Die Helligkeit der LED-Quellen hängt vom fließenden Strom ab und wiederum von der Versorgungsspannung. Bei Lastschwankungen tritt eine Welligkeit der Lampen auf. Um dies zu verhindern, wird ein spezieller Treiber verwendet - ein Stromstabilisator. Im Falle von Ausfällen kann das Element unabhängig hergestellt werden.
Design und Funktionsprinzip
Der Stabilisator stellt die Konstanz des Betriebsstroms von LED-Dioden sicher, wenn er von der Norm abweicht. Es verhindert Überhitzung und Durchbrennen von LEDs und sorgt für einen konstanten Durchfluss bei Spannungsabfällen oder Batterieentladung.
Das einfachste Gerät besteht aus einem Transformator, einer Gleichrichterbrücke, die mit Widerständen und Kondensatoren verbunden ist. Die Wirkung des Stabilisators basiert auf folgenden Prinzipien:
- Stromversorgung des Transformators und Änderung seiner Maximalfrequenz auf die Netzfrequenz - 50 Hz;
- Spannungsregelung zum Erhöhen und Verringern, gefolgt von einer Entzerrung der Frequenz auf 30 Hz.
Der Umwandlungsprozess umfasst auch Gleichrichter vom Hochspannungstyp. Sie bestimmen die Polarität. Die Stabilisierung des elektrischen Stroms erfolgt mit Kondensatoren. Widerstände werden verwendet, um Störungen zu reduzieren.
Sorten aktueller Stabilisatoren
Die LED leuchtet auf, wenn der aktuelle Schwellenwert erreicht ist. Für Geräte mit geringem Stromverbrauch beträgt diese Zahl 20 mA, für Superhelle - ab 350 mA. Die Streuung der Schwellenspannung erklärt das Vorhandensein verschiedener Arten von Stabilisatoren.
Widerstandsstabilisatoren
Für einen einstellbaren Stabilisator der Stromparameter für LEDs mit geringer Leistung wird das KREN-Schema verwendet. Es sieht das Vorhandensein der Elemente KP142EN12 oder LM317 vor. Der Ausrichtungsprozess wird bei einem Strom von 1,5 A und einer Spannung von 40 V am Eingang durchgeführt. Unter normalen thermischen Bedingungen verbrauchen die Widerstände eine Leistung von bis zu 10 Tonnen. Der eigene Stromverbrauch beträgt ca. 8 mA.
Der LM317-Knoten hält am Hauptwiderstand einen konstanten Spannungswert, der durch das Trimmelement geregelt wird. Das Haupt- oder Stromverteilungselement kann den durch es fließenden Strom stabilisieren. Aus diesem Grund werden KEREN-Stabilisatoren zum Laden von Batterien verwendet.
Der Wert von 8 mA ändert sich auch bei Strom- und Spannungsschwankungen am Eingang nicht.
Transistorvorrichtungen
Der Transistorregler verwendet ein oder zwei Elemente. Trotz der Einfachheit der Schaltung bei Spannungsschwankungen gibt es nicht immer einen stabilen Laststrom. Mit seiner Erhöhung an einem Transistor steigt die Spannung des Widerstands auf 0,5 bis 0,6 V an, dann beginnt der zweite Transistor zu arbeiten. Zum Zeitpunkt seines Öffnens 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 mitSchaltungen mit dem Austausch von Zenerdioden anwenden:
- Dioden VD1 und VD2;
- Widerstand R1;
- Widerstand R2.
Die Stromversorgung durch das LED-Element wird durch den Widerstand R2 eingestellt. Um den linearen Abschnitt der I - V - Kennlinie zu erreichen, wird der Widerstand R1 in Bezug auf den Strom des Basistransistors verwendet. 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 in einer geraden Linie zu erhalten, werden 12 V geliefert.Der Widerstandswiderstand sollte 20 Ohm bei einer Verlustleistung von 18 mW betragen.
Die Schaltung normalisiert den Betriebsmodus der Elemente und reduziert die Stromwelligkeit.
Schaltung mit sowjetischen Transistoren. Die zulässige Spannung des sowjetischen KT940 oder KT969 beträgt bis zu 300 V, was geeignet ist, wenn die Lichtquelle ein starkes SMD-Element ist. Die aktuellen Parameter werden vom Widerstand eingestellt. Die Spannung der Zenerdiode beträgt 5,1 V und die Leistung beträgt 0,5 V.
Das Minus der Schaltung ist der Spannungsabfall mit zunehmender Stromstärke. Sie kann beseitigt werden, indem der Bipolartransistor durch einen MOSFET mit niederohmigen Parametern ersetzt wird. Eine leistungsstarke Diode wird durch ein IRF7210-Element mit 12 A oder IRLML6402 mit 3,7 A ersetzt.
Feldstabilisatoren
Das Feldelement zeichnet sich durch eine kurzgeschlossene Quelle und ein kurzgeschlossenes Gate sowie einen integrierten Kanal aus. Bei Verwendung eines Polevik (IRLZ 24) mit 3 Pins wird eine Spannung von 50 V an den Eingang angelegt und 15,7 V am Ausgang erhalten.
Das Erdpotential wird zur Spannungsversorgung verwendet. Die Ausgangsstromparameter hängen vom anfänglichen Drainstrom ab und sind nicht an die Source gebunden.
Leitungsgeräte
Der Stabilisator oder Konstantstromteiler akzeptiert eine instabile Spannung. Am Ausgang richtet das lineare Gerät es aus. Es arbeitet nach dem Prinzip, die Widerstandsparameter ständig zu ändern, um die Ausgangsleistung auszugleichen.
Die Vorteile des Betriebs umfassen die minimale Anzahl von Teilen, die Abwesenheit von Störungen. Der Nachteil ist der geringe Wirkungsgrad mit einem Leistungsunterschied am Eingang und Ausgang.
Ferroresonanzgerät
Der Stabilisator für Wechselstrom eines veralteten Modells, dessen Schaltung durch einen Kondensator und zwei Spulen dargestellt wird - mit einem ungesättigten und gesättigten Kern. An den gesättigten (induktiven) Kern wird eine Gleichspannung angelegt, die unabhängig von den Stromparametern ist. Dies erleichtert die Auswahl von Daten für die zweite Spule und den kapazitiven Bereich der Stromversorgungsstabilisierung.
Das Gerät arbeitet nach dem Prinzip einer Schaukel, die sofort schwer anzuhalten oder härter zu schwingen ist. Die Spannungsversorgung erfolgt durch Trägheit, daher ist ein Lastabfall oder eine Unterbrechung des Stromkreises möglich.
Merkmale der Stromspiegelschaltung
Ein 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 des Stromspiegels nach der Ebers-Mall-Gleichung.Das Funktionsprinzip besteht darin, dass die Transistorbasen kombiniert werden und Emitter auf einem Leistungsbus auftauchen. Infolgedessen sind die Parameter der Übergangsspannung der Basis-Transistor-Emitter-Kopplung gleich.
Die Vorteile der Schaltung sind der gleiche Stabilitätsbereich und das Fehlen eines Spannungsabfalls über dem Widerstandsemitter. Parameter können mit Strom einfacher eingestellt werden. Der Nachteil ist der Earley-Effekt - die Bindung der Ausgangsspannung an den Kollektor und seine Schwingungen.
Wilson Stromspiegelschaltung.Der Stromspiegel kann einen konstanten Wert des Ausgangsstroms stabilisieren und wird wie folgt implementiert:
- Die Transistoren Nr. 1 und Nr. 1 sind nach dem Prinzip eines Standardstromspiegels enthalten.
- Der Transistor Nr. 3 legt das Kollektorpotential des Elements Nr. 1 um das Doppelte des Diodenspannungsabfallparameters fest.
- Sie ist geringer als die Versorgungsspannung, wodurch der Earley-Effekt unterdrückt wird.
- Der Kollektor des Transistors Nr. 1 wird verwendet, um den Schaltungsmodus herzustellen.
- Der Ausgangsstrom hängt vom Transistor Nr. 2 ab.
- Der Transistor Nr. 3 wandelt den Ausgangsstrom in eine Wechselspannungslast um.
Der Transistor Nr. 3 kann nicht mit dem Rest koordiniert werden.
Kompensationsspannungsregler
Der Gleichrichter arbeitet nach dem Prinzip der Rückkopplungsschaltung für die Spannung. Voll- oder Teilspannung entspricht einem Träger. Infolgedessen erzeugt der Stabilisator Fehlerspannungsparameter, wodurch Helligkeitsschwankungen für die LEDs beseitigt werden. Das Gerät besteht aus folgenden Elementen:
- Ein Steuerelement oder ein Transistor, der zusammen mit dem Lastwiderstand einen Spannungsteiler bildet. Der Emitterindex des Transistors sollte den Laststrom um das 1,2-fache überschreiten.
- Verstärker - steuert den RE, der auf der Basis des Transistors Nr. 2 durchgeführt wird. Ein Element mit geringer Leistung entspricht einem leistungsstarken Element nach dem Verbundprinzip.
- Unterstützungsspannungsquelle - In der Schaltung wird ein parametrischer Stabilisator verwendet. Es gleicht die Spannung der Zenerdiode und des Widerstands aus.
- Zusätzliche Quellen.
- Kondensatoren - um Pulsationen auszugleichen und Störanregungen zu vermeiden.
Die Kompensationsspannungsstabilisatoren arbeiten nach dem Prinzip, die Eingangsspannung mit einer weiteren Erhöhung der Ströme zu erhöhen. Das Schließen des ersten Transistors erhöht den Widerstand und die Spannung der Kollektor-Emitter-Zone. Nach dem Aufbringen der Last wird sie auf den Nennwert ausgeglichen.
Chip-Geräte
Zur Stabilisierung von Geräten wird der 142EN5- oder LM317-Chip verwendet. Hiermit können Sie die Spannung ausgleichen und das Signal des Sensors über die Rückkopplungsschaltung an das Laststromnetz anschließen.
Es verwendet den Widerstand als Sensor, bei dem der Regler eine konstante Spannung und einen konstanten Laststrom aufrechterhalten kann. Der Sensorwiderstand ist geringer als der Lastwiderstand. Die Schaltung wird für Ladegeräte verwendet, eine LED-Lampe ist ebenfalls darauf ausgelegt.
Pulsstabilisatoren
Das Impulsgerät zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus und erzeugt bei minimalen Eingangsspannungsparametern eine hohe Spannung der Verbraucher. Für die Montage wird der MAX 771-Chip verwendet.
Zur Regelung der Stromstärke werden ein oder zwei Wandler eingesetzt. Der Gleichrichterteiler richtet 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 Arten. Für Anfänger ist es ratsam, mit einfachen Schemata zu arbeiten.
Treiberbasiert
Sie müssen einen Chip auswählen, der schwer auszubrennen ist - LM317. Sie wird als Stabilisator dienen. Das zweite Element ist ein variabler Widerstand mit einem Widerstand von 0,5 kOhm mit drei Leitungen und einem Einstellknopf.
Die Montage erfolgt nach folgendem Algorithmus:
- Löten Sie die Leiter an den mittleren und äußersten Anschluss des Widerstands.
- Schalten 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 den Stromkreis wieder zusammen.
Der Ausgang ist ein Modul mit einer Leistung von 1,5 A. Um den Strom auf 10 A zu erhöhen, können Sie einen Außendienstmitarbeiter hinzufügen.
Autostabilisator
Zum Arbeiten benötigen Sie ein lineares Gerät in Form eines L7812-Chips, zwei Anschlüsse, einen 100n-Kondensator (1-2 Stk.), Textolite-Material und ein Schrumpfrohr. Die Produktion erfolgt Schritt für Schritt:
- Die Auswahl des Schemas für L7805 aus einem Datenblatt.
- Schneiden Sie ein Stück der richtigen Größe von der Leiterplatte ab.
- Markieren Sie die Spuren, indem Sie mit einem Schraubendreher Kerben machen.
- Löten Sie die Elemente so, dass sich der Eingang links und der Ausgang rechts befindet.
- Machen Sie den Körper aus dem Wärmerohr.
Die Stabilisierungsvorrichtung hält einer auf einem Kühler montierten Last von bis zu 1,5 A stand.
Die Karosserie wird als Kühler verwendet, indem der zentrale Ausgang des Gehäuses mit einem Minus verbunden wird.
Die Nuancen der Berechnung des Stromstabilisators
Der Stabilisator wird basierend auf der Stabilisierungsspannung U und dem Strom (Durchschnitt) I berechnet. Beispielsweise beträgt die Spannung des Eingangsteilers 25 V, der Ausgang muss 9 V betragen. Die Berechnungen umfassen:
- Auswahl der Referenz-Zenerdiode. Stabilisierungsspannung im Fokus: D814V.
- Suchen Sie nach dem durchschnittlichen Strom I in der Tabelle. Es ist gleich 5 mA.
- Berechnung der Versorgungsspannung als Differenz der stabilen Spannung von Ein- und Ausgang: UR1 = Uin - Uout oder 25-9 = 16 V.
- Die Division 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. Der Wert des Elements beträgt 3,3 kOhm.
- Berechnung der maximalen Leistung nach der Formel PR1 = UR1 * Ist oder 16x0,005 = 0,08.
Ein Zenerdiodenstrom und ein Ausgangsstrom fließen durch den Widerstand, daher sollte seine Leistung doppelt so hoch sein (0,16 kW). Basierend auf der Tabelle entspricht diese Leistung 0,25 kW.
Die Selbstorganisation des Stabilisators für LED-Geräte ist nur bei Kenntnis der Schaltung möglich. Anfänger werden aufgefordert, einfache Algorithmen zu verwenden. Sie können das Element anhand der Formeln aus dem Schulphysikkurs anhand der Leistung berechnen.
