Sabe-se que o brilho do LED é muito dependente da corrente que o atravessa. Ao mesmo tempo, a corrente do LED é muito dependente da tensão de alimentação. Isso resulta em ondulações de brilho perceptíveis, mesmo com uma leve instabilidade de energia.
Mas a ondulação não é terrível, o que é muito pior é que o menor aumento na tensão de alimentação pode levar a um aumento tão forte na corrente através dos LEDs que eles simplesmente queimam.
Para evitar isso, os LEDs (especialmente os poderosos) geralmente são alimentados por circuitos especiais - drivers, que são essencialmente estabilizadores de corrente. Este artigo abordará diagramas. estabilizadores simples corrente para LEDs (em transistores ou microcircuitos comuns).
Existem também LEDs muito semelhantes - SMD 5730 (sem uma unidade no nome). Eles têm uma potência de apenas 0,5 W e uma corrente máxima de 0,18 A. Portanto, não confunda.
Desde em conexão serial LEDs, a tensão total será igual à soma das tensões em cada um dos LEDs, então a tensão de alimentação mínima do circuito deve ser: Upit \u003d 2,5 + 12 + (3,3 x 10) \u003d 47,5 Volts.
Você pode calcular a resistência e a potência do resistor para outros valores de corrente usando um programa simples de Regulator Design (download).
Obviamente, quanto maior a tensão de saída do estabilizador, mais calor será gerado no resistor de ajuste de corrente e, portanto, pior será a eficiência. Portanto, para nossos propósitos, o LM7805 é mais adequado que o LM7812.
Igualmente eficaz é um regulador de corrente linear para LEDs no LM317. Esquema típico inclusões: 
O circuito mais simples ligar o LM317 para LEDs, que permite montar uma lâmpada potente, consiste em um retificador com filtro capacitivo, um estabilizador de corrente e 93 LEDs SMD 5630. MXL8-PW35-0000 (3500K, 31 Lm, 100 mA, 3,1 V, 400 mW, 5,3x3 mm) são usados aqui. 
Se uma guirlanda tão grande de LEDs não for necessária, um resistor ou capacitor de lastro terá que ser adicionado ao driver no LM317 para alimentar os LEDs (para extinguir o excesso de tensão). Como fazer isso, consideramos detalhadamente em.
A desvantagem de tal circuito de driver de corrente para LEDs é que quando a tensão na rede sobe acima de 235 volts, o LM317 estará fora do modo de operação calculado e, quando cair para ~ 208 volts e abaixo, o microcircuito deixa completamente de se estabilizar e a profundidade das ondulações dependerá total e completamente do tanque C1.
Portanto, é necessário usar tal lâmpada onde a tensão seja mais ou menos estável. E a capacitância deste capacitor não vale a pena economizar. A ponte de diodos pode ser feita pronta (por exemplo, um MB6S miniatura) ou montada a partir de diodos adequados (U arr pelo menos 400 V, corrente direta >= 100 mA). Perfeito para os mencionados acima. 1N4007.
Como você pode ver, o circuito é simples e não contém componentes caros. Aqui estão os preços atuais (e provavelmente cairão ainda mais):
| título | características | preço |
|---|---|---|
| SMD 5630 | LED, 3,3 V, 0,15 A, 0,5 W | 240 esfregar. / 1000 peças |
| LM317 | 1,25-37V, >1,5A | 112 esfregar. / 10 peças. |
| MB6S | 600V, 0,5A | 67 esfregar. / 20 peças |
| 120µF, 400V | 18x30mm | 560 esfregar. / 10 peças. |
Assim, gastando um total de 1000 rublos, você pode coletar uma dúzia de lâmpadas de 30 watts (!!!) sem cintilação (!!!). E como os LEDs não operam em plena capacidade, e o único eletrólito não superaquece, essas lâmpadas serão quase eternas.
As desvantagens dos esquemas apresentados no artigo incluem baixa eficiência devido ao desperdício inútil de energia nos elementos reguladores. No entanto, isso é característico de todos os estabilizadores de corrente lineares.
Probabilidades baixas ação útil inaceitável para dispositivos alimentados por fontes de corrente autônomas (lâmpadas, lanternas, etc.). Um aumento significativo na eficiência (90% ou mais) pode ser alcançado usando.
Os estabilizadores de corrente, ao contrário dos estabilizadores de tensão, estabilizam a corrente. Nesse caso, a tensão na carga dependerá de sua resistência. Estabilizadores de corrente são necessários para alimentar dispositivos eletrônicos como LEDs ou lâmpadas de descarga de gás, eles podem ser usados em estações de solda ou termostatos para definir a temperatura de operação. Além disso, estabilizadores de corrente são necessários para carregar as baterias. Vários tipos. Os estabilizadores de corrente são amplamente utilizados como parte de circuitos integrados para definir a corrente dos estágios de amplificação e conversão. Lá eles são geralmente chamados de geradores de corrente.
Uma característica dos estabilizadores de corrente é sua alta impedância de saída. Isso elimina a influência da tensão de entrada e da resistência de carga na corrente de saída. Obviamente, no caso mais simples, uma fonte de tensão e um resistor podem servir como gerador de corrente. Esse esquema é frequentemente usado para alimentar o LED indicador. Um esquema semelhante é mostrado na Figura 1.
A desvantagem deste esquema é a necessidade de usar uma fonte de alimentação de alta tensão. Somente neste caso é possível usar um resistor de resistência suficientemente alta e obter uma estabilidade de corrente aceitável. Neste caso, a potência é dissipada no resistor P=I 2× R, o que pode ser inaceitável em altas correntes.
Estabilizadores de corrente em transistores provaram ser muito melhores. Aqui aproveitamos o fato de que a resistência de saída do transistor é muito alta. Isso é claramente visto nas características de saída do transistor. Para ilustração, a Figura 2 mostra como determinar a impedância de saída de um transistor a partir de suas características de saída.
Neste caso, a queda de tensão pode ser ajustada pequena, o que permite obter pequenas perdas com alta estabilidade da corrente de saída. Isso permite que você use este circuito para alimentar LEDs de luz de fundo ou carregar baterias de baixa potência. O circuito estabilizador de corrente em um transistor bipolar é mostrado na Figura 3.
Neste circuito, a tensão na base do transistor é definida pelo diodo zener VD1, o resistor R2 serve como sensor de corrente. É a sua resistência que determina a corrente de saída do estabilizador. À medida que a corrente aumenta, a queda de tensão sobre ela aumenta. É aplicado ao emissor do transistor. Como resultado, a tensão base-emissor, definida como a diferença entre a tensão constante na base e a tensão no emissor, diminui e a corrente retorna ao valor definido.
Os geradores de corrente funcionam de maneira semelhante, sendo o mais famoso o circuito "espelho de corrente". Em vez de um diodo zener, ele usa a junção do emissor de um transistor bipolar, e a resistência interna do emissor do transistor é usada como um resistor R2. O diagrama do espelho atual é mostrado na Figura 4.
Os estabilizadores de corrente, operando no princípio de funcionamento do circuito mostrado na Figura 3, montados em transistores de efeito de campo, são ainda mais simples. Neles, em vez de um estabilizador de tensão, você pode usar o potencial de terra. O circuito estabilizador de corrente, feito em um transistor de efeito de campo, é mostrado na Figura 5.
Todos os esquemas considerados combinam um elemento de controle e um esquema de comparação. Situação similar foi observada no desenvolvimento de estabilizadores de tensão de compensação. Os estabilizadores de corrente diferem dos estabilizadores de tensão, pois o sinal para o circuito retorno vem do sensor de corrente incluído no circuito de corrente de carga. Portanto, para implementar estabilizadores de corrente, são usados microcircuitos comuns como 142EN5 (LM7805) ou LM317. A Figura 6 mostra um circuito estabilizador de corrente no chip LM317.
O sensor de corrente é o resistor R1 e nele o estabilizador mantém a tensão inalterada e, portanto, a corrente na carga. A resistência do sensor de corrente é muito menor que a resistência da carga. A queda de tensão no sensor corresponde à tensão de saída do regulador de compensação. O circuito mostrado na Figura 6 é perfeito tanto para fontes de alimentação LEDs de iluminação, e para carregadores baterias.
E são perfeitos como estabilizadores de corrente. Proporcionam maior eficiência. comparado com estabilizadores de compensação. São esses circuitos que são comumente usados como drivers dentro das lâmpadas LED.
Literatura:
O parâmetro de potência mais importante para qualquer LED é a corrente. Ao conectar um LED a um carro, a corrente necessária pode ser definida usando um resistor. Neste caso, o resistor é calculado com base na tensão máxima da rede de bordo (14,5V). Lado negativo esta conexão é o brilho do LED não estar no brilho total quando a tensão na rede de bordo do carro estiver abaixo do valor máximo.
Mais do jeito certoé conectar o LED através de um estabilizador de corrente (driver). Comparado a um resistor limitador de corrente, o estabilizador de corrente tem maior eficiência e é capaz de fornecer ao LED a corrente necessária tanto em tensão máxima quanto em baixa tensão na rede de bordo do carro. Os mais confiáveis e fáceis de montar são os estabilizadores baseados em circuitos integrados especializados (IM).
O regulador ajustável de três terminais lm317 é ideal para projetar fontes de alimentação simples que são usadas em uma ampla variedade de dispositivos. O circuito de comutação lm317 mais simples como estabilizador de corrente possui alta confiabilidade e baixa tubulação. Um circuito de driver de corrente lm317 típico para um carro é mostrado na figura abaixo e contém apenas dois componentes eletrônicos: um microcircuito e um resistor. Além deste circuito, existem muitas outras soluções de circuito mais complexas para a construção de drivers usando uma variedade de componentes eletrônicos. Descrição detalhada, princípio de operação, cálculos e seleção de elementos dos dois circuitos mais populares no lm317 podem ser encontrados.
As principais vantagens dos estabilizadores lineares construídos com base no lm317 são a facilidade de montagem e o baixo custo dos componentes utilizados na tubulação. O preço de varejo do próprio IC não é superior a US$ 1, e circuito acabado driver não precisa de ajuste. Basta medir a corrente de saída com um multímetro para garantir que ela corresponda aos dados calculados.
As desvantagens do IM lm317 incluem um forte aquecimento do gabinete com uma potência de saída superior a 1 W e, como resultado, a necessidade de remoção de calor. Para fazer isso, um orifício para uma conexão aparafusada com um radiador é fornecido na caixa do TO-220. Além disso, a corrente máxima de saída, não superior a 1,5 A, pode ser considerada uma desvantagem do circuito acima, que estabelece um limite no número de LEDs na carga. No entanto, isso pode ser evitado conectando vários estabilizadores de corrente em paralelo ou usando um chip lm338 ou lm350 em vez do lm317, projetado para correntes de carga mais altas.
O PT4115 é um IC unificado desenvolvido pela PowTech especificamente para a construção de drivers de LED de alta potência, que também podem ser usados em um carro. Um circuito de comutação típico do PT4115 e a fórmula para calcular a corrente de saída são mostrados na figura abaixo. 
Vale ressaltar a importância de ter um capacitor na entrada, sem o qual o PT4115 IM irá falhar na primeira vez que for ligado.
Você pode entender por que isso acontece, além de se familiarizar com um cálculo e seleção mais detalhados dos demais elementos do circuito. O microcircuito ganhou fama por sua versatilidade e um conjunto mínimo de peças na cintagem. Para acender um LED com potência de 1 a 10 W, o motorista só precisa calcular o resistor e selecionar a indutância da lista padrão.
O PT4115 possui uma entrada DIM que expande bastante suas capacidades. Na versão mais simples, quando você só precisa acender o LED em um determinado brilho, ele não é usado. Mas se for necessário ajustar o brilho do LED, o sinal da saída do conversor de frequência ou a tensão da saída do potenciômetro é alimentado na entrada DIM. Existem opções para definir um potencial específico no pino DIM usando um MOSFET. Nesse caso, quando a energia é aplicada, o LED acende com brilho total e, quando o MOSFET é iniciado, o LED escurece pela metade.
As desvantagens do driver de LED para carros baseados em PT4115 incluem a dificuldade de selecionar um resistor de ajuste de corrente Rs devido à sua resistência muito baixa. A vida útil do LED depende diretamente da precisão de seu valor.
Ambos os microcircuitos considerados provaram-se no design de drivers para LEDs em um carro com as próprias mãos. O LM317 é um regulador linear bem conhecido e comprovado, cuja confiabilidade é inquestionável. Um driver baseado nele é adequado para organizar a iluminação interior e do painel, curvas e outros elementos de ajuste de LED em um carro.
PT4115 - mais recente estabilizador integral com uma poderosa saída MOSFET, alta eficiência e regulável.
Leia também
O dispositivo semicondutor, que será discutido, é projetado para estabilizar a corrente no nível requerido, tem baixo custo e permite simplificar o desenvolvimento de circuitos para muitos dispositivos eletrônicos. Vou tentar compensar um pouco de falta de informação sobre soluções simples de design de circuitos para estabilizadores corrente direta.
Uma fonte de corrente ideal possui um EMF infinitamente grande e uma resistência interna infinitamente grande, o que possibilita obter a corrente necessária no circuito, independente da resistência da carga.
A consideração de suposições teóricas sobre os parâmetros da fonte de corrente ajuda a entender a definição de uma fonte de corrente ideal. A corrente gerada por uma fonte de corrente ideal permanece constante quando a resistência da carga muda de curto circuito ao infinito. Para manter a magnitude da corrente inalterada, o valor da EMF varia de um valor diferente de zero ao infinito. Uma propriedade da fonte de corrente que permite obter um valor de corrente estável: quando a resistência da carga muda, o fonte emf corrente para que o valor atual permaneça constante.
Fontes de corrente reais mantêm a corrente no nível necessário dentro de uma faixa limitada de tensão gerada na carga e uma resistência de carga limitada. Uma fonte ideal é considerada e uma fonte de corrente real pode operar com resistência de carga zero. O modo de fechamento da saída da fonte de corrente não é uma exceção ou uma função de difícil implementação da fonte de corrente, este é um dos modos de operação para o qual o dispositivo pode alternar com segurança em caso de fechamento acidental da saída e mudar para o modo de operação com uma resistência de carga maior que zero.
Uma fonte de corrente real é usada em conjunto com uma fonte de tensão. Rede 220 volts 50 Hz, bloco de laboratório fonte de alimentação, bateria, gerador a gasolina, bateria solar- fontes de tensão que fornecem eletricidade ao consumidor. Um estabilizador de corrente é conectado em série com um deles. A saída de tal dispositivo é considerada uma fonte de corrente.
O estabilizador de corrente mais simples é um componente de dois terminais que limita a corrente que flui através dele a um valor e precisão correspondentes aos dados do fabricante. Tal dispositivo semicondutor na maioria dos casos tem uma caixa que se assemelha a um diodo de baixa potência. Graças a semelhança e a presença de apenas duas saídas, componentes desta classe são frequentemente referidos na literatura como estabilizadores de corrente de diodo. O circuito interno não contém diodos, tal nome foi fixado apenas devido à semelhança externa.
Estabilizadores de corrente de diodo estão disponíveis em muitos fabricantes de semicondutores.
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1N5296 Corrente de estabilização 0,91mA ± 10% |
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E-103 Corrente de estabilização 10 mA ± 10% |
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L-2227 Corrente de estabilização 25 mA ± 10% |
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O uso de estabilizadores de corrente de diodo simplifica circuitos elétricos e reduz o custo dos dispositivos. A utilização de estabilizadores de corrente de diodo é atraente não só pela sua simplicidade, mas também pelo aumento da estabilidade dos dispositivos desenvolvidos. Um semicondutor desta classe, dependendo do tipo, fornece estabilização de corrente em um nível de 0,22 a 30 miliamperes. Os nomes desses dispositivos semicondutores de acordo com GOST e a designação do circuito não foram encontrados. Nos esquemas do artigo, tive que usar a designação de um diodo comum.
Quando incluído no circuito de alimentação do LED, o estabilizador de diodo fornece o modo necessário e operação confiável. Uma das características do estabilizador de corrente de diodo é a operação na faixa de tensão de 1,8 a 100 volts, o que possibilita proteger o LED de falhas quando exposto a mudanças de tensão pulsadas e de longo prazo. O brilho e a tonalidade do brilho do LED dependem da corrente que flui. Um estabilizador de corrente de diodo pode fornecer o funcionamento de vários LEDs conectados em série, conforme mostrado no diagrama.
Este circuito é fácil de converter dependendo dos LEDs e da tensão de alimentação. Um ou mais estabilizadores de corrente de diodo conectados em paralelo no circuito do LED definirão a corrente do LED, e o número de LEDs depende da faixa de tensão de alimentação.
Com a ajuda de fontes de corrente de diodo, é possível construir um indicador ou dispositivo de iluminação projetado para ser alimentado por tensão contínua. Devido ao fornecimento de corrente estável, a fonte de luz terá um brilho constante do brilho quando a tensão de alimentação flutuar.
O uso de um resistor no circuito do circuito de LED do indicador de tensão de alimentação do motor DC da furadeira de PCB levou a saída rápida Falha do LED. O uso de um estabilizador de corrente de diodo possibilitou obter uma operação confiável do indicador. Os estabilizadores de corrente de diodo podem ser conectados em paralelo. O modo de alimentação necessário das cargas pode ser obtido alterando o tipo ou incluindo o número necessário desses dispositivos em paralelo.
Quando o LED do optoacoplador é alimentado através de um resistor, a ondulação da tensão de alimentação do circuito leva a flutuações de brilho sobrepostas na frente do pulso retangular. A utilização de um diodo estabilizador de corrente no circuito de alimentação do LED, que faz parte do optoacoplador, permite reduzir a distorção do sinal digital transmitido pelo optoacoplador e aumentar a confiabilidade do canal de informação.
O uso de um estabilizador de corrente de diodo que define o modo de operação do diodo zener permite desenvolver uma fonte de tensão de referência simples. Quando a corrente de alimentação muda em 10%, a tensão no diodo zener muda em 0,2% e, como a corrente é estável, o valor da tensão de referência é estável quando outros fatores mudam.
O efeito da ondulação da tensão de alimentação na tensão de referência de saída é reduzido em 100 decibéis.
A característica corrente-tensão ajuda a entender o funcionamento de um estabilizador de corrente de diodo. O modo de estabilização começa quando a tensão nos terminais do instrumento excede cerca de dois volts. Em tensões acima de 100 volts, ocorre a ruptura. A corrente de estabilização real pode se desviar da corrente nominal em até dez por cento. Quando a tensão muda de 2 para 100 volts, a corrente de estabilização muda em 5%. Os estabilizadores de corrente de diodo, produzidos por alguns fabricantes, alteram a corrente de estabilização quando a tensão muda em até 20%. Quanto maior a corrente de estabilização, maior o desvio com o aumento da tensão. A conexão paralela de cinco dispositivos, projetados para uma corrente de 2 miliamperes, permite obter parâmetros mais altos que um para 10 miliamperes. Como a tensão mínima de estabilização de corrente diminui, a faixa de tensão na qual o estabilizador opera aumenta.
A base do circuito estabilizador de corrente do diodo é transistor de efeito de campo Com junção p-n ohm. A tensão porta-fonte determina a corrente de dreno. Com uma tensão porta-fonte de zero, a corrente através do transistor é igual à corrente de dreno inicial, que flui a uma tensão entre dreno e fonte maior que a tensão de saturação. Portanto, para operação normal estabilizador de corrente de diodo, a tensão aplicada aos terminais deve ser maior que um determinado valor de 1 a 3 volts.
O transistor de efeito de campo tem uma grande variação na corrente de dreno inicial, este valor não pode ser previsto com precisão. Estabilizadores de corrente de diodo baratos são transistores de efeito de campo selecionados por corrente, nos quais o portão está conectado à fonte.
Quando a polaridade da tensão é invertida, o estabilizador de corrente do diodo se transforma em um diodo convencional. Esta propriedade se deve ao fato de que a junção p-n do transistor de efeito de campo é polarizada diretamente e a corrente flui através do circuito gate-dreno. A corrente reversa máxima de alguns estabilizadores de corrente de diodo pode chegar a 100 miliamperes.
Para estabilizar correntes com potência de 0,5-5 amperes ou mais, é aplicável um esquema, elemento principal que transistor poderoso. O estabilizador de corrente de diodo estabiliza a tensão no resistor de 180 ohms e com base no transistor KT818. Alterar o resistor R1 de 0,2 para 10 ohms altera a corrente que flui para a carga. Com este circuito, você pode obter corrente limitada pela corrente máxima do transistor ou pela corrente máxima da fonte de alimentação. O uso de um estabilizador de corrente de diodo com a maior corrente de estabilização nominal possível melhora a estabilidade da corrente de saída do circuito, mas, ao mesmo tempo, não se deve esquecer a tensão mínima de operação possível do estabilizador de corrente de diodo. Alterar o resistor R1 em 1-2 ohms altera significativamente a corrente de saída do circuito. Este resistor deve ter uma grande capacidade de dissipação de calor, a mudança na resistência devido ao calor fará com que a corrente de saída se desvie do valor ajustado. O resistor R1 é melhor montado a partir de vários resistores poderosos conectados em paralelo. Os resistores usados no circuito devem ter um desvio mínimo de resistência com mudanças de temperatura. Ao construir fonte controlada corrente estável ou para ajustar a corrente de saída, o resistor de 180 ohms pode ser substituído por um variável. Para melhorar a estabilidade da corrente, o transistor KT818 é amplificado por um segundo transistor de menor potência. Os transistores são conectados em um circuito de transistor composto. Ao usar um transistor composto, a tensão mínima de estabilização aumenta.
Este circuito pode ser utilizado para alimentar solenóides, eletroímãs, enrolamentos de motores de passo, em galvanoplastia, para carregar baterias e para outros fins. O transistor deve ser instalado no radiador. O design do dispositivo deve fornecer boa dissipação de calor.
Se o orçamento do projeto permitir aumentar os custos em 1-2 rublos e o design do dispositivo permitir um aumento na área da placa de circuito impresso, então, usando a combinação paralela de estabilizadores de corrente de diodo, você poderá melhorar os parâmetros de o dispositivo que está sendo desenvolvido. 5 componentes 1N5305 conectados em paralelo estabilizarão a corrente em 10 miliamperes, como o componente CDLL257, mas a tensão mínima de operação no caso de cinco 1N5305 será de 1,85 volts, o que é importante para circuitos com tensão de alimentação de 3,3 ou 5 volts. Além disso, as propriedades positivas do 1N5305 incluem sua disponibilidade, em comparação com os dispositivos do fabricante Semitec. Conectar em paralelo um grupo de estabilizadores de corrente em vez de um permite reduzir o aquecimento do dispositivo em desenvolvimento e mover o limite superior da faixa de temperatura.
Para usar estabilizadores de corrente de diodo em tensões superiores à tensão de ruptura, um ou mais diodos zener são ligados em série, enquanto a faixa de tensão do limitador de corrente do diodo é deslocada pela quantidade de estabilização de tensão pelo diodo zener. O circuito pode ser usado para detectar aproximadamente se um limite de tensão foi excedido.
Não foi possível encontrar análogos domésticos de estabilizadores de corrente de diodo estrangeiros. Provavelmente, com o tempo, a situação dos estabilizadores de corrente de diodo doméstico mudará.
Literatura:
L. A. Bessonov. Base teórica Engenharia elétrica. Circuitos elétricos. 2000
http://www.centralsemi.com/PDFs/products/cclm0035-5750.pdf
http://www.centralsemi.com/PDFs/other/ec051semiconductora.pdf
http://www.centralsemi.com/PDFs/products/cld_application_notes.pdf
http://www.centralsemi.com/PDFs/products/ALL_SMD_CLD_curves.pdf
http://www.centralsemi.com/product/smd/select/diodes/CLD.aspx
http://www.datasheetarchive.com/CA500-datasheet.html
| Designação | Tipo de | Denominação | Quantidade | Observação | Pontuação | Meu bloco de notas | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Esquema 1. | |||||||
| Diodo | 1 | Para o bloco de notas | |||||
| Diodo emissor de luz | 5 | Para o bloco de notas | |||||
| Fonte de energia | 24 V | 1 | Para o bloco de notas | ||||
| Esquema 2. | |||||||
| Ponte de diodo | 1 | Para o bloco de notas | |||||
| Diodo | 1 | Para o bloco de notas | |||||
| Diodo emissor de luz | 1 | Para o bloco de notas | |||||
| capacitor eletrolítico | 1 | Para o bloco de notas | |||||
| Transformador | 1 | Para o bloco de notas | |||||
| Trocar | 1 | Para o bloco de notas | |||||
| Motor coletor | 1 | Para o bloco de notas | |||||
| Esquema 3. | |||||||
| diodo zener | 5,6 V | 1 | Para o bloco de notas | ||||
| Diodo | 1 | Para o bloco de notas | |||||
| Fonte de energia | 8-50V | 1 | |||||
O principal parâmetro elétrico dos diodos emissores de luz (LED) é sua corrente de operação. Quando encontramos a tensão de operação na tabela de características do LED, precisamos entender que nós estamos falando sobre a queda de tensão no LED quando a corrente de operação flui. Ou seja, a corrente de operação determina a tensão de operação do LED. Portanto, apenas um estabilizador de corrente para LEDs pode garantir sua operação confiável.
Os estabilizadores devem fornecer uma corrente de operação constante dos LEDs quando a fonte de alimentação tiver problemas com desvio de tensão da norma (você estará interessado em saber). Uma corrente de operação estável é necessária principalmente para proteger o LED contra superaquecimento. Afinal, se a corrente máxima permitida for excedida, os LEDs falham. Além disso, a estabilidade da corrente de operação garante a constância do fluxo luminoso do dispositivo, por exemplo, quando as baterias são descarregadas ou flutuações de tensão na rede de alimentação.
Os estabilizadores de corrente para LEDs têm tipos diferentes execução, e a abundância de opções para esquemas de execução agrada aos olhos. A figura mostra os três circuitos estabilizadores de semicondutores mais populares.
Nos circuitos a) eb), a corrente de estabilização é determinada pelo valor do resistor R. Usando um subscrito em vez de um resistor constante, você pode ajustar a corrente de saída dos estabilizadores.
Os fabricantes de componentes eletrônicos produzem uma variedade de CIs reguladores de LED. Portanto, atualmente, os estabilizadores integrados são mais usados em produtos industriais e em projetos de rádio amador. Leia sobre tudo maneiras possíveis Você pode conectar LEDs.
A maioria dos microcircuitos para alimentar os LEDs são feitos na forma de conversores de tensão de pulso. Os conversores nos quais o papel de um dispositivo de armazenamento de energia elétrica é desempenhado por um indutor (choke) são chamados de boosters. Nos boosters, a conversão de tensão ocorre devido ao fenômeno da auto-indução. Um de esquemas típicos booster é mostrado na figura.
O circuito estabilizador de corrente funciona da seguinte forma. A chave do transistor localizada dentro do microcircuito fecha periodicamente o indutor a um fio comum. No momento da abertura da chave, ocorre um EMF de auto-indução no indutor, que é retificado por um diodo. É característico que o EMF de auto-indução possa exceder significativamente a tensão da fonte de energia.
Como pode ser visto no diagrama, para a fabricação de um booster no TPS61160 fabricado pela Texas Instruments, são necessários muito poucos componentes. Os principais anexos são o indutor L1, o diodo Schottky D1, que retifica a tensão pulsada na saída do conversor, e Rset.
O resistor tem duas funções. Em primeiro lugar, o resistor limita a corrente que flui através dos LEDs e, em segundo lugar, o resistor serve como um elemento de feedback (uma espécie de sensor). A tensão de medição é removida e os circuitos internos do chip estabilizam a corrente que flui através do LED em um determinado nível. Ao alterar o valor do resistor, você pode alterar a corrente dos LEDs.
O conversor no TPS61160 opera a uma frequência de 1,2 MHz, a corrente máxima de saída pode ser de 1,2 A. Usando um microcircuito, você pode alimentar até dez LEDs conectados em série. O brilho dos LEDs pode ser alterado aplicando um sinal PWM de ciclo de trabalho variável à entrada "controle de brilho". A eficiência do esquema acima é de cerca de 80%.
Deve-se notar que os boosters geralmente são usados quando a tensão do LED é maior que a tensão da fonte de alimentação. Nos casos em que é necessário diminuir a tensão, aplique com mais frequência estabilizadores lineares. Uma linha completa desses estabilizadores MAX16xxx é oferecida pela MAXIM. Circuito de comutação típico e estrutura interna tais microcircuitos é mostrado na figura.
Como pode ser visto no diagrama de blocos, a corrente do LED é estabilizada por um transistor de efeito de campo de canal P. A tensão de erro é removida do resistor R sens e alimenta o circuito de controle de campo. Como o transistor de efeito de campo opera em modo linear, a eficiência de tais circuitos é visivelmente menor do que a dos circuitos conversores de pulso.
A linha de chips MAX16xxx é frequentemente usada em aplicações automotivas. A tensão máxima de entrada dos chips é de 40 V, a corrente de saída é de 350 mA. Eles, como reguladores de comutação, permitem o escurecimento PWM.
Como estabilizador de corrente para LEDs, você pode usar não apenas microcircuitos especializados. O circuito LM317 é muito popular entre os radioamadores.
O LM317 é um regulador de tensão linear clássico com muitos análogos. Em nosso país, esse chip é conhecido como KR142EN12A. Um circuito típico para ligar o LM317 como regulador de tensão é mostrado na figura.
Para transformar este circuito em um estabilizador de corrente, basta excluir o resistor R1 do circuito. Ligar o LM317 como regulador de corrente linear é o seguinte.
É bastante fácil calcular este estabilizador. Basta calcular o valor do resistor R1 substituindo o valor atual na seguinte fórmula:
A potência dissipada no resistor é:
O circuito anterior é fácil de se transformar em um estabilizador ajustável. Para fazer isso, você precisa substituir o resistor constante R1 por um potenciômetro. O esquema ficará assim:
Em todos os esquemas de estabilizadores fornecidos, é usado o número mínimo de peças. Portanto, mesmo um radioamador iniciante que dominou as habilidades de trabalhar com um ferro de solda pode montar independentemente essas estruturas. Os designs do LM317 são especialmente simples. Para sua fabricação, você nem precisa desenvolver placa de circuito impresso. Basta soldar um resistor adequado entre o pino de referência do microcircuito e sua saída.
Além disso, dois condutores flexíveis devem ser soldados na entrada e na saída do microcircuito e o projeto estará pronto. No caso de usar um estabilizador de corrente no LM317, ele deve alimentar LED potente, o microcircuito deve estar equipado com um radiador que garanta a dissipação do calor. Como radiador, você pode usar uma pequena placa de alumínio com uma área de 15-20 centímetros quadrados.
Ao fazer projetos de reforço, bobinas de filtro de várias fontes de alimentação podem ser usadas como bobinas. Por exemplo, anéis de ferrite de fontes de alimentação de computador são adequados para esses fins, nos quais várias dezenas de voltas de fio esmaltado com um diâmetro de 0,3 mm devem ser enroladas.
Agora os motoristas estão frequentemente envolvidos na modernização do equipamento de iluminação de seus carros, usando LEDs ou tira de led(ler,). Sabe-se que a tensão da rede de bordo do veículo pode variar muito dependendo do modo de operação do motor e do gerador. Portanto, no caso de um carro, é especialmente importante usar não um estabilizador de 12 volts, mas um projetado para um tipo específico de LED.
Para um carro, os designs baseados no LM317 podem ser aconselhados. Você também pode usar uma das modificações do estabilizador linear em dois transistores, nos quais um poderoso transistor de efeito de campo de canal N é usado como elemento de potência. Abaixo estão as opções para esses esquemas, incluindo o esquema.
Resumindo, podemos dizer que para uma operação confiável Projetos de LED eles devem ser alimentados por estabilizadores de corrente. Muitos circuitos estabilizadores são simples e acessíveis para bricolage. Esperamos que as informações fornecidas no material sejam úteis a todos os interessados neste tema.
