Если вы решили переоборудовать ваш автомобиль под светодиодное освещение, вам понадобится как минимум стабилизатор тока на lm317 для светодиодов. Собрать элементарный стабилизатор совершенно несложно, но чтобы избежать плачевных оплошностей даже при такой простой задаче не помешает минимальный ликбез. Многие люди, не связанные с радиоэлектроникой, часто смешивают такие понятия, как стабилизатор тока и стабилизатор напряжения.
Легко о простом. Сила тока, напряжение и их стабилизация
От напряжения зависит, насколько стремительно электроны движутся по проводнику. Многие страстные любители жёсткого компьютерного разгона увеличивают напряжение ядра центрального процессора, благодаря чему тот начинает функционировать быстрее.
Сила тока – это плотность движения электронов внутри электрического проводника. Данный параметр чрезвычайно важен радиоэлементам, работающим по принципу термоэлектронной вторичной эмиссии, в частности, источникам света. Если площадь поперечного сечения проводника не в состоянии пропустить поток электронов, избыток тока начинает выделяться в виде тепла, вызывая значительный перегрев детали.
Для лучшего понимания процесса проанализируем плазменную дугу (на её основе работает электроподжег газовых плит и котлов). При очень высоком напряжении скорость свободных электронов до такой степени велика, что они могут легко «пролетать» расстояние между электродами, формируя плазменный мостик.
А это электронагреватель. При прохождении через него электронов они передают свою энергию нагревательному элементу. Чем выше сила тока, тем плотнее поток электронов, тем сильнее нагревается термоэлемент.
Для чего необходима стабилизация тока и напряжения
Любой радиоэлектронный компонент, будь то лампочка или центральный процессор компьютера, требует для оптимальной работы чётко лимитированное количество электронов, которое течёт по проводникам.
Поскольку речь в нашей статье идёт о стабилизаторе для светодиодов, о них и поговорим.
При всех своих преимуществах светодиоды имеют один минус – высокая чувствительность к параметрам питания. Даже умеренное превышение силы и напряжения может привести к выгоранию светоизлучающего материала и выходу из строя диода.
Сейчас очень модно переделывать систему освещения автомобиля под LED освещение. Их цветовая температура намного ближе к естественному освещению, чем у ксенона и ламп накаливания, что значительно меньше утомляет водителя при длительных поездках.
Однако это решение требуется особый технический подход. Номинальный ток питания автомобильного LED-диода – 0,1-0,15 мА, а пусковой аккумулятора – сотни ампер. Этого хватит, чтобы выжечь очень много дорогостоящих элементов освещения. Что бы этого избежать используют стабилизатор 12 вольт для светодиодов в авто.
Ампераж в автомобильной сети постоянно меняется. Например, автомобильный кондиционер «кушает» до 30 ампер, при его отключении электроны, «выделенные» на его работу уже не вернутся назад в генератор и аккумулятор, а перераспределятся между остальными электроприборами. Если лампе накаливания, рассчитанной на 1-3 А дополнительные 300 мА роли не сыграют, то диоду с током питания 150 мА несколько таких скачков могут стать фатальными.
Ради гарантии длительной работы автомобильных светодиодов используют стабилизатор тока на lm317 для мощных светодиодов.
Типы стабилизаторов
По способу ограничения силы тока выделяют два типа устройств:
- Линейный;
- Импульсный.
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.
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.
Краткое описание lm317
Радиоэлектронный модуль LM317 является микросхемой, применяемой в семах стабилизации тока и напряжения.
- Диапазон стабилизации напряжения от 1,7 до 37 В обеспечит устойчивую яркость светодиода, не зависящую от частоты оборота двигателя;
- Поддержка выходного тока до 1,5 А позволит подключить несколько фотоизлучателей;
- Высокая стабильность допускает колебания выходных параметров лишь 0,1% от номинала;
- Имеет встроенную защиту по ограничению тока и каскад отключения при перегреве;
- Корпус микросхемы является землёй, поэтому при креплении саморезом к корпусу автомобиля уменьшается количество монтажных проводов.
Область применения
- Стабилизатор напряжения и тока для светодиодов в бытовых условиях (в том числе для светодиодных лент);
- Стабилизатор напряжения и тока для светодиодов в авто;
Схемы стабилизаторов тока для светодиодов
Схема простейшего стабилизатора Самый простой стабилизатор напряжения на 12 вольт можно собрать по такой схеме. Резистор R1 ограничивает выходящую силу тока, R2 – выходящее напряжение. Конденсаторы, применяемые в данной схеме, уменьшают пульсации напряжения и увеличивают стабильность работы.
Потребности автомобилиста удовлетворит простейший механизм стабилизации, поскольку напряжение питания в сети автомобиля достаточно стабильно.
Чтобы сделать стабилизатор для диодов в авто потребуется:
- Микросхема lm317;
- Резистор как регулятор тока для светодиодов;
- Инструменты пайки и монтажа.
Собираем по вышеприведенной схеме
Расчет резистора для драйвера светодиода
Мощность и сопротивление резистора рассчитывают исходя из силы тока источника питания и тока, необходимого светодиодам. Для автомобильного светодиода мощностью 150 мА сопротивление резистора должно быть 10-15 Ом, а расчетная мощность 0,2-0,3 Вт.
Как собрать своими руками смотрите в видео:
Доступность и простота конструкции драйвера на микросхеме lm317 позволяет безболезненно переоснастить системы электрического освещения любого автомобиля.
Регулируемый стабилизатор напряжения LM317 выпускается в монолитных корпусах TO-220, TO-220FP, TO-3, D 2 PAK. Микросхема рассчитана на выходной ток 1.5 А, с регулируемым выходным напряжением в диапазоне от 1.2 до 37 В. Номинальное выходное напряжение выбирается с помощью резистивного делителя.
Основные характеристики LM317
- Максимальное входное напряжение 40V
- Диапазон выходного напряжения 1.2 to 37V
- Выходной ток 1.5 А
- Нестабильность по нагрузке 0.1%
- Ограничение тока
- Тепловое отключение
- Температура эксплуатации 0 to 125 o C
- Температура хранения -65 to 150 o C
Аналог LM317
Отечественным аналогом LM317 является микросхема KP142EH12A.
Конфигурация выводов
Схема регулируемого блока питания на LM317 будет выглядеть так:
Мощность трансформатора 40-50 Вт, напряжение вторичной обмотки 20-25 вольт. Диодный мост 2-3 A, конденсаторы на 50 вольт. C4 – танталовый, если такого нет, можно использовать электролит на 25 мкФ. Переменный резистор R2 позволяет регулировать выходное напряжение от 1,3 вольта, верхний предел выходного напряжения будет зависеть от напряжения вторичной обмотки трансформатора. На входе стабилизатора LM317 должно быть не больше 40 вольт, максимальное напряжение на выходе будет на 3 вольта меньше чем на входе. Диоды VD1 и VD2 служат для защиты LM317 в некоторых ситуациях.
Если требуется блок питания с фиксированным напряжением, то переменный резистор R2 нужно заменить на постоянный, номинал которого можно посчитать с помощью калькулятора LM317 или по формуле из datasheet LM317.
На микросхеме LM317 можно собрать стабилизатор тока, номинал и мощность резистора R1 считается с помощью калькулятора LM317. Эту схему используют в качестве источника питания для мощных светодиодов.
Зарядное устройство на LM317 (схема из datasheet)
Данная схема зарядного устройства предназначена для 6 вольтовых аккумуляторов, но подбором R2 можно выставить нужное выходное напряжение для других аккумуляторов. При номинале R3 равном 1 Om ограничение зарядного тока будет на уровне 0,6 A.
LM317 как никогда подходит для проектирования несложных регулируемых источников и , для электронной аппаратуры, с различными выходными характеристиками, как с регулируемым выходным напряжением, так и с заданным напряжением и током нагрузки.
Для облегчения расчета необходимых выходных параметров существует специализированный LM317 калькулятор, скачать который можно по ссылке в конце статьи вместе с datasheet LM317.
Технические характеристики стабилизатора LM317:
- Обеспечения выходного напряжения от 1,2 до 37 В.
- Ток нагрузки до 1,5 A.
- Наличие защиты от возможного короткого замыкания.
- Надежная защита микросхемы от перегрева.
- Погрешность выходного напряжения 0,1%.
Эта не дорогая интегральная микросхема выпускается в корпусе TO-220, ISOWATT220, TO-3, а так же D2PAK.
Назначение выводов микросхемы:
Онлайн калькулятор LM317
Ниже представлен онлайн калькулятор для расчета стабилизатора напряжения на основе LM317. В первом случае, на основе необходимого выходного напряжения и сопротивления резистора R1, производится расчет резистора R2. Во втором случае, зная сопротивления обоих резисторов (R1 и R2), можно вычислить напряжение на выходе стабилизатора.
Калькулятор для расчета стабилизатора тока на LM317 смотрите .
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:
Схема включения с регулируемым выходным напряжением
Микросхема уже не одно десятилетие является хитом среди начинающих радиолюбителей благодаря своей простоте и надежности. На основе этой микросхемы можно собрать регулируемый блок питания на LM317, стабилизатор тока, светодиодный драйвер и другие БП. Для этого потребуется несколько внешних радиодеталей, для LM317 схема включения работает сразу, настройки не требуется.
Микросхемы ЛМ317 и LM317T datasheet полностью одинаковые, отличаются только корпусом. Никаких отличий или разницы нет, совсем нет.
Так же написал обзоры и datasheet других популярных ИМС , . C хорошими иллюстрациями, понятными и простыми схемами.
- 1. Характеристики
- 2. Аналоги
- 3. Типовые схемы включения
- 4. Калькуляторы
- 5. Схемы включения
- 6. Радиоконструкторы
- 7. Datasheet, даташит
Характеристики
Основное назначение это стабилизация положительного напряжения. Регулировка происходит линейным способом, в отличие от импульсных преобразователей.
Так же популярна LM317T, с ней не встречался, поэтому пришлось долго искать правильный даташит на неё. Оказалось, что они полностью идентичны по параметрам, букв «T» в конце маркировки обозначает корпус TO-220 на 1,5 Ампер.
Скачать даташиты:
- полный ;
Характеристики
Даже при наличии интегрированных систем защиты не следует эксплуатировать на пределе возможностей. Если выйдет из строя, неизвестно сколько Вольт будет на выходе, можно будет спалить дорогостоящую нагрузку.
Приведу основные электрические характеристики из LM317 datasheet на русском. Не все знают технические термины на английском.
В даташите указана огромная сфера применения, проще написать где она не используется.
Аналоги
Микросхем которые имеют практически такой же функционал много, отечественных и зарубежных. Добавлю в список более мощные аналоги, чтобы избежать включения нескольких параллельно. Самый известный LM317 аналог, это отечественная КР142ЕН12.
- LM117 LM217 – расширенный диапазон рабочих температур от -55° до +150°;
- LM338, LM138, LM350 — аналоги на 5А, 5А и 3А соответственно;
- LM317HV, LM117HV — напряжение на выходе до 60V, если вам не достаточно стандартных 40V.
Полные аналоги:
- GL317;
- SG317;
- UPC317;
- ECG1900.
Типовые схемы включения
Регулятор 1,25 — 20 Вольт с регулируемым током
Калькуляторы
Для максимального облегчения расчётов на основе LM317T разработано множество программ LM317 калькуляторов и онлайн калькуляторов. Указав исходные параметры сразу можно просчитать несколько вариантов и увидеть характеристики требуемых радиодеталей.
Программа для расчета источников напряжения и тока с учётом LM317 характеристик LM317T . Расчёт схем включения мощных преобразователей с использованием транзисторов, TL431, M5237. Так же ИМС 7805, 7809, 7812.
Схемы включения
Стабилизатор LM317 зарекомендовал себя универсальной микросхемой способной стабилизировать напряжение и Амперы. За десятки лет разработаны сотни схем включения LM317T различного применения. Основное назначение, это стабилизатор напряжения в блоках питания. Для увеличения силы количества Ампер на выходе есть несколько вариантов:
- подключение параллельно;
- установка на выходе силовых транзисторов, получим до 20А;
- замена на мощные аналоги LM338 до 5A или LM350 до 3А.
Для построения двухполярного блока питания применяются стабилизаторы отрицательного напряжение LM337.
Считаю, что параллельное подключение не самый лучший вариант из-за разницы в характеристиках стабилизаторов. Невозможно настроить несколько штук точно на одинаковые параметры, чтобы распределить нагрузку равномерно. Благодаря разбросу, на один нагрузка всегда будет больше чем на другие. Вероятность выхода из строя нагруженного элемента выше, если он сгорит, то резко возрастёт нагрузка на другие, которые могут не выдержать её.
Чтобы не подключать параллельно, лучше использовать для силовой части DC-DC преобразователя напряжения транзисторы на выходе. Они рассчитаны на большой ток и отвод тепла у них лучше из-за больших размеров.
Современные импульсные микросхемы уступают по популярности, её простоту трудно превзойти. Стабилизатор тока на lm317 для светодиодов прост в настройке и расчётах, в настоящее время до сих пор применяется на небольших производствах электронных блоков.
Двухполярный БП LM317 и LM337, для получения положительного и отрицательного напряжения.
Радиоконструкторы
Для начинающих радиолюбителей могу порекомендовать радиоконструкторы от китайцев на Aliexpress. Такой конструктор оптимальный способ собрать устройство по схеме включения, не надо изготавливать плату и подбирать детали. Любой конструктор можно доработать по своему усмотрению, главное чтобы плата была. Стоимость конструктора от 100 руб с доставкой, готовый модуль в сборе от 50 руб.
Datasheet, даташит
Микросхема очень популярная, выпускает множеством производителей, включая китайских. Мои коллегам попадались ЛМ317 с плохими параметрами, которые не тянут заявленный ток. Покупали у китайцев, которые любят всё подделывать и копировать, при этом ухудшая характеристики.
В случае если в схеме нужен стабилизатор на какое-то не стандартное напряжение, то прекрасное решение использование популярного интегрального стабилизатора LM317T с характеристиками:
- способен работать в диапазоне выходных напряжений от 1,2 до 37 В;
- выходной ток может достигать 1,5 А;
- максимальная рассеиваемая мощность 20 Вт;
- встроенное ограничение тока, для защиты от короткого замыкания;
- встроенную защиту от перегрева.
Описание
У микросхемы LM317T схема включения в минимальном варианте предполагает наличие двух резисторов, значения сопротивлений которых определяют выходное напряжение, входного и выходного конденсатора.
У стабилизатора два важных параметра: опорное напряжение (Vref) и ток вытекающий из вывода подстройки (Iadj).
Величина опорного напряжения может меняться от экземпляра к экземпляру от 1,2 до 1,3 В, а в среднем составляет 1,25 В. Опорное напряжение это то напряжение которое микросхема стабилизатора стремиться поддерживать на резисторе R1. Таким образом если резистор R2 замкнуть, то на выходе схемы будет 1,25 В, а чем больше будет падение напряжения на R2 тем больше будет напряжение на выходе. Получается что 1,25 В на R1 складываться с падением на R2 и образует выходное напряжение.
Первый раз, когда я посчитал делитель для микросхемы по формуле из LM317T datasheet, я задавался током 1 мА, а потом я очень долго удивлялся почему напряжение реальное напряжение отличается. И с тех пор я задаюсь R1 и считаю по формуле:
R2=R1*((Uвых/Uоп)-1).
Тестирую в реальных условиях и уточняю значения сопротивлений R1 и R2.
Посмотрим какие должны быть для широко распространенных напряжений 5 и 12 В.
Но я бы посоветовал использовать LM317T в случае типовых напряжений, только когда нужно срочно что-то сделать на коленке, а более подходящей микросхемы типа 7805 или 7812 нету под рукой.
А вот расположение выводов LM317T:
- Регулировочный
- Выходной
- Входной
Кстати у отечественного аналога LM317 - КР142ЕН12А схема включения точно такая же.
На этой микросхеме несложно сделать регулируемый блок питания: вместо постоянного R2 поставьте переменный, добавьте сетевой трансформатор и диодный мост.
На LM317 можно сделать и схему плавного пуска: добавляем конденсатор и усилитель тока на биполярном pnp-транзисторе.
Схема включения для цифрового управления выходным напряжением тоже не сложна. Рассчитываем R2 на максимальное требуемое напряжение и параллельно добавляем цепочки из резистора и транзистора. Включение транзистора будет добавлять в параллель к проводимости основного резистора, проводимость дополнительного. И напряжение на выходе будет снижаться.
Схема стабилизатора тока ещё проще, чем напряжения, так как резистор нужен только один. Iвых = Uоп/R1.
Например, таким образом мы получаем из lm317t стабилизатор тока для светодиодов:
- для одноватных светодиодов I = 350 мА, R1 = 3,6 Ом, мощностью не менее 0,5 Вт.
- для трехватных светодиодов I = 1 А, R1 = 1,2 Ом, мощностью не менее 1,2 Вт.
На основе стабилизатора легко сделать зарядное устройство для 12 В аккумуляторов, вот что нам предлагает datasheet. С помощью Rs можно настроить ограничение тока, а R1 и R2 определяют ограничение напряжения.
Если в схеме потребуется стабилизировать напряжения при токах более 1,5 А, то все также можно использовать LM317T, но совместно с мощным биполярным транзистором pnp-структуры.
Если нужно построить двуполярный регулируемый стабилизатор напряжения, то нам поможет аналог LM317T, но работающий в отрицательном плече стабилизатора - LM337T.
Но у данной микросхемы есть и ограничения. Она не является стабилизатором с низким падением напряжения, даже наоборот начинает хорошо работать только когда разница между выходным и выходным напряжением превышает 7 В.
Если ток не превышает 100мА, то лучше использовать микросхемы с низким падением LP2950 и LP2951.
Мощные аналоги LM317T - LM350 и LM338
Если выходного тока в 1,5 А недостаточно, то можно использовать:
- LM350AT, LM350T - 3 А и 25 Вт (корпус TO-220)
- LM350K - 3 А и 30 Вт (корпус TO-3)
- LM338T, LM338K - 5 А
Производители этих стабилизаторов кроме увеличения выходного тока, обещают сниженный ток регулировочного входа до 50мкА и улучшенную точность опорного напряжения.
А вот схемы включения подходят от LM317.
Загрузка...