Стабилизаторы тока

В каждой электрической сети периодически возникают помехи, отрицательно влияющие на стандартные параметры тока и напряжения. Данная проблема успешно решается с помощью различных устройств, среди которых очень популярны и эффективны стабилизаторы тока. Они имеют различные технические характеристики, что делает возможным их использование совместно с любыми бытовыми электроприборами и оборудованием. Особые требования предъявляются к измерительному оборудованию, требующему стабильного напряжения.

Содержание

Общее устройство и принцип работы стабилизаторов тока

Знание основных принципов работы стабилизаторов тока способствует наиболее эффективному использованию этих устройств. Электрические сети буквально насыщены различными помехами, негативно влияющими на работу бытовых приборов и электрооборудования. Для преодоления отрицательных воздействий используется схема простого стабилизатора напряжения и тока.

В каждом стабилизаторе имеется основной элемент – трансформатор, обеспечивающий работу всей системы. Самая простая схема включает в свой состав выпрямительный мост, соединенный с различными типами конденсаторов и резисторов. Их основными параметрами считаются индивидуальная емкость и предельное сопротивление.

Сам стабилизатор тока работает по очень простой схеме. Когда ток поступает на трансформатор, его предельная частота изменяется. На входе она будет совпадать с частотой электрической сети и составит 50 Гц. После того как будут выполнены все преобразования тока, предельная частота на выходе снизится до 30 Гц. В схеме преобразования участвуют высоковольтные выпрямители, с помощью которых определяется полярность напряжения. Конденсаторы непосредственно участвуют в стабилизации тока, а резисторы снижают помехи.

Диодный стабилизатор тока

Во многих конструкциях светильников имеются диодные стабилизаторы, более известные как стабилизаторы тока для светодиодов. Как и все типы диодов, светодиоды обладают нелинейной вольтамперной характеристикой. То есть, при изменяющемся напряжении на светодиоде, происходит непропорциональное изменение тока.

С ростом напряжения вначале наблюдается очень медленное возрастание тока, в результате, свечение светодиода отсутствует. Затем, когда напряжение достигает порогового значения, начинается излучение света и очень быстрое возрастание тока. Дальнейший рост напряжения приводит к катастрофическому увеличению тока и перегоранию светодиода. Значение порогового напряжения отражается в технических характеристиках светодиодных источников света.

Светодиоды с высокой мощностью требуют установки теплоотвода, поскольку их работа сопровождается выделением большого количества тепла. Кроме того, для них требуется и достаточно мощный стабилизатор тока. Правильная работа светодиодов также обеспечивается стабилизирующими устройствами. Это связано с сильным разбросом порогового напряжения даже у однотипных источников света. Если два таких светодиода подключить параллельно к одному источнику напряжения, по ним будет проходить ток разной величины. Разница может быть настолько существенной, что один из светодиодов сразу же сгорит.

Таким образом, не рекомендуется включение светодиодных источников света без стабилизаторов. Данные устройства устанавливают ток заданного значения без учета напряжения, приложенного к схеме. К наиболее современным приборам относится двухвыводной стабилизатор для светодиодов, применяющийся для создания недорогих решений по управлению светодиодами. В его состав входит полевой транзистор, обвязочные детали и другие радиоэлементы.

Схемы стабилизаторов тока на КРЕН

Данная схема стабильно работает с использованием таких элементов, как КР142ЕН12 или LM317. Они являются регулируемыми стабилизаторами напряжения, работающими с током до 1,5А и входным напряжением до 40В. В нормальном тепловом режиме эти устройства способны рассеивать мощность до 10Вт. Эти микросхемы обладают низким собственным потреблением, составляющим примерно 8мА. Данный показатель остается неизменным даже при изменяющемся токе, проходящем через КРЕН и измененном входном напряжении.

Элемент LM317 способен удерживать на основном резисторе постоянное напряжение, регулируемое в определенных пределах с помощью подстроечного резистора. Основной резистор с неизменным сопротивлением обеспечивает стабильность проходящего через него тока, поэтому он известен еще, как токозадающий резистор.

Стабилизатор на КРЕН отличается простотой и может использоваться в качестве электронной нагрузки, зарядки аккумуляторов и в других областях.

Стабилизатор тока на двух транзисторах

Благодаря своему простому исполнению, в электронных схемах очень часто используются стабилизаторы на двух транзисторах. Их основным недостатком считается не вполне стабильный ток в нагрузках при изменяющемся напряжении. Если же не требуется высоких токовых характеристик, то данное стабилизирующее устройство вполне сгодится для решения многих несложных задач.

Кроме двух транзисторов в схеме стабилизатора присутствует токозадающий резистор. Когда на одном из транзисторов (VT2) увеличивается ток, возрастает напряжение на токозадающем резисторе. Под действием этого напряжения (0,5-0,6В) начинает открываться другой транзистор (VT1). При открытии этого транзистора, другой транзистор – VT2 начинает закрываться. Соответственно, уменьшается и количество тока, протекающего через него.

В качестве VT2 используется биполярный транзистор, однако в случае необходимости возможно создать регулируемый стабилизатор тока на полевом транзисторе MOSFET, используемом в качестве стабилитрона. Его выбор осуществляется исходя из напряжения 8-15 вольт. Данный элемент используется при слишком высоком напряжении источника питания, под действием которого затвор в полевом транзисторе может быть пробит.

Более мощные стабилитроны MOSFET рассчитаны на более высокое напряжение – 20 вольт и более. Открытие таких стабилитронов происходит при минимальном значении напряжения на затворе 2 вольта. Соответственно, происходит и увеличение напряжения, обеспечивающего нормальную работу схемы стабилизатора тока.

Регулируемый стабилизатор постоянного тока

Иногда возникает необходимость в стабилизаторах тока с возможностью регулировок в широком диапазоне. В некоторых схемах может использоваться токозадающий резистор с пониженными характеристиками. В этом случае необходимо применять усилитель ошибки, основой которого служит операционный усилитель.

С помощью одного токозадающего резистора происходит усиление напряжения в другом резисторе. Это состояние называется усиленным напряжением ошибки. С помощью опорного усилителя сравниваются параметры опорного напряжения и напряжения ошибки, после чего выполняется регулировка состояния полевого транзистора.

Для такой схемы требуется отдельное питание, которое подается к отдельному разъему. Питающее напряжение должно обеспечивать нормальную работу всех компонентов схемы и не превышать уровня, достаточного для пробоя полевого транзистора. Правильная настройка схемы требует установки ползунка переменного резистора в самое верхнее положение. С помощью подстроечного резистора выставляется максимальное значение тока. Таким образом, переменный резистор позволяет выполнять регулировку тока от нуля до максимального значения, установленного в процессе настройки.

Мощный импульсный стабилизатор тока

Широкий диапазон питающих токов и нагрузок не всегда является основным требованием к стабилизаторам. В некоторых случаях решающее значение отводится высокому коэффициенту полезного действия прибора. Эту задачу успешно решает микросхема импульсного стабилизатора тока, заменяющая компенсационные стабилизаторы. Приборы этого типа позволяют создавать высокое напряжение на нагрузке даже при наличии невысокого входного напряжения.

Кроме того, существует повышающий стабилизатор тока импульсного типа. Они используются вместе с нагрузками, питающее напряжение которых превышает входное напряжение стабилизирующего устройства. В качестве делителей выходного напряжения используются два резистора, задействованные в микросхеме, с помощью которой входное и выходное напряжение поочередно уменьшается или увеличивается.

Стабилизатор на LM2576

Стабилизаторы напряжения переменного тока: принцип работы + схемы

Какой стабилизатор напряжения лучше купить — ТОП лучших для дома, дачи, котла, холодильника в 2023 году

Схема стабилизатора напряжения

Диммер своими руками: устройство, принцип работы + как сделать диммер самому

Мультиметр: назначение, виды, обозначение, маркировка, что можно измерить мультиметром

Выключатель с подсветкой: установка, подключение, схема

Простой стабилизатор тока на LM317. Простой драйвер.

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

Схема и принцип работы стабилизатора до 1.5А

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

I стабилизации = 1,25/R

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

P вт = I² * R.

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

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

Стабилизатор тока до 10А

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

Советы

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

Можно использовать вариант последовательного или параллельного подключения резисторов.

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

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

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

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

схема, регулируемая, коммутационная, конструкция и назначение

Содержание статьи:

• Конструкция и принцип действия
• Разновидности стабилизаторов тока
• Как самому сделать стабилизатор тока для светодиодов
• Нюансы расчета стабилизатора тока

Яркость светодиодных источников зависит от протекающего тока, а он, в свою очередь, зависит от напряжения питания. В условиях колебания нагрузки возникает пульсация ламп. Для предотвращения этого используется специальный драйвер — стабилизатор тока. В случае поломок элемент можно изготовить самостоятельно.

Устройство и принцип работы

Стабилизатор обеспечивает постоянство тока при его отклонении

Стабилизатор обеспечивает постоянство рабочего тока светодиодов при его отклонении от нормы. Предотвращает перегрев и перегорание светодиодов, поддерживает постоянный поток при перепадах напряжения или разрядке аккумулятора.

Простейшее устройство состоит из трансформатора, выпрямительного моста, соединенного с резисторами и конденсаторами. Действие стабилизатора основано на следующих принципах:

• подача тока на трансформатор и изменение его максимальной частоты на частоту сети — 50 Гц;
Регулировка напряжения
• на повышение и понижение с последующим выравниванием частоты до 30 Гц.

В процессе преобразования также участвуют выпрямители высоковольтного типа. Они определяют полярность. Стабилизация электрического тока осуществляется с помощью конденсаторов. Резисторы используются для уменьшения помех.

Разновидности стабилизаторов тока

Светодиод загорается при достижении текущего порогового значения. У маломощных устройств этот показатель составляет 20 мА, у сверхъярких — от 350 мА. Разброс порогового напряжения объясняется наличием различных типов стабилизаторов.

Стабилизаторы резисторные

Стабилизатор рулонный

Для регулируемого стабилизатора токовых параметров маломощных светодиодов используется схема КРЭН. Он предусматривает наличие элементов КП142ЕН12 или LM317. Процесс юстировки проводят при силе тока 1,5 А и напряжении 40 В.

Узел LM317 удерживает на основном резисторе постоянное значение напряжения, регулируемое подстроечным элементом. Основной или токораспределительный элемент может стабилизировать проходящий через него ток. По этой причине стабилизаторы KEREN используются для зарядки аккумуляторов.

Значение 8 мА не меняется даже при колебаниях тока и напряжения на входе.

Транзисторные устройства

Схемный транзисторный регулятор напряжения

Транзисторный регулятор использует один или два элемента. Несмотря на простоту схемы, при колебаниях напряжения не всегда наблюдается стабильный ток нагрузки. При его увеличении на одном транзисторе напряжение резистора повышается до 0,5-0,6 В.

тогда начинает работать второй транзистор. В момент его открытия первый элемент закрывается, а сила и величина проходящего через него тока уменьшается.

Второй транзистор должен быть биполярным.

Две схемы на транзисторах разной проводимости, в которых стабилитроны заменены двумя обычными диодами VD1, VD2

Для реализации с схемы с заменой стабилитронов применяются:

• диоды VD1 и VD2;
резистор
• R1;
• резистор R2.

Подача тока через светодиодный элемент задается резистором R2. Для достижения линейного участка ВАХ используется резистор R1 по отношению к току базового транзистора. Чтобы транзистор сохранял стабильность, напряжение питания не должно быть меньше суммарного напряжения диодов +2-2,5 В.

Для получения тока 30 мА через 3 последовательно соединенных диода с напряжением 3,1 В в прямую подается 12 В. Сопротивление резистора должно быть 20 Ом при мощности рассеяния 18 мВт.

Схема нормализует режим работы элементов, уменьшает пульсации тока.

Схема на советских транзисторах. Допустимое напряжение советских КТ940 или КТ969 до 300 В, что подходит, если источником света является мощный SMD элемент. Параметры тока задаются резистором. Напряжение стабилитрона 5,1 В, мощность 0,5 В.

Минус схемы — падение напряжения при увеличении силы тока. Его можно устранить заменой биполярного транзистора на МОП-транзистор с малыми параметрами сопротивления. Мощный диод заменен на элемент IRF7210 на 12 А или IRLML6402 на 3,7 А.

Стабилизаторы поля

Транзистор полевой

Полевой элемент отличается закороченными истоком и затвором, а также интегрированным каналом. При использовании полевика (ИРЛЗ 24) с 3 выводами на вход подается напряжение 50 В, а на выходе получается 15,7 В.

Потенциал земли используется для подачи напряжения. Параметры выходного тока зависят от начального тока стока и не привязаны к истоку.

Линейные устройства

Стабилизатор или делитель постоянного тока принимает нестабильное напряжение. На выходе линейное устройство выравнивает его. Он работает по принципу постоянного изменения параметров сопротивления для выравнивания выходной мощности.

К преимуществам эксплуатации можно отнести минимальное количество деталей, отсутствие помех. Недостатком является низкий КПД при разнице мощностей на входе и выходе.

Устройство феррорезонансное

Стабилизатор переменного тока устаревшего образца, схема которого представлена ​​конденсатором и двумя катушками — с ненасыщенным и насыщенным сердечником. На насыщенный (индуктивный) сердечник подается постоянное напряжение, не зависящее от параметров тока. Это облегчает выбор данных для второй катушки и емкостного диапазона стабилизации питания.

Устройство работает по принципу качелей, которые сразу сложно остановить или раскачать сильнее. Подача напряжения происходит по инерции, поэтому возможен сброс нагрузки или обрыв цепи питания.

Особенности схемы токового зеркала

Классическая схема токового зеркала

Токовое зеркало или рефлектор построено на паре согласованных транзисторов, т.

е. с одинаковыми параметрами. Для их производства используется один светодиодный полупроводниковый кристалл.

Схема токового зеркала по уравнению Эберса-Молла. Принцип работы заключается в том, что базы транзисторов объединены, а эмиттеры закинуты на одну шину питания. В результате параметры переходного напряжения связи база-транзистор-эмиттер равны.

Достоинствами схемы являются равный диапазон стабильности и отсутствие падения напряжения на резисторе-эмиттере. Параметры проще установить с помощью current. Недостатком является эффект Эрли — привязка выходного напряжения к коллектору и его колебания.

Цепь токового зеркала Вильсона. Токовое зеркало может стабилизировать постоянное значение выходного тока и реализовано следующим образом:

1. Транзисторы №1 и №1 включены по принципу стандартного токового зеркала.
2. Транзистор №3 фиксирует потенциал коллектора элемента №1 на удвоенный параметр падения напряжения на диоде.
3. Оно будет меньше напряжения питания, подавляющего эффект Эрли.
4. Коллектор транзистора №1 используется для установления режима схемы.
5. Выходной ток зависит от транзистора №2.
6. Транзистор №3 преобразует выходной ток в нагрузку переменного напряжения.

Транзистор №3 не может быть согласован с остальными.

Компенсационный регулятор напряжения

Компенсационный регулятор напряжения

Выпрямитель работает по принципу цепи обратной связи по напряжению. Полное или частичное напряжение соответствует опоре. В результате стабилизатор выдает ошибку параметров напряжения, исключающую колебания яркости светодиодов. Устройство состоит из следующих элементов:

• Элемент управления или транзистор, который вместе с сопротивлением нагрузки образует делитель напряжения. Эмиттерный индекс транзистора должен превышать ток нагрузки в 1,2 раза.
Усилитель
• — управляет РЭ, выполнен на базе транзистора №2. Маломощный элемент согласован с мощным по композиционному принципу.
• Источник опорного напряжения — в схеме применен стабилизатор параметрического типа. Он уравнивает напряжение стабилитрона и резистора.
• Дополнительные источники.
• Конденсаторы — для сглаживания пульсаций, устранения паразитного возбуждения.

Компенсационные стабилизаторы напряжения работают по принципу увеличения входного напряжения при дальнейшем увеличении токов. Закрытие первого транзистора увеличивает сопротивление и напряжение зоны коллектор-эмиттер. После приложения нагрузки она выравнивается до номинальной.

Чип-устройства

Интегральная схема 142ЕН5

Для стабилизирующих устройств используется микросхема 142ЕН5 или LM317. Он позволяет выравнивать напряжение, принимая сигнал от датчика, подключенного к сети тока нагрузки по цепи обратной связи.

В качестве датчика используется сопротивление, при котором регулятор может поддерживать постоянное напряжение и ток нагрузки. Сопротивление датчика будет меньше сопротивления нагрузки. Схема используется для зарядных устройств, на ней же спроектирована светодиодная лампа.

Стабилизаторы импульсные

Импульсные устройства отличаются высоким КПД и при минимальных параметрах входного напряжения создают высокое напряжение потребителей. Для сборки используется микросхема MAX 771.

Для регулирования силы тока будет один или два преобразователя. Делитель выпрямителя выравнивает магнитное поле, снижая допустимую частоту напряжения. Для подачи тока на обмотку светодиодный элемент подает сигнал на транзисторы. Выходная стабилизация осуществляется с помощью вторичной обмотки.

Как сделать стабилизатор тока для светодиодов своими руками

Изготовление стабилизатора для светодиодов своими руками осуществляется несколькими способами. Новичку желательно работать с простыми схемами.

Драйвер на основе

Вам нужно будет выбрать трудновыгораемую микросхему — LM317. Она будет служить стабилизатором. Второй элемент представляет собой переменный резистор сопротивлением 0,5 кОм с тремя выводами и ручкой регулировки.

Сборка осуществляется по следующему алгоритму:

1. Припаяйте проводники к среднему и крайнему выводу резистора.
2. Переведите мультиметр в режим измерения сопротивления.
3. Измерить параметры резистора — они должны быть 500 Ом.
4. Проверьте соединения на целостность и соберите цепь.

На выходе будет модуль мощностью 1,5 А. Для увеличения тока до 10 А можно добавить полевик.

Автомобильный стабилизатор

Стабилизатор L7812

Для работы потребуется линейное устройство в виде микросхемы L7812, две клеммы, конденсатор 100н (1-2 шт.), текстолитовый материал и термоусадочная трубка. Изготовление осуществляется поэтапно:

1. Выбор схемы для L7805 из даташита.
2. Отрежьте от печатной платы кусок нужного размера.
3. Отметьте дорожки, сделав насечки отверткой.
4. Припаяйте элементы так, чтобы вход был слева, а выход справа.
5. Сделать корпус из тепловой трубки.

Стабилизирующее устройство выдерживает нагрузку до 1,5 А, устанавливается на радиатор.

Кузов автомобиля используется в качестве радиатора путем соединения центрального вывода корпуса с минусом.

Нюансы расчета стабилизатора тока

Стабилизатор рассчитывается исходя из напряжения стабилизации U и тока (среднего) I. Например, напряжение на входе делителя 25 В, на выходе должно быть 9V. Расчеты включают:

1. Выбор эталонного стабилитрона. Ориентируйтесь на напряжение стабилизации: D814V.
2. Найдите средний ток I в таблице. Он равен 5 мА.
3. Расчет напряжения питания как разницы между стабильным напряжением входа и выхода: UR1 = Uвх — Uвых, или 25-9 = 16 В.
4. Деление полученного значения по закону Ома на ток стабилизации по формуле R1=UR1/Iст, или 16/0,005=3200 Ом, или 3,2 кОм. Номинал элемента будет 3,3 кОм.
5. Расчет максимальной мощности по формуле ПР1=УР1*Iст, или 16х0,005=0,08.

Через резистор проходит ток стабилитрона и выходной ток, поэтому его мощность должна быть в 2 раза больше (0,16 кВт). Исходя из таблицы, этот номинал соответствует 0,25 кВт.

Самостоятельная сборка стабилизатора для светодиодных приборов возможна только со знанием схемы. Новичкам рекомендуется использовать простые алгоритмы. Рассчитать элемент по мощности можно на основе формул из школьного курса физики.

Общая теория стабилизаторов тока | Обзор научных инструментов

Исследовательская статья| 29 декабря 2004 г.

Дж. Дж. Гилварри;

Д. Ф. Ратленд

Rev Sci Instrum 23, 111–114 (1952)

https://doi. org/10.1063/1.1746196

История статьи

Получено:

27 августа 1951

• Взгляды
  • Содержание артикула
  • Рисунки и таблицы
  • Видео
  • Аудио
  • Дополнительные данные
  • Экспертная оценка
• Делиться
  • Твиттер
  • Фейсбук
  • Реддит
  • LinkedIn
• Инструменты

  • Перепечатки и разрешения

  • Иконка Цитировать Цитировать

• Поиск по сайту

Citation

Дж. Дж. Гилварри, Д. Ф. Ратленд; Общая теория стабилизаторов тока. Rev Sci Instrum 1 марта 1952 г .; 23 (3): 111–114. https://doi.org/10.1063/1.1746196

Скачать файл цитаты:

• Рис (Зотеро)
• Менеджер ссылок
• EasyBib
• Подставки для книг
• Менделей
• Бумаги
• КонецПримечание
• РефВоркс
• Бибтекс

панель инструментов поиска

Расширенный поиск |Поиск по цитированию

Общая теория линейного четырехполюсного стабилизатора тока разработана путем задания произвольного стабилизатора четырьмя параметрами, которые полностью определяют его характеристики. С помощью схемы замещения оцениваются соответствующие параметры стабилизатора, связанного с нагрузкой. Работоспособность стабилизатора, связанного с нагрузкой и источником питания, определяется соответствующими габаритными параметрами, которые оцениваются по параметрам самого стабилизатора и сопротивлений нагрузки и источника одним и тем же методом.