Die Helligkeit von LED-Quellen hängt vom fließenden Strom ab, der wiederum von der Versorgungsspannung abhängt. Bei schwankender Last kommt es zu Pulsationen der Leuchten. Um dies zu verhindern, wird ein spezieller Treiber verwendet - ein Stromstabilisator. Bei Störungen kann das Element unabhängig hergestellt werden.
- Aufbau und Funktionsprinzip
- Sorten von Stromstabilisatoren
- Widerstandsstabilisatoren
- Transistorgeräte
- Aktuelle Stabilisatoren auf einem Feldarbeiter
- Lineargeräte
- Ferroresonantes Gerät
- Merkmale der Stromspiegelschaltung
- Kompensationsspannungsstabilisator
- Geräte auf Mikroschaltungen
- Pulsstabilisatoren
- So stellen Sie selbst einen Stromstabilisator für LEDs her
- Fahrerbasiert
- Stabilisator für Autolichter
- Nuancen der Berechnung des Stromstabilisators
Aufbau und Funktionsprinzip
Der Stabilisator sorgt für die Konstanz des Betriebsstroms der LED-Dioden bei Abweichungen von der Norm. Es verhindert die Überhitzung und das Durchbrennen von LEDs, hält einen konstanten Fluss bei Spannungsabfällen oder Batterieentladung aufrecht.
Das einfachste Gerät besteht aus einem Transformator, einer Gleichrichterbrücke, die mit Widerständen und Kondensatoren verbunden ist. Die Wirkung des Stabilisators basiert auf folgenden Prinzipien:
- Versorgung des Transformators mit Strom und Änderung seiner Grenzfrequenz auf die Netzfrequenz - 50 Hz;
- Spannungsregelung zum Erhöhen und Verringern mit anschließendem Ausgleich der Frequenz auf 30 Hz.
Am Wandlungsprozess sind auch Hochspannungsgleichrichter beteiligt. Sie bestimmen die Polarität. Die Stabilisierung des elektrischen Stroms erfolgt über Kondensatoren. Widerstände werden verwendet, um Störungen zu reduzieren.
Sorten von Stromstabilisatoren
Die LED leuchtet, wenn die Stromschwelle erreicht ist. Bei Geräten mit geringem Stromverbrauch beträgt dieser Wert 20 mA, bei superhellen Geräten - ab 350 mA. Die Streuung der Schwellenspannung erklärt das Vorhandensein verschiedener Arten von Stabilisatoren.
Widerstandsstabilisatoren
Für einen einstellbaren Stabilisator der Stromparameter für Low-Power-LEDs wird die KREN-Schaltung verwendet. Es sieht das Vorhandensein der Elemente KR142EN12 oder LM317 vor. Der Ausgleichsvorgang erfolgt bei einer Stromstärke von 1,5 A und einer Eingangsspannung von 40 V. Unter normalen thermischen Bedingungen führen die Widerstände bis zu 10 Tonnen Leistung ab, ihre Eigenstromaufnahme beträgt ca. 8 mA.
Der LM317-Knoten behält einen konstanten Spannungswert über dem Hauptwiderstand bei, der durch einen Trimmer geregelt wird. Das Haupt- oder Stromverteilungselement kann den durch es geleiteten Strom stabilisieren. Aus diesem Grund werden Stabilisatoren auf KREN zum Laden von Batterien verwendet.
Der Wert von 8 mA ändert sich auch bei Strom- und Spannungsschwankungen am Eingang nicht.
Transistorgeräte
Der Transistorregler sieht die Verwendung von einem oder zwei Elementen vor. Trotz der Einfachheit der Schaltung gibt es bei Spannungsschwankungen nicht immer einen stabilen Laststrom. Mit seinem Anstieg an einem Transistor steigt die Spannung des Widerstands auf 0,5-0,6 V. Danach beginnt der zweite Transistor zu arbeiten. Im Moment seiner Öffnung schließt sich das erste Element und die Stärke und Größe des durch es fließenden Stroms nimmt ab.
Der zweite Transistor muss bipolar sein.
Zur Umsetzung mitChemie mit dem Ersetzen von Zenerdioden durch Dioden anwenden:
- Dioden VD1 und VD2;
- Widerstand R1;
- Widerstand R2.
Die Stromzufuhr durch das LED-Element wird durch den Widerstand R2 eingestellt. Der Widerstand R1 wird verwendet, um den linearen Abschnitt der I-V-Kennliniendioden in Bezug auf den Strom des Basistransistors zu erreichen. Damit der Transistor stabil bleibt, sollte die Versorgungsspannung nicht kleiner sein als die Gesamtspannung der Dioden + 2-2,5 V.
Um einen Strom von 30 mA durch 3 in Reihe geschaltete Dioden mit einer Spannung von 3,1 V zu erhalten, werden in gerader Linie 12 V zugeführt, der Widerstand sollte 20 Ohm bei einer Verlustleistung von 18 mW betragen.
Die Schaltung normalisiert den Betriebsmodus der Elemente, reduziert die Stromwelligkeit.
Der Nachteil der Schaltung ist der Spannungsabfall mit zunehmender Stromstärke. Es kann eliminiert werden, indem der Bipolartransistor durch einen niederohmigen MOSFET ersetzt wird. Die leistungsstarke Diode wird durch eine IRF7210 12 A oder eine IRLML6402 3,7 A ersetzt.
Aktuelle Stabilisatoren auf einem Feldarbeiter
Das Feldelement weist eine kurzgeschlossene Source und ein kurzgeschlossenes Gate sowie einen eingebetteten Kanal auf. Bei Verwendung eines Feldtreibers (IRLZ 24) mit 3 Pins liegt am Eingang eine Spannung von 50 V an, der Ausgang beträgt 15,7 V.
Das Massepotential wird zur Spannungsversorgung verwendet. Die Ausgangsstromparameter hängen vom anfänglichen Drainstrom ab und sind nicht an die Quelle gebunden.
Lineargeräte
Der Stabilisator oder Konstantstromteiler akzeptiert eine instabile Spannung. Am Ausgang richtet das Lineargerät es aus. Es arbeitet nach dem Prinzip, die Widerstandsparameter ständig zu ändern, um die Versorgung am Ausgang auszugleichen.
Zu den Vorteilen des Betriebs gehören die minimale Anzahl von Teilen, keine Störungen. Der Nachteil ist der geringe Wirkungsgrad mit der unterschiedlichen Stromversorgung am Ein- und Ausgang.
Ferroresonantes Gerät
Stabilisator für Wechselstrom eines veralteten Modells, dessen Stromkreis durch einen Kondensator und zwei Spulen dargestellt wird - mit einem ungesättigten und einem gesättigten Kern. An den gesättigten (induktiven) Kern wird eine konstante Spannung angelegt, unabhängig von den Stromparametern. Dies erleichtert die Auswahl der Daten für die zweite Spule und den kapazitiven Bereich der Netzteilstabilisierung.
Das Gerät funktioniert nach dem Prinzip einer Schaukel, die schwer auf einmal zu stoppen oder stärker zu schwingen ist. Die Spannung wird durch Trägheit geliefert, daher kann es zu einem Abfall der Last oder einem offenen Stromkreis in der Stromversorgung kommen.
Merkmale der Stromspiegelschaltung
Der Stromspiegel oder Reflektor ist auf einem Paar angepasster Transistoren aufgebaut, d.h. mit den gleichen Parametern. Für ihre Herstellung wird ein LED-Halbleiterkristall verwendet.
Schema eines Stromspiegels nach der Ebers-Moll-Gleichung.Das Funktionsprinzip besteht darin, dass die Transistorbasen kombiniert werden und die Emitter auf einen Strombus geworfen werden. Dadurch sind die Parameter der Übergangsspannung der Basis-Transistor-Emitter-Kopplung gleich.
Die Vorteile der Schaltung sind gleicher Stabilitätsbereich und kein Spannungsabfall am Emitterwiderstand. Die Parameter lassen sich mit dem Strom leichter einstellen. Der Nachteil ist der Earley-Effekt - die Bindung der Ausgangsspannung an die Kollektorspannung und deren Schwankungen.
- Die Transistoren #1 und #1 werden nach dem Prinzip eines Standard-Stromspiegels eingeschaltet.
- Transistor Nr. 3 fixiert das Kollektorpotential von Element Nr. 1 auf das Doppelte des Diodenspannungsabfallparameters.
- Sie ist kleiner als die Versorgungsspannung, wodurch der Earley-Effekt unterdrückt wird.
- Der Kollektor des Transistors Nr. 1 wird verwendet, um den Schaltungsmodus einzustellen.
- Der Ausgangsstrom hängt von Transistor # 2 ab.
- Transistor Nr. 3 wandelt den Ausgangsstrom in eine Wechselstromlast um.
Der Transistor Nr. 3 kann nicht mit den anderen übereinstimmen.
Kompensationsspannungsstabilisator
Der Gleichrichter arbeitet nach dem Prinzip der Spannungsrückkopplung. Volle oder teilweise Belastung entspricht einer Unterstützung. Als Ergebnis erzeugt der Regler Fehlerspannungsparameter, wodurch Helligkeitsschwankungen für LEDs eliminiert werden. Das Gerät besteht aus folgenden Elementen:
- Ein Regelelement oder Transistor, der zusammen mit dem Lastwiderstand einen Spannungsteiler bildet. Der Emitterindex des Transistors muss den Laststrom um das 1,2-fache übersteigen.
- Verstärker - steuert den OM, wird auf der Grundlage des Transistors # 2 durchgeführt. Ein leistungsarmes Element entspricht einem leistungsstarken nach einem Verbundprinzip.
- Stützspannungsquelle - in der Schaltung wird ein parametrischer Stabilisator verwendet. Es gleicht die Spannung der Zenerdiode und des Widerstands aus.
- Zusätzliche Quellen.
- Kondensatoren - zum Glätten der Welligkeit, Eliminieren von parasitärer Erregung.
Kompensationsspannungsstabilisatoren arbeiten nach dem Prinzip der Erhöhung der Eingangsspannung bei einer weiteren Erhöhung der Ströme. Das Abschalten des ersten Transistors erhöht den Widerstand und die Spannung der Kollektor-Emitter-Zone. Nach dem Aufbringen der Last wird auf den Nennwert nivelliert.
Geräte auf Mikroschaltungen
Zur Stabilisierung von Geräten wird ein 142EN5- oder LM317-Chip verwendet. Es ermöglicht Ihnen, die Spannung auszugleichen, indem Sie ein Feedback-Signal von einem an das Laststromnetz angeschlossenen Sensor erhalten.
Es verwendet einen Widerstand als Sensor, an dem der Regler eine konstante Spannung und einen konstanten Laststrom aufrechterhalten kann. Der Sensorwiderstand ist kleiner als der Lastwiderstand. Die Schaltung wird für Ladegeräte verwendet und die LED-Lampe ist entsprechend ausgelegt.
Pulsstabilisatoren
Das Impulsgerät zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus und erzeugt bei minimalen Eingangsspannungsparametern eine hohe Verbraucherspannung. Für die Montage wird eine Mikroschaltung MAX 771 verwendet.
Ein oder zwei Wandler regeln die Stromstärke. Ein Gleichrichter-Teiler gleicht das Magnetfeld aus und senkt die zulässige Spannungsfrequenz. Um die Wicklung mit Strom zu versorgen, sendet das LED-Element ein Signal an die Transistoren. Die Ausgangsstabilisierung erfolgt über eine Sekundärwicklung.
So stellen Sie selbst einen Stromstabilisator für LEDs her
Die Herstellung eines Stabilisators für LEDs mit Ihren eigenen Händen erfolgt auf verschiedene Weise. Für Anfänger ist es ratsam, mit einfachen Schemata zu arbeiten.
Fahrerbasiert
Die Montage erfolgt nach folgendem Algorithmus:
- Löten Sie die Drähte an den mittleren und Endanschluss des Widerstands.
- Versetzen Sie das Multimeter in den Widerstandsmodus.
- Messen Sie die Parameter des Widerstands - sie sollten 500 Ohm betragen.
- Überprüfen Sie die Anschlüsse auf Durchgang und bauen Sie die Kette wieder zusammen.
Der Ausgang wird ein Modul mit einer Leistung von 1,5 A sein. Um den Strom auf 10 A zu erhöhen, können Sie einen Feldoperator hinzufügen.
Stabilisator für Autolichter
Um zu arbeiten, benötigen Sie ein lineares Gerät in Form einer L7812-Mikroschaltung, zwei Anschlüsse, einen 100n-Kondensator (1-2 Stk.), Textolite-Material und einen Schrumpfschlauch. Die Herstellung erfolgt Schritt für Schritt:
- Auswahl einer Schaltung für L7805 aus dem Datenblatt.
- Schneiden Sie ein Stück der erforderlichen Größe von der Platine ab.
- Markieren Sie die Spuren und machen Sie mit einem Schraubendreher Kerben.
- Löten Sie die Elemente so, dass der Eingang links und der Ausgang rechts ist.
- Machen Sie einen Körper aus einem Thermorohr.
Die Stabilisierungsvorrichtung ist bis 1,5 A belastbar und wird auf einem Radiator montiert.
Die Karosserie des Autos wird aufgrund der Verbindung des zentralen Auslasses der Karosserie mit einem Minus als Kühler verwendet.
Nuancen der Berechnung des Stromstabilisators
Der Stabilisator wird auf der Grundlage der Stabilisierungsspannung U und des Stroms (Mittelwert) I berechnet. Zum Beispiel beträgt die Spannung des Eingangsteilers 25 V, am Ausgang müssen Sie 9 V erhalten. Berechnungen umfassen:
- Auswahl nach dem Nachschlagewerk der Zenerdiode.Sie richten sich nach der Stabilisierungsspannung: D814V.
- Suchen Sie den mittleren Strom I gemäß der Tabelle. Er entspricht 5 mA.
- Berechnung der Versorgungsspannung als Differenz zwischen der stabilen Spannung von Ein- und Ausgang: UR1 = Uinx - Uout, bzw. 25-9 = 16 V.
- Dividieren des erhaltenen Wertes nach dem Ohmschen Gesetz durch den Stabilisierungsstrom nach der Formel R1 = UR1 / Ist oder 16 / 0,005 = 3200 Ohm oder 3,2 kOhm. Die Elementleistung beträgt 3,3 kΩ.
- Berechnung der maximalen Leistung nach der Formel PR1 = UR1 * Ist oder 16x0,005 = 0,08.
Der Zenerdiodenstrom und der Ausgang laufen durch den Widerstand, daher muss seine Leistung zweimal größer sein (0,16 kW). Laut Tabelle entspricht diese Leistung 0,25 kW.
Eine Selbstmontage des Stabilisators für LED-Geräte ist nur mit Kenntnis der Schaltung möglich. Anfängern wird empfohlen, einfache Algorithmen zu verwenden. Sie können ein Element nach der Potenz basierend auf Formeln aus einem Schulphysikkurs berechnen.
