Простые линейные стабилизаторы тока для светодиодов своими руками

Список деталей СН 12 В

Чтобы своими руками сделать стабилизатор напряжения, следует найти или купить следующие детали:

  1. Плата — 35 на 20 мм.
  2. Микросхема LD 1084.
  3. Диодный мост RS407. Если именно такого нет, то подбираем любой маленький диод, предназначающийся для обратного тока.
  4. Блок питания с транзистором и двумя сопротивлениями. Это оборудование нужно для того, чтобы происходило отключение конец, когда включается ближний или дальний свет фар.

Три светодиода нужно последовательно соединить с токоограничивающим резистором, выравнивающим электрический ток. Этот набор после следует параллельно подсоединить к следующему набору лампочек.

Блок управления

Наиболее простым и надежным методом подключения считается применение блока управления и отказ от реле. Это полностью продуманный узел, не требующий проведения никаких сложных манипуляций.

Но большая проблема в том, что чаще всего автомобилистам встречается китайский контроллер. Они не соответствуют ГОСТу и обладают низким качеством сборки.

Если использовать блоки управления, то только такие:

Эти производители отлично себя зарекомендовали, и предлагаемые ими блоки действительно работает качественно и эффективно. Причем первый из списка является решением отечественного производства.

Вторые два блока немецкие, продаются в сборе с ДХО, а потому стоят заметно дороже.

А как вы решаете проблему с подключением ДХО, которые фактически стали обязательным элементом?

Спасибо за ваше внимание! Подписывайтесь, оставляйте комментарии и задавайте свои вопросы!

(3 оценок, среднее: 4,00 из 5)

Подпишитесь на обновления и получайте статьи на почту!

Гарантируем: никакого спама, только новые статьи один раз в неделю!

На территории РФ уже более 8 лет действуют поправки в правила дорожного движения (ПДД), в соответствии с которыми движущееся транспортное средство в светлое время суток должно быть обозначено фарами ближнего света, противотуманными фарами (ПТФ) или дневными ходовыми огнями (ДХО). Использование для этих целей головных и противотуманных фар имеет ряд недостатков. Поэтому водители предпочитают покупать готовые модули ходовых огней и самостоятельно их устанавливать в своё авто. Как правильно подключить дневные ходовые огни, чтобы их эксплуатация была безопасной и не противоречила действующим законам?

Стабилизаторы напряжения

Исходя из названия, эти устройства предназначены для поддержания напряжения в нагрузке на определённом уровне. При этом величина выходного тока зависит от самой нагрузки. Другими словами, сколько потребуется нагрузки, столько она возьмёт, но не более максимально возможного значения. Допустим, стабилизатор напряжения обладает такими выходными параметрами: 12В и 1 А. То есть на выходе всегда будет поддерживаться 12В, а ток потребления может быть в диапазоне от нуля до одного ампера. Существует два вида стабилизаторов напряжения: линейные и импульсные.

Наиболее распространенными и недорогими являются линейные стабилизаторы напряжения, однако они имеют ряд недостатков:

  • низкий КПД;
  • при большом токе нагрузки нуждаются в теплоотводе;
  • имеют достаточно высокое падение напряжения.

Чтобы не сталкиваться с подобными недостатками, рекомендуется использовать стабилизаторы напряжения импульсного типа. Они бывают трех типов: повышающие, понижающие и универсальные. Импульсные стабилизаторы имеют высокий КПД, не нуждаются в дополнительном отводе тепла при больших токах нагрузки, но имеют более высокую стоимость.

В чем проблема?

Обычно светодиодные лампы берутся в габаритные огни наших с вами автомобилей, реже в подсветку или панель приборов. И вроде срок службы у них должен быть в разы больше ламп накаливая, однако получается все совсем наоборот. Дешевые варианты через пару месяцев начинают моргать, а через 3-4 могут вообще перегореть (наверное, все такое наблюдали на дорогах города, когда в «противотуманках» или габаритах, просто светомузыка).

Так почему такое происходит? Все банально и просто автомобильные варианты нормально работают при 12В и даже небольшой перепад в большую сторону начинает изнашивать их (как я писал выше идет разогрев и быстрая деградация).

А если вспомнит бортовую сеть автомобиля, то там практически никогда нет ровно 12В, даже если двигатель не запущен исправный аккумулятор дает 12,7В (это его нормальное напряжение). А вот после того как машина запускается генератор дает в бортовую сеть 13,8 – 14,2В (а в некоторых современных авто, где электроники навалом, может доходить до 14,5В).

Конечно есть нормальные ДОРОГИЕ фирмы, которые выпускают качественные варианты, например PHILIPS, OSRAM и т.д. НО стоимость ламп, скажем в габариты, может доходить до 1500 рублей за пару, не дешево! Зато гореть будут долго.

Мощность

Расчёт мощности потребления можно произвести, опираясь на несколько значений:

  • Мощность потребления определённого устройства. Может быть указана в паспорте, инструкции, либо определяется по амперажу счётчика или вводного защитного автомата.
  • Полная мощность. Весь объём мощности, потребляемой электроприбором, состоит из активной и реактивной мощностей, определяющихся типом нагрузки. Приборы-потребители энергии зачастую обладают обеими составляющими. Что касается люстр и прочих осветительных приборов – потребляемую энергию они преобразуют в излучение, что является активной нагрузкой;
  • Пусковой ток. Поскольку потребители, обладающие электродвигателем или компрессором, в момент запуска двигателя требуют большее количество энергии, чем при работе в обычном режиме, необходимо учитывать соотношение величины потребляемой энергии в момент подключения к сети к потреблению электричества во время работы в обычном режиме. Величина называется кратностью и определяется типом двигателя, его конструкцией, наличием, либо отсутствием плавного пуска, и колеблется в пределах значений от трёх до семи.

Помимо этого, при подборе модели стабилизатора рекомендуется прибавлять к потребляемой мощности двадцать процентов — это не только обеспечит щадящие условия для работы устройства, тем самым увеличивая его ресурс, но и создаст запас для подключения дополнительных потребителей при необходимости.

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.

Выбор устройства

Стабилизатор напряжения 12 вольт При выборе стабилизатора учитывают следующие характеристики:

  • Размеры. Выбранный стабилизатор должен компактно размещаться в запланированном для него месте для установки с возможностью нормального доступа.
  • Вид. Из имеющихся в продаже устройств наиболее надежными, компактными и недорогими являются стабилизаторы на основе небольших микросхем.
  • Возможность самостоятельного ремонта. Так как даже самые надежные устройства выходят из строя, необходимо отдавать предпочтение ремонтопригодным стабилизаторам, радиодетали к которым имеются в продаже в достаточном количестве и по доступной цене.
  • Надежность. Выбранный стабилизатор должен обеспечивать постоянное значение напряжения без значительных отклонений от заявленного их производителем диапазона.
  • Стоимость. Для электрической системы автомобиля достаточно приобрести устройство стоимостью до 200 рублей.

Прочие моменты

Также, выбирая стабилизатор напряжения для люстры, стоит обратить внимание на такой показатель, как уровень шума. Зависит он от системы охлаждения прибора: при активном охлаждении используется вентилятор, что производит много шума

Также существуют системы пассивного охлаждения с применением изготовленного из специального материала радиатора — в таком случае уровень шума будет минимален.

Итак, если внимательно разобраться, к чему относятся те или иные характеристики устройства, можно выбрать наиболее подходящую модель стабилизатора напряжения для люстры и избежать при этом лишних затрат на функции, не влияющие на работу осветительного прибора. Также не следует забывать, что стабилизатор не может полностью исключить эффект моргания света, но может максимально сгладить его, а также защитить осветительные приборы и лампы, и продлить срок их службы.

Простой СН, сделанный своими руками

Параметрический стабилизатор напряжения

Стабилизатор напряжения 12 вольт для светодиодов, подсветок автомобильных бортовых систем быстро и удобно выполнять, используя для этого микросхемы: LM317, LD1084, L7812, КРЕН 8Б и им подобные устройства. Несколько диодов, сопротивление и сама микросхема – вот составляющие такого СН.

Стабилизатор на LM317

В зависимости от варианта изготовления корпуса LM317 подбирают расположение деталей на плате.


LM317 с креплением на теплоотвод

Изготовление стабилизатора сводится к следующему:

  • к выходу (Vout) припаивают сопротивление с номинальным значением 130 Ом;
  • к контакту входа (Vin) присоединяют провод, подающий напряжение для стабилизации;
  • регулировочный вход (Adj) подключают ко второму выводу резистора.

При подключении в качестве нагрузки светодиодных фонарей, лент и т.д. радиатор не требуется. Сборка занимает 15-20 минут при минимуме деталей. Используя несложную формулу, можно рассчитывать величину сопротивления R для получения определённой величины допустимого тока нагрузки.


Схема СН на LM317

Схема на микросхеме LD1084

Поддержанию напряжения 12 В неизменным для устройств светодиодной иллюминации, подключённой к бортовой сети автомобиля, поможет применение данной микросборки.


Даташит LD1084

Здесь для сборки самодельного СН в цепь обвязки микросхемы включаются:

  • два электролитических конденсатора по 10 мкФ * 25 В;
  • резисторы: 1 кОм (2 шт.), 120 Ом, 4,7 кОм (можно постоянный);
  • диодный мост RS407.

Устройство собирается следующим образом:

  • напряжение, снимаемое с диодного моста выпрямителя, подаётся на вход LD1084;
  • на контакт, управляющий режимом стабилизации (Adj), присоединяют эмиттер транзистора КТ818, база которого соединена через два одноколонных сопротивления с цепями питания света фар (ближнего и дальнего);
  • выходная цепь микросхемы соединена с резисторами R1 и R2, а также с конденсатором.

Кстати. Резистор R2 можно брать не переменный, а подстроечный, выставив с его помощью величину выходного напряжения 12 В.


СН для бортовой сети

Стабилизатор на диодах и сборке L7812

Подобная микросхема в связке с диодом и конденсаторами может снабжать светодиоды стабильным напряжением 12 В.

Схема построена по ниже изложенному принципу:

  • диод Шоттки 1N401 пропускает через себя ток от плюсовой клеммы аккумулятора и подаёт его на вход микросхемы. При этом «+» электролита (конденсатора на 330 мкФ) также соединён с катодом диода;
  • на выход L7812 присоединяют цепь нагрузки и «+» конденсатора ёмкостью 100 мкФ;
  • все минусовые клеммы (от аккумулятора и обоих электролитических конденсаторов) соединяются с управляющим входом микросхемы.

Электролитические конденсаторы подбирают на напряжение не ниже 25 В.


Схема стабилизатора 12 В на ИМС L7812

Самый простой стабилизатор – плата КРЕН

Схемы с использованием крен довольно популярны. Так называют ИМС, в маркировку которых входят сочетания букв КР и ЕН. Это мощные СН, позволяющие выдавать на нагрузку ток до 1,5 А. Они имеют на выходе стабильные 12 В при подаче на вход напряжения до 35 В.

Схема с использованием этой микросхемы собирается так:

  • напряжение с плюсовой клеммы АКБ (аккумуляторной батареи) на вход крен подаётся через диод 1N4007, он защищает цепь аккумулятора от обратных напряжений;
  • минусовая клемма АКБ соединяется с управляющим электродом КРЕН;
  • напряжение с выхода подаётся на нагрузку.

При необходимости микросхему прикручивают к радиатору.


КР142ЕН8Б, схема подключения

Сборка своими руками стабилизаторов напряжения на 12 В с использованием схем линейных и интегральных СН не составляет особого труда. При этом необходимо следить за температурой нагрева корпуса элементов и при Т0С выше допустимой устанавливать их на теплоотводы (радиаторы).

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.

Стабилизатор на PT4115

PT4115 – унифицированная микросхема, разработанная компанией PowTech специально для построения драйверов для мощных светодиодов, которую можно использовать также и в автомобиле. Типовая схема включения PT4115 и формула расчета выходного тока приведены на рисунке ниже.

Понять, почему так происходит, а также ознакомиться с более детальным расчетом и выбором остальных элементов схемы можно . Известность микросхема получила, благодаря своей многофункциональности и минимальному набору деталей в обвязке. Чтобы зажечь светодиод мощностью от 1 до 10 Вт, автолюбителю нужно всего лишь рассчитать резистор и выбрать индуктивность из стандартного перечня.

Стабилизатор на PT4115

PT4115 – унифицированная микросхема, разработанная компанией PowTech специально для построения драйверов для мощных светодиодов, которую можно использовать также и в автомобиле. Типовая схема включения PT4115 и формула расчета выходного тока приведены на рисунке ниже.

Понять, почему так происходит, а также ознакомиться с более детальным расчетом и выбором остальных элементов схемы можно . Известность микросхема получила, благодаря своей многофункциональности и минимальному набору деталей в обвязке. Чтобы зажечь светодиод мощностью от 1 до 10 Вт, автолюбителю нужно всего лишь рассчитать резистор и выбрать индуктивность из стандартного перечня.

Как самому изготовить стабилизатор тока для светодиодов: схемы

Иногда у автолюбителей появляется необходимость ограничить ток заряда АКБ, проверить тот или иной источник питания или пропустить напряжение через диоды. Чтобы осуществить одну из этих задач, есть смысл применить стабилизатор тока для светодиодов своими руками. Подробнее о том, какие существуют схемы для разработки данного девайса, вы узнаете ниже.

Источники тока не имеют ничего общего с источниками напряжения. Предназначение первых заключается в стабилизации выходного параметра, а также возможном изменении выходного напряжения. Это происходит так, чтобы уровень ток все время был одинаковым. Источники тока используются для запитки светодиодных ламп, заряда АКБ в авто и т.д. Если у вас возникла необходимость сделать простейший импульсный стабилизатор тока ходовых огней 12в для автомобиля своими руками, то предлагаем вашему вниманию несколько схем.

На КРЕНке

Обустройство цепи на кренке

Чтобы сделать простейший автомобильный импульсный стабилизатор тока в домашних условиях, вам потребуется микросхема 12v. Для этих целей отлично подойдет lm317. Такой стабилизатор напряжения 12 в lm317 считается регулируемым и способен функционировать с токами бортовой сети до полутора ампер. При этом показатель входного напряжения может составить до 40 вольт, lm317 в состоянии рассеивать мощность до 10 ватт. Но это возможно только в том случае, если будет соблюдаться тепловой режим.

В целом потребление тока lm317 сравнительно небольшое — в районе 8 мили ампер, и данный показатель почти никогда не изменяется. Даже в том случае, если через крен lm317 проходит другой ток или меняется показатель входного напряжение. Как вы можете понять, стабилизатор 12 в lm317 для бортовой сети авто дает возможность удерживать постоянное напряжение на компоненте R3.

Кстати, этот показатель можно регулировать благодаря использованию элемента R2, но пределы будут незначительными. В устройстве lm317 компонент R3 является устройством задающего тока. Так как показатель сопротивления lm317 всегда остается на одном и том же уровне, ток, который проходит через него, также будет стабильным (автор видео — Denis T).

Что касается входа крен lm317, ток на них составит на 8 мили ампер выше. Используя вышеописанную схему, можно разработать самый простой стабилизатор напряжения для ДХО автомобиля.

Такой девайс может применяться как устройство электронной нагрузки, источника тока для подзарядки АКБ и других целей. Нужно отметить, что интегральные девайсы током 3а или меньше довольно быстро реагируют на различные изменения импульса.

Что касается недостатков, то такие девайсы характеризуются слишком высоким сопротивлением, в результате чего придется применять мощные компоненты.

На двух транзисторах

Довольно распространенными сегодня являются стабилизаторы для бортовой сети автомобиля 12v на двух транзисторах. Одним из основных недостатков такого устройства является плохая стабильность тока, если происходят изменения в питающем напряжении вольт. Тем не менее, данная схема для бортовой сети автомобиля 12v подходит для многих задач.

Обустройство цепи на транзисторах

Ниже вы сможете ознакомиться с самой схемой. В этом случае устройством, которое раздает ток, является резистор R2. Когда данный показатель растет, соответственно растет и напряжение на данном элементе.

В том случае, если показатель составляет от 0.5 до 0.6 вольт, открывается компонент VT1. При открытии данное устройство будет закрывать элемент VT2, в результате чего ток, который проходит через VT2, начнет снижаться.

При разработке схемы можно использовать полевой транзистор Мосфет вместе VT2.

Что касается компонента VD1, то он применяется на напряжение от 8 до 15 вольт и нужен в том случае, если его уровень слишком высокий и работоспособность транзистора может быть нарушена.

Если транзистор мощный, то показатель напряжения в сети авто может составить около 20 вольт. Необходимо помнить о том, что транзистор Мосфет открывается в том случае, когда показатель напряжения на затворе составит 2 вольта.

Если вы используете универсальный выпрямитель для заряда АКБ или других задач, то вам вполне хватит работы транзистора и резистора R1.

Галерея[править | править код]

Наруч Джейкоба Фрая

Передняя сторона наруча

Нижняя сторона наруча

Концепт-арт наруча Ассассина

Наброски наруча Ассассина

Добавить фото в галерею

Функциональные схемы по типу цепи управления

Импульсный стабилизатор напряжения представляет собой систему автоматического регулирования. Задающим параметром для контура регулирования служит опорное напряжение, которое сравнивается с выходным напряжением стабилизатора. В зависимости от сигнала рассогласования устройство управления изменяет соотношение длительностей открытого и закрытого состояния ключа.

В представленных ниже структурных схемах можно выделить три функциональных узла: ключ (1), накопитель энергии (2) (который иногда называют фильтром) и цепь управления. При этом ключ (1) и накопитель энергии (2) вместе образуют силовую часть стабилизатора напряжения, которая вместе с цепью управления образуют контур регулирования. По типу цепи управления различают три схемы.

С триггером Шмитта

Структурная схема стабилизатора напряжения с триггером Шмитта

Дополнительные сведения: Триггер Шмитта

Стабилизатор напряжения с триггером Шмитта называется также релейным или стабилизатором с двухпозиционным регулированием. В нём выходное напряжение сравнивается с нижним и верхним порогами срабатывания триггера Шмитта (4 и 3) посредством компаратора (4), который обычно является входной частью триггера Шмитта. При замкнутом ключе (1) входное напряжение поступает на накопитель энергии (2), выходное напряжение нарастает, и после достижения верхнего порога срабатывания Umax триггер Шмитта переключается в состояние, размыкающее ключ (1). Накопленная энергия расходуется в нагрузке, при этом напряжение на выходе стабилизатора спадает, и после достижения нижнего порога срабатывания Umin триггер Шмитта переключается в состояние, замыкающее ключ. Далее описанный процесс периодически повторяется. В результате на выходе образуется пульсирующее напряжение, размах пульсаций которого зависит от разности порогов срабатывания триггера Шмитта.

Такой стабилизатор характеризуются сравнительно большой, принципиально неустранимой пульсацией напряжения на нагрузке и переменной частотой преобразования, зависящей как от входного напряжения, так и от тока нагрузки.

С широтно-импульсной модуляцией

Структурная схема стабилизатора напряжения с ШИМ

Дополнительные сведения: Широтно-импульсная модуляция

Как и в предыдущей схеме, в процессе работы накопитель энергии (2) или подключён к входному напряжению, или передаёт накопленную энергию в нагрузку

В результате на выходе имеется некоторое среднее значение напряжения, которое зависит от входного напряжения и скважности импульсов управления ключом (1). на операционном усилителе (4) сравнивает выходное напряжение с опорным напряжением (6) и усиливает разность, которая поступает на модулятор (3). Если выходное напряжение меньше опорного, то модулятор увеличивает отношение времени открытого состояния ключа к периоду тактового генератора (5)

При изменении входного напряжения или тока нагрузки скважность импульсов управления ключом изменяется таким образом, чтобы обеспечить минимальную разность между выходным и опорным напряжением.

Если выходное напряжение меньше опорного, то модулятор увеличивает отношение времени открытого состояния ключа к периоду тактового генератора (5)

При изменении входного напряжения или тока нагрузки скважность импульсов управления ключом изменяется таким образом, чтобы обеспечить минимальную разность между выходным и опорным напряжением.. В таком стабилизаторе частота преобразования не зависит от входного напряжения и тока нагрузки и определяется частотой тактового генератора.

В таком стабилизаторе частота преобразования не зависит от входного напряжения и тока нагрузки и определяется частотой тактового генератора.

С частотно-импульсной модуляцией

Дополнительные сведения: Частотно-импульсная модуляция

При этом способе управления импульс, открывающий ключ, имеет постоянную длительность, а частота следования импульсов зависит от сигнала рассогласования между опорным и выходным напряжениями. При увеличении тока нагрузки или снижении входного напряжения частота увеличивается. Управление ключом может осуществляться, например, с помощью моностабильного мультивибратора (одновибратора) с управляемой частотой запуска.

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