315 (как самый дешевый, но можно и любой другой с граничной частотой от 200 МГц), сверхяркий светодиод. Для изготовления трансформатора потребуется кольцо из феррита (ориентировочный размер 10х6х3 и проницаемостью около 1000 HH). Диаметр проволоки около 0,2-0,3 мм. На кольцо наматываются две катушки по 20 витков в каждой.
Если нет кольца, то можно использовать аналогичный по объему и материалу цилиндр. Только придется мотать уже 60-100 витков для каждой из катушек.
Важный момент : мотать катушки нужно в разные стороны.

Фотографии фонарика:
выключатель находится в кнопке «авторучки », а серый металлический цилиндр проводит ток.

По типоразмеру батарейки делаем цилиндр.

Его можно изготовить из бумаги, или использовать отрезок любой жесткой трубки.
Проделываем отверстия по краям цилиндра, обматываем его залуженным проводом, пропускаем в отверстия концы проволоки. Фиксируем оба конца, но оставляем с одного из концов кусок проводника: чтобы можно было подсоединить преобразователь к спирали.
Кольцо из феррита не влезло бы в фонарь, поэтому использовался цилиндр из аналогичного материала.


Цилиндр из катушки индуктивности от старого телевизора.
Первая катушка — около 60 витков.
Потом вторая, мотается в обратную сторону опять 60 или около того. Витки скрепляются клеем.

Собираем преобразователь:

Все располагается внутри нашего корпуса: Распаиваем транзистор, конденсатор резистор, подпаиваем спираль на цилиндре, и катушку. Ток в обмотках катушки должен идти в разные стороны! То есть если вы мотали все обмотки в одну сторону, то поменяйте местами выводы одной из них, иначе генерация не возникнет.

Получилось следующее:


Все вставляем вовнутрь, а в качестве боковых заглушек и контактов используем гайки.
К одной из гаек подпаиваем выводы катушки, а к другой эмиттер VT1. Приклеиваем. маркируем выводы: там, где у нас будет вывод от катушек ставим « — », где вывод от транзистора с катушкой ставим «+» (чтобы было все как в батарейке).

Теперь следует изготовить «ламподиод».


Внимание: на цоколе должен быть минус светодиода.

Сборка:

Как понятно из рисунка, преобразователь представляет собой «заменитель» второй батарейки. Но в отличие от нее, он имеет три точки контакта: с плюсом батарейки, с плюсом светодиода, и общим корпусом (через спираль).

Его местоположение в батарейном отсеке является определенным: он должен контактировать с плюсом светодиода.

Схема светодиодного фонаря на DC/DC конверторе фирмы Analog Device — ADP1110.

Стандартная типовая схема включения ADP1110.
Данная микросхема-конвертер, согласно спецификации фирмы-производителя, выпускается в 8 вариантах:

Выходное напряжение

Регулируемое

Регулируемое

Микросхемы с индексами «N» и «R» отличаются только типом корпуса: R компактнее.
Если вы купили чип с индексом -3.3, можете пропускать следующий абзац и переходить к пункту «Детали».
Если нет — представляю вашему вниманию еще одну схему:


В ней добавлены две детали, позволяющие получить на выходе требуемые 3,3 вольта для питания светодиодов.
Схему можно улучшить, приняв во внимание, что для работы светодиодам нужен источник тока, а не напряжения. Изменения в схеме, что бы она выдавала 60мА (по 20 на каждый диод), а напряжение диоды нам выставят автоматически, те самые 3.3-3.9V.

резистор R1 служит для измерения тока. Преобразователь так устроен, что когда напряжение на выводе FB (Feed Back) превысит 0.22V, он закончит повышать напряжение и ток, значит номинал сопротивления R1 легко рассчитать R1 = 0.22В/Iн, в нашем случаи 3.6Ом. Такая схема помогает стабилизировать ток, и автоматически выбрать необходимое напряжение. К сожалению, на этом сопротивлении будет падать напряжение, что приведет к снижению КПД, однако, практика показала, что оно меньше чем превышение, которое мы выбрали в первом случаи. Я измерял выходное напряжение, и оно составило В. Параметры диодов в таком включении также должны быть по возможности одинаковыми, иначе суммарный ток в 60мА, распределился между ними не поровну, и мы опять, получим разную светимость.

Детали

1. Дроссель подойдет любой от 20 до 100 микрогенри с маленьким (меньше 0.4 Ома) сопротивлением. На схеме указано 47 мкГн. Его можно сделать самому — намотать около 40 витков провода ПЭВ-0.25 на кольце из µ-пермаллоя с проницаемостью порядка 50, типоразмера 10х4х5.
2. Диод Шоттки. 1N5818, 1N5819, 1N4148 или аналогичные. Analog Device НЕ РЕКОМЕНДУЕТ использовать 1N4001
3. Конденсаторы. 47-100 микрофарад на 6-10 вольт. Рекомендуется использовать танталовые.
4. Резисторы. Мощностью 0,125 ватта сопротивлением 2 Ома, возможно 300 ком и 2,2 ком.
5. Светодиоды. L-53PWC — 4 штуки.

Светодиодный фонарь
Преобразователь напряжения для питания светодиода DFL-OSPW5111Р белого свечения с яркостью 30 Кд при токе 80 мА и шириной диаграммы направленности излучения около 12°.


Ток, потребляемый от батареи напряжением 2,41V, — 143мА; при этом через светодиод протекает ток около 70 мА при напряжении на нем 4,17 В. Преобразователь работает на частоте 13 кГц, электрический КПД составляет около 0,85.
Трансформатор Т1 намотан на кольцевом магнитопроводе типоразмера К10x6x3 из феррита 2000НМ.

Первичную и вторичную обмотки трансформатора наматывают одновременно (т. е. в четыре провода).
Первичная обмотка содержит — 2×41 витка провода ПЭВ-2 0,19,
Вторичная обмотка содержит — 2×44 витка провода ПЭВ-2 0,16.
После намотки выводы обмоток соединяют в соответствии со схемой.

Транзисторы КТ529А структуры p-n-p можно заменить на КТ530А структуры n-p-n, в этом случае необходимо изменить полярность подключения батареи GB1 и светодиода HL1.
Детали размещают на рефлекторе, используя навесной монтаж. Обратите внимание на то, чтобы был исключён контакт деталей с жестяной пластиной фонаря, подводящей «минус» батареи GB1. Транзисторы скрепляют между собой хомутом из тонкой латуни, который обеспечивает необходимый отвод тепла, и затем приклеивают к рефлектору. Светодиод размещают взамен лампы накаливания так, чтобы он выступал на 0,5… 1 мм из гнезда для её установки. Это улучшает отвод тепла от светодиода и упрощает его монтаж.
При первом включении питание от батареи подают через резистор сопротивлением 18…24 Ом чтобы не вывести из строя транзисторы при неправильном подключении выводов трансформатора Т1. Если светодиод не светит, необходимо поменять местами крайние выводы первичной или вторичной обмотки трансформатора. Если и это не приводит к успеху, проверяют исправность всех элементов и правильность монтажа.

Преобразователь напряжения для питания светодиодного фонаря промышленного образца.

Преобразователь напряжения для питания светодиодного фонаря
Схема взята из руководства фирмы Zetex по применению микросхем ZXSC310.
ZXSC310 — микросхема драйвера светодиодов.
FMMT 617 или FMMT 618.
Диод Шоттки — практически любой марки.
Конденсаторы C1 = 2.2 мкФ и C2 = 10 мкФ для поверхностного монтажа, 2.2 мкФ величина, рекомендованная производителем, а С2 можно поставить примерно от 1 до 10 мкФ

Катушка индуктивности 68 микрогенри на 0.4 А

Индуктивность и резистор устанавливают с одной стороны платы (где нет печати), все остальные детали — с другой. Единственную хитрость представляет изготовление резистора на 150 миллиом. Его можно сделать из железной проволоки 0.1 мм, которую можно добыть, расплетая тросик. Проволочку следует отжечь на зажигалке, тщательно протереть мелкой шкуркой, облудить концы и кусочек длиной около 3 см припаять в отверстия на плате. Далее в процессе настройки надо, измеряя ток через диоды, двигать проволочку, одновременно разогревая паяльником место ее припаивания к плате.

Таким образом, получается нечто вроде реостата. Добившись тока в 20 мА, паяльник убирают, а ненужный кусок проволочки обрезают. У автора вышла длина примерно 1 см.

Фонарик на источнике тока


Рис. 3. Фонарик на источнике тока, с автоматическим выравниванием тока в светодиодах, так что светодиоды могут быть c любым разбросом параметров (светодиод VD2 задает ток, который повторяют транзисторы VT2, VT3, таким образом, токи в ветвях будут одинаковыми)
Транзисторы конечно тоже должны быть одинаковыми, но разброс их параметров не так критичен, поэтому можно взять либо дискретные транзисторы, либо если сможете найти, три интегральных транзистора в одном корпусе, у них параметры максимально одинаковые. Проиграйтесь с размещением светодиодов, нужно подобрать пару светодиод-транзистор так что бы выходное напряжение было минимально, это повысит КПД.
Введение транзисторов выровняло яркость, однако они имеют сопротивление и на них падает напряжение, что вынуждает преобразователь повышать уровень выходного до 4В, для снижения падения напряжения на транзисторах можно предложить схему на рис.4, это модифицированное токовое зеркало, вместо опорного напряжения Uбэ=0.7В в схеме на рис.3 можно воспользоваться встроенным в преобразователем источником 0.22В, и поддерживать его в коллекторе VT1 при помощи операционика, также встроенным в преобразователь.


Рис. 4. Фонарик на источнике тока, с автоматическим выравниванием тока в светодиодах, и с улучшенным КПД

Т. к. выход операционника имеет тип «открытый коллектор» его необходимо «подтянуть» к питанию, что делает резистор R2. Сопротивления R3, R4 выполняют функции делителя напряжения в точке V2 на 2, таким образом операционник поддержит в точке V2 напряжение 0.22*2 = 0.44В, что меньше чем в предыдущем случаи на 0.3В. Брать делитель еще меньше, чтобы понизить напряжение в точке V2, нельзя т. к. биполярный транзистор имеет сопротивление Rкэ и при работе на нем будет падать напряжение Uкэ, чтобы транзистор правильно работал V2-V1 должно быть больше Uкэ, для нашего случая 0.22В вполне достаточно. Однако биполярные транзисторы можно заменить полевыми, в которых сопротивление сток исток гораздо меньше, это даст возможность уменьшить делитель, так чтобы, сделать разность V2-V1 совсем незначительной.

Дроссель. Дроссель нужно брать с минимальным сопротивлением, особое внимание следует уделить максимальному допустимому току он должен быть порядка мА.
Номинал не играет такой роли как максимальный ток, поэтому Analog Devices рекомендует, что-то между 33 и 180мкГн. В данном случаи, теоретически, если не обращать внимание на габариты, то чем больше индуктивность, тем лучше по всем показателем. Однако на практике это не совсем так, т. к. мы имеем не идеальную катушку, она имеет активное сопротивление и не линейна, кроме того, ключевой транзистор при низких напряжениях уже не выдаст 1.5А. Поэтому лучше попробовать несколько катушек разного типа, конструкции и разного номинала, что бы выбрать катушку, при которой самый высокий КПД, и самое маленькое минимальное входное напряжение, т. е. катушку, с которой фонарик будет светиться максимально долго.

Конденсаторы.
C1 может быть любым. С2 лучше взять танталовым т. к. у него маленькое сопротивление это повышает КПД.

Диод Шотки.
Любой на ток до 1А, желательно с минимальным сопротивлением и минимальным падением напряжения.

Транзисторы.
Любые с током коллектора до 30 мА, коэф. усиления тока порядка 80 с частотой до 100Мгц, КТ318 подойдет.

Светодиоды.
Можно белые NSPW500BS со свечением в 8000мКд от Power Light Systems .

Преобразователь напряжения
ADP1110, или его замену ADP1073, для его использования схему на рис.3 нужно будет изменить, взять дроссель 760мкГ, а R1 = 0.212/60мА = 3.5Ом.

Фонарь на ADP3000-ADJ

Параметры:
Питание В, КПД ок. 75%, два режима яркости — полный и половина.
Ток через диоды 27 мА, в режиме половинной яркости — 13 мА.
В схеме для получения высокого КПД желательно использовать чип-компоненты.
Правильно собранная схема в настройке не нуждается.
Недостатком схемы является высокое (1,25V) напряжение на входе FB (вывод 8).
В настоящее время выпускаются DC/DC конвертеры с напряжением FB около 0,3V, в частности, фирмы Maxim, на которых реально достичь КПД выше 85%.

Схема фонаря на Кр1446ПН1.

Резисторы R1 и R2 — датчик тока. Операционный усилитель U2B — усиливает напряжение, снимаемое с датчика тока. Коэффициент усиления = R4 / R3 + 1 и составляет примерно 19. Требуется такой коэффициент усиления, чтобы при токе через резисторы R1 и R2 60 мА напряжение на выходе открыло транзистор Q1. Изменяя эти резисторы, можно устанавливать другие значения тока стабилизации.
В принципе операционный усилитель можно и не ставить. Просто вместо R1 и R2 ставится один резистор 10 Ом, с него сигнал через резистор 1кОм подаётся на базу транзистора и всё. Но. Это приведёт к уменьшению КПД. На резисторе 10 Ом при токе 60 мА напрасно рассеивается 0.6 Вольта — 36 мВт. В случае применения операционного усилителя потери составят:
на резисторе 0.5 Ома при токе 60 мА = 1.8 мВт + потребление самого ОУ 0.02 мА пусть при 4-х Вольтах = 0.08 мВт
= 1.88 мВт — существенно меньше, чем 36 мВт.

О компонентах.

На месте КР1446УД2 может работать любой малопотребляющий ОУ с низким минимальным значением напряжения питания, лучше подошёл бы OP193FS, но он достаточно дорогой. Транзистор в корпусе SOT23. Полярный конденсатор поменьше — типа SS на 10 Вольт. Индуктивность CW68 100мкГн на ток 710 мА. Хотя ток отсечки у преобразователя 1 А, она работает нормально. С ней получился наилучший КПД. Светодиоды я подбирал по наиболее одинаковому падению напряжения при токе 20 мА. Собран фонарик в корпусе для двух батарей AA. Место под батареи я укоротил под размер батарей AAA, а в освободившемся пространстве навесным монтажом собрал эту схему. Хорошо подойдёт корпус для трёх батарей AA. Ставить нужно будет только две, а на месте третьей разместить схему.

КПД получившегося устройства.
Входные U I P Выходные U I P КПД
Вольт мА мВт Вольт мА мВт %
3.03 90 273 3.53 62 219 80
1.78 180 320 3.53 62 219 68
1.28 290 371 3.53 62 219 59

Замена лампочки фонарика “Жучёк” на модуль фирмы Luxeon Lumiled LXHL- NW98.
Получаем ослепительно яркий фонарик, с очень легким жимом (по сравнению с лампочкой).
https://pandia.ru/text/78/440/images/image083_0.jpg»>


Питание: 1 или 2 батарейки 1,5в работоспособность сохраняется до Uвход.=0,9в
Потребление:
*при разомкнутом переключателе S1 = 300mA
*при замкнутом переключателе S1 = 110mA

Светодиодный электронный фонарь
С питанием всего от одной пальчи­ковой батареи типоразмера АА или AAA на микросхеме (КР1446ПН1), которая является полным аналогом микросхемы МАХ756 (МАХ731) и имеет практиче­ски идентичные характеристики.


За основу взят фо­нарь, в котором в качестве источника питания используются две паль­чиковые батарейки (аккумуляторы) типоразмера АА.
Плата преобразователя помещается в фонарь вместо второго эле­мента питания. С одного торца платы припаян контакт из луженой же­сти для питания схемы, а с другого — светодиод. На выводы светодиода надет кружок из той же жести. Диаметр кружка должен быть чуть боль­ше диаметра цоколя отражателя (на 0,2-0,5 мм), в который вставля­ется патрон. Один из выводов диода (минусовой) припаян к кружку, второй (плюсовой) проходит насквозь и изолирован кусочком трубоч­ки из ПВХ или фторопласта. Назначение кружка — двойное. Он обе­спечивает конструкции необходимую жесткость и одновременно слу­жит для замыкания минусового контакта схемы. Из фонаря заранее удаляют лампу с патроном и помещают вместо нее схему со светодиодом. Выводы светодиода перед установкой на плату укорачивают та­ким образом, чтобы обеспечивалась плотная, без люфта, посадка «по месту». Обычно длина выводов (без учета пайки на плату) равна длине выступающей части полностью вкрученного цоколя лампы.
Схема соединения платы и аккумулятора приведена на рис. 9.2.
Далее фонарь собирают и проверяют его работоспособность. Если схема собрана правильно, то никаких настроек не требуется.

В конструкции применены, стандарт­ные установочные элементы: конденсаторы типа К50-35, дроссели ЕС-24 индуктивностью 18-22 мкГн, светодиоды яркостью 5-10 кд диаметром 5 или 10 мм. Разумеется, возможно, применение и других светодиодов с напряжением питания 2,4-5 В. Схема имеет достаточный запас по мощности и позволяет пи­тать даже светодиоды с яркостью до 25 кд!

О некоторых результатах испытаний данной конструкции.
Доработанный таким образом фонарь проработал со «свежей» ба­тарейкой без перерыва, во включенном состоянии, более 20 часов! Для сравнения — тот же фонарь в «стандартной» комплектации (то есть с лампой и двумя «свежими» батарейками из той же партии) рабо­тал всего 4 часа.
И еще один важный момент. Если применять в данной конструкции перезаряжаемые аккумуляторы, то легко следить за состоянием уров­ня их разрядки. Дело в том, что преобразователь на микросхеме КР1446ПН1 стабильно запускается при входном напряжении 0,8-0,9 В. И свечение светодиодов стабильно яркое, пока напряжение на аккуму­ляторе не достигло этого критического порога. Лампа гореть при таком напряжении, конечно, еще будет, но вряд ли можно говорить о ней как о реальном .

Рис. 9.2 Рис 9.3


Печатная плата устройства приведена на рис. 9.3, а расположение элементов — на рис. 9.4.

Включение и выключение фонаря одной кнопкой


Схема собрана на микросхеме D-триггера CD4013 и полевом транзисторе IRF630 в режиме «выкл.» ток потребления схемы — практически 0. Для стабильной работы D-триггера на входе микросхемы подключен фильтр резистор и конденсатор их функция — устранение контактного дребезга. Не используемые выводы микросхемы лучше никуда не подключать. Микросхема работает от 2 до 12 вольт, в качестве силового ключа можно использовать любой мощный полевой транзистор, т. к. сопротивление сток-исток у полевого транзистора ничтожно мало и не нагружает выход микросхемы.

CD4013A в корпусе SO-14, аналог К561ТМ2, 564ТМ2

Простые схемы генератора.
Позволяют питать светодиод с напряжением загорания 2-3V от 1-1,5V. Короткие импульсы повышенного потенциала отпирают p-n переход. КПД конечно понижается, но это устройство позволяет «выжать» из автономного источника питания почти весь его ресурс.
Проволока 0,1 мм — 100-300 витков с отводом от середины, намотанные на тороидальное колечко.

Светодиодный фонарь с регулируемой яркостью и режимом «Маяк»

Питание микросхемы — генератора с регулируемой скважностью (К561ЛЕ5 или 564ЛЕ5) которая управляет электронным ключом, в предлагаемом устройстве осуществляется от повышающего преобразователя напряжения, что позволяет питать фонарь от одного гальванического элемента 1,5.
Преобразователь выполнен на транзисторах VT1, VT2 по схеме трансформаторного автогенератора с положительной обратной связью по току.
Схема генератора с регулируемой скважностью на упомянутой выше микросхеме К561ЛЕ5 немного изменена с целью улучшения линейности регулирования тока.
Минимальный потребляемый ток фонаря с шестью параллельно включенными суперяркими светодиодами L-53MWC фирмы Kingbnght белого свечения равен 2.3 мА Зависимость потребляемого тока от числа светодиодов — прямо пропорциональная.
Режим «Маяк», когда светодиоды с невысокой частотой ярко вспыхивают и затем гаснут, реализуется при установке регулятора яркости на максимум и повторном включении фонаря. Желаемую частоту световых вспышек регулируют подбором конденсатора СЗ.
Работоспособность фонаря сохраняется при понижении напряжения до 1.1v хотя при этом значительно уменьшается яркость
В качестве электронного ключа применен полевой транзистор с изолированным затвором КП501А (КР1014КТ1В). По цепи управления он хорошо согласуется с микросхемой К561ЛЕ5. Транзистор КП501А имеет следующие предельные параметры, напряжение сток-исток — 240 В; напряжение затвор-исток — 20 В. ток стока — 0.18 А; мощность — 0.5 Вт
Допустимо параллельное включение транзисторов желательно из одной партии. Возможная замена — КП504 с любым буквенным индексом. Для полевых транзисторов IRF540 напряжение питания микросхемы DD1. вырабатываемое преобразователем, должно быть повышено до 10 В
В фонаре с шестью параллельно включенными светодиодами L-53MWC потребляемый ток примерно равен 120 мА при подключении параллельно VT3 второго транзистора — 140 мА
Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце 2000НМ К10- 6″4.5. Обмотки намотаны в два провода, причем конец первой обмотки соединяют с началом второй обмотки. Первичная обмотка содержит 2-10 витков, вторичная — 2*20 витков Диаметр провода — 0.37 мм. марка — ПЭВ-2. Дроссель намотан на таком же магнитопроводе без зазора тем же проводом в один слой, число витков — 38. Индуктивность дросселя 860 мкГн


Схема преобразователя для светодиода от 0,4 до 3V — работающая от одной батарейки AAA. Этот фонарь повышает входное напряжение до нужного простым конвертером DC-DC.




Выходное напряжение составляет приблизительно 7 вт (зависит от напряжения установленного диода LEDs).

Building the LED Head Lamp

https://pandia.ru/text/78/440/images/image107_0.jpg» alt=»Transformer»>
Что касается трансформатора в конвертере DC-DC. Вы должны его сделать самостоятельно. Изображение показывает, как собрать трансформатор.

Ещё вариант преобразователей для светодиодов _http://belza. cz/ledlight/ledm. htm

Зарядные устройства» href=»/text/category/zaryadnie_ustrojstva/» rel=»bookmark»>зарядным устройством .

Свинцово кислотные герметичные аккумуляторные батареи самые дешевые в настоящее время. Электролит в них находится в виде геля, поэтому аккумуляторы допускают работу в любом пространственном положении и не производят никаких вредных испарений. Им свойственна большая долговечность, если не допускать глубокого разряда. Теоретически они не боятся перезаряда, однако злоупотреблять этим не следует. Подзарядку аккумуляторных батарей можно производить в любое время, не дожидаясь их полной разрядки.
Свинцово-кислотные герметичные аккумуляторные батареи подходят для применения в переносных фонарях, используемых в домашнем хозяйстве, на дачных участках, на производстве.


Рис.1. Схема электрического фонаря

Электрическая принципиальная схема фонаря с зарядным устройством для 6-вольтового аккумулятора, позволяющая простым способом не допустить глубокий разряд аккумулятора и, таким образом, увеличить его срок службы, показана на рисунке. Он содержит заводской или самодельный трансформаторный блок питания и зарядно-коммутационное устройство, смонтированное в корпусе фонаря.
В авторском варианте в качестве трансформаторного блока применен стандартный блок, предназначенный для питания модемов. Выходное переменное напряжение блока 12 или 15 В, ток нагрузки – 1 А. Встречаются такие блоки и с встроенными выпрямителями. Они также подходят для этой цели.
Переменное напряжение с трансформаторного блока поступает на зарядно-коммутационное устройство, содержащее вилку для подключения зарядного устройства X2, диодный мостик VD1, стабилизатор тока (DA1, R1, HL1), аккумулятор GB, тумблер S1, кнопку экстренного включения S2, лампу накаливания HL2. Каждый раз при включении тумблера S1 напряжение аккумулятора поступает на реле К1, его контакты К1.1 замыкаются, подавая ток в базу транзистора VТ1. Транзистор включается, пропуская ток через лампу HL2. Выключают фонарь переключением тумблера S1 в первоначальное положение, в котором аккумулятор отключен от обмотки реле К1.
Допустимое напряжение разряда аккумулятора выбрано на уровне 4,5 В. Оно определяется напряжением включения реле К1. Изменять допустимое значение напряжения разряда можно с помощью резистора R2. С увеличением номинала резистора допустимое напряжение разряда увеличивается, и наоборот. Если напряжение аккумулятора ниже 4,5 В, то реле не включится, следовательно, не будет подано напряжение на базу транзистора VТ1, включающего лампу HL2. Это значит, что аккумулятор нуждается в зарядке. При напряжении 4,5 В освещенность, создаваемая фонарем, неплохая. В случае экстренной необходимости можно включить фонарь при пониженном напряжении кнопкой S2, при условии предварительного включения тумблера S1.
На вход зарядно-коммутационного устройства можно подавать и постоянное напряжение, не обращая внимание на полярность стыкуемых устройств.
Для перевода фонаря в режим заряда необходимо состыковать розетку Х1 трансформаторного блока с вилкой Х2, расположенной на корпусе фонаря, а затем включить вилку (на рисунке не показана) трансформаторного блока в сеть 220 В.
В приведенном варианте применен аккумулятор емкостью 4,2 Ач. Следовательно, его можно заряжать током 0,42 А. Заряд аккумулятора производится постоянным током. Стабилизатор тока содержит всего три детали: интегральный стабилизатор напряжения DA1 типа КР142ЕН5А либо импортный 7805, светодиод HL1 и резистор R1. Светодиод, кроме работы в стабилизаторе тока, выполняет также функцию индикатора режима заряда аккумулятора.
Настройка электрической схемы фонаря сводится к регулировке тока заряда аккумулятора. Зарядный ток (в амперах) обычно выбирают в десять раз меньше численного значения емкости аккумулятора (в ампер-часах).
Для настройки лучше всего собрать схему стабилизатора тока отдельно. Вместо аккумуляторной нагрузки к точке соединения катода светодиода и резистора R1 подключить амперметр на ток 2…5 А. Подбором резистора R1 установить по амперметру вычисленный ток заряда.
Реле К1 – герконовое РЭС64, паспорт РС4.569.724. Лампа HL2 потребляет ток примерно 1А.
Транзистор КТ829 можно применить с любым буквенным индексом. Эти транзисторы являются составными и имеют высокий коэффициент усиления по току – 750. Это следует учитывать в случае замены.
В авторском варианте микросхема DA1 установлена на стандартном ребристом радиаторе размерами 40х50х30 мм. Резистор R1 состоит из двух последовательно соединенных проволочных резисторов мощностью 12 Вт.

Вне всякого сомнения, светодиоды на сегодняшний день являются самыми экономичными и долговечными источниками света. Появившиеся в последние годы новые приборы этого класса произвели своего рода революцию в сфере освещения и иллюминации. Широкое распространение в быту получили светодиодные лампы, пришедшие вместе с компактными люминесцентными лампами (КЛЛ) на смену неэкономичным и недолговечным лампам накаливания, а сегодня ими всё чаще заменяют и КЛЛ. К сожалению, несмотря на заверения производителей о долговечности, исчисляемой многими десятками тысяч часов, и светодиодные лампы иногда выходят из строя, причём гораздо раньше срока. И причина нередко не в качестве светодиодов, а, скорее всего, в скупости производителей: чтобы сэкономить на стоимости ламп, светодиоды в них заставляют работать в экстремальных условиях, при значениях тока, близких к предельно допустимым, что оказывает заметное влияние на скорость деградации кристалла и люминофоров, атакже на надёжность лампы. А если учесть, что из-за малых габаритов ламп к вышесказанному добавляются неудовлетворительные условия охлаждения светодиодов, неудивительно, что иногда такие лампы выходят из строя уже через несколько часов работы.

Анализ неисправностей перегоревших ламп показывает, что в 90 % случаев выходит из строя один из светодиодов, при этом драйвер, как правило, остаётся исправным. Ремонт таких ламп несложен, но без принятия мер по уменьшению тока через оставшиеся светодиоды зачастую бесполезен: через некоторое время лампа снова выходит из строя.

Рассмотрим возможность восстановления лампы Elektrostandard мощностью 7 Вт. Её внешний вид и вид на плату драйвера со стороны печатных проводников показаны на рис. 1. Сначала следует любым способом найти сгоревший светодиод и замкнуть его перемычкой. Далее необходимо уменьшить ток через светодиоды. Для контроля тока служит датчик, состоящий из двух соединённых параллельно резисторов SMD (обведены на рис. 1 красным кружком). Чтобы уменьшить ток, их нужно выпаять и на место любого из них впаять новый сопротивлением 2 Ом. После такого ремонта мощность и светоотдача лампы несколько снизятся, но она будет способна работать ещё длительное время. Сказанное полностью применимо и к аналогичным лампам мощностью 15 Вт (рис. 2). На их плате для уменьшения тока через светодиоды необходимо выпаять один из резисторов сопротивлением 5,6 Ом (также обведены красным кружком).

Рис. 1. Лампа Elektrostandard

Рис. 2. Лампа Elektrostandard

Но иногда восстановить лампу невозможно из-за выхода из строя контроллера. В этом случае светодиоды можно питать от другого источника. Ниже рассмотрен вариант подключения платы светодиодов ламп мощностью 5 или 7 Вт к двенадцативольтному источнику (например, автомобильному аккумулятору). В зависимости от номинальной мощности в этих лампах установлены соответственно 12 или 16 светодиодов. Такая лампа может пригодиться для аварийного или автомобильного светильника. Поскольку светодиоды включены на плате последовательно, а изменять схему соединений путём перерезания печатных проводников и установкой проволочных перемычек не хотелось, было решено изготовить преобразователь, повышающий напряжение аккумулятора до уровня, необходимого для свечения светодиодов с нормальной яркостью (в данном случае соответственно до 35 или 48 В).

Схема простого преобразователя, собранного из широко распространённыхи недорогих деталей, представлена на рис. 3. На триггере Шмитта DD1.1 по типовой схеме построен задающий генератор, работающий на частоте около 25 кГц. Включённые параллельно элементы DD1.2-DD1.6 инвертируют сигнал генератора и увеличивают его нагрузочную способность, обеспечивая быструю зарядку и разрядку ёмкости полевого транзистора VT2. Питается микросхема от источника питания лампы через линейный стабилизатор напряжения DA1, включённый по типовой схеме. Датчиком тока является резистор R5.

Рис. 3. Схема простого преобразователя

Работает цепь стабилизации следующим образом. Если ток через светодиоды становится больше требуемого, транзистор VT1 открывается, шунтируя резистором R1 вход триггера Шмитта DD1.1. При этом длительность импульсов управления, подаваемых на затвор полевого транзистора VT2, уменьшается, а длительность пауз между ними, наоборот, увеличивается. В результате ток через светодиоды уменьшается. Стабилизация тока осуществляется в интервале значений входного напряжения от 9 до 15 В, что для аккумуляторного и автомобильного светильника вполне достаточно. Резистор R3 служит для разрядки конденсатора С4 после выключения преобразователя (без него в течение длительного времени после выключения питания наблюдалось бы слабое свечение светодиодов).

Все детали устройства размещены на печатной плате (рис. 4), изготовленной из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита. Транзистор VT2 в теплоотводе не нуждается, но если при эксплуатации его корпус будет заметно нагреваться, можно в дополнение к используемой в качестве теплоотвода контактной площадке на плате, к которой припаян вывод его стока, снабдить его небольшим П-образным теплоотводом, изготовленным из расплющенного отрезка медного провода сечением 2,5 мм 2 и длиной 20 мм. Припаять его можно как к указанной площадке на плате (рядом с транзистором), так и к самому теплоотводящему фланцу транзистора. Внешний вид готового узла показан на рис. 5. Для светодиодной панели изготовлен дополнительный теплоотвод из листового алюминиевого сплава, его внешний вид также показан на этом рисунке.

Рис. 4. Печатгая плата и детали на ней

Рис. 5. Внешний вид готового узла

Несколько слов о деталях. Кроме указанного на схеме, в качестве VT1 можно применить любой маломощный транзистор структуры n-p-n для поверхностного монтажа. Полевой транзистор (VT2) — любой с током стока не менее 2 А и напряжением сток-исток не ниже 80 В, рассчитанный на управление логическими уровнями. Возможная замена микросхемы 74НСТ14 (DD1) — из серии 74НС14 или 74АС14. Вместо диода RGP10J (VD1) можно применить 1N4007, однако он будет заметно нагреваться и снизится КПД. Практически без нагрева работают диоды серии КД226. Дроссель L1 — промышленного изготовления в цилиндрическом корпусе, тип его неизвестен, а внешний вид показан на рис. 5 (чёрный цилиндр в левом нижнем углу платы).

Если не удастся найти интегральный стабилизатор на 5 В исполнения SMD, в цепь питания микросхемы DD1 можно встроить параметрический стабилизатор на стабилитроне. Разместить его и балластный резистор сопротивлением 1 кОм можно на посадочном месте микросхемы.

Налаживания устройство, собранное из исправных деталей, практически не требует. При первом включении преобразователь желательно питать от лабораторного блока с регулируемым выходным напряжением, постепенно повышая его, начиная с 5 В. Если светодиоды не светят, следует проверить полярность их подключения, исправность деталей.

При использовании вместо указанной на схеме (DD1) заменяющих микросхем, возможно, потребуется подбор конденсатора С1 или дросселя L1 по максимальному КПД. Возможно, потребуется подбор резистора R5 до получения тока через светодиоды, равного 100 мА. Если нужного резистора среди имеющихся в наличии не найдётся, можно установить R5 заведомо несколько большего сопротивления и подобрать включённый параллельно ему дополнительный резистор R5″ (изображён на схеме штриховыми линиями), место для него на плате предусмотрено.

Далее следует проверить интервал значений входного напряжения, при которых осуществляется стабилизация тока через светодиоды. Можно попробовать повысить КПД преобразователя, подбирая индуктивность дросселя L1. При налаживании следует помнить, что обрыв цепи светодиодов может привести к пробою полевого транзистора, поэтому необходимо быть очень внимательным.

В завершение плату преобразователя следует покрыть двумя слоями лака ХВ-784, это защитит его от влаги. При эксплуатации такого светильника следует помнить, что при подключении его к источнику питания следует соблюдать полярность.

Однажды в просторах интернета мне на глаза попалась достаточно простая схема преобразователя для питания светодиодов от одной пальчиковой батарейки. После сборки я огорчился, поскольку схема оказалось нерабочей. За полчаса схема была приведена в рабочее состояние, были изменены номиналы радиодеталей, а лишние детали были убраны и в итоге получился достаточно качественный преобразователь, который способен питать светодиоды с мощностью до 1 Ватт.

Сама схема состоит из 4 деталей и дросселя. К счастью был найден готовый SMD-дроссель (выпаян из платы радиотелефона), но сделать его тоже не проблема. Дроссель можно сделать на кольце от ламп дневного освещения (есть на всех платах энергосберегалок), содержит 15 витков провода 0.15 — 0.2 мм.

К сожалению транзистора прямой проводимости в смд исполнении так и не нашел и был использован мощный биполярный транзистор серии КТ818, но для компактности очень советую использовать смд транзисторы. Второй транзистор обратной проводимости, подойдет буквально любой, например широко известный КТ315.

Базовый резистор на 1 килоом, тоже желательно использовать в смд исполнении.
Конденсатор на 1000 пикофарад не критичен, можно отклонится на 50% в ту или иную сторону (у меня заработало даже с конденсатором 0.1 микрофарад, но светодиод будет светится слабее).

Для демонстрации схема была собрана на макетной плате. Ток потребления составляет 35 — 40 мА, но он резко возрастает если питать светодиоды на 1 ватт, больше схема не позволяет, поскольку максимальный выходной ток в пике составляет 300 мА.

Схема заводится от напряжения 0.7 вольт. Максимальное напряжение питания не более 2.5 вольт, если подать больше схема попросту не заработает. Выходное напряжение 3.8 вольт при указанных параметрах дросселя.

Список радиоэлементов
Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
Биполярный транзистор

КТ315А

1 В блокнот
Биполярный транзистор

КТ818А

1 В блокнот
С1 Конденсатор 1 нФ 1 В блокнот
Резистор

1 кОм

1 В блокнот
L1 Катушка индуктивности 1 В блокнот
HL1 Светодиод 1

Стабилизатор тока на транзисторе

В процессе работы электрических сетей постоянно возникает необходимость в стабилизации тока. Данная процедура осуществляется с помощью специальных приборов, в число которых входит стабилизатор тока на транзисторе. Они широко применяются в различных электронных устройствах, а также при зарядке аккумуляторов всех типов. Стабилизаторы используются в интегральных микросхемах в качестве генераторов тока, создавая преобразовательные и усилительные каскады.

Простой стабилизатор тока на транзисторе

Обычные стабилизаторы тока обладают большим выходным сопротивлением, исключая тем самым влияние факторов сопротивления нагрузки и входного напряжения на величину выходного тока. Основным недостатком этих устройств является необходимость использования источника питания с высоким напряжением. В этом случае стабильность тока достигается применением резисторов с большим сопротивлением. Поэтому мощность, выделяемая резистором (P = I2 x R) при больших значениях токов может стать неприемлемой для нормальной работы системы. Гораздо лучше зарекомендовали себя стабилизаторы тока на транзисторах, которые выполняют свои функции, независимо от величины входного напряжения.

Наиболее простыми устройствами считаются диодные стабилизаторы. Благодаря им, электрические схемы значительно упрощаются, что приводит к снижению общей стоимости приборов. Работа схем становится более устойчивой и надежной. Эти качества сделали диодные стабилизаторы просто незаменимыми в обеспечении питания светодиодов. Диапазон напряжений, в котором они могут нормально функционировать, составляет 1,8-100 вольт. За счет этого становится возможным преодолевать импульсные и продолжительные изменения напряжения.

Поэтому свечение светодиодов может быть разной яркости и оттенков, в зависимости от тока, протекающего в цепи. Несколько таких светильников, включенных последовательно, работают в нормальном режиме при участии всего лишь одного диодного стабилизатора. Данная схема может быть легко преобразована, в зависимости от количества светодиодов и питающего напряжения. Необходимый ток задается стабилизаторами, включенными параллельно в светодиодную цепь.

Такие стабилизаторы установлены во многих конструкциях светодиодных светильников, в том числе применяется и стабилизатор тока на биполярном транзисторе. Это связано со свойствами светодиодов, обладающих нелинейной вольтамперной характеристикой. То есть, когда на светодиоде изменяется напряжение, изменение тока происходит непропорционально. При постепенном увеличении напряжения, вначале наблюдается очень медленное возрастание тока и свечение светодиода отсутствует. После достижения напряжением порогового значения свет появляется и одновременно наблюдается очень быстрый рост тока.

Если напряжение продолжает увеличиваться, наступает критическое возрастание тока, что приводит к сгоранию светодиода. Поэтому значение порогового напряжения всегда указывается в числе характеристик светодиодных источников света. Светодиоды повышенной мощности выделяют много тепла и должны подключаться к специальным теплоотводам.

В связи с широким разбросом порогового напряжения, все светодиоды должны подключаться к источнику питания через стабилизатор. Даже у однотипных светодиодов может быть разное прямое напряжение. Следовательно, при параллельном подключении двух источников света, через них будет проходить разный ток. Отличие может быть настолько велико, что один из светодиодов раньше времени выйдет из строя или сразу сгорит.

С помощью стабилизатора для светодиода устанавливается значение заданного тока, независимо от напряжения, приложенного к схеме. Когда напряжение превышает пороговый уровень, ток, достигнув нужного значения, дальше уже не изменяется. При дальнейшем росте напряжения, оно остается неизменным на светодиоде, а возрастает лишь на стабилизаторе.

Стабилизатор тока на полевом транзисторе схема

Скачки сетевого напряжения очень часто приводят к выходу из строя электроприборов, устройств и прочего оборудования. Для того чтобы предупредить возникновение подобных ситуаций применяются различные стабилизирующие устройства. Среди них широкой популярностью пользуются стабилизаторы тока на полевых транзисторах, обеспечивающие стабильную работу электрооборудования. В быту часто используется стабилизатор постоянного тока своими руками, схема которого позволяет решать основные задачи.

Основной функцией данных устройств является компенсация перепадов и скачков напряжения в сети. Стабилизаторы автоматически поддерживают точно заданные параметры тока. Помимо скачков тока, компенсируется изменение мощности нагрузки и температуры окружающей среды. Например, если мощность, потребляемая оборудованием, возрастет, то соответственно увеличится и потребляемый ток. Как правило это приводит к падению напряжения на сопротивлении проводов и источника тока.

Среди многих стабилизирующих устройств, наиболее надежной считается схема стабилизатора тока на полевике, в которой транзистор подключается последовательно с сопротивлением нагрузки. Это вызывает лишь незначительные изменения нагрузочного тока, тогда как значение входного напряжения постоянно меняется.

Для того чтобы знать, как работают такие стабилизаторы, нужно знать устройство и принцип действия полевых транзисторов. Данные элементы управляются электрическим полем, в связи с этим и возникло их название. Само электрическое поле возникает под действием приложенного напряжения, следовательно, все полевые транзисторы являются полупроводниковыми приборами, работающими под управлением напряжения, открывающего каналы этих устройств.

Принцип действия полевого транзистора

Полевой транзистор состоит из трех электродов – истока, стока и затвора. Вход заряженных частиц происходит через исток, а выход – через сток. Закрытие или открытие потока частиц осуществляется с помощью затвора, выполняющего функции крана. Заряженные частицы будут течь лишь при условии напряжения, которое должно быть приложено между стоком и истоком. Если напряжение отсутствует, то и тока в канале не будет. Следовательно, чем выше подаваемое напряжение, тем больше открывается кран. За счет этого ток в канале между стоком-истоком увеличивается, а сопротивление канала – уменьшается. Для источников питания предусмотрена работа полевых транзисторов в режиме ключа, обеспечивающая полное открытие или закрытие канала.

Данные свойства позволяют сделать расчет стабилизатора тока на транзисторе, обеспечивающего поддержание токовых параметров на определенном уровне. Использование полевых транзисторов определяет и принцип действия такого стабилизатора. Всем известно, что каждый идеальный источник тока обладает ЭДС, стремящейся к бесконечности и также бесконечно большим внутренним сопротивлением. Это позволяет получить ток с необходимыми параметрами, вне зависимости от сопротивления нагрузки.

В таком идеальном источнике возникает ток, который остается на одном и том же уровне, несмотря на изменения сопротивления нагрузки. Поддержание тока на неизменном уровне требует постоянного изменения величины ЭДС в диапазоне свыше нуля и до бесконечности. То есть сопротивление нагрузки и ЭДС должны изменяться таким образом, чтобы ток при этом стабильно оставался на том же уровне.

Однако на практике такая идеальная микросхема стабилизатора тока не сможет обеспечить всеми необходимыми качествами. Это связано с тем, что диапазон напряжения на нагрузке сильно ограничен и не поддерживает требуемого уровня тока. В реальных условиях источники тока и напряжения используются совместно. В качестве примера можно привести обычную сеть, напряжением 220 вольт, а также другие источники в виде аккумуляторов, генераторов, блоков питания и других устройств, вырабатывающих электроэнергию. К каждому из них могут последовательно подключаться стабилизаторы тока на полевых транзисторах. Выходы этих устройств по сути являются источниками тока с нужными параметрами.

Таким образом, зависимость нагрузки и выходных характеристик полевого транзистора оказывает влияние на значение тока при минимальном и максимальном значении входного напряжения. Однако токовые изменения незначительны и не оказывают отрицательного влияния на потребителей.

Сборка стабилизатора тока из двух транзисторов

Схема стабилизатора напряжения с низким потреблением тока » S-Led.Ru


При разработке различной носимой радиоаппаратуры, питающейся от автономных источников тока, нередко требуется стабилизатор напряжения, имеющий небольшой собственный ток потребления. Популярные интегральные стабилизаторы обычно имеют ток потребления в пределах нескольких миллиампер, что в ряде случаев, неприемлемо.

Появившиеся не так давно сверхэкономичные интегральные КМОП-стабилизаторы с током собственного потребления, не превышаюшим нескольких микроампер, для большинства радиолюбителей недоступны.

В данной статье предлагается простой линейный стабилизатор напряжения компенсационного типа, выполненный на доступных деталях отечественного производства. Стабилизатор настроен на выходное напряжение +5 В, и имеет ток покоя (собственного потребления) не более 15 мкА. При этом, он способен выдавать в нагрузку ток от нуля до 350 миллиампер.

Входное напряжение стабилизатора может быть от 8 до 20 В. Зависимость изменения выходного напряжения от входного не превышает 0,1 В во всем рабочем интервале изменения входного напряжения и потребляемого нагрузкой тока. Стабилизатор не имеет активной системы защиты от перегрузок и коротких замыканий на выходе, но чтобы избежать повреждения его элементов при возникновении аварийной ситуации, в цепь питания установлен самовосстанавливающийся предохранитель на номинальный ток 500 mА.

Узел образцового опорного напряжения построен на светодиодах HL2 и HL3, работающих как микромощный стабилитрон с напряжением стабилизации около 3 В при токе 9 мкА. В качестве основного регулирующего элемента используется токовый ключ DA1, представляющий собой n-канальный полевой транзистор обогащенного типа с малым пороговым открывающим напряжением затвор-исток, со встроенным защитным стабилитроном.

Если напряжение на выходе стабилитрона по каким-то причинам будет стремиться к увеличению, это приведет к большему открыванию полевого транзистора УТ4,что повлечет шунтирование цепи затвора DA1 и, соответственно, уменьшению выходного напряжения.

Транзистор VT3, работающий как микромощный стабилитрон с напряжением стабилизации 7,5…9 В, резко снижает зависимость выходного напряжения от входного. Для улучшения нагрузочных характеристик стабилизатора установлен каскад на VT1, R4. Мощный p-n-p транзистор начинает открываться когда ток нагрузки превысит 16 mА.что ограничивает рассеиваемую DA1 мощность на уровне не более 0,35 Вт при максимальном входном напряжении.

На транзисторе VT2 и светодиоде HL1 выполнен индикатор потребляемого тока. Светодиод начинает светиться, когда ток нагрузки превышает 15-30 mА. Если нужен более высокий порог включения светодиода, то эмиттерный переход VT1 необходимо зашунтироватъ резистором, сопротивление которого подбирается экспериментально.
Конденсаторы С2 и С3 препятствуют самовозбуждению стабилизатора, кроме того, исключают появление триггерного эффекта, — когда выходное напряжение становится неуправляемым. Из-за того, что ток через светодиоды HL2 и HL3 слишком мал, их свечение незаметно.

В конструкции можно использовать резисторы типов МЛТ, С1-4, С2-23 соответствующей мощности. Оксидные конденсаторы следует взять с током утечки не более 1 мкА, иначе, экономичность стабилизатора может резко ухудшиться. Из отечественных можно попробовать установить конденсаторы серий К52, К53. Среди обычных оксидных конденсаторов некоторых известных зарубежных фирм можно найти экземпляры с током утечки не более 50..300mА. Неполярные конденсаторы — керамические, типов К10-17, КМ-5, КМ-6.
На месте транзистора VT2 могут работать любые транзисторы из серий КТ3107, КТ6112, КТ6115, SS9015, ВС557. VT3 можно заменить на КТ315, КТ3102, КТ342 с любым буквенным индексом. Мощный транзистор VT1 можно заменить на КТ644Г, КТ8167Д, КТ8167Б, КТ816Г, КТ639В. Вместо VT4 подходит любой из серии КП501.

Токовый ключ КР1014КТ1А можно заменить аналогичным с индексами В, Г или МС-КН1А. Если рассеиваемая на нем мощность не будет превышать 0,4 Вт при токе нагрузки до 0,2 А, то каскад на транзисторе VT1 можно исключить. Вместо микросхемы КР1014КТ1А можно установить более мощный n-канальный полевой транзистор с изолированным затвором, например, КП7131А9 (2 Вт, 3,5 А), КП7132А (45 Вт, 15А), КП744Г, IRL520 (60 Вт, 9,2А). При такой замене каскад на транзисторе VT1 исключается, каскад на VT2 исключается или модифицируется. Температура корпусов регулирующих транзисторов не должна превышать 45°С при любых режимах работы. Светодиод HL1 можно заменить любым из серии AJ1307, КИПД35, КИПД40, L1543. Из этих же серий могут быть и HL2, HL3, следует только учитывать, что от их типа, конкретных экземпляров и количества последовательно включенных светодиодов зависит выходное напряжение стабилизатора.

Если необходимо, чтобы на выходе стабилизатора было напряжение 9 В, то вместо двух светодиодов HL2 и HL3 можно включить подобранный экземпляр транзистора серии КТ315, аналогично включению VT3.

Для дополнительной и более надежной защиты оборудования от перепадов напряжения рекомендуется использовать электрические шкафы управления, которые сочетают в себе организацию всех процессов управления системой. Узнать подробнее о том, какие параметры следует учесть при выборе шкафа управления можно на сайте allics.ru

Пробник для проверки светодиодов и не только

Не секрет, что радиолюбители в своих конструкциях зачастую применяют радиоэлементы не только приобретённые в магазине или по Интернету, но и полученные в результате разборки различной радиоэлектронной аппаратуры. В связи с этим возникает проблема проверки исправности этих радиоэлементов и их идентификации хотя бы по принципу функционального назначения. Это относится и к светодиодам, излучающим ИК-диодам, стабилитронам и т. п. Например, светодиод в белом прозрачном корпусе может быть любого цвета свечения, в том числе мигающим, а также оказаться излучающим ИК-диодом или фотодиодом. Светодиоды для поверхностного монтажа, применяемые в осветительных лампах или лентах, могут содержать несколько последовательно соединённых кристаллов. В этом случае их номинальное напряжение может превышать 10 В и даже 20 В.

Частично решить такие задачи можно с помощью цифрового мультиметра, работающего в режиме прозвонки или омметра. Но лучшие результаты можно получить, используя пробник, описание которого приводится ниже. С его помощью можно проверить, рассортировать или подобрать близкие по параметрам светодиоды и другие полупроводниковые радиоэлементы. Можно проверить как светодиоды с проволочными выводами, так и в корпусе для поверхностного монтажа. Этот пробник можно использовать и для проверки обычных выпрямительных или импульсных диодов и стабилитронов, а также других приборов на основе р-n переходов, например, транзисторов, фотодиодов и т. д.

Схема устройства показана на рис. 1 . Оно содержит стабилизатор тока на полевом транзисторе. Значение тока задают резисторы R2-R5. Выводные элементы подключают к гнёздам XS2.1 и XS2.2, а бескорпусные — к контактам ХТ1-ХТ10 на печатной плате. В зависимости от того, к каким контактам подключён проверяемый элемент, ток будет протекать через один или несколько токозадающих резисторов и будет стабильным при изменении напряжения питания. Светодиод HL1 служит для индикации протекания тока через проверяемый элемент. Напряжение на этом элементе можно проконтролировать, подключив к гнёздам XS3 и XS4 вольтметр. Он должен быть с входным сопротивлением не менее 1 МОм.

Рис. 1. Схема пробника

 

Питается пробник от внешнего блока питания, который удобно использовать в лабораторных условиях. Пробник рассчитан и на автономное питание, для этого применена батарея LR23A напряжением 12 В (типоразмер 2/3 ААА). При подключении внешнего источника питания батарея отключается. Без подключённых проверяемых элементов устройство не потребляет тока, поэтому выключателя питания нет.

При подключении проверяемого светодиода к гнёздам «10 мА» ток будет протекать напрямую через транзистор, и его значение определяется его начальным током. При подключении к гнёздам «0,1 мА» ток будет протекать через все токозадающие резисторы. Если через проверяемый элемент потечёт ток, на полевом транзисторе появится напряжение и включится светодиод HL1, сигнализируя об этом.

Применены резисторы МЛТ, С2-23, Р1-4. Светодиод должен быть обязательно сверхъярким красного свечения, поскольку у него меньше номинальное напряжение. Можно применить полевой транзистор КП303Е, КП302В, КП307Б и аналогичный с начальным током стока 10…20 мА. Если окажется, что начальный ток стока имеющегося транзистора не превышает 10 мА, предел измерения «10 мА» можно исключить и сделать другой, с меньшим значением. Для батареи гальванических элементов применён держатель.

Гнездо XS1 можно применить любое подходящее, гнёзда XS3 и XS4 должны быть рассчитаны на подключение щупов вольтметра. Гнездо XS2 — двухрядное многоконтактное. В авторском варианте применено гнездо PBD-36 (DS1023-2×18), но подойдёт и другое двухрядное, с гнёздами, удобными для подключения выводов контролируемых элементов. Выводы одного ряда соединяют между собой и минусовой линией питания. Часть контактов второго ряда образуют гнёзда от «10 мА» до «0,1 мА». Часть гнёзд второго ряда между ними заглушены термоклеем, чтобы упростить их идентификацию.

В качестве корпуса устройства был применён пластмассовый контейнер размерами 15x21x149 мм от авторучки. Сверху на крышку контейнера приклеена односторонняя печатная плата, на которой сформированы контакты XT1 — XT10. Чертёж платы показан на рис. 2. Чётные контакты образованы отдельными контактными площадками, нечётные образуют сплошную печатную площадку. В плате сделаны прямоугольное отверстие для гнезда XS2, круглое отверстие диаметром 3 мм для светодиода HL1 и переходные отверстия для подключения контактов XT 1 -XT 10.

Рис. 2. Чертёж платы устройства

 

Применён навесной монтаж, и большинство элементов смонтированы на выводах гнёзд XS1-XS4, светодиода HL1 и держателя батареи. Все элементы внутри корпуса закреплены с помощью термоклея. Внешний вид устройства показан на рис. 3.

Рис. 3. Внешний вид устройства

 

Налаживание сводится к установке требуемых значений тока подборкой резисторов R2-R5. Эти значения могут быть, конечно, любыми в пределах начального тока транзистора. Начинают налаживание с подборки резистора R2, а затем подбирают остальные. Для повышения удобства токозадающие резисторы могут быть маломощными построечными, например СП3-19.

При проверке диодов и p-n переходов транзисторов, если они исправны, индикаторный светодиод HL1 будет светить, если анод или соответствующий вывод транзистора подключён к контактам «+», а катод — к контактам «-«. При проверке стабилитронов можно определить назначение их выводов и оценить внутреннее сопротивление, измерив напряжение на них при разном токе. Излучающий ИК-диод можно определить по значению прямого напряжения, обычно оно находится в интервале 1…1,2 В.

При проверке светодиода его свечение должно сопровождаться свечением индикаторного светодиода HL1. Если одновременно подключить параллельно два однотипных светодиода, по яркости их свечения можно судить об идентичности их параметров.

Фотодиод можно проверить следующим образом. Его надо подключить к гнёздам пробника с наименьшим током и в противоположной полярности, т. е. на анод подать минусовое напряжение. Контролируя напряжение на нём, следует осветить его сильным источником света и затем затенить. У фотодиода эти два напряжения должны существенно отличаться друг от друга.

Конечно, возможности предложенного устройства упомянутыми типами радиоэлементов не ограничиваются.

Чертёж печатной платы в формате Sprint-Layout имеется здесь.

Автор: И. Нечаев, г. Москва

Стабилизатор тока светодиодов на микросхеме МС34063 — OpenVoron


  Сейчас появилось много микросхемных стабилизаторов тока светодиодов, но все они, как правило, довольно дороги. А так как потребность в таких стабилизаторах в связи с распространением мощных светодиодов большая, то приходится искать варианты их, стабилизаторов, удешевления.

     Здесь предлагается ещё один вариант стабилизатора на распространённой и дешёвой микросхеме ключевого стабилизатора МС34063. От уже известных схем стабилизаторов на этой микросхеме, предложенный вариант отличается немного нестандартным включением, позволившим увеличить рабочую частоту и обеспечить устойчивость даже при малых значениях индуктивности дросселя и ёмкости выходного конденсатора.

Особенности работы микросхемы — ШИМ или ЧИМ?

Особенность микросхемы заключается в том, что она является одновременно и ШИМ и релейной! Причём, можно самому выбирать, какая она будет.

В документе AN920-D, где более подробно описывается эта микросхема, сказано примерно следующее (смотрите функциональную схему микросхемы на Рис.2).

Во время зарядки времязадающего конденсатора на одном входе логического элемента «И», управляющего триггером, устанавливается логическая единица. Если выходное напряжение стабилизатора ниже номинального (по входу с пороговым напряжением 1,25В), то логическая единица выставляется и на втором входе этого же элемента. В этом случае на выходе элемента и на входе «S» триггера выставляется также логическая единица, он устанавливается (активный уровень по входу «S» — лог. 1) и на его выходе «Q» появляется логическая единица, открывающая ключевые транзисторы.

Когда напряжение на частотозадающем конденсаторе достигнет верхнего порога, он начинает разряжаться, при этом на первом входе логического элемента «И» появляется логический ноль. Этот же уровень подаётся и на вход сброса триггера (активный уровень по входу «R» — лог. 0) и сбрасывает его. На выходе «Q» триггера появляется логический ноль и ключевые транзисторы закрываются.
Далее цикл повторяется.

Более подробно об этом можно прочитать в указанной документации AN920-D.

По функциональной схеме видно, что это описание относится только к компаратору тока, функционально связанному с задающим генератором (управляемому по входу 7 микросхемы). А выход компаратора напряжения (управляемому по входу 5) таких «привилегий» не имеет.

Получается, что в каждом цикле компаратор тока может как открывать ключевые транзисторы, так и закрывать их, если, конечно, разрешает компаратор напряжения. Но сам компаратор напряжения может выдавать только разрешение или запрет на открывание, которое может быть отработано только, в следующем цикле.

Отсюда следует, что если закоротить вход компаратора тока (выводы 6 и 7) и управлять только компаратором напряжения (вывод 5), то ключевые транзисторы открываются им и остаются открытыми до конца цикла зарядки конденсатора, даже если на входе компаратора напряжение превысило пороговое. И только с началом разрядки конденсатора генератор закроет транзисторы. В таком режиме мощность, отдаваемая в нагрузку, может дозироваться только частотой задающего генератора, так как ключевые транзисторы хотя и закрываются принудительно, но только на время порядка 0,3-0,5мкс при любом значении частоты. А такой режим больше похож на ЧИМ – частотно-импульсную модуляцию, которая относится к релейному типу регулировки.

Если же наоборот, закоротить вход компаратора напряжения на корпус, исключив его из работы, а управлять только входом компаратора тока (вывод 7), то ключевые транзисторы будут открываться задающим генератором и закрываться по команде компаратора тока в каждом цикле! То есть, при отсутствии нагрузки, когда компаратор тока не срабатывает, транзисторы открываются надолго и закрываются на короткий промежуток времени. При перегрузке, наоборот — открываются и тут же надолго закрываются по команде компаратора тока. При каких-то средних значениях тока нагрузки ключи открываются генератором, и через какое-то время, после срабатывании компаратора тока, закрываются. Таким образом, в данном режиме мощность в нагрузке регулируется длительностью открытого состояния транзисторов — то есть, полноценной ШИМ.

Можно возразить, что это не ШИМ, так как в таком режиме частота не остаётся постоянной, а меняется — уменьшается с увеличением рабочего напряжения. Но при неизменном напряжении питания неизменной остаётся и частота, а стабилизация тока нагрузки осуществляется только изменением длительности импульса. По этому, можно считать, что это полноценная ШИМ. А изменение рабочей частоты при изменении напряжения питания объясняется непосредственной связью компаратора тока с задающим генератором.

При одновременном использовании обоих компараторов (в классической схеме) всё работает точно так же, а ключевой режим или ШИМ включаются в зависимости от того, какой компаратор сработает в данный момент: при перегрузке по напряжению — ключевой (ЧИМ), а при перегрузке по току — ШИМ.

Можно полностью исключить из работы компаратор напряжения, замкнув на корпус 5-й вывод микросхемы, а стабилизацию напряжения осуществлять так же посредством ШИМ, установив дополнительный транзистор. Такой вариант показан на Рис.1.

Рис.1

Стабилизация напряжения в этой схеме осуществляется изменением напряжения на входе компаратора тока. Опорным напряжением служит пороговое напряжение затвора полевого транзистора VT1. Выходное напряжение стабилизатора пропорционально произведению порогового напряжения транзистора на коэффициент деления резистивного делителя Rd1, Rd2 и рассчитывается по формуле:

Uout=Up(1+Rd2/Rd1), где

Up – Пороговое напряжение VT1 (1.7…2В).

Стабилизация тока по-прежнему зависит от сопротивления резистора R2.

Принцип работы стабилизатора тока.

Микросхема МС34063 имеет два входа, которые можно использовать для стабилизации тока.

Один вход имеет пороговое напряжение 1.25В (5-й вывод мс), что для довольно мощных светодиодов не выгодно из-за потерь мощности. Например, при токе 700мА (для светодиода на 3Вт) имеем потери на резисторе-датчике тока величиной 1.25*0.7А=0.875Вт. Уже по этой причине теоретический КПД преобразователя не может быть выше 3Вт/(3Вт+0.875Вт)=77%. Реальный же — 60%…70%, что сравнимо с линейными стабилизаторами или просто резисторами-ограничителями тока.

Второй вход микросхемы имеет пороговое напряжение 0.3В (7-й вывод мс), и предназначен для защиты встроенного транзистора от перегрузки по току.
Обычно, так эта микросхема и используется: вход с порогом 1.25В — для стабилизации напряжения или тока, а вход с порогом 0.3В — для защиты микросхемы от перегрузки.
Иногда ставят дополнительный ОУ для усиления напряжения с датчика тока, но мы этот вариант не будем рассматривать из-за потери привлекательной простоты схемы и увеличения стоимости стабилизатора. Проще будет взять другую микросхему…

В данном варианте предлагается использовать для стабилизации тока вход с пороговым напряжением 0.3В, а другой, с напряжением 1.25В — просто отключить.

Схема получается очень простая. Для удобства восприятия показаны функциональные узлы самой микросхемы (Рис.2).

Рис.2

Назначение и выбор элементов схемы.

Диод D с дросселем L — элементы любого импульсного стабилизатора, рассчитываются на требуемый ток нагрузки и неразрывный режим тока дросселя соответственно.

Конденсаторы Сi и Сo – блокировочные по входу и выходу. Выходной конденсатор Со не является принципиально необходимым из-за малых пульсаций тока нагрузки, особенно при больших значениях индуктивности дросселя, по этому нарисован пунктиром и может отсутствовать в реальной схеме.

Конденсатор СT – частотозадающий. Он так же не является принципиально необходимым элементом, поэтому показан пунктиром.

В даташитах на микросхему указана максимальная рабочая частота 100КГц, в табличных параметрах приведено среднее значение 33КГц, на графиках, показывающих зависимость длительности открытого и закрытого состояний ключа от ёмкости частотозадающего конденсатора, приведены минимальные значения 2мкс и 0,3мкс соответственно (при ёмкости 10пФ).
Получается, что если взять последние значения, то период равен 2мкс+0.3мкс=2.3мкс, а это частота 435КГц.

Если учесть принцип работы микросхемы — триггер, устанавливаемый импульсом задающего генератора, и сбрасываемый компаратором тока, то получается, что эта мс является логической, а у логики рабочая частота не ниже единиц МГц. Выходит, что быстродействие будет ограничено только скоростными характеристиками ключевого транзистора. И если бы он не тянул частоту 400КГц, то и фронты со спадами импульсов были бы затянуты и КПД был бы очень низким из-за динамических потерь. Однако практика показала, что микросхемы разных производителей хорошо запускаются и работают вообще без частотозадающего конденсатора. А это позволило максимально повысить рабочую частоту — до 200КГц — 400КГц в зависимости от экземпляра микросхемы и её производителя. Ключевые транзисторы микросхемы держат такие частоты хорошо, так как фронты импульсов не превышают 0,1мкс, а спады — 0,12мкс при рабочей частоте 380КГц. Поэтому даже на таких повышенных частотах динамические потери в транзисторах достаточно малы, и основные потери и нагрев определяются повышенным напряжением насыщения ключевого транзистора (0.5…1В).

Резистор Rb ограничивает ток базы встроенного ключевого транзистора. Показанное на схеме включение этого резистора позволяет уменьшить рассеиваемую на нём мощность и повысить КПД стабилизатора. Падение напряжения на резисторе Rb равно разности между напряжением питания,  напряжением нагрузки и падением напряжения на микросхеме (0.9-2В).

Например, при последовательной цепочке из 3-х светодиодов с общим падением напряжения 9…10В и питании от аккумулятора (12-14В) падение напряжения на резисторе Rb не превышает 4В.

В результате, потери на резисторе Rb оказываются в несколько раз меньше, по сравнению с типовым включением, когда резистор включается между 8-м выводом мс и напряжением питания.

Следует иметь в виду, что внутри микросхемы либо уже установлен дополнительный резистор Rb, либо сопротивление самой структуры ключей повышенное, либо структура ключей выполнена как источник тока. Это следует из графика зависимости напряжения насыщения структуры (между выводами 8 и 2) от напряжения питания при различных сопротивлениях ограничительного резистора Rb (Рис.3).

 Рис.3

В результате, в некоторых случаях (когда разница между напряжениями питания и нагрузки мала или потери можно перенести с резистора Rb на микросхему) резистор Rb можно не устанавливать, соединяя напрямую вывод 8 микросхемы либо с выходом, либо с напряжением питания.

А когда общий КПД стабилизатора не особо важен, можно соединить выводы 8 и 1 микросхемы между собой. При этом КПД может уменьшиться на 3-10% в зависимости от тока нагрузки.

При выборе сопротивления резистора Rb приходится идти на компромисс. Чем меньше сопротивление, тем при меньшем начальном напряжении питания начинается режим стабилизации тока нагрузки, но при этом увеличиваются потери на этом резисторе при большом диапазоне изменения напряжения питания. В результате КПД стабилизатора уменьшается с увеличением напряжения питания.

На следующем графике (Рис.4) для примера показана зависимость тока нагрузки от напряжения питания при двух различных номиналах резистора Rb – 24Ом и 200Ом. Хорошо видно, что с резистором на 200Ом стабилизация пропадает при напряжениях питания ниже 14В (из-за недостаточного тока базы ключевого транзистора). С резистором на 24Ом стабилизация пропадает при напряжении 11.5В.

 Рис.4

Поэтому нужно хорошо просчитывать сопротивление резистора Rb для получения стабилизации в требуемом диапазоне питающих напряжений. Особенно при аккумуляторном питании, когда этот диапазон небольшой и составляет всего несколько вольт.

Резистор Rsc является датчиком тока нагрузки. Расчёт этого резистора особенностей не имеет. Следует только учитывать, что опорное напряжение токового входа микросхемы отличается у разных производителей. В приведенной таблице показаны реально измеренные значения опорного напряжения некоторых микросхем.

Микросхема

Призводитель

U опорное (В)
MC34063ACD STMicroelectronics

0.45

MC34063EBD STMicroelectronics

0.5

GS34063S Globaltech Semiconductor

0.25

SP34063A Sipex Corporation

0.28

MC34063A Motorola

0.29

AP34063N8 Analog Technology

0.31

AP34063А Anachip

0.4

MC34063A Fairchild

0.3

Статистика по величине опорного напряжения мала, поэтому не следует рассматривать приведенные значения как эталон. Просто нужно иметь в виду, что реальное значение опорного напряжения может сильно отличаться от указанного в даташите значения.

Такой большой разброс опорного напряжения вызван, по-видимому, назначением токового входа – не стабилизация тока нагрузки, а защита от перегрузки. Не смотря на это точность поддержания тока нагрузки в приведенном варианте достаточно хорошая.

Об устойчивости.

В микросхеме МС34063 отсутствует возможность введения коррекции в цепь ОС. Исходно устойчивость достигается повышенными значениями индуктивности дросселя L и, особенно, ёмкости выходного конденсатора Со. При этом получается некий парадокс – работая на повышенных частотах, требуемые  пульсации напряжения и тока нагрузки можно получить и с малыми индуктивностью и ёмкостью элементов фильтра, но при этом схема может возбуждаться, поэтому приходится ставить большую индуктивность и (или) большую ёмкость. В результате габариты стабилизатора получаются завышенными.

Дополнительный парадокс заключается в том, что для понижающих импульсных стабилизаторов выходной конденсатор не является принципиально необходимым элементом. Требуемый уровень пульсаций тока (напряжения) можно получить одним дросселем.

Получить хорошую устойчивость стабилизатора при требуемых или заниженных значениях индуктивности и, особенно, ёмкости выходного фильтра можно, установив дополнительную корректирующую RC цепочку Rf и Cf, как показано на рисунке Рис.2.

Практика показала, что оптимальное значение постоянной времени этой цепочки должно быть не меньше 1КОм*мкФ. Такие значения параметров цепочки, как резистор на 10КОм и конденсатор на 0,1мкФ можно считать  достаточно удобными.

С такой корректирующей цепочкой стабилизатор работает устойчиво во всём диапазоне напряжения питания, с малыми значениями индуктивности (единицы мкГн) и ёмкости (единицы и доли мкФ) выходного фильтра или вообще без выходного конденсатора.

Не малую роль для устойчивости играет ШИМ режим при использовании для стабилизации токового входа микросхемы.

Коррекция позволила работать на повышенных частотах некоторым микросхемам, которые раньше вообще не хотели нормально работать.

Например, на следующем графике приведена зависимость рабочей частоты от напряжения питания для микросхемы MC34063ACD фирмы STMicroelectronics при ёмкости частотозадающего конденсатора 100пФ.

 Рис.5

Как видно из графика, без коррекции данная микросхема не хотела работать на повышенных частотах даже с малой ёмкостью частотозадающего конденсатора. Изменение ёмкости от нуля до нескольких сотен пФ кардинально не влияли на частоту, а максимальное её значение еле достигает 100КГц.

После введения корректирующей цепочки RfCf эта же микросхема (как и другие, подобные ей) стала работать на частотах почти до 300КГц.

Приведенную зависимость, пожалуй, можно считать типовой для большинства микросхем, хотя микросхемы некоторых фирм и без коррекции работают на повышенных частотах, а введение коррекции позволило получить для них рабочую частоту 400КГц при напряжении питания 12…14В.

Следующий график показывает работу стабилизатора без коррекции (Рис.6).

 Рис.6

На графике приведены зависимости потребляемого тока (Iп), тока нагрузки (Iн) и тока короткого замыкания выхода (Iкз) от напряжения питания при двух значениях ёмкости выходного конденсатора (Со) – 10мкФ и 220мкФ.

Хорошо видно, что увеличение ёмкости выходного конденсатора увеличивает устойчивость стабилизатора – ломаность кривых при ёмкости 10мкФ вызвана самовозбуждением. При напряжениях питания до 16В возбуждения нет, он появляется при 16-18В. Затем происходит какое-то изменение режима и при напряжении 24В появляется второй излом. При этом меняется рабочая частота, что так же видно на предыдущем графике (Рис.5) зависимости рабочей частоты от напряжения питания (оба графика получены одновременно при исследовании одного экземпляра стабилизатора).

Увеличение ёмкости выходного конденсатора до 220мкФ и более увеличивает устойчивость, особенно при низких значениях напряжения питания. Но не устраняет возбуждение. Более — менее устойчивую работу стабилизатора удаётся получить при ёмкости выходного конденсатора не менее 1000мкФ.

При этом индуктивность дросселя очень слабо влияет на общую картину, хотя очевидно, что увеличение индуктивности повышает устойчивость.

Перепады рабочей частоты сказываются на стабильности тока нагрузки, что тоже видно на графике. Не удовлетворительна и общая стабильность выходного тока при изменении напряжения питания. Относительно стабильным ток можно считать в довольно узком интервале напряжений питания. Например, при работе от аккумулятора.

Введение корректирующей цепочки RfCf коренным образом меняет работу стабилизатора.

Следующий график показывает работу такого же стабилизатора но с корректирующей цепочкой RfCf.

 Рис.7

Хорошо видно, что стабилизатор стал работать, как и положено стабилизатору тока – токи нагрузки и короткого замыкания практически равны и неизменны во всём диапазоне питающих напряжений. При этом выходной конденсатор вообще перестал влиять на работу стабилизатора. Теперь ёмкость выходного конденсатора влияет только на уровень пульсаций тока и напряжения нагрузки, и во многих случаях конденсатор можно вообще не устанавливать.

Ниже, в качестве примера, приведены значения пульсации токов нагрузки при разных ёмкостях выходного конденсатора Со. Светодиоды включены по 3 последовательно в 10 параллельных групп (30шт.). Напряжение питания — 12В. Дроссель 47мкГн.

Без конденсатора: ток нагрузки 226мА +-65мА или 22,6мА +-6,5мА на один светодиод.
С конденсатором на 0,33мкФ: 226мА +-25мА или 22,6мА +-2,5мА на один светодиод.
С конденсатором на 1,5мкФ: 226мА +-5мА или 22,6мА +-0,5мА на один светодиод.
С конденсатором на 10мкФ: 226мА +-2,5мА или 22,6мА +-0,25мА на один светодиод.

То есть, без конденсатора, при общем токе нагрузки 226мА пульсации тока нагрузки составляли 65мА, что в пересчёте на один светодиод даёт средний ток 22,6мА и пульсацию 6,5мА.

Видно, как даже маленькая ёмкость в 0,33мкФ резко уменьшает пульсации тока. В то же время увеличение ёмкости с 1мкФ до 10мкФ уже слабо влияет на уровень пульсаций.

Все конденсаторы были керамические, так как обычные электролиты или танталовые не обеспечивают даже близкий уровень пульсаций.

Получается, что на выходе вполне достаточно конденсатора на 1мкФ на все случаи жизни. Увеличивать ёмкость до 10мкФ при токе нагрузки 0,2-0,3А вряд ли имеет смысл, так как пульсации уже существенно не уменьшаются по сравнению с 1мкФ.
Если же дроссель взять с большей индуктивностью, то можно вообще обойтись без конденсатора даже при больших токах нагрузки и(или) больших напряжениях питания.

Пульсации входного напряжения при питании 12В и ёмкости входного конденсатора Сi 10мкФ не превышают 100мВ.

Силовые возможности микросхемы.

Микросхема МС34063 нормально работает при напряжении питания от 3В до 40В по даташитам (мс фирмы STM – до 50В) и до 45В реально, обеспечивая в нагрузке ток до 1А для корпуса DIP-8 и до 0.75А для корпуса SO-8. Комбинируя последовательное и параллельное включение светодиодов можно построить светильник с выходной мощностью от 3В*20мА=60мВт до 40В*0,75…1А=30…40Вт.

С учётом напряжения насыщения ключевого транзистора (0.5…0.8В) и допустимой рассеиваемой корпусом микросхемы мощностью 1.2Вт, ток нагрузки может быть увеличен вплоть до 1.2Вт/0.8В=1.5А для корпуса DIP-8 и до 1А для корпуса SO-8.

Однако в этом случае требуется хороший теплоотвод, иначе встроенная в микросхему защита от перегрева не позволит работать на таком токе.

Стандартное впаивание DIP корпуса микросхемы в плату не обеспечивает требуемого охлаждения на максимальных токах. Нужна формовка выводов DIP корпуса под SMD вариант, с удалением тонких концов выводов. Оставшаяся широкая часть выводов изгибается заподлицо с основанием корпуса и уже потом припаивается на плату. Полезно печатную плату развести так, что бы под корпусом микросхемы оказался широкий полигон, а перед установкой микросхемы нужно нанести на её основание немного теплопроводной пасты.

За счёт коротких и широких выводов, а так же из-за плотного прилегания корпуса к медному полигону печатной платы тепловое сопротивление корпуса микросхемы уменьшается и она сможет рассеять несколько большую мощность.

Для корпуса SO-8 хорошо помогает установка дополнительного радиатора в виде пластины или другого профиля прямо на верхнюю часть корпуса.

С одной стороны такие попытки увеличения мощности выглядят странными. Ведь можно просто перейти на другую, более мощную, микросхему или установить внешний транзистор. И при токах нагрузки более 1.5А это будет единственным правильным решением. Однако, когда требуется ток нагрузки 1.3А, то можно просто улучшить теплоотвод и попробовать применить более дешёвый и простой вариант на микросхеме МС34063.

Предельный КПД, получаемый в данном варианте стабилизатора, не превышает 90%. Дальнейшему росту КПД препятствуют повышенное напряжение насыщения ключевого транзистора — не менее 0.4…0.5В при токах до 0.5А и 0.8…1В при токах 1…1.5А. По этому основным греющимся элементом стабилизатора всегда является микросхема. Правда ощутимый нагрев бывает только при предельных для конкретного корпуса мощностях. Например, микросхема в корпусе SO-8 при токе нагрузки 1А нагревается до 100 градусов и без дополнительного теплоотвода циклически выключается встроенной защитой от перегрева. При токах до 0.5А…0.7А микросхема слегка тёплая, а при токах 0.3…0.4А вообще не греется.

При повышенных токах нагрузки можно снизить рабочую частоту. В этом случае динамические потери ключевого транзистора значительно уменьшаются. Снижается общая мощность потерь и нагрев корпуса.

Внешними элементами, влияющими на КПД стабилизатора, являются диод D, дроссель L и резисторы Rsc и Rb . Поэтому диод следует выбирать с малым прямым напряжением (диод Шоттки), а дроссель – с как можно низким сопротивлением обмотки.

Снизить потери на резисторе Rsc можно уменьшением порогового напряжения, выбрав микросхему соответствующего производителя. Об этом уже говорилось ранее (смотрите таблицу в начале).

Ещё один вариант уменьшения потерь на резисторе Rsc – введение дополнительного постоянного смещения по току резистора Rf (подробнее это будет показано ниже на конкретном примере стабилизатора).

Резистор Rb следует хорошо просчитывать, стараясь брать его как можно с большим сопротивлением. При изменении напряжения питания в больших пределах лучше вместо резистора Rb поставить источник тока. В этом случае прирост потерь с ростом напряжения питания будет не таким резким.

При принятии всех перечисленных мер, доля потерь этих элементов получается в 1.5-2 раза меньше потерь на микросхеме.

Так как на токовый вход микросхемы подаётся постоянное напряжение, пропорциональное только току нагрузки, а не как обычно — импульсное, пропорциональное току ключевого транзистора (сумма токов нагрузки и выходного конденсатора), то индуктивность дросселя уже не влияет на стабильность работы, так как перестаёт быть элементом корректирующей цепи (её роль выполняет цепочка RfCf). От значения индуктивности зависит только амплитуда тока ключевого транзистора и пульсации тока нагрузки. А так как рабочие частоты относительно высокие, то даже с малыми значениями индуктивности пульсации тока нагрузки малы.

Однако из-за относительно маломощного ключевого транзистора, встроенного в микросхему, не следует сильно уменьшать индуктивность дросселя, так как при этом увеличивается пиковый ток транзистора при прежнем среднем его значении и растёт напряжение насыщения. В результате, увеличиваются потери на транзисторе, и падает общий КПД.
Правда, не кардинально — на несколько процентов. Например, замена дросселя с 12мкГн до 100мкГн позволила увеличить КПД одного из стабилизаторов с 86% до 90%.

С другой стороны, это позволяет, даже при небольших токах нагрузки, выбрать дроссель с малой индуктивностью, следя лишь за тем, что бы амплитуда тока ключевого транзистора не превысила максимально допустимое для микросхемы значение 1.5А.

Например, при токе нагрузки 0.2А с напряжением на ней 9…10В, напряжении питания 12…15В и рабочей частоте 300КГц требуется дроссель с индуктивностью 53мкГн. При этом импульсный ток ключевого транзистора микросхемы не превышает 0,3А. Если же уменьшить индуктивность дросселя до 4мкГн, то при прежнем среднем токе импульсный ток ключевого транзистора увеличится до предельного значения (1.5А). Правда уменьшится КПД стабилизатора за счёт увеличения динамических потерь. Но, возможно, в некоторых случаях окажется приемлемым пожертвовать КПД, но применить малогабаритный дроссель с маленькой индуктивностью.

Увеличение индуктивности дросселя позволяет так же увеличить и максимальный ток нагрузки вплоть до предельного значения тока ключевого транзистора микросхемы (1.5А).

При увеличении индуктивности дросселя форма тока ключевого транзистора меняется с полностью треугольной до полностью прямоугольной. А так как площадь прямоугольника в 2 раза больше площади треугольника (при одинаковых высоте и основании), то среднее значение тока транзистора (и нагрузки) можно увеличить в 2 раза при неизменной амплитуде импульсов тока.

То есть, при треугольной форме импульса амплитудой 1.5А средний ток транзистора и нагрузки получается:

Iн=1.5А/2*k,

где k – максимальный коэффициент заполнения импульсов, равный 0.9 для данной микросхемы.

В результате максимальный ток нагрузки не превышает:

Iн=1.5А/2*0.9=0.675А.

И любое увеличение тока нагрузки свыше этого значения влечёт превышение максимального тока ключевого транзистора микросхемы.

Поэтому во всех даташитах на данную микросхему указывается максимальный ток нагрузки 0.75А.

Увеличив индуктивность дросселя так, что бы ток транзистора стал прямоугольным, можем убрать двойку из формулы максимального тока и получить:

Iн=1.5А*k=1.5А*0.9=1.35А.

Следует учитывать, что при значительном увеличении индуктивности дросселя несколько увеличиваются и его габариты. Тем не менее, иногда оказывается проще и дешевле для увеличения тока нагрузки увеличить размеры дросселя, чем ставить дополнительный мощный транзистор.

Естественно, при требуемых токах нагрузки более 1.5А кроме как установкой дополнительного транзистора (или другой микросхемы-контроллера) не обойтись, а если вы поставлены перед выбором: ток нагрузки 1.4А или другая микросхема, то стоит попробовать сначала решить задачу увеличением индуктивности, пойдя на увеличение размеров дросселя.

Более подробно об этом можно прочитать в статье «Способы увеличения тока нагрузки понижающего стабилизатора на МС34063А».

В даташитах на микросхему указано, что максимальный коэффициент заполнения импульсов не превышает 6/7=0,857. Реально же получаются значения почти 0.9 даже на высоких рабочих частотах в 300-400 КГц. На более низких частотах (100-200КГц) коэффициент заполнения может достигать 0,95.

Поэтому стабилизатор нормально работает при малой разнице напряжений вход-выход.

Интересно работает стабилизатор при заниженных, по отношению к номинальному, токах нагрузки, вызванному уменьшением напряжения питания ниже заданного — КПД не менее 95%…

Так как ШИМ реализуется не классическим способом (полное управление задающим генератором), а «релейным», посредством триггера (запуск — генератором, сброс — компаратором), то при токе ниже номинального возможна ситуация, когда ключевой транзистор перестаёт закрываться. Разница между напряжениями питания и нагрузки уменьшается до напряжения насыщения ключевого транзистора, которое обычно не превышает 1В при токах до 1А и не более 0.2-0.3В при токах до 0.2-0.3А. Несмотря на наличие статических потерь, динамические отсутствуют и транзистор работает практически как перемычка.

Даже когда транзистор остаётся управляемым и работает в ШИМ режиме, КПД остаётся высоким из-за снижения тока. Например, при разнице 1.5В между напряжением питания (10В) и напряжением на светодиодах (8.5В) схема продолжала работать (правда на пониженной в 2 раза частоте) с КПД 95%.

Параметры токов и напряжений для такого случая будут указаны ниже при рассмотрении практических схем стабилизаторов.

Практические варианты стабилизатора.

Много вариантов не будет, так как самые простые, повторяющие классические варианты по схемотехнике, не позволяют ни поднять рабочую частоту или ток, ни увеличить КПД, ни получить хорошую устойчивость. По этому наиболее оптимальный вариант получается один, блок-схема которого и была показана на Рис.2. Могут меняться только номиналы компонентов в зависимости от требуемых характеристик стабилизатора.

На Рис.8 приведена схема классического варианта.

 Рис.8

Из особенностей – после выведения из цепи ОС тока выходного конденсатора (С3), стало возможным уменьшить индуктивность дросселя. Для пробы был взят старый отечественный дроссель на стержне типа ДМ-3 на 12мкГн. Как видно, характеристики схемы получились достаточно хорошие.

Желание повысить КПД привели к схеме, показанной на Рис.9

Рис.9

В отличие от предыдущей схемы резистор R1 подключен не к источнику питания, а на выход стабилизатора.  В результате, напряжение на резисторе R1 стало меньше на величину напряжения на нагрузке. При прежнем токе через него мощность, выделяемая на нём, уменьшилась с 0.5Вт до 0.15Вт.

Заодно была увеличена индуктивность дросселя, что так же увеличивает КПД стабилизатора. В результате КПД увеличился на несколько процентов. Конкретные цифры приведены на схеме.

Ещё одна характерная особенность двух последних схем. У схемы на Рис.8 очень хорошая стабильность тока нагрузки при изменении напряжения питания, но низковато КПД. У схемы на Рис.9 наоборот, КПД достаточно высокий, но стабильность тока плохая – при изменении напряжения питания с 12В до 15В ток нагрузки увеличивается с 0.27А до 0.3А.

Это вызвано не правильным выбором сопротивления резистора R1, о чём уже говорилось ранее (смотрите Рис.4). Так как повышенное сопротивление R1, уменьшая стабильность тока нагрузки, увеличивает КПД, то в некоторых случаях этим можно воспользоваться. Скажем, при аккумуляторном питании, когда пределы изменения напряжения малы, а высокий КПД более актуален.

Следует отметить некоторую закономерность.

Было изготовлено довольно много стабилизаторов (практически все – для замены ламп накаливания на светодиодные в салоне автомобиля), и пока стабилизаторы требовались от случая к случаю, микросхемы брались из неисправных плат сетевых «Хабов» и «Свичей». Несмотря на разницу в производителях почти все микросхемы позволяли получить приличные характеристики стабилизатора даже в простых схемах.

Попалась только микросхема GS34063S от Globaltech Semiconductor, которая ни как не хотела работать на высоких частотах.

Потом было закуплено несколько микросхем MC34063ACD и MC34063EBD от STMicroelectronics, которые показали ещё худшие результаты – на повышенных частотах не работали, устойчивость плохая, завышенное напряжение опоры токового компаратора (0.45-0.5В), плохая стабилизация тока нагрузки при хорошем КПД или плохой КПД при хорошей стабилизации…

Возможно, плохая работа перечисленных микросхем объясняется их дешевизной – закупались самые дешёвые из того, что было, так как микросхема MC34063A (DIP-8) той же фирмы, снятая с неисправного «Свича» работала нормально. Правда, на относительно низкой частоте – не более 160КГц.

Хорошо работали следующие микросхемы, взятые из сломанной аппаратуры:

Sipex Corporation (SP34063A),
Motorola (MC34063A),
Analog Technology (AP34063N8),
Anachip (AP34063 и AP34063А).
Fairchild (MC34063A) — не уверен, что правильно опознал фирму.

ON Semiconductor, Unisonic Technologies (UTC) и Texas Instruments — не помню, так как обращать внимание на фирму стал только после того, как столкнулся с нежеланием работать мс некоторых фирм, а специально микросхемы этих фирм не покупались.

Что бы не выбрасывать закупленные, плохо работающие, микросхемы MC34063ACD и MC34063EBD от STMicroelectronics, было проведено несколько экспериментов, которые и привели к схеме, показанной в самом начале на Рис.2.

На следующем Рис.10 показана практическая схема стабилизатора с корректирующей цепью RfCf (на данной схеме R3C2). О разнице в работе стабилизатора без корректирующей цепочки и с ней уже рассказывалось ранее в разделе «Об устойчивости» и приводились графики (Рис.5, Рис.6, Рис.7).

 Рис.10

Из графика на Рис.7 видно, что стабилизация тока отличная во всём диапазоне питающих напряжений микросхемы. Устойчивость очень хорошая – будто ШИМ работает. Частота достаточно высокая, что позволяет брать малогабаритные дроссели с невысокой индуктивностью и полностью отказаться от выходного конденсатора. Хотя установка небольшого конденсатора может полностью убрать пульсации тока нагрузки. О зависимости амплитуды пульсаций тока нагрузки от ёмкости конденсатора говорилось ранее в разделе «Об устойчивости».

Как уже говорилось, у доставшихся мне микросхем MC34063ACD и MC34063EBD от STMicroelectronics оказалось завышенное опорное напряжение токового компаратора – 0.45В-0.5В соответственно, не смотря на указанное в даташите значение 0.25В-0.35В. Из-за этого при больших токах нагрузки на резисторе-датчике тока получаются большие потери. Для уменьшения потерь, в схему был добавлен источник тока на транзисторе VT1 и резисторе R2. (Рис.11).

Рис.11

Благодаря этому источнику тока, через резистор R3 протекает дополнительной ток смещения величиной 33мкА, поэтому напряжение на резисторе R3 даже без тока нагрузки равно 33мкА*10КОм=330мВ. Так как пороговое напряжение токового входа микросхемы 450мВ, то для срабатывания компаратора тока на резисторе-датчике тока R1 должно быть напряжение 450мВ-330мВ=120мВ. При токе нагрузки 1А резистор R1 должен быть на 0.12В/1А=0.12Ом. Ставим имеющееся в наличии значение 0.1Ом.
Без стабилизатора тока на VT1 резистор R1 нужно было бы выбирать из расчёта 0.45В/1А=0.45Ом, и на нём рассеивалась бы мощность 0.45Вт. Сейчас же при том же токе потери на R1 всего 0.1Вт

Питание данного варианта от аккумулятора, ток в нагрузке до 1А, мощность 8-10Вт. Ток короткого замыкания выхода 1.1А. При этом потребляемый ток уменьшается до 64мА при напряжении питания 14.85В, соответственно потребляемая мощность падает до 0.95Вт. Микросхема в таком режиме даже не греется и может находиться в режиме КЗ сколько угодно.

Остальные характеристики приведены на схеме.

Микросхема взята в корпусе SO-8 и ток нагрузки в 1А для неё предельный. Она очень сильно греется (температура выводов 100 градусов!), по этому лучше ставить микросхему в корпусе DIP-8, переделанную под SMD монтаж, делать большие полигоны и(или) придумывать радиатор.
Напряжение насыщения ключа микросхемы довольно большое — почти 1В при токе 1А, поэтому и нагрев такой. Хотя, судя по даташиту на микросхему, напряжение насыщения ключевого транзистора при токе 1А не должно превышать 0.4В.

Сервисные функции.

Не смотря на отсутствие каких либо сервисных возможностей в микросхеме, их можно реализовать самостоятельно. Обычно, для стабилизатора тока светодиодов требуются выключение и регулировка тока нагрузки.

Включение-выключение

Выключение стабилизатора на микросхеме МС34063 реализуется подачей напряжения на 3-й вывод. Пример показан на Рис.12.

Рис.12

Экспериментально было определено, что при подаче напряжения на 3-й вывод микросхемы её задающий генератор останавливается, а ключевой транзистор закрывается. В таком состоянии потребляемый ток микросхемы зависит от её производителя и не превышает тока холостого хода, указанного в даташите (1.5-4мА).

Остальные варианты выключения стабилизатора (например, подачей на 5-й вывод напряжения более 1.25В) оказываются хуже, так как не останавливают задающий генератор и микросхема потребляет  больший ток по сравнению у правлением по 3-у выводу.

Суть такого управления заключается в следующем.

На 3-м выводе микросхемы действует пилообразное напряжение заряда и разряда частотозадающего конденсатора. Когда напряжение достигает порогового значения 1.25В, начинается разряд конденсатора, а выходной транзистор микросхемы закрывается. Значит, для выключения стабилизатора нужно подать на 3-й вход микросхемы напряжение не менее 1.25В.

Согласно данным даташитов на микросхему времязадающий конденсатора разряжается током максимум 0,26мА. Значит, при подаче на 3-й вывод внешнего напряжения через резистор, для получения выключающего напряжения не менее 1.25В ток через резистор должен быть не менее 0.26мА. В результате имеем две основные цифры для расчёта внешнего резистора.

Например, при напряжении питания стабилизатора 12…15В, стабилизатор должен быть надёжно выключен при минимальном значении – при 12В.

В результате, сопротивление дополнительного резистора находим из выражения:

R=(Uп-Uvd1-1.25В)/0.26мА=(12В-0.7В-1.25В)/0.26мА=39КОм.

Для надёжного выключения микросхемы сопротивление резистора выбираем меньше вычисленного значения. На фрагменте схемы Рис.12 сопротивление резистора равно 27КОм. При таком сопротивлении напряжение выключения получается около 9В. Значит, при напряжении питания стабилизатора 12В можно надеяться на надёжное выключение стабилизатора с помощью данной схемы.

При управлении стабилизатором от микроконтроллера резистор R нужно пересчитать для напряжения 5В.

Входное сопротивление по 3-му входу микросхемы довольно большое и любое подключение внешних элементов может влиять на формирование пилообразного напряжения. Для развязки цепей управления от микросхемы и, тем самым, сохранении прежней помехоустойчивости служит диод VD1.

Управление стабилизатором можно осуществлять либо подачей постоянного напряжения на левый вывод резистора R (Рис.12), либо закорачиванием на корпус точки соединения резистора R с диодом VD1 (при постоянном наличии напряжения на левом выводе резистора R).

Стабилитрон VD2 призван защитить вход микросхемы от попадания высокого напряжения. При низких напряжениях питания он не нужен.

Регулировка тока нагрузки

Так как опорное напряжение компаратора тока микросхемы равно сумме напряжений на резисторах R1 и R3, то изменением тока смещения резистора R3 можно регулировать ток нагрузки (Рис.11).

Возможны два варианта регулировки – переменным резистором и постоянным напряжением.

На Рис.13 приведен фрагмент схемы Рис.11 с необходимыми изменениями и расчётные соотношения, позволяющие рассчитать все элементы схемы управления.

Рис.13

Для регулировки тока нагрузки переменным резистором нужно постоянный резистор R2 заменить сборкой резисторов R2’. В этом случае, при изменении сопротивления переменного резистора, общее сопротивление резистора R2’ будет меняться в пределах 27…37КОм, а ток стока транзистора VT1 (и резистора R3) будет меняться в пределах 1.3В/27…37КОм=0.048…0,035мА. При этом на резисторе R3 напряжение смещения будет меняться в пределах 0.048…0,035мА*10КОм=0.48…0,35В. Для срабатывания компаратора тока микросхемы на резисторе-датчике тока R1 (Рис.11) должно падать напряжение 0.45-0.48…0,35В=0…0.1В. При сопротивлении R1=0.1Ом такое напряжение будет падать на нём при протекании через него тока нагрузки в пределах 0…0.1В/0.1Ом=0…1А.

То есть, меняя сопротивление переменного резистора R2’ в пределах 27…37КОм сможем регулировать ток нагрузки в пределах 0…1А.

Для регулировки тока нагрузки постоянным напряжением нужно в затвор транзистора VT1 поставить делитель напряжения Rd1Rd2. С помощь этого делителя можно согласовать любое напряжение управления с требуемым для VT1.

На Рис.13 приведены все нужные для расчёта формулы.

Например, требуется регулировка тока нагрузки в пределах 0…1А с помощью постоянного напряжения, изменяемого в пределах 0…5В.

Для использования схемы стабилизатора тока на Рис.11 в цепь затвора транзистора VT1 ставим делитель напряжения Rd1Rd2 и рассчитываем номиналы резисторов.

Исходно, схема рассчитана на ток нагрузки 1А, который задаётся током резистора R2 и пороговым напряжением полевого транзистора VT1. Для уменьшения тока нагрузки до нуля, как следует из прошлого примера, нужно увеличить ток резистора R2 с 0.034мА до 0.045мА. При неизменном сопротивлении резистора R2 (39КОм) напряжение на нём должно меняться в пределах 0.045…0,034мА*39КОм=1.755…1.3В. При нулевом напряжении на затворе и пороговом напряжении транзистора VT2 1.3В  на резисторе R2 устанавливается напряжение 1.3В. Для увеличения напряжения на R2 до 1.755В нужно подать на затвор VT1 постоянное напряжение величиной 1.755В-1.3В=0.455В. По условию задачи такое напряжение на затворе должно быть при управляющем напряжении +5В. Задавшись сопротивлением резистора Rd2 100КОм (для минимизации управляющего тока) находим сопротивление резистора Rd1 из соотношения Uу=Ug*(1+Rd2/Rd1):

Rd1= Rd2/(Uу/Ug-1)=100КОм/(5В/0.455В-1)=10КОм.

То есть, при изменении напряжения управления от нуля до +5В ток нагрузки будет уменьшаться с 1А до нуля.

Полная принципиальная схема стабилизатора тока на 1А с функциями включения-выключения и регулировки тока приведена на Рис.14. Нумерация новых элементов продолжает начатую по схеме Рис.11.

В составе Рис.14 схема не проверялась. Но полностью проверялась схема по Рис.11, на базе которой она создана.

Приведенный на схеме способ включения-выключения проверен макетированием. Способы регулировки тока пока проверены только моделированием. Но так как способы регулировки созданы на базе реально проверенного стабилизатора тока, то при сборке придётся только пересчитывать номиналы резисторов под параметры примененного полевого транзистора VT1.

Рис.14

В составе Рис.14 схема не проверялась. Но полностью проверялась схема по Рис.11, на базе которой она создана.

Приведенный на схеме способ включения-выключения проверен макетированием. Способы регулировки тока пока проверены только моделированием. Но так как способы регулировки созданы на базе реально проверенного стабилизатора тока, то при сборке придётся только пересчитывать номиналы резисторов под параметры примененного полевого транзистора VT1.

В приведенной схеме использованы оба варианта регулировки тока нагрузки – переменным резистором Rp и постоянным напряжением 0…5В. Гегулировка переменным резистором выбрана немного другой по сравнению с Рис.12, что позволило применить оба варианта одновременно.

Обе регулировки зависимы – ток, выставленный одним из способов, является максимальным для другого. Если переменным резистором Rp выставить ток нагрузки 0.5А, то регулировкой напряжения ток можно менять от нуля до 0.5А. И наоборот – ток 0.5А, выставленный постоянным напряжением, переменным резистором будет меняться тоже от нуля до 0.5А.

Зависимость регулировки тока нагрузки переменным резистором — экспоненциальная, поэтому для получения линейной регулировки переменный резистор желательно выбрать с логарифмической зависимостью сопротивления от угла поворота.

При увеличении сопротивления Rp ток нагрузки тоже увеличивается.

Зависимость регулировки тока нагрузки постоянным напряжением – линейная.

Переключатель SB1 включает или выключает стабилизатор. При разомкнутых контактах стабилизатор выключен, при замкнутых – включен.

При полностью электронном управлении выключение стабилизатора можно реализовать либо подачей постоянного напряжения непосредственно на 3-й вывод микросхемы, либо посредством дополнительного транзистора. В зависимости от требуемой логики управления.

Конденсатор С4 обеспечивает мягкий запуск стабилизатора. При подаче питания, пока конденсатор не зарядится, ток полевого транзистора VT1 (и резистора R3) не ограничен резистором R2 а равен максимальному для полевого транзистора, включенного в режиме источника тока (единицы — десятки мА). Напряжение на резисторе R3 превышает пороговое для токового входа микросхемы, по этому ключевой транзистор микросхемы закрыт. Ток через R3 будет постепенно уменьшаться пока не достигнет значения, заданного резистором R2. При приближении к этому значению напряжение на резисторе R3 уменьшается, напряжение на входе защиты по току всё больше зависит от напряжения на резисторе-датчике тока R1 и, соответственно, от тока нагрузки. В результате ток нагрузки начинает увеличиваться от нуля до заранее определённого значения (переменным резистором или постоянным напряжением управления).

Печатная плата.

Ниже представлены варианты печатной платы стабилизатора (по блок-схеме Рис.2 или Рис.10 — практический вариант) для разных корпусов микросхемы (DIP-8 или SO-8) и разных дросселей (стандартных, заводского изготовления или самодельных на кольце из распыленного железа). Плата нарисована в программе Sprint-Layout 5-й версии: [wpdm_file id=74 title=»true» desc=»true» template=»link-template-calltoaction3.php»]

Все варианты рассчитаны на установку SMD элементов типоразмера от 0603 до 1206 в зависимости от расчётной мощности элементов. На плате есть посадочные места под все элементы схемы. При распайке платы некоторые элементы можно не устанавливать (об этом уже рассказывалось выше). Например, я уже полностью отказался от установки частотозадающего CТ и выходного Co конденсаторов (Рис.2). Без частотозадающего конденсатора стабилизатор работает на более высокой частоте, а необходимость в выходном конденсаторе есть только при больших токах нагрузки (до1А) и(или) малых индуктивностях дросселя. Иногда есть смыл установить частотозадающий конденсатор, снизив рабочую частоту и, соответственно, динамические потери мощности при больших токах нагрузки.

Каких либо особенностей печатные платы не имеют и могут быть выполнены как на одностороннем, так и на двухстороннем фольгированном текстолите. При использовании двухстороннего текстолита вторая сторона не вытравливается и служит дополнительным теплоотводом и (или) общим проводом.

При использовании металлизации обратной стороны платы в качестве теплоотвода нужно просверлить сквозное отверстие возле 8-го вывода микросхемы и соединить пайкой обе стороны короткой перемычкой из толстой медной проволоки. Если используется микросхема в DIP корпусе, то отверстие нужно просверлить против 8-го вывода и при пайке использовать этот вывод в качестве перемычки, распаяв вывод с обеих сторон платы.

Хорошие результаты вместо перемычки даёт установка заклёпки из медного провода диаметром 1,8мм (жила из кабеля сечением 2,5мм2). Ставится заклёпка сразу после вытравливания платы – нужно высверлить отверстие диаметром, равным диаметру провода заклёпки, плотно вставить кусочек провода и укоротить его так, что бы он выступал из отверстия не более, чем на 1мм, и хорошенько расклепать с обеих сторон на наковальне небольшим молоточком. Со стороны монтажа расклёпывать следует заподлицо с платой, что бы выступающая шляпка заклёпки не мешала распайке деталей.

Может показаться странным совет, делать теплоотвод именно от 8-го вывода микросхемы, но краш-тест корпуса неисправной микросхемы показал, что вся её силовая часть расположена на широкой медной пластинке с цельным отводом на 8-й вывод корпуса. Выводы 1 и 2 микросхемы хотя и выполнены в виде полосок, но слишком тонких для использования их в качестве теплоотвода. Все остальные выводы корпуса соединяются с кристаллом микросхемы тонкими проволочными перемычками. Интересно, что не все микросхемы выполнены таким образом. Прверенные ещё несколько корпусов показали, что кристалл расположен в центе, а полосковые выводы микросхемы все одинаковые. Распайка — проволочными перемычками. По этому для проверки нужно «разобрать» ещё несколько корпусов микросхемы…

Теплоотвод ещё можно выполнить из медной (стальной, алюминиевой) прямоугольной пластины толщиной 0,5-1мм с размерами, не выходящими за пределы платы. При использовании DIP корпуса площадь пластины ограничивается только высотой дросселя. Между пластиной и корпусом микросхемы следует положить немного термопасты. При корпусе SO-8 плотному прилеганию пластины иногда могут препятствовать некоторые детали монтажа (конденсаторы и диод). В этом случае вместо термопасты лучше поставить Номакон-овскую резиновую прокладку подходящей толщины. Желательно припаять 8-й вывод микросхемы к этой пластине проволочной перемычкой.

Если охлаждающая пластина имеет большие размеры и закрывает прямой доступ к 8-му выводу микросхемы, то нужно предварительно просверлить в пластине отверстие напротив 8-го вывода, а к самому выводу предварительно припаять вертикально кусочек провода. Затем, продев провод в отверстие пластины и прижав её к корпусу микросхемы, спаять их вместе.

Сейчас доступен хороший флюс для пайки алюминия, поэтому теплоотвод лучше сделать из него. В этом случае теплоотвод можно согнуть по профилю с наибольшей площадью поверхности.

Для получения токов нагрузки до 1,5А теплоотвод следует делать с обеих сторон – в виде сплошного полигона с обратной стороны платы и в виде металлической пластины, прижатой к корпусу микросхемы. При этом обязательна пайка 8-го вывода микросхемы как к полигону на обратной стороне, так и к пластине, прижатой к корпусу. Для увеличения тепловой инерции теплоотвода с обратной стороны платы, его так же лучше выполнить в виде пластины, припаянной к полигону. В этом случае удобно теплоотводящую пластину посадить на заклёпку у 8-го вывода микросхемы, ранее соединявшей обе стороны платы. Заклёпку и пластину пропаять, и прихватить её пайкой в нескольких местах по периметру платы.

Кстати, при использовании пластины с обратной стороны платы, сама плата может быть выполнена уже из одностороннего фольгированного текстолита.

Надписи на плате позиционных обозначений элементов выполнены обычным способом (как и печатные дорожки) кроме надписей на полигонах. Последние выполнены на служебном слое «Ф» белого цвета. В этом случае эти надписи получаются вытравливанием.

Провода питания и светодиодов припаиваются с противоположных торцов платы согласно надписям: «+» и «-» — для питания, «А» и «К» — для светодиодов.

При использовании платы  в безкорпусном варианте (после проверки и настройки) удобно продеть её в кусочек термоусадочной трубки подходящей длины и диаметра и прогреть феном. Торцы ещё не остывшей термоусадки нужно обжать плоскогубцами поближе к выводам. Обжатая на горячую термоусадка склеивается и образует почти герметичный и достаточно прочный корпус. Обжатые края склеиваются на столько прочно, что при попытке рассоединения термоусадка просто рвётся. В то же время, при необходимости ремонта-обслуживания, обжатые места сами расклеиваются при повторном нагревании феном не оставляя даже следов обжатия. При некоторой сноровке ещё горячую термоусадку можно растянуть пинцетом и аккуратно вынуть из неё плату. В результате, термоусадка окажется пригодной для повторного корпусирования платы.

При необходимости полной герметизации платы, после обжатия термусадки её торцы можно залить термокоеем. Для усиления «корпуса» можно одеть на плату два слоя термоусадки. Хотя и один слой оказывается достаточно прочным.

Программа для расчёта стабилизатора

Для ускоренного расчёта и оценки элементов схемы, в программе EXCEL была нарисована таблица с формулами. Для удобства, некоторые расчёты поддерживаются кодом на VBA. Работа программы проверялась только в среде ОС Windows XP: [wpdm_file id=75 title=»true» desc=»true» template=»link-template-calltoaction3.php»]

При запуске файла может появиться окно с предупреждением о наличии в программе макросов. Следует выбрать команду «Не отключать макросы». В противном случае программа запустится, и даже будет производить пересчёт по прописанным в ячейках таблиц формулам, но некоторые функции окажутся отключенными (проверка корректности ввода, возможность оптимизации и т.д.).

После запуска программы появится окно с запросом: «Восстановить все входные данные по умолчанию?», в котором требуется нажать кнопку «Да» или «Нет». При выборе «Да» все входные данные для расчёта будут выставлены по умолчанию, в качестве примера. Обновленными окажутся и все формулы для расчёта. При выборе «Нет» во входных данных будут использованы значения, сохранённые в предыдущем сеансе работы.

В основном, требуется выбирать кнопку «Нет», но если не требуется сохранение предыдущих результатов расчёта, то можно выбрать «Да». Иногда, при вводе слишком многих некорректных входных данных, каких-то сбоев в работе или случайном удалении содержимого ячейки с формулой, проще бывает выйти из программы и запустить её снова, ответив на вопрос «Да». Это проще, чем искать и исправлять ошибки и снова прописывать утерянные формулы.

Программа представляет собой обычный лист книги Excel с тремя отдельными таблицами (Входные данные, Выходные данные, Результаты расчёта) и схемой стабилизатора.

В первых двух таблицах прописаны название вводимого или вычисленного параметра, его краткое условное обозначение (оно же используется в формулах для наглядности), значение параметра и единица измерения. В третьей таблице названия опущены за ненадобностью, так как назначение элемента можно увидеть тут же на схеме. Значения вычисляемых параметров помечены жёлтым цветом и их нельзя менять самостоятельно, так как в этих ячейках прописаны формулы.

В таблицу «Входные данные» заносятся исходные данные. Назначение некоторых параметров объяснено в примечаниях. Все ячейки с входными данными должны быть заполнены, так как они все принимают участие в вычислении. Исключение составляет ячейка с параметром «Пульсации тока нагрузки (Iнп)» — она может быть пуста. В этом случае индуктивность дросселя вычисляется исходя из минимального значения тока нагрузки. Если же в этой ячейке задать значение тока пульсаций нагрузки, то индуктивность дросселя вычисляется исходя из указанного значения пульсаций.

У разных производителей микросхем некоторые параметры могут отличаться – например, величина опорного напряжения или потребляемый ток. Что бы получить более достоверные результаты вычислений, нужно указать более точные данные. Для этого можно воспользоваться вторым листом файла («Микросхемы»), где приведен основной список отличающихся параметров. Зная фирму-производителя микросхемы можно найти более точные данные.

В таблице «Выходные данные» находятся представляющие интерес промежуточные результаты вычислений. Формулы, по которым производятся вычисления можно увидеть, выделив ячейку с вычисленным значением. Ячейка с параметром «Коэффициент заполнения максимальный (dmax)» может быть выделена одним из двух цветов – зелёным и красным. Зелёным цветом ячейка выделяется при допустимом значении параметра, а красным – при превышении максимально допустимого значения. В примечании  к ячейке можно прочесть, какие входные данные нужно изменить для исправления.

В документе AN920-D, где более подробно описывается эта микросхема, сказано, что максимальное значение коэффициента заполнения микросхемы MC34063 не может превышать 0.857, в противном случае пределы регулирования могут не совпадать с заданными. Именно это значение принято за критерий правильности полученного при расчёте параметра. Правда практика показала, что реальное значение коэффициента заполнения может быть больше 0.9. По видимому, такое расхождение объясняется «нестандартным» включением.

Результатом вычислений являются значения пассивных элементов схемы, сведенных в третью таблицу «Результаты расчёта». Полученные значения можно использовать при сборке схемы стабилизатора.

Иногда бывает полезно подогнать полученные значения под себя, например, когда полученное значение сопротивления резистора, ёмкости конденсатора или индуктивности дросселя не совпадает со стандартным. Так же, интересно бывает посмотреть, как влияет на общие характеристики схемы изменение номиналов некоторых элементов. В программе реализована такая возможность.

Справа от таблицы «Результаты расчёта» напротив каждого параметра расположен квадратик. При щелчке левой кнопки мышки на выбранном квадратике, в нём появляется «птичка», отмечающая параметр, требующий подбора. При этом с поля со значением снимается жёлтая подсветка, что означает возможность самостоятельного выбора значения данного параметра. А в таблице «Входные данные» красным цветом выделяются изменяющиеся при этом параметры. То есть, производится обратный пересчёт – формула прописывается в ячейке таблицы входных данных, а параметром для расчёта является значение таблицы «Результаты расчёта».

Например, поставив «птичку» напротив индуктивности дросселя в таблице «Результаты расчёта», можно увидеть, что красным цветом выделен параметр «Ток нагрузки минимальный» таблицы «Входные данные».

При изменении индуктивности изменяются и некоторые параметры таблицы «Выходные данные», например, «Максимальный ток дросселя и ключа (I_Lmax)». Таким образом можно подобрать дроссель с минимальной индуктивностью из стандартного ряда и размерами, не превысив при этом максимальный ток ключевого транзистора микросхемы, но «пожертвовав» значением минимального тока нагрузки. При этом можно увидеть, что значение ёмкости выходного  конденсатора Co так же увеличилось, что бы скомпенсировать увеличение пульсаций тока нагрузки.

Подобрав индуктивность и убедившись, что остальные зависимые параметры не выходят за опасные пределы, снимаем «птичку» напротив параметра индуктивности, закрепляя тем самым полученный результат до изменения других параметров, влияющих на индуктивность дросселя. При этом в таблице «Результаты расчёта» восстанавливаются формулы, а в таблице «Входные данные», наоборот, убираются.

Точно так же можно подобрать и другие параметры таблицы «Результаты расчёта». Однако следует иметь в виду, что параметры практически всех формул пересекаются, поэтому при желании изменить сразу все параметры этой таблицы может появиться окно ошибки с сообщением о перекрёстных ссылках.


Загрузить статью в формате pdf.

[wpdm_file id=78 title=»true» desc=»true» template=»link-template-calltoaction3.php»]


 

светодиодов — Зачем использовать MOSFET вместо потенциометра? Светодиод

— Зачем использовать MOSFET вместо потенциометра? — Stack Overflow на русском
Сеть обмена стеками

Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетите биржу стека
  1. 0
  2. +0
  3. Авторизоваться Зарегистрироваться

Электротехника Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для специалистов в области электроники и электротехники, студентов и энтузиастов.Регистрация занимает всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Любой может задать вопрос

Любой может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются на вершину

спросил

Просмотрено 531 раз

\$\начало группы\$

Хотите улучшить этот вопрос? Добавьте детали и уточните проблему, отредактировав этот пост.

Закрыт 4 года назад.

МОП-транзистор используется для увеличения и уменьшения тока в цепи светодиода и резистора (последовательно). Напряжение в цепи изменяется, чтобы увеличить или уменьшить ток, протекающий через нее, чтобы можно было изменить интенсивность свечения светодиода. Чего я не понимаю, так это почему бы нам не использовать потенциометр вместо MOSFET, который более экономичен и будет одинаково увеличивать и уменьшать ток… Так зачем использовать мосфет??

спросил 23 сен, 2017 в 11:01

\$\конечная группа\$ 12 \$\начало группы\$

Внутри регулятора напряжения находится кремниевое устройство, работающее как проходной транзистор, будь то биполярный транзистор или полевой МОП-транзистор.Иногда номинальный ток слишком велик для обычного регулятора, и поэтому такое устройство должно быть построено из дискретных элементов, чтобы достичь желаемой рабочей точки

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.