Nastavljiv stabilizator toka na LM317 za LED

Povpraševanje po sistemih za stabilizacijo napetosti se je v zadnjih letih močno povečalo. Posebno zanimanje je za naprave, ki delujejo z umetnimi viri svetlobe in še posebej z LED. Trenutni stabilizator na lm317 je preprosta, poceni, a zanesljiva naprava, ki jo lahko kupite ali sestavite sami. V slednjem primeru morate poznati osnovna pravila izdelave instrumentov, varnostne zahteve pri delu z električno energijo in pripraviti standardni nabor elementov.

Zakaj je potrebna stabilizacija toka in napetosti?

Število električnih naprav v domovih nenehno narašča. V zadnjih letih se je število električnih aparatov večkrat povečalo. Posledično se je povečala potreba po napetostnih nivojih v električnih omrežjih.Poleg tega je bila večina stavb (stanovanjskih in industrijskih) in elektrarn zgrajenih pred več kot 30-40 leti.

Nekatere sodobne naprave so izdelane z vgrajenimi stabilizatorji - majhnimi vezji, ki preprečujejo poškodbe zaradi prenapetosti. Toda večina jih ne vsebuje dodatnih naprav in celo majhna razlika v omrežju grozi, da bo izgorela. Veliki gospodinjski aparati (nedigitalni) so izpostavljeni povečanemu tveganju. Predvsem kotli in pralni stroji.

Da bi se izognili poškodbam in zagotovili stabilno napetost v omrežju, so nameščeni stabilizatorji. To ni potrebno storiti v vsakem domu. Če ima stavba stalno napajanje brez večjih nihanj (znotraj 220 voltov z največjo napako 10%), dodatne naprave nimajo smisla. Ko pa so valovi konstantni, bo namestitev stabilizatorja prihranila opremo in zagotovila električno energijo.

Vrste stabilizacijskih naprav

Pred nakupom naprave se morate seznaniti z glavnimi vrstami in funkcijami. Vsak ima prednosti in slabosti, zasnovan za različne nivoje napetosti in število naprav. Tudi principi delovanja so različni.

Rele

Najboljša možnost za zasebne in podeželske hiše, apartmaje. Transformator ima več magnetnih navitij. V trenutku padca napetosti se med njimi pojavi stikalo, ki vam omogoča, da ohranite pretok napetosti v istem načinu. Slabosti vključujejo:

• sprememba pretoka energije v stopenjskem načinu (ostro, občasno);
• ukrivljenost sinusoide napetostnega toka;
• nizka moč v trenutku odboja.

Stroški takšnih naprav so bistveno nižji od drugih modelov stabilizatorjev.Ocene lastnikov so dobre, naprava zadostuje za domača omrežja.

Elektronski

Obstajata dve vrsti elektronskih "polnilnih" stabilizatorjev - triac in tiristor. V prvem primeru preklapljanje med navitji v samodejnem načinu izvaja majhen mehanizem - triac. Učinkovitost naprave je visoka, deluje hitro. Pomembna prednost za domačo uporabo je tiho delovanje. Druga vrsta ni tako učinkovita; običajno se uporablja za stabilizacijo domačih omrežij brez velike napetosti. Najbolj opazna pomanjkljivost je strošek.

Elektromehanski

Druga imena: servomotor, servodrive. Načelo delovanja - z uporabo električnega pogona se ogljikova elektroda premika vzdolž navitij in ustvarja neprekinjeno napetost. Pogosto kupljen za gospodinjske potrebe in majhne prostore (hiša, koča, pisarna). Prednosti: cena, kompaktnost, gladko preklapljanje. Proti: hrup, nizka hitrost preklopa.

Feroresonančna

V zadnjih letih se le redko uporablja zaradi pojava sodobnejših naprav. Učinek feroresonance se pojavi v interakcijskem sistemu med transformatorjem in kondenzatorjem. Naprave so velike, hrupne in ne delujejo pri nenadnih in znatnih preobremenitvah. Prednosti: dolga življenjska doba, možnost uporabe v prostorih z visoko vlažnostjo.

Inverter

Naprave te vrste so močne in drage. Uporabljajo se v vsakdanjem življenju in velikih industrijskih prostorih. Glavna razlika je kvarčni oscilator in krmilnik, ki pretvarjata vhodno napetost v enosmerni in izhodno v izmenični tok. Hkratno dvojno oblikovanje vam omogoča delo z različnimi nivoji toka - od 115 do 300 voltov.Prednosti - odsotnost hrupa, majhnost, hitro preklapljanje in regulacija, druge dodatne funkcije (na primer zaščita gospodinjskih aparatov pred previsoko napetostjo).

Linearna vezja naprav

Stabilizator toka na lm317 je naprava, ki deluje v skladu z linearnim napetostnim preklopnim vezjem. Takšna mikrovezja se uporabljajo za omrežja, kjer ni potrebna visoka učinkovitost in prekomerna moč. Predvsem za podporo delovanja LED. Prednosti:

• zaščita pred nenadnimi prenapetostmi in previsoko močjo;
• obrat polarnosti toka na vhodnem elementu;
• pomanjkanje dodatnih delov in naprav.

Slabosti vključujejo nižjo učinkovitost - prejeta napetost, ki presega zahtevano, se pretvori v ogrevanje, zato je potrebno dodatno hlajenje.

Za stabilno delovanje je potrebna pozitivna razlika v tokovih na vhodu in izhodu - linearni stabilizatorji prenehajo delovati, ko pride do padca 0,4V (tudi pri 0,5V). Zato se napajalni tokokrog lm317 z regulacijo toka in napetosti ne uporablja za naprave velikih velikosti in "težka" omrežja.

Glavne značilnosti

Stabilizator napetosti na lm317 deluje v določenem območju napajanja. Omejitve – najmanj 1,25 V, največ 37 V. Moč izhodne napetosti ne presega 1,5 ampera, napaka v primeru nestabilne povezave je do 0,1%.

Regulator napetosti na čipu lm317 ima dodatne notranje zaščitne sisteme: pred kratkim stikom, pred toplotno prenapetostjo in pred prekomerno disipacijo "odvečne" napetosti.

Toplotno omejitev zagotavljajo posebni mikrosenzorji, ki zagotavljajo zaščito opreme pred prekoračitvijo razpršene moči - če se to zgodi, se naprava preprosto izklopi in se ne poškoduje.

Moč in vhodna napetost

Da bi regulator toka deloval na vezju lm317, napetost na vhodnem delu ne sme biti višja od 40 voltov. V tem primeru mora najmanjša tokovna razlika na vhodih in izhodih presegati 2 volta.

Da regulator napetosti na lm317 deluje, vezje ne sme prejeti obremenitve, večje od 1,5 A. Če ni dodatnega hlajenja, bo nivo padel. Približno moč izračunamo tako, da pomnožimo dva indikatorja - moč električne energije na izhodu in razliko v potencialih vhoda in izhoda.

Pri temperaturah okolice do 30°C je dovoljena disipacija moči do 1,5 W (če ni hladilnega telesa). Pri normalnem nivoju odvajanja toplote je dovoljeno odvajanje do 20 W.

Oblikovanje naprave

Vezje stabilizatorskega napajanja na lm317 z regulacijo toka in napetosti z minimalno razporeditvijo ima dva upora, katerih razlika v uporu uravnava napetost na izhodu in kondenzatorje. Povprečni tok skozi nosilne elemente je 1,25 V. Upor ne sme presegati 240 Ohmov.

Ohišje stabilizatorja v diagramu lm317 je izdelano iz plastike. Možne možnosti: TO 220 in 220FP, SOT23 in D2PAK. Notranji zaščitni sistemi omogočajo delovanje naprave, če je krmilni vhod odklopljen.

Pulzni gonilniki

Gonilniki s impulznim sistemom so enaki stabilizatorji napetosti. AC napetost vam omogoča uravnavanje delovanja naprave. Če je nivo nižji od 2-3 A, dodatno odvajanje toplote ni potrebno.

Impulzne naprave "prerežejo" vhodni tok, da dosežejo želeno napetost na izhodu. Lahko deluje z omrežji z visoko obremenitvijo. Slabosti - potreben je ločen vir energije, stroški, zunanje "dodatno" elektromagnetno polje. Težko sestaviti doma.

Sheme povezav

Napajalno vezje na lm317 z regulacijo toka in napetosti omogoča uporabo stabilizatorja v omrežjih z nestandardno napetostjo. Za delovanje naprave potrebujete vsaj dva upora. Najpomembnejši indikatorji so napetost referenčne točke in nivo izhodnega toka.

Najenostavnejši stabilizirani napajalnik

Stabilizatorji napetosti so potrebni ne le za zaščito gospodinjske in industrijske opreme. V laboratorijskih pogojih naprave pomagajo preprečiti prevelike pretoke električne energije in izgorelost omrežja. Zato si začetniki in profesionalni tehniki prizadevajo uporabiti vsaj preproste stabilizacijske bloke.

Glavne prednosti:

• enostavna montaža;
• zanesljivo delovanje;
• poceni in dostopni deli.

Pomanjkljivosti vključujejo nizko izhodno učinkovitost, uporabo velikih radiatorjev in veliko velikost naprave.

Standardna naprava bo zahtevala več elementov:

• vezje lm317;
• tranzistor s plastičnim ohišjem;
• dioda;
• dva upora;
• dva kondenzatorja;
• diodni most.

Najmanjše število delov in preprosta zasnova vam bosta omogočila hitro sestavljanje napetostnega stabilizatorja in uporabo za majhno omrežje.

Indikatorji elementov niso kritični. Na primer, upori na R1 imajo lahko vrednosti od 30 do 50 ohmov, vendar ne namestite diode.

Napajanje na integriranem stabilizatorju

Naprave z vgrajenim operacijskim sistemom se uporabljajo v napetostnih stabilizatorjih, avdio sistemih, ojačevalnikih, napajalnikih in drugih. Vsi strukturni deli so povezani preko silicijevega kristala, tako da njihovo zaporedje tvori stabilizator. V elektrotehniki se uporabljata dve vrsti:

• uporaba polprevodnika;
• z uporabo filmskih elementov (hibrid).

Standardno vezje vključuje več tipičnih delov: referenčni vir, ojačevalnik, krmilni element in zaščitni mehanizem za odklop in preprečevanje kratkega stika.

Integrirana vezja so naprave z zaključenim funkcionalnim ciklom. Vsak ima vhodne, izhodne in ozemljitvene poti.

Takšna vezja se lahko uporabljajo samo z določenimi nivoji napetosti. Dovoljene meje so od 5 do 24 V, za tok - manj kot 1 A.

Integrirana vezja imajo omejevalnik izhodne napetosti. Vgrajena je tudi dodatna zaščita pred pregrevanjem.

Stabilizatorsko vezje z nastavljivim napajanjem

Mostni usmernik v takšnih napravah vam omogoča pretvorbo toka izmeničnega toka v enosmerni tok. Eden od kondenzatorjev filtrira energijo s pulzirajočimi značilnostmi, drugi naredi prehod napetosti bolj gladek. Ta vrsta omogoča stabilizatorju, da deluje pri nizkih frekvencah enosmernega toka.

Upor je izbran glede na nazivno vrednost, dovoljeno za stabilizator. Napaka mora biti minimalna. Najboljša možnost je natančen izračun.

Področje uporabe

Stabilizatorji na osnovi čipa LM317 se uporabljajo za stabilizacijo glavnih indikatorjev tehničnih naprav. Takšno napravo je enostavno sestaviti sami, tovarniško izdelana naprava pa je poceni.Za ta razred ima odlične podatke o zmogljivosti in življenjski dobi, razen če pride do prevelikih nihanj moči.

Pomanjkljivost je omejitev napetosti - ne več kot 3V. Stabilizator na osnovi ohišja TO 220 je cenovno najugodnejši model, ki se uporablja na več področjih:

• gospodinjska (domača) omrežja;
• laboratorijski pogoji;
• LED osvetlitev (svetleče diode).

Sistemi za stabilizacijo napetosti na osnovi čipa LM317 so zanesljive, enostavne in priročne naprave. Stroški so majhni, vendar so lastnosti pozitivne. Takšni stabilizatorji se pogosto uporabljajo za LED v avtomobilih.