Shik-v-dom.ru

Шик в Дом
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Импульсный стабилизатор напряжения

Импульсный стабилизатор напряжения

Довольно часто возникают ситуации, когда характеристики электрического тока в сети не позволяют нормально эксплуатировать различные приборы и оборудование. Для решения этой проблемы используется импульсный стабилизатор тока, конструктивно напоминающий стабилизирующее устройство напряжения, работающего на основе импульсного преобразователя. Основной функцией импульсного стабилизатора является контроль над состоянием тока через нагрузку. В случае снижения тока в нагрузке подкачивается дополнительная мощность, а при повышении тока – мощность понижается.

Виды стабилизаторов напряжения

Различают всего 2 основных типа стабилизаторов напряжения:

  • линейные
  • импульсные

Линейные стабилизаторы напряжения

Например, микросхемы КРЕН или LM7805, LM1117, LM350.

Кстати, КРЕН — это не аббревиатура, как многие думают. Это сокращение. Советская микросхема-стабилизатор, аналогичная LM7805 имела обозначение КР142ЕН5А. Ну а ещё есть КР1157ЕН12В, КР1157ЕН502, КР1157ЕН24А и куча других. Для краткости всё семейство микросхем стали называть «КРЕН». КР142ЕН5А тогда превращается в КРЕН142.

КР142ЕН5А

Советский стабилизатор КР142ЕН5А. Аналог LM7805.

LM7805

Наиболее распространенный вид. Недостаток их в том, что они не могут работать на напряжении ниже, чем заявленное выходное напряжение. Если LM7805 стабилизирует напряжение на 5 вольтах, то на вход ему подать нужно как минимум на полтора вольта больше. Если подать меньше 6,5 В, то выходное напряжение «просядет», и мы уже не получим 5 В. Еще один минус линейных стабилизаторов — сильный нагрев при нагрузке. Собственно, в этом и заключается принцип их работы — всё, что выше стабилизируемого напряжения, просто превращается в тепло. Если мы на вход LM7805 подадим 12 В, то 7 потратятся на нагрев корпуса, а 5 пойдут потребителю. Корпус при этом нагреется настолько сильно, что без радиатора микросхема просто сгорит. Из всего этого вытекает ещё один серьёзный недостаток — линейный стабилизатор не стоит применять в устройствах с питанием от батареек. Энергия батареек будет тратиться на нагрев стабилизатора. Всех этих недостатков лишены импульсные стабилизаторы.

Импульсные стабилизаторы напряжения

Импульсные стабилизаторы — лишены недостатков линейных, но и стоят дороже. Это уже не просто микросхема с тремя выводами. Выглядят они, как плата с детальками .

Импульсный стабилизатор напряжения

Один из вариантов исполнения импульсного стабилизатора.

Импульсные стабилизаторы бывают трех видов: понижающие, повышающие и всеядные. Наиболее интересные — всеядные. Независимо от напряжения на входе, на выходе будет именно то, которое нам нужно. Всеядному импульснику все равно, что на входе напряжение ниже или выше нужного. Он сам автоматом переключается в режим повышения или понижения напряжения и держит заданное на выходе. Если в характеристиках заявлено, что стабилизатору на вход можно подать от 1 до 15 вольт и на выходе будет стабильно 5, то так оно и будет. Кроме того, нагрев импульсных стабилизаторов настолько незначителен, что в большинстве случаев им можно пренебречь. Если ваша схема будет питаться от батареек или размещаться в закрытом корпусе, где сильный нагрев линейного стабилизатора недопустим — ставьте импульсный. Я использую настраиваемые импульсные стабилизаторы напряжения за копейки, которые заказываю с Aliexpress. Купить можно здесь.

Хорошо. А что со стабилизатором тока?

Не открою Америку, если скажу, что стабилизатор тока стабилизирует ток.
Токовые стабилизаторы ещё иногда называют светодиодным драйвером. Внешне они похожи на импульсные стабилизаторы напряжения. Хотя сам стабилизатор — маленькая микросхема, а всё остальное нужно для обеспечения правильного режима работы. Но обычно драйвером называют всю схему сразу.

Читайте так же:
Обозначение кабелей по току

Стабилизатор тока

Примерно так выглядит стабилизатор тока. Красным кружком обведена та самая схема, которая и является стабилизатором. Всё остальное на плате — обвязка.

Итак. Драйвер задаёт ток. Стабильно! Если написано, что на выходе будет ток в 350мА, то будет именно 350мА. А вот напряжение на выходе может меняется в зависимости от требуемого потребителем напряжения. Не будем пускаться в дебри теории о том. как всё это работает. Просто запомним, что вы напряжение не регулируете, драйвер сделает все за вас исходя из потребителя.

Простой стабилизатор напряжения на 12 В собственными руками

Если имеются даже небольшие навыки в сборке электрической схемы, тогда стабилизатор напряжения необязательно приобретать в готовом виде. Для изготовления самодельного устройства человек потратить 50 рублей или меньше, готовая модель стоит несколько дороже. Смысла переплачивать нет, поскольку в результате получится качественный прибор, соответствующий всем необходимым требованиям.

Самый простой, но функциональный стабилизатор можно сделать своими руками без особых усилий. Импульсный прибор собрать очень сложно, особенно для новичка, а потому рассматривать стоит линейные стабилизаторы и любительские схемы на него.

Самый простейший стабилизатор напряжения 12 вольт собирается из схемы (готовой), а также резистора сопротивления. Желательно использовать микросхему LM317. Все детали будут крепиться к перфорированной панели или универсальной печатной плате. Если правильно собрать устройство и подключить его на свой автомобиль, то можно обеспечить хорошее освещение — лампочки перестанут моргать.

Схема LM317Схема LM317 Схема подключенияСхема подключения

Подсветка с стабилизатором тока

Владельцы автомобилей со штатным галогенным светом часто жалуются на недостаточную освещенность дороги. Проблема недостаточной яркости ближнего света фар часто обсуждается на тематических форумах в интернете. Недостаточная освещенность дороги способствует повышенной утомляемости водителя и часто является причиной аварий.

P14 v2

Полировка фар, и установка ламп большей яркости решает проблему лишь от части. Самой распространенной причиной недостаточной яркости света является падение напряжения на лампе. Следует отметить — напряжение всегда падает под нагрузкой. Любой источник питания обладает своим внутренним сопротивлением. Из-за этого напряжение непосредственно на контактах лампы будет немного меньше напряжения бортовой сети, измеренной на клеммах аккумулятора или генератора.

Падение напряжения на лампе. Почему это происходит?

Как получить МАКСИМУМ ЯРКОСТИ от галогенных фар и не получить штраф?

Дополнительные потери напряжения со временем появляются за-за увеличения сопротивления цепи. Связано это с износом контактов, потерей емкости аккумуляторной батареи и прочего. Для уменьшения дополнительных потерь напряжения можно установить реле и проводку напрямую от аккумулятора или генератора. Дополнительное реле управляется выключателем ближнего света фар, провода большого сечения сокращают потери в напряжении, но полностью не решают проблему падения напряжения на лампе. Продаются готовые комплекты проводов с разгрузочными реле, но мы пойде немного другим путем.

Исх. - https://zen.yandex.ru/media/avtotechlife/uvelichivaem-iarkost-far-maksimum-ot-shtatnogo-gal-5cc9f282d31aa100b344e79f

Максимальная яркость фары будет зависеть от конструкции самой фары и применяемой лампы. Яркость фары (на фото) заметно меняется даже при изменении напряжения на 1 вольт. При 12,5 вольт прибор показал 4720 люкс, а при 13,5 вольтах уже 5930 люкс, что ярче примерно на 25%. Можно подать на спираль большее напряжение, и тогда получим большую яркость и немного большую цветовую температуру.

Читайте так же:
Номинальное напряжение кабеля переменный постоянный ток

Установку ксеноновых и светодиодных ламп вместо галогена здесь мы рассматривать не будем, так как конструкция таких ламп (модулей) отличается от конструкции галогенных ламп для которых фары были спроектированы изначально и их использование часто нарушает свето-теневую границу фары. Это вызывает ослепление встречных водителей. Тем более не станем обсуждать «законность» такой модернизации.

Установка ламп большей мощности провоцирует еще большее падение напряжения. Из-за нехватки напряжения яркость таких ламп снижается. Если напряжения достаточно, то увеличивается теловая нагрузка на элементы конструкции фары за счет инфракрасного излучения лампы.

Отдельно стоит упомянуть полную переделку фары и установку внутри неё светоизлучающих модулей [Xenon, Bi-Xenon, Led, Bi-Led] с подключением к системе коррекции фар. При яркости выше 2000 Lm — обязательно устанавливается омыватель фар. Все это дорогая и технически сложная процедура, которая может позволить получить существенное увеличение яркости, но нам пока не известны случаи узаконивания такой процедуры в России.

Если позволяют финансы — оптимальным и разрешенным законом способом улучшения света является установка штатных фар от более дорогих комплектаций вашего автомобиля. Любые другие измения конструкции будут считаться недопустимым изменением, не предусмотренным производителем.

Решение — установка конвертера напряжения DC-DC

Цель — получить максимальную яркость от штатного галогенного головного света с минимальными вмешательствами в штатную проводку автомобиля и без существенного снижения ресурса ламп.

Увеличение яркости головного света можно получить за счет стабилизации напряжения непосредственно на контактах лампы. В качестве испытуемого был выбран авто Mitsubishi Outlander III. За ближний свет тут отвечает линза с лампой H7. Напряжение слева/справа 13,1/12,9 Вольт при заведенном двигателе. Подключаем конвертер — напряжение стабилизируется на уровне 13,75 Вольт.

dcdc10A boost

Технические характеристики
НаименованиеКонвертер/стабилизатор напряжения галогенной лампы
МодельULTRA-A DC/DC1375-H7-5A
Выходное напряжение13,75 В
Максимальный ток нагрузки5 А (67 Ватт)
Входное напряжение8,0 — 14,5 В
Цоколь лампыH7
КПД (Uвх=12В)> 90 %
Ток потребления (без нагрузки)70 мА
Отклонение Uвых< 2 % (под нагрузкой)
Пульсация (пиковое значение)< 200 мВ
Рабочеая температура-30°..+80° С
Тип исполненияIP68, пассивное охлаждение
Габаритные размеры блока50 х 82 х 20 мм
Вес140 грамм

Схема подключения конвертера напряжения галогенной фары автомобиля

Блок DC-DC ULTRA-A конвертера (стабилизатора постоянного напряжения) подключается к разъему лампы H7, лампа подключается к конвертору. Теперь на лампу всегда при включении подается 13,75 Вольта, входное напряжение при этом может меняться в пределах от 9,0 до 14,5 Вольт. Цветовая температура фар увеличивается (меньше отдают желтизной), но остается в районе 3200K — 3300K (для ламп без светофильтра). Все просто и удобно монтируется, а при необходимости схему питания фары можно легко вернуть в заводское состояние.

Напряжение на выходе конвертера 13,75 Вольт выбрано не случайно. Это напряжение обеспечивает 90% максимальной мощности, указанной в ГОСТ Р 41.37 для данного типа ламп и соответствует испытательному напряжению для фар по ГОСТ Р 41.112. Производители ламп также заявляют срок службы на свои изделия именно для испытательного (тестового) напряжения 13,2 Вольт +/- 5% . Питание конвертера при этом от 9 до 14.5 Вольт.

Читайте так же:
Harper 55u750ts уменьшить ток подсветки

Речь не идет о каком-либо существенном увеличении мощности головного освещения, способного раславить отражатели и повредить стекла (монолитный поликарбонат) фар. Часто достаточно устранить саму причину низкой яркости галогенной лампы — нехватку напряжения. Применение конвертера напряжения позволяет стабилизировать питание галогенных ламп, устраняет просадки напряжения и обеспечивает максимальную яркость света, предусмотренную конструкцией фары и применяемой лампой. Конвертер напряжения позволяет получить стабильный, независящий от колебаний напряжения бортовой сети свет фар.

Стабилизатор подходит для любых ламп с цоколем H7, мощностью 55 Ватт, напряжением 12В. Разъем подходит для установки в большинство фар KIA и Mitsubishi (разъемы совместимые с другими производителями фар возможно появятся в ближайшее время).

P14 v3

Модель конвертера в новом корпусе для установки внутри фары:

P14 v2

Конвертер имеет защиту от короткого замыкания, отключается при падении входного напряжения ниже 8,0 Вольт, обеспечивает защиту ламп от перегорания в момент включения, обладает высоким КПД и обеспечивает стабильное напряжение и ток, необходимые для оптимального режима работы галогенной лампы мощностью 55 Вт. Установка конвертера ULTRA-A DC_DC1375-H7-5A не требует специальных навыков и не затрагивает конструкцию фары, что позволяет получить легальную прибавку в яркости без проблем с прохождением технического осмотра.

Это новая продукция. Мы пока не проводили тестирование совместимости со всеми производителями и моделями автомобилей. Данные о совместимости конвертера с системой контроля ламп различных производителей появится в ближайшее время.

Производится органиченными партиями.

Конвертер напряжения для галогенных фар

Частые вопросы по конвертеру: ULTRA-A DC_DC1375-H7-5A

1. Сократится ли срок службы лампы с конвертером?
Увеличение напряжения неизбежно приводит к увеличению интенсивности сублимации (испарению) нити накаливания лампы и сокращает ресурс работы лампы. Защита от скачков тока при включении ламп – увеличивает ресурс лампы. В настоящее время у нас нет подтвержденных экспериментами данных о снижении или увеличении ресурса лам. Субъективно, лампы при напряжении 13,75 Вольт перегорают не чаще обычного.
2. За счет чего конвертер повышает напряжение?
Увеличение напряжения происходит за счет увеличения потребления электрического тока. Закон Ома связывает Мощность (P), Напряжение (U) и Силу тока (I) выражением: P = U * I;
3. Какую мощность потребляет/расходует сам конвертер?
Конвертер потребляет около 4-6 Вт (зависит от разницы входного и выходного напряжений). Алюминиевый корпус конвертера рассеивает тепло и может нагреваться при длительной работе на 20-30 градусов выше температуры окружающей среды.
4. Требуется вносить изменения в штатную проводку?
Если штатная проводка не повреждена, ее контакты и соединения не окислены внесение изменений не потребуется. Конвертер подключается вместо лампы, с соблюдением полярности. Лампа подключается к конвертеру.
5. Какой номинал предохранителя установить на лампу?
Для ламп мощностью 55 Вт используют предохранитель номиналом 10А. Он же остается и при подключении лампы через конвертер напряжения.
6. Могу я заказать конвертер с напряжением 14,0 — 15,0 Вольт на выходе?
Для ламп ближнего света H7 мощностью 55 Вт использовать напряжение выше 14,0 Вольт считаем не целесообразным. Да, Вы можете заказать конвертер с таким напряжением, указав это в заказе.
7. В моем автомобиле электроусилитель из-за этого фары притухают при повороте руля. Конвертер решит эту проблему?
Да. Конвертер стабилизирует питание ламп и убирает провалы напряжения, вызванные включением мощных электропотребителей, таких как вентилятор радиатора охлаждения двигателя, ЭУР, робот КПП и прочих. Лампы с установленным конвертером светя с постоянной яркостью.
8. В мою фару не помещается конвертер такого размера, что делать?
Данный конвертер имеет герметичный корпус и может устанавливаться не только внутри фары, но и в подкапотном пространстве. Пока мы собираем статистику обращений по моделям авто и будем решать задачу упрощения устанвки по мере формирования статистики по самым востребованным моделям автомобилей.
9. Где можно приобрести конвертер с доставкой или офлайн?
Мы работаем над организацией интернет-магазина. Пока предлагаем отправить заказ почтой/транспортной компанией или Вы можете забрать его с нашего склада в Москве. Если что-то не подойдет или не понравится Вы можете вернуть конвертер в течение 30 дней.
Читайте так же:
Настенный выключатель света с дистанционным управлением

По вопросам приобретения конвертера пишите — email: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Широтно-импульсные стабилизаторы

Широтно-импульсный стабилизатор тока отличается большими значениями индуктивности дросселя. Происходит это за счет быстрой смены делителя. Также следует учитывать, что резисторы в данной схеме применяются двухканальные. Ток они способны пропускать в различных направлениях. Конденсаторы в системе используются емкостные. За счет этого предельное сопротивление на выходе выдерживается на уровне 4 Ом. В свою очередь, максимальную нагрузку стабилизаторы способны держать 3 А.

Для измерительных приборов такие модели используются довольно редко. Источники питания в данном случае предельное напряжение должны иметь не более 5 В. Таким образом, коэффициент рассеивания будет находиться в пределах нормы. Скоростные характеристики ключевого транзистора в стабилизаторах данного типа не сильно высокие. Связано это с низкой способностью резисторов блокировать ток от выпрямителя. В результате помехи с высокой амплитудой приводят к значительным тепловым потерям. Спады импульсов в данном случае происходят исключительно за счет снижения нейтрализации свойств трансформатора.

Процессом преобразования занимается только балластный резистор, который располагается за выпрямительным мостом. Полупроводниковые диоды в стабилизаторах используется редко. Необходимость в них отпадает из-за того, что фронт импульсов в цепи, как правило, не превышает 1 мкс. В результате динамические потери в транзисторах не являются фатальными.

Примеры применения стабилизатора LM317 (схемы включения)

Стабилизатор тока

Данный стабилизатор тока можно применить в схемах различных зарядных устройств для аккумуляторных батарей или регулируемых источников питания. Стандартная схема зарядного устройства приведена ниже.

В данной схеме включения применяется способ заряда постоянным током. Как видно из схемы, ток заряда зависит от сопротивления резистора R1. Величина данного сопротивления находится в пределах от 0,8 Ом до 120 Ом, что соответствует зарядному току от 10 мА до 1,56 A:

Источник питания на 5 Вольт с электронным включением

Ниже приведена схема блока питания на 15 вольт с плавным запуском. Необходимая плавность включения стабилизатора задается емкостью конденсатора С2:

Регулируемый стабилизатор напряжения на LM317

Схема включения с регулируемым выходным напряжением

Схемотехническое решение

Развитие современной микроэлектроники позволяет создавать устройства с требуемыми параметрами с использованием минимума элементов. Довольно хорошо зарекомендовали себя устройства токовых генераторов на интегральной микросхеме LM317. Вообще данная микросхема представляет собой интегральный стабилизатор напряжения, но некоторые изменения в стандартной схеме включения, кстати, оговоренные в технической документации, позволяют использовать данную ИМС в качестве источника тока, в том числе для питания светодиодов.

Читайте так же:
Bn44 00496b уменьшить ток подсветки

Параметры микросхемы следующие:

  • Напряжение – 1.2-37В;
  • Ток через ИМС – до 2А в случае использования LM317T.

Различными производителями выпускается множество разновидностей данного стабилизатора, но разница в стоимости и габаритах для минимальной и максимальной мощностей ничтожна, поэтому есть смысл использовать максимально доступную мощность, запас которой никогда не помешает.

Важно! При использовании мощного стабилизатора тока для светодиодов при нагрузке, близкой к максимальной, обязательно использование радиатора, который позволит отбирать выделяемое интегральной микросхемой тепло.

Итак, самый простой, но надежно работающий стабилизатор тока на микросхеме lm317 для светодиодов представлен ниже.

Простейший стабилизатор

В данной схеме микросхема имеет лишь один резистор во внешней обвязке. Именно при помощи его задается значение выходного параметра. Делается это по формуле:

Данный вариант стабилизатора работает в диапазоне значений от 0.01 до 1.5А. Верхний предел ограничивается мощностью микросхемы. Мощность, которая рассеивается на резисторе, может составлять несколько ватт при максимальном токе. Более точно она определяется из выражения:

Важно! При значениях более 0.3А применение радиатора охлаждения для микросхемы обязательно!

Добавив в схему всего два элемента: мощный транзистор и резистор, можно поднять выходной ток до 10А.

Мощный стабилизатор

В приведенной схеме применяется мощный составной транзистор КТ825 с любой буквой. Резистор R2 выполняет ту же функцию, что и в предыдущей схеме, и рассчитывается точно так же. Поскольку по нему протекает высокий ток, а значение сопротивления малое, то следует использовать проволочный. Резистор R1 задает смещение на базе транзистора и должен иметь рассеиваемую мощность 0.25-0.5Вт.

В обеих схемах напряжение питания источника (входное напряжение) может составлять от 3 до 38В. Для поддержания необходимого тока во всем диапазоне нагрузок напряжение питания следует обеспечивать приближенное к максимальному значению.

Пример. Пусть задано 20мА. Тогда при одном подключенном диоде напряжение на выходе будет составлять около 2-3В (в зависимости от типа светодиода). Если включить два последовательных светодиода, то для обеспечения необходимого тока 20мА схема выдаст уже ровно в два раза большее напряжение. Аналогичные подсчеты можно произвести для любого количества элементов.

Необходимое входное напряжение можно получить при помощи понижающего трансформатора с мостовым выпрямителем и конденсатором фильтра.

Выпрямитель

Диоды должны быть рассчитаны на необходимый ток, а емкость конденсатора нужно брать порядка нескольких тысяч микрофарад.

Важно! Рабочее напряжение конденсатора должно превышать напряжение питания примерно в полтора раза, то есть в данном случае оно должно быть не менее 50В.

Автомобиль имеет напряжение бортовой сети не более 14В. Поскольку частота пульсаций здесь выше, чем в домашней сети, а амплитуда невысока, то емкость конденсатора может быть меньше. Также и рабочее напряжение может составлять 25В. Разумеется, выпрямительный мост здесь не нужен.

Как видно, сделать стабилизатор тока для светодиодов своими руками – задача несложная. Важны аккуратность, внимательность и минимальные навыки работы с электроникой.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector