Как сделать стабилизатор напряжения на 12 вольт своими руками

Схема регулятора тока для подключения светодиода в машине

Вначале о самой микросхеме – регуляторе тока. Наиболее популярна LM317. В каких только корпусах она не выпускается. Корпус 220 или 221 может рассеивать мощность при проходящем токе через микросхему до 1,5 А, если применить радиатор, остальные само собой меньше.

Сама микросхема может работать как стабилизатором напряжения, как серия 78xx, так и стабилизатором тока. Все зависит от схемы подключения. Нас интересует стабилизатор тока.Ну и как же это все в итоге работает? Сама микросхема является активным элементом включенным в цепь, при этом регулировка тока между Vin (входом) и V out (выходом) происходит посредством измерений напряжения на ножке Vadj, именно этот вход является управляющим для работы микросхемы. Схема включения для стабилизатора тока на базе LM317 выглядит следующим образом.

При этом в номинальном режиме работы, напряжение на выходе Vout, должно быть больше на 1,25 Vв любом случае, даже в самом критичном. По факту это разница для задания «опорного напряжения», с помощью резистора.

  То есть если создать экстремальные параметры работы и посадить ножку Vadj на землю, то на выходе будет V out 1,25 вольта, при токе стабилизации 0,01 А и необходимом минимум напряжения на входе в 3 вольта больше, то есть 4.25 вольта. А вот если подать максимальные 40 вольт на вход, и задать «опорное напряжение» в 1,25 вольта, то на выходе будет 37 вольт и ток стабилизации в 1,5 А.   Это можно посмотреть из Даташита (таблица 6.3). То есть опять возвращаемся на круги своя, понимая, что ограничение напряжение внутренним сопротивлением микросхемы или на ее входе не может не влиять на выходной ток.

 В общем-то понятно, что сопротивление должно рассчитываться так. R=1.25 V/Iout (исходя из формулы на картинке даташита). То есть скажем для светодиода током 20 мА получается: R=1.25 /0.02=62.5 Ом. Напряжение не применяется в расчетах, ведь по сути микросхеме на него «пофиг», главное ток, но опять же из зависимости формулы Ома получится около 3 вольт на выходе, что и будет номинальным напряжением питания для светодиода.   При этом если мы светодиодов добавим, то есть подключим их последовательно, то упадет напряжение на выходе и проходящий ток через них, за счет увеличения сопротивления на землю. В итоге, на это отреагирует микросхема, подняв напряжение. Само собой поднимется ток, опять же до номинальных расчетных 20 мА

То есть с резистором 62.5 у нас всегда будет ток 20 мА, не важно сколько там стоит последовательно светодиодов!   Однако на счет «не важно» я тоже соврал, ведь здесь будет работать ограничение по входящему напряжению. Если на входе его нет, то и на выходе ему неоткуда взяться

Получается, что при падении на микросхеме 3 вольт, мы можем максимум подключить последовательно 3-4 светодиода к напряжению в машине в 14 вольт. Все дальнейшие потуги микросхемы на счет поднятия напряжения и само собой тока за счет внутреннего изменения сопротивления просто не дадут результата.Из этого можно сделать простой вывод, что все равно нам надо знать напряжения питания светодиода, а не только его ток потребления, дабы не переусердствовать. Ну да ладно, теперь окончательная схема для стабилизатора тока LM317 на машине для подключения светодиода.

Само собой если надо будет подключить большее количество светодиодов, то подключаем их уже параллельно тем, что есть.

Ну и если уж начал я статью в надежде сделать надежную схему для светодиодов, но нельзя упомянуть о их защите, в виде обратных диодов, которые будут защищать светодиоды от обратного тока. Ведь если будут скачки обратного напряжения, даже с незначительным током, то светодиоды могут сгореть.

И маленькая табличка с расчетными значениями потребляемого тока и выбором резистора под него.* При токе более 300 мА ставим LM на радиатор.

Ток (уточненный ток для резистора стандартного ряда) Сопротивление резистора Примечание
20 мА 62 Ом стандартный светодиод
30 мА (29) 43 Ом «суперфлюкс» и ему подобные
40 мА (38) 33 Ом
80 мА (78) 16 Ом четырехкристальные
350 мА (321) 3,9 Ом одноватные
750 мА (694) 1,8 Ом трехватные
1000 мА (962) 1,3 Ом W

На этом можно в принципе уже и завершить статью, разве что упомянув еще об налогах LM317Полные аналоги:• GL317;• SG317;• UPC317;• ECG1900.

Как избежать 3 ошибки при пайке схемы

  1. Перед началом всех работ по спайке, обязательно выбираем наиболее подходящий паяльный аппарат, для сборки микросхемы. Тот старый, что лежит дома или в гараже подойдет только опытным людям, новичок же испортит плату, не сумев справиться с мощностью. Наиболее подходящий диапазон напряжения для соединения плат и проводков — 15-30 Ватт. Большую мощность не используем, иначе плата сгорит и придется начинать все сначала, с новыми деталями.
  2. Перед тем, как начинать соединения деталей посредством пайки, удостоверьтесь, что схема хорошо очищена. Для качественной обработки используют простой состав – смешивается любое мыло с чистой водой. После чистая салфетка обмакивается в приготовленный раствор и плата очень качественно протирается по всей поверхности. Если на металле останутся следы мыла, то вытираем их аккуратно сухой салфеткой. На платах часто замечают довольно плотные отложения. Чтобы избавиться от них, придется сходить в магазин с электротоварами и купить специальный очищающий состав. Продавцы подскажут все необходимое. Участок обрабатываем, пока не появится легкий металлический блеск.
  3. Контакты на плате располагаем в правильной последовательности – для начала работаем с маленькими резисторами, а затем переходим на большие детали. Если сначала закрепить все крупные части, то мелкие детали очень неудобно станет присоединять – большие компоненты помешают.

Не стоит пренебрегать советами. Они позволят создать более качественное соединение, а значит и долговечность стабилизатора.

Законодательство

Перед практикой установки ДХО, хотелось бы немного остановиться на правовых нормах установки ДХО, а также правилах их работы.

Самое первое и основное правило – запрещена самовольная установка дополнительных световых сигналов на автомобиль. Да, вы правы, вы не имеете права устанавливать ДХО на свой автомобиль, если он не был укомплектован ими заводом изготовителем. Это будет расцениваться как внесение изменений в конструкцию транспортного средства. На каждое изменение конструкции транспортного средства должен быть получен сертификат, что само по себе дело не быстрое и не дешевое. В противном случае, сотрудники ДПС выпишут вам штраф, либо вовсе доставить ваш автомобиль на штрафстоянку.

Как же так? Мой сосед на «Оку» поставил ДХО и спокойно ездит! – спросите вы. Ему просто везет на лояльных сотрудников ДПС, которые не обращают внимания на его ДХО – отвечу я вам.

Еще раз — запрещена самовольная установка дополнительных световых сигналов на автомобиль, если он не был укомплектован ими заводом изготовителем. Поэтому, любые изменения конструкции транспортного средства вы производите на свой страх и риск. Совсем другое дело, если комплектация вашего автомобиля не включает в себя ДХО, но в более дорогих комплектациях вашей модели ДХО имеется. В этом случае, вы имеете право установить ДХО без каких-либо согласований с сертифицирующими органами.

Первое правило установки ДХО касается их расположения на кузове автомобиля (см. рисунок). Если кратко описать этот рисунок, то мы получим следующее:

  • ДХО должны быть установлены на высоте от 250 до 1500 мм;
  • Расстояние между близлежащими краями ДХО должно быть не менее 600 мм;
  • Расстояние от внешней боковой поверхности автомобиля до близлежащего края ДХО должно быть не более 400 мм.

Теперь кратко пройдемся по правилам работы и использования ДХО:

  • ДХО должны использоваться только в светлое время суток;
  • Запрещено использование ДХО совместно с габаритными огнями, с ближним и дальним светом фар, а также с противотуманными фарами.

Все что не запрещено – разрешено. Вот так все просто

Отдельно хотелось бы остановиться на важном моменте, он касается использования ДХО совместно с дальним светом фар. Правило звучит примерно так: При кратковременном подаче сигнала дальним светом, при отключенных габаритных огнях и ближнем свете фар, ДХО не должны отключаться. Расшифрую: вы едете при отключенных фарах и габаритах, ДХО включены, когда вы сигналите дальним светом встречной машине о приближении к посту ДПС, ваши ДХО не должны отключаться

Расшифрую: вы едете при отключенных фарах и габаритах, ДХО включены, когда вы сигналите дальним светом встречной машине о приближении к посту ДПС, ваши ДХО не должны отключаться.

Просто? Я тоже думаю, что ничего сложного тут нет. Зная законодательство и правила использования ДХО, мы готовы перейти к практике их подключения. Начнем от простого и неправильного, закончим сложным и правильным. Поехали!

Стабилизатор на LM317

Трёхвыводной регулируемый стабилизатор lm317 идеально подходит для конструирования несложных источников питания, которые применяются в самых разнообразных устройствах. Простейшая схема включения lm317 в качестве стабилизатора тока имеет высокую надежность и небольшую обвязку. Типовая схема токового драйвера на lm317 для автомобиля представлена на рисунке ниже и содержит всего два электронных компонента: микросхему и резистор. Помимо данной схемы, существует множество других, более сложных схемотехнических решений для построения драйверов с применением множества электронных компонентов. Детальное описание, принцип действия, расчеты и выбор элементов двух самых популярных схем на lm317 можно найти .

Главные достоинства линейных стабилизаторов, построенных на базе lm317, простота сборки и дешевизна используемых в обвязке компонентов. Розничная цена самого ИС составляет не более 1$, а готовая схема драйвера не нуждается в наладке. Достаточно замерить мультиметром выходной ток, чтобы убедиться в его соответствии с расчётными данными.

К недостаткам ИМ lm317 можно отнести сильный нагрев корпуса при выходной мощности более 1 Вт и, как следствие, необходимость в отводе тепла. Для этого в корпусе типа ТО-220 предусмотрено отверстие под болтовое соединение с радиатором. Также недостатком приведенной схемы можно считать максимальный выходной ток, не более 1,5 А, что устанавливает ограничение на количество светодиодов в нагрузке. Однако этого можно избежать путём параллельного включения нескольких стабилизаторов тока или использовать вместо lm317 микросхему lm338 или lm350, которые рассчитаны на более высокие токи нагрузки.

Стабилизаторы напряжения для ламп и систем освещения

Среди всех электромонтажных и электроустановочных изделий наиболее богатый ассортимент имеет осветительная аппаратура. Обусловлено это тем, что, кроме своего основного предназначения – обеспечивать человека светом при его недостатке – приборы освещения зачастую используются в качестве элементов как внутреннего, так и внешнего дизайна сооружений и прилегающих к ним территорий.

Вместе с тем, практически любому нашему соотечественнику знакомо мигание ламп или излучение ими тусклого света. Кроме дискомфорта, данное явление приводит к дополнительным материальным затратам. Например, если напряжение будет не намного отличаться от стандартного (230…233 вольта) обычная лампочка отработает лишь половину ресурса. А при допустимых действующим на территории России ГОСТом 240 вольтах она прослужит не более 400 часов.

Употреблённое нами выше слово «дискомфорт» в недостаточно полном объёме отображает степень отрицательного влияния нестабильной работы системы освещения на здоровье человека. Значительное ухудшение зрения – вот чем грозит, казалось бы, безобидное мигание. Приведём одну цифру: человеческий глаз способен воспринимать изменение уровня освещённости, если напряжение питания ламп изменится всего на лишь 1 процент! А для большинства бытовых приборов и оргтехники оптимальной считается стабильность напряжения питания в пределах 5%. Такое значение этого параметра как раз и обеспечивают стабилизаторы напряжения для освещения Lider/Лидер серии W.

Рис.1. Стабилизатор света Lider/Лидер PS400 W.

Энергосбережение.

Эта проблема не нова. Стабилизаторы напряжения для ламп Lider/Лидер способны эффективно решить её с минимальными материальными затратами.

Так, согласно расчетам, усреднённый перерасход электроэнергии, вызванный нестабильностью промышленной электросети, составляет, ни много, ни мало, 21%.

Чтобы определить годовую стоимость одного киловатта нагрузки, подключаемой в нестабилизированную сеть, будем исходить из того, что:

Перемножив эти значения и добавив вышеуказанный перерасход (21%), мы получим цифру 31254,3 рубля. Запомним её и пойдём дальше.

Стабилизаторы напряжения для освещения Lider/лидер характеризуются параметром «потери на стабилизацию». Для данных приборов при работе в «экономном режиме» его значение составляет 3%. В результате умножения общего времени работы (5740 часов) на стоимость 1 кВт (4,5 рубля) с учётом потерь в размере 3 процента, мы узнаем годовую стоимость питания нагрузки при подключении её к сети через прибор стабилизации. Она составляет 26604,9 рубля. В итоге получается экономия на каждом киловатте 31254,3-26604,9=4649 рублей в год!

Кроме того, стабилизаторы напряжения для ламп Lider/Лидер, как мы говорили выше, продлевают срок службы этих источников света, поскольку, несмотря на скачки в сети, питающее напряжение остаётся на оптимальном уровне. Из практики известно, что при колебаниях этого параметра на 10% выше номинала, период эксплуатации обычных ламп сокращается на 50%. Регулирование напряжения позволяет, в свою очередь, снижать уровень энергопотребления осветительных приборов зависимости от внешних условий.

Рис.2. Стабилизатор света Lider/Лидер серии SQмодель PS3000.

Стабилизаторы-регуляторы светового потока Lider/Лидер серии SQ-Light (сокращённо SQ-L) в полной мере воплотили идею высокоточной стабилизации. Сохранив все достоинства приборов модельного ряда W, приборы этой линейки способны работать при входном напряжении, меняющемся в более широком диапазоне 110-295 вольт, причём с нагрузкой любого типа. А режим энергосбережения работает эффективнее благодаря высокому быстродействию — 300 вольт/сек. — и точности стабилизации от 0,5%. Переход в этот режим осуществляются по заранее заданной программе, что актуально, например, ночью для супермаркетов, когда, ввиду малого наплыва посетителей, значительного освещения не требуется.



Типы стабилизаторов

По способу ограничения силы тока выделяют два типа устройств:

  • Линейный;
  • Импульсный.

Линейный стабилизатор работает по принципу делителя напряжения. Он выпускает из себя ток заданного параметра, рассеивая избытки в виде тепла. Принцип работы такого прибора можно сравнить с лейкой оснащённой дополнительным сливным отверстием.

Преимущества

  • доступная цена;
  • простая схема монтажа;
  • легко собрать своими руками.

Недостаток — из-за нагрева плохо приспособлен к работе с большой нагрузкой.

Импульсный стабилизатор как овощерезка через специальный каскад нарезает входящий ток, выдавая строго дозированную норму.

Преимущества

  • предназначен для высоких нагрузок;
  • не греется во время работы.

Недостатки

  • требует источника питания для собственной работы;
  • создает электромагнитное излучения;
  • относительно высокая цена;
  • сложен для самостоятельного изготовления.

Учитывая малую силу тока в автомобильных светодиодах можно собрать простой стабилизатор для светодиодов своими руками. Наиболее доступный и простой драйвер светодиодных ламп и лент собирают на микросхеме lm317.

Самый простой стабилизатор напряжения, сделанный своими руками

Если у вас нет желания покупать готовое устройство, тогда стоит узнать, как сделать простенький стабильник самому. Импульсный стабилизатор в авто сложно изготовить своими руками. Именно поэтому стоит присмотреться к подборке любительских схем и конструкций линейных стабилизаторов напряжения. Самый простой и распространенный вариант стабильника состоит из готовой микросхемы и резистора (сопротивления).

Сделать стабилизатор тока для светодиодов своими руками проще всего на микросхеме LM317. Сборка деталей (см. рисунок ниже) осуществляется на перфорированной панели или универсальном печатном плато.

Устройство позволяет сохранить равномерное свечение и полностью избавить лампочки от моргания.

Схема 5 амперного блока питания с регулятором напряжения от 1,5 до 12 В.

Для самостоятельной сборки такого устройства понадобятся детали:

  • плато размером 35*20 мм;
  • микросхема LD1084;
  • диодный мост RS407 или любой небольшой диод для обратного тока;
  • блок питания, состоящий из транзистора и двух сопротивлений. Предназначен для отключения колец при включении дальнего или ближнего света.

При этом светодиоды (в количестве 3 шт.) соединяются последовательно с токоограничивающим резистором, выравнивающим ток. Такой набор, в свою очередь, параллельно соединяется со следующим таким же набором светодиодов.

Нюансы включения ходовых огней

Основные предписания, касающиеся установки, технических параметров и подключения ходовых огней, перечислены в пункте 6.19 ГОСТ Р 41.48-2004. В частности, электрическая функциональная схема ДХО должна быть собрана таким образом, чтобы ходовые огни автоматически включались при повороте ключа зажигания (запуске двигателя). При этом они должны автоматически отключаться, если произведено включение фар головного света.

Пункт 5.12 указанного стандарта гласит о том, что фары головного света (ФГС) должны включаться только после включения габаритов, за исключением подачи кратковременных предупредительных сигналов. При самостоятельном подключении ДХО эту особенность обязательно нужно учитывать.

Правильное подключение ДХО не ограничивается грамотно продуманной функциональной схемой. Самое время вспомнить о блоке стабилизации для светодиодов. В самих ходовых огнях роль ограничителя тока выполняют резисторы, однако, из-за перепадов напряжения, резисторы не могут ограничить ток на одном уровне. Именно поэтому стабилизатор по напряжению в схеме подключения ходовых огней крайне необходим. Иначе срок эксплуатации светодиодных модулей ДХО значительно сокращается ввиду постоянных перепадов бортового напряжения. Некоторые автолюбители заявляют, что подключить ходовые огни можно и без стабилизатора.

Однако данное утверждение легко оспорить. Дело в том, что при каждом скачке напряжения на светодиодном модуле появляется более 12 В, прямой ток через светодиоды превышает номинальное значение, что ведёт к перегреву излучающего кристалла. Яркость светодиодов снижается, такие ДХО уже не смогут выполнять свою непосредственную задачу – издалека предупреждать водителей встречного транспорта, а со временем и вовсе начнут мерцать и выйдут из строя.

Для простоты понимания, нижеприведенные схемы показаны без использования стабилизатора.

Популярные модели

Lm2596

Среди импульсных стала популярна LM2596, но по современным меркам у неё низкий КПД. Если более 1 ампера, то требуется радиатор. Небольшой список аналогичных:

Так же подходят для китайских дневных ходовых огней ДХО. Из-за дешевизны светодиоды подключены через резистор к авто аккумулятору или автомобильной сети. Но напряжения скачет до 30 вольт импульсами. Низкокачественные светодиоды не выдерживают таких скачков и начинают дохнуть. Скорее всего вы видали мигающие ДХО или ходовые огни, у которых некоторые светодиоды не работают.

Миниатюрный преобразователь тока

Сборка схемы своими руками на этих элементах будет простой. Преимущественно это стабилизаторы напряжения, которые включаются в режиме стабилизации тока.

Самый простой стабилизатор напряжения, сделанный своими руками

Если у вас нет желания покупать готовое устройство, тогда стоит узнать, как сделать простенький стабильник самому. Импульсный стабилизатор в авто сложно изготовить своими руками. Именно поэтому стоит присмотреться к подборке любительских схем и конструкций линейных стабилизаторов напряжения. Самый простой и распространенный вариант стабильника состоит из готовой микросхемы и резистора (сопротивления).

Сделать стабилизатор тока для светодиодов своими руками проще всего на микросхеме LM317. Сборка деталей (см. рисунок ниже) осуществляется на перфорированной панели или универсальном печатном плато.

Устройство позволяет сохранить равномерное свечение и полностью избавить лампочки от моргания.

Схема 5 амперного блока питания с регулятором напряжения от 1,5 до 12 В.

Для самостоятельной сборки такого устройства понадобятся детали:

Схема подключения на базе LM2940CT-12.0

Корпус стабилизатора можно выполнить практически из любого материала, кроме дерева. При использовании более десяти светодиодов, рекомендуется к стабильнику приделать алюминиевый радиатор.

Может кто-то пробовал и скажет, что можно запросто обойтись без лишних заморочек, напрямую подключив светодиоды. Но в этом случае последние большую часть времени будут находиться в неблагоприятных условиях, посему прослужат недолго или вовсе сгорят. А ведь тюнинг дорогих авто выливается в довольно крупную сумму.

А по поводу описанных схем, их главное достоинство – простота. Для изготовления не требуется особых навыков и умений. Впрочем, если схема слишком сложная, то собирать её своими руками становится не рационально.

Выбираем ленту для машины

Постараюсь не лить воду, а кратко разберем на что обращать внимание при выборе светодиодной ленты

Тип светодиодной матрицы

Светодиодная подсветка салона. Для подсветки салона автомобиля, включая багажник выбирайте — SMD 3528 60шт/м (размер одного светодиодного кристалла — 3,5×2,8мм). Почему она?

Во-первых мы получаем среднюю мощность 4,4-4,8 Вт на погонный метр со световым потоком порядка 250-300 Лм. При такой мощности светодиоды не требуют теплоотвода и светодиодная лента спокойно монтируется на пластиковые элементы. А светового потока достаточно для полноценного освещения любых элементов салона.

Во-вторых это самая распространенная лента в продаже, покупаем в первом попавшемся магазине.

Варианты типа SMD 5050, 5630, 5730 не подойдут ввиду высокой мощности. Неприятно высокая яркость и необходимость монтировать но теплоотвод, делает их не самым удачным выбором для светодиодной подсветки салона машины.

Наружное освещение автомобиля. Тут включаем голову. Если LED подсветка под днищем авто, можно выбрать светодиоды помощнее — SMD 5050 30/60 шт/м. Алюминиевый профиль будет нашим теплоотводом (про монтаж дальше). Для светодиодной подсветки номера машины или (не дай бог) фар головного света — это плохой выбор. Подобная светодиодная подсветка будет приманкой для инспекторов ГИБДД (про правила установки и штрафы читайте в конце статьи).

Обычные светодиоды или RGB — разницы нет. RGB чуть дороже, ее сложнее подключать и требует дополнительно контроллера управления (подробнее про подключение RGB ленты). Зато она позволяет менять цвет подсветки.

Класс защиты

В продаже преимущественно три класса защиты – IP20, IP65, IP68.

  • IP20 – открытая лента без защитных покрытий, подходит для использования внутри сухих помещений. Боится влаги, пыли, любых механических воздействий.
  • IP65 – с защитным силиконовым слоем, способным защитить от конденсата.
  • IP68 – герметичные водонепроницаемая светодиоды, которые можно размещать на днище автомобиля.


Класс LED IP68 Для светодиодной подсветки бардачка или низа торпеды подойдет и IP20, если ее никто не будет дергать и поливать водой.

Для подсветки остальных элементов желателен класс IP 65-68.

Типы стабилизаторов

По способу ограничения силы тока выделяют два типа устройств:

  • Линейный;
  • Импульсный.

Линейный стабилизатор работает по принципу делителя напряжения. Он выпускает из себя ток заданного параметра, рассеивая избытки в виде тепла. Принцип работы такого прибора можно сравнить с лейкой оснащённой дополнительным сливным отверстием.

Преимущества

  • доступная цена;
  • простая схема монтажа;
  • легко собрать своими руками.

Недостаток — из-за нагрева плохо приспособлен к работе с большой нагрузкой.

Импульсный стабилизатор как овощерезка через специальный каскад нарезает входящий ток, выдавая строго дозированную норму.

Преимущества

  • предназначен для высоких нагрузок;
  • не греется во время работы.

Недостатки

  • требует источника питания для собственной работы;
  • создает электромагнитное излучения;
  • относительно высокая цена;
  • сложен для самостоятельного изготовления.

Учитывая малую силу тока в автомобильных светодиодах можно собрать простой стабилизатор для светодиодов своими руками. Наиболее доступный и простой драйвер светодиодных ламп и лент собирают на микросхеме lm317.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий