Stabilizzatore di corrente su un transistor. Circuiti stabilizzatori di corrente

Circuiti stabilizzatori di corrente per LED su transistor e microcircuiti

È noto che la luminosità di un LED dipende molto dalla corrente che lo attraversa. Allo stesso tempo, la corrente del LED dipende molto fortemente dalla tensione di alimentazione. Ciò si traduce in notevoli increspature di luminosità anche con una leggera instabilità di potenza.

Ma l'ondulazione non è spaventosa, ciò che è peggio è che il minimo aumento della tensione di alimentazione può portare ad un aumento così forte della corrente attraverso i LED che semplicemente si bruciano.

Per evitare ciò, i LED (soprattutto quelli potenti) vengono solitamente alimentati tramite circuiti speciali: i driver, che sono essenzialmente stabilizzatori di corrente. Questo articolo discuterà i circuiti di semplici stabilizzatori di corrente per LED (su transistor o microcircuiti comuni).

Per stabilizzare la corrente attraverso i LED è possibile utilizzare soluzioni note:

La Figura 1 mostra un diagramma il cui funzionamento è basato sul cosiddetto. inseguitore dell'emettitore. Un transistor collegato in questo modo tende a mantenere la tensione all'emettitore esattamente la stessa che alla base (l'unica differenza sarà la caduta di tensione attraverso la giunzione base-emettitore). Pertanto, fissando la tensione di base mediante un diodo zener, otteniamo una tensione fissa su R1.

I diodi convenzionali hanno una dipendenza molto debole della tensione diretta dalla corrente, quindi possono essere utilizzati al posto dei diodi zener a bassa tensione difficili da trovare. Ecco due varianti di circuiti per transistor di diversa conduttività, in cui i diodi Zener sono sostituiti da due diodi convenzionali VD1, VD2:

La corrente attraverso i LED viene impostata selezionando il resistore R2. Il resistore R1 è selezionato in modo tale da raggiungere la sezione lineare della caratteristica I-V dei diodi (tenendo conto della corrente di base del transistor). Per un funzionamento stabile del transistor, la tensione di alimentazione dell'intero circuito non deve essere inferiore alla tensione totale di tutti i LED più circa 2-2,5 volt nella parte superiore.

Se ad esempio è necessario far arrivare una corrente di 30 mA attraverso 3 LED collegati in serie con una tensione diretta di 3,1 V, allora il circuito dovrà essere alimentato con una tensione di almeno 12 Volt. In questo caso, la resistenza del resistore dovrebbe essere di circa 20 Ohm, la potenza di dissipazione dovrebbe essere di 18 mW. Il transistor deve essere selezionato con una tensione massima Uke non inferiore alla tensione di alimentazione, ad esempio il comune S9014 (n-p-n).

La resistenza R1 dipenderà dal coefficiente. guadagno del transistor hfe e le caratteristiche corrente-tensione dei diodi. Per i diodi S9014 e 1N4148 saranno sufficienti 10 kOhm.

Usiamo lo stabilizzatore descritto per migliorare una delle lampade a LED descritte in questo articolo. Il diagramma migliorato sarebbe simile a questo:

Questa modifica può ridurre significativamente l'ondulazione di corrente e, di conseguenza, la luminosità dei LED. Ma il vantaggio principale del circuito è normalizzare la modalità operativa dei LED e proteggerli dai picchi di tensione durante l'accensione. Ciò porta ad un notevole allungamento della vita della lampada LED.

Dagli oscillogrammi si può vedere che aggiungendo uno stabilizzatore di corrente per il LED su un transistor e un diodo zener al circuito, abbiamo immediatamente ridotto più volte l'ampiezza dell'ondulazione:

Con i valori indicati nel diagramma, la potenza dissipata dal transistor è leggermente superiore a 0,5 W, il che rende possibile fare a meno del radiatore. Se la capacità del condensatore di zavorra viene aumentata a 1,2 μF, il transistor scenderà di ~23 Volt e la potenza sarà di circa 1 W. In questo caso non si può fare a meno del radiatore, ma le pulsazioni scenderanno quasi a zero.

Invece del transistor 2CS4544 indicato nello schema, puoi prendere 2SC2482 o uno simile con una corrente di collettore superiore a 100 mA e una tensione consentita Uke di almeno 300 V (ad esempio, sono adatti i vecchi KT940 sovietici, KT969) .

La corrente desiderata, come al solito, è impostata dal resistore R*. Il diodo zener è progettato per una tensione di 5,1 V e una potenza di 0,5 W. Come LED vengono utilizzati i comuni LED SMD delle lampadine cinesi (o meglio ancora, prendi una lampada già pronta e aggiungivi i componenti mancanti).

Consideriamo ora il diagramma presentato nella Figura 2. Eccolo separatamente:

Il sensore di corrente in questo caso è un resistore, la cui resistenza viene calcolata utilizzando la formula 0,6/Icarico. All'aumentare della corrente attraverso i LED, il transistor VT2 inizia ad aprirsi in modo più forte, il che porta a un blocco più forte del transistor VT1. La corrente diminuisce. In questo modo la corrente in uscita è stabilizzata.

Il vantaggio dello schema è la sua semplicità. Lo svantaggio è una caduta di tensione (e quindi di potenza) piuttosto elevata sul transistor VT1. Ciò non è fondamentale a basse correnti (decine e centinaia di milliampere), tuttavia, un ulteriore aumento della corrente attraverso i LED richiederà l'installazione di questo transistor su un radiatore.

È possibile eliminare questo inconveniente utilizzando un MOSFET a canale p con bassa resistenza drain-source invece di un transistor bipolare:

La corrente richiesta, come prima, viene impostata selezionando il resistore R1. VT1: qualsiasi a bassa potenza. Invece del potente IRL3705N, puoi prendere, ad esempio, IRF7210 (12A, 12V) o IRLML6402 (3,7A, 20V). Scopri tu stesso di quali correnti hai bisogno.

Il circuito stabilizzatore di corrente più semplice per LED su un transistor ad effetto di campo è costituito da un solo transistor con gate e source cortocircuitati:

Invece di KP303E, ad esempio, è adatto BF245C o uno simile con un canale integrato. Il principio di funzionamento è simile al diagramma della Figura 1, solo il potenziale di terra viene utilizzato come tensione di riferimento. L'entità della corrente di uscita è determinata esclusivamente dalla corrente di drain iniziale (presa dalla scheda tecnica) ed è praticamente indipendente dalla tensione drain-source Usi. Ciò può essere visto chiaramente dal grafico delle caratteristiche di uscita:

Nel diagramma della Figura 3, al circuito source viene aggiunto un resistore R1, che imposta una certa polarizzazione del gate inversa e consente quindi di modificare la corrente di drain (e quindi la corrente di carico).

Di seguito è presentato un esempio del driver di corrente più semplice per un LED:

Qui viene utilizzato un transistor ad effetto di campo con gate isolato e canale di tipo n BSS229 integrato. Il valore esatto della corrente di uscita dipenderà dalle caratteristiche del caso particolare e dalla resistenza R1.

Questi sono, in generale, tutti i modi per trasformare un transistor in uno stabilizzatore di corrente. Esiste anche un cosiddetto specchio di corrente, ma non è adatto per lampade a LED. Passiamo quindi ai microcircuiti.

Stabilizzatori di corrente sui microcircuiti

I microcircuiti consentono di ottenere prestazioni molto più elevate rispetto ai transistor. Molto spesso, per assemblare uno stabilizzatore di corrente per LED fai-da-te, vengono utilizzate sorgenti di tensione di riferimento termicamente stabili di precisione (TL431, LM317 e altre).

TL431

Un tipico circuito stabilizzatore di corrente per LED sul TL431 si presenta così:

Poiché il chip si comporta in modo tale da mantenere una tensione fissa sul resistore R2 di 2,5 V, la corrente che attraversa questo resistore sarà sempre pari a 2,5 / R2. E se trascuriamo la corrente di base, allora possiamo supporre che IRн = IR2. E quanto più alto è il guadagno del transistor hfe, tanto più queste correnti coincideranno.

R1 è calcolato in modo tale da garantire la corrente operativa minima del microcircuito - 1 mA.

Ed ecco un esempio di applicazione pratica del TL431 in una lampada a LED:

Il transistor scende di circa 20-30 V, la dissipazione di potenza è inferiore a 1,5 W. Oltre al 2SC4544 indicato nello schema potete utilizzare il BD711 oppure il vecchio sovietico KT940A. I transistor nel pacchetto TO-220 non richiedono l'installazione su un radiatore fino a potenze di 1,5-2 W incluse.

Il resistore R3 serve a limitare l'impulso di carica del condensatore quando l'alimentazione è accesa. La corrente attraverso il carico è impostata dal resistore R2.

Il carico Rn qui è di 90 LED con chip bianco LED2835. La potenza massima con una corrente di 60 mA è 0,2 W (24Lm), la caduta di tensione è 3,2 V.

Per aumentare la durata, la potenza dei diodi viene ridotta in modo speciale del 20% (0,16 W, corrente 45 mA), rispettivamente, la potenza totale di tutti i LED è di 14 W.

Naturalmente il suddetto circuito stabilizzatore di corrente per LED a 220 V può essere calcolato per qualsiasi corrente richiesta e/o altro numero di LED disponibili.

Tenendo conto della diffusione di tensione consentita di 220 Volt (vedere GOST 29322-2014), la tensione raddrizzata sul condensatore C1 sarà compresa tra 293 e 358 V, quindi deve essere progettata per una tensione di almeno 400 V.

In base all'intervallo delle tensioni di alimentazione, vengono calcolati i parametri dei restanti elementi del circuito.

Ad esempio, il resistore che imposta la modalità operativa del chip DA1 deve fornire una corrente di almeno 0,5 mA con una tensione su C1 = 293 V. Il numero massimo di LED non deve superare NLED< (358 - 6) / 3.2, причем, чем их больше, тем выше яркость светильника и тем меньшая мощность будет уходить в никуда (рассеиваться в виде тепла на транзисторе VT1). Максимальное напряжение Uкэ транзистора VT1 должно быть не ниже 358 - (ULED * NLED).

LM7805, LM7812...

Qualsiasi stabilizzatore di tensione integrato può essere trasformato in uno stabilizzatore di corrente aggiungendo solo un resistore secondo lo schema:

È solo necessario tenere conto del fatto che, con questa connessione, la tensione di ingresso deve essere maggiore della tensione di stabilizzazione del microcircuito di una certa quantità (caduta di tensione sullo stabilizzatore stesso). Di solito è intorno ai 2-2,5 volt. Bene, ovviamente, aggiungi tensione al carico.

Ecco, ad esempio, un esempio specifico di uno stabilizzatore di corrente per LED basato su LM7812:

I parametri del circuito sono progettati per 10 diodi SMD 5730 con una tensione diretta di 3,3 volt su ciascuno. Consumo di corrente (corrente attraverso LED) - 300 mA. Potenza lampada ~10 Watt.

Poiché quando i LED sono collegati in serie, la tensione totale sarà uguale alla somma delle tensioni su ciascuno dei LED, la tensione di alimentazione minima del circuito dovrebbe essere: Upit = 2,5 + 12 + (3,3 x 10) = 47,5 Volt .

Puoi calcolare la resistenza e la potenza del resistore per altri valori di corrente utilizzando il semplice programma Regulator Design (download).

Ovviamente, maggiore è la tensione di uscita dello stabilizzatore, maggiore sarà il calore generato sul resistore di regolazione della corrente e, quindi, peggiore sarà l'efficienza. Pertanto, per i nostri scopi, l'LM7805 è migliore dell'LM7812.

LM317

Non meno efficace è lo stabilizzatore di corrente lineare per LED basato su LM317. Schema di collegamento tipico:

Il più semplice circuito di connessione LM317 per LED, che consente di assemblare una lampada potente, è costituito da un raddrizzatore con filtro capacitivo, uno stabilizzatore di corrente e 93 LED SMD 5630. MXL8-PW35-0000 (3500K, 31 Lm, 100 mA, 3,1 V, 400 mW, 5,3x3 mm).

Se non è necessaria una ghirlanda di LED così grande, sarà necessario aggiungere un resistore o un condensatore di zavorra al driver LM317 per alimentare i LED (per sopprimere la tensione in eccesso). Abbiamo discusso come farlo in modo molto dettagliato in questo articolo.

Lo svantaggio di un tale circuito di pilotaggio di corrente per i LED è che quando la tensione nella rete aumenta sopra i 235 volt, l'LM317 sarà al di fuori della modalità operativa di progettazione e quando scende a ~ 208 volt e al di sotto, il microcircuito cessa completamente di stabilizzarsi e la profondità dell'ondulazione dipenderà interamente dal contenitore C1.

Pertanto, tale lampada dovrebbe essere utilizzata dove la tensione è più o meno stabile. E non dovresti lesinare sulla capacità di questo condensatore. Il ponte di diodi può essere preso già pronto (ad esempio un MB6S in miniatura) o assemblato da diodi adatti (Uarb almeno 400 V, corrente continua >= 100 mA).

Invece di una conclusione

Gli svantaggi dei circuiti presentati nell'articolo includono la bassa efficienza dovuta allo spreco di potenza sugli elementi di controllo. Tuttavia, questo è tipico di tutti gli stabilizzatori di corrente lineari.

La bassa efficienza è inaccettabile per i dispositivi alimentati da fonti di corrente autonome (lampade, torce elettriche, ecc.). Un aumento significativo dell'efficienza (90% o più) può essere ottenuto utilizzando stabilizzatori di corrente pulsata.

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Quando viene assemblato il primo alimentatore, viene preso il circuito più semplice, in modo che tutto funzioni di sicuro. Quando si riesce ad avviarlo e ad arrivare fino a 12 volt regolabili e una corrente inferiore a mezzo ampere, il radioamatore è pervaso dal significato della frase “E sarai felice!” Ma questa felicità non dura a lungo e presto diventa del tutto ovvio che l’alimentatore deve avere la capacità di regolare la corrente in uscita. Modificando un alimentatore esistente, questo è fattibile, ma è un po' problematico: sarebbe meglio assemblarne un altro, più “avanzato”. C'è un'opzione interessante. Per un alimentatore a bassa potenza, è possibile realizzare un attacco per regolare la corrente nell'intervallo da 20 mA al massimo che può fornire, secondo questo schema:

Ho assemblato un dispositivo del genere quasi un anno fa.

Uno stabilizzatore di corrente è una cosa davvero necessaria. Ad esempio, aiuterà a caricare qualsiasi batteria progettata per una tensione fino a 9 volt inclusi e, noto, a caricarla in modo efficiente. Ma chiaramente manca una testa di misurazione. Decido di modernizzare e smontare il mio prodotto fatto in casa nei suoi componenti, dove, forse, il componente più significativo è un resistore variabile PPB-15E con una resistenza massima di 33 Ohm.

La nuova custodia è orientata esclusivamente alle dimensioni dell'indicatore del registratore, che fungerà da milliamperometro.

Per fare ciò, “disegna” una nuova scala (ho scelto la corrente della deflessione completa dell'ago a 150 mA, ma puoi farlo al massimo).

Quindi viene posizionato uno shunt sul dispositivo di puntamento.

Lo shunt era costituito da una bobina di riscaldamento in nichelcromo con un diametro di 0,5 mm. Il transistor KT818 deve essere posizionato sul radiatore di raffreddamento.

La connessione (articolazione) del set-top box con l'alimentatore viene effettuata utilizzando una spina improvvisata integrata nel corpo, i cui pin sono presi da una normale spina di alimentazione, su una delle estremità della quale viene tagliata una filettatura M4 , attraverso il quale e due dadi ciascuno di essi è avvitato al corpo.

Immagine finale di ciò che è venuto fuori. Sicuramente una creazione più perfetta. Il LED svolge non solo una funzione di indicazione, ma anche parzialmente l'illuminazione della scala dello stabilizzatore di corrente. Con i migliori auguri, Babay.

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Stabilizzatori di corrente. Tipi e dispositivo. Funzionamento e applicazione

Gli stabilizzatori di corrente sono progettati per stabilizzare la corrente sul carico. La tensione sul carico dipende dalla sua resistenza. Gli stabilizzatori sono necessari per il funzionamento di vari dispositivi elettronici, come le lampade a scarica di gas.

Per una ricarica di alta qualità delle batterie sono necessari anche stabilizzatori di corrente. Sono utilizzati nei microcircuiti per regolare la corrente degli stadi di conversione e amplificazione. Nei microcircuiti svolgono il ruolo di generatore di corrente. Esistono sempre vari tipi di interferenze nei circuiti elettrici. Influenzano negativamente il funzionamento di elettrodomestici e dispositivi elettrici. Gli stabilizzatori attuali affrontano facilmente questo problema.

Una caratteristica distintiva degli stabilizzatori di corrente è la loro significativa resistenza di uscita. Ciò consente di escludere l'influenza della tensione di ingresso e della resistenza di carico sul valore di corrente all'uscita del dispositivo. Gli stabilizzatori di corrente mantengono la corrente di uscita entro determinati limiti variando la tensione in modo che la corrente che scorre attraverso il carico rimanga costante.

Dispositivo e principio di funzionamento

L'instabilità della corrente di carico è influenzata dal valore della resistenza e della tensione di ingresso. Considera un esempio in cui la resistenza di carico è costante e la tensione di ingresso aumenta. Aumenta anche la corrente di carico.

Di conseguenza, la corrente e la tensione attraverso le resistenze R1 e R2 aumenteranno. La tensione del diodo zener diventerà uguale alla somma delle tensioni delle resistenze R1, R2 e della giunzione base-emettitore VT1: Uvd1=UR1+UR2+UVT1(b/e)

La tensione su VD1 non cambia quando cambia la tensione di ingresso. Di conseguenza, la corrente nella giunzione base-emettitore diminuirà e la resistenza tra i terminali emettitore-collettore aumenterà. La forza attuale sulla giunzione collettore-emettitore e la resistenza del carico inizieranno a diminuire, cioè torneranno al valore originale. In questo modo la corrente viene equalizzata e mantenuta allo stesso livello.

Consideriamo un circuito elementare che utilizza un transistor ad effetto di campo.

La corrente di carico passa attraverso R1. La corrente nel circuito: “+” della sorgente di tensione, drain-gate VT1, resistenza di carico, polo negativo della sorgente è molto insignificante, poiché il drain-gate è polarizzato nella direzione opposta.

La tensione su R1 è positiva: a sinistra “-”, a destra la tensione è uguale alla tensione del braccio destro della resistenza. Pertanto, la tensione di gate rispetto alla sorgente è negativa. Quando la resistenza del carico diminuisce, la corrente aumenta. Pertanto, la tensione di gate rispetto alla sorgente presenta una differenza ancora maggiore. Di conseguenza, il transistor si chiude più fortemente.

Man mano che il transistor si chiude maggiormente, la corrente di carico diminuirà e tornerà al valore iniziale.

Tipi di stabilizzatori di corrente

Esistono molti tipi diversi di stabilizzatori a seconda del loro scopo e del principio di funzionamento. Diamo uno sguardo più da vicino ai principali dispositivi di questo tipo.

Stabilizzatori di resistori

Nel caso elementare, il generatore di corrente può essere un circuito costituito da un alimentatore e una resistenza. Un circuito simile viene spesso utilizzato per collegare un LED che funziona come indicatore.

Tra gli svantaggi di un tale schema si può notare la necessità di utilizzare una fonte ad alta tensione. Solo in queste condizioni è possibile utilizzare un resistore ad alta resistenza e ottenere una buona stabilità di corrente. La resistenza dissipa potenza P = I 2 x R.

Stabilizzatori di transistor

Gli stabilizzatori montati sui transistor funzionano molto meglio.

È possibile regolare la caduta di tensione in modo che sia molto piccola. Ciò consente di ridurre le perdite con una buona stabilità della corrente di uscita. La resistenza all'uscita del transistor è molto alta. Questo circuito viene utilizzato per collegare LED o caricare batterie a bassa potenza.

La tensione attraverso il transistor è determinata dal diodo zener VD1. R2 svolge il ruolo di sensore di corrente e determina la corrente all'uscita dello stabilizzatore. All'aumentare della corrente, la caduta di tensione su questo resistore diventa maggiore. La tensione viene fornita all'emettitore del transistor. Di conseguenza, la tensione sulla giunzione base-emettitore, che è uguale alla differenza tra la tensione di base e la tensione dell'emettitore, diminuisce e la corrente ritorna al valore specificato.

Circuito specchio di corrente

I generatori di corrente funzionano in modo simile. Un circuito popolare per tali generatori è lo "specchio di corrente", in cui al posto del diodo zener viene utilizzato un transistor bipolare, o più precisamente, una giunzione dell'emettitore. Al posto della resistenza R2 viene utilizzata la resistenza dell'emettitore.

Stabilizzatori in campo

Il circuito che utilizza transistor ad effetto di campo è più semplice. Può utilizzare il potenziale di terra come stabilizzatore di tensione.

Dispositivi su un chip

Negli schemi passati sono presenti elementi di confronto e aggiustamento. Una struttura circuitale simile viene utilizzata durante la progettazione di dispositivi di equalizzazione della tensione. La differenza tra i dispositivi che stabilizzano corrente e tensione è che il segnale nel circuito di retroazione proviene da un sensore di corrente collegato al circuito di corrente di carico. Pertanto, per creare stabilizzatori di corrente, vengono utilizzati i popolari microcircuiti 142 EH 5 o LM 317.

Qui, il ruolo di un sensore di corrente è svolto dalla resistenza R1, sulla quale lo stabilizzatore mantiene una tensione e una corrente di carico costanti. Il valore della resistenza del sensore è notevolmente inferiore alla resistenza del carico. Una diminuzione della tensione sul sensore influisce sulla tensione di uscita dello stabilizzatore. Questo circuito si sposa bene con caricabatterie e LED.

Stabilizzatore di commutazione

Gli stabilizzatori di impulsi realizzati sulla base di interruttori hanno un'elevata efficienza. Sono in grado di creare un'alta tensione sul consumatore con una bassa tensione di ingresso. Questo circuito è assemblato su un chip MAX 771.

Le resistenze R1 e R2 svolgono il ruolo di divisori di tensione all'uscita del microcircuito. Se la tensione all'uscita del microcircuito diventa superiore al valore di riferimento, il microcircuito riduce la tensione di uscita e viceversa.

Se il circuito viene modificato in modo tale che il microcircuito reagisca e regoli la corrente di uscita, si ottiene una sorgente di corrente stabilizzata.

Quando la tensione su R3 scende al di sotto di 1,5 V, il circuito funge da stabilizzatore di tensione. Non appena la corrente di carico aumenta fino a un certo livello, la caduta di tensione sul resistore R3 aumenta e il circuito funge da stabilizzatore di corrente.

La resistenza R8 viene collegata in base al circuito quando la tensione supera i 16,5 V. La resistenza R3 imposta la corrente. Un aspetto negativo di questo circuito è la significativa caduta di tensione attraverso la resistenza di misurazione della corrente R3. Questo problema può essere risolto collegando un amplificatore operazionale per amplificare il segnale proveniente da R3.

Stabilizzatori di corrente per LED

Puoi realizzare tu stesso un dispositivo del genere utilizzando il microcircuito LM 317. Per fare ciò, resta solo da selezionare un resistore. Si consiglia di utilizzare per lo stabilizzatore il seguente alimentatore:

• Blocco stampante 32 V.
• Blocco portatile da 19 V.
• Qualsiasi alimentatore da 12 V.

Il vantaggio di un tale dispositivo è il basso costo, la semplicità del design e la maggiore affidabilità. Non ha senso assemblare da soli un circuito complesso, è più facile acquistarlo.

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Circuito stabilizzatore di corrente

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10. Un semplice stabilizzatore di corrente composto da due transistor

Le reti elettriche operative contengono costantemente varie interferenze che hanno un impatto negativo sul funzionamento di dispositivi e apparecchiature. Un circuito stabilizzatore di corrente aiuta a far fronte efficacemente a questo problema. I dispositivi di stabilizzazione differiscono nelle caratteristiche tecniche e dipendono dalle fonti di alimentazione. Se la stabilizzazione attuale non è una priorità a casa, quando si utilizzano apparecchiature di misurazione, gli indicatori attuali devono essere stabili. I dispositivi basati su transistor ad effetto di campo sono particolarmente accurati. L'assenza di interferenze consente di ottenere risultati più affidabili dopo le misurazioni.

Struttura generale e principio di funzionamento

L'elemento principale di ogni stabilizzatore è un trasformatore. Il circuito più semplice è costituito da un ponte raddrizzatore collegato a condensatori e resistori. Ogni circuito utilizza elementi di diverso tipo, con capacità individuale e resistenza finale.

Il principio di funzionamento dello stabilizzatore è abbastanza semplice. Quando la corrente entra nel trasformatore, la sua frequenza limite cambia. All'ingresso, questo parametro coincide con la frequenza di rete ed è 50 Hz. Dopo aver eseguito la conversione di corrente, il valore della frequenza limite in uscita sarà già di 30 Hz. Durante il funzionamento dei raddrizzatori ad alta tensione, viene determinata la polarità della tensione. La stabilizzazione della corrente viene effettuata attraverso il funzionamento dei condensatori e la riduzione del rumore avviene con l'aiuto di resistori. Alla fine, all'uscita si forma nuovamente una tensione costante, che entra nel trasformatore con una frequenza non superiore a 30 Hz.

Tipi di stabilizzatori di corrente

In conformità con lo scopo previsto, sono stati sviluppati un gran numero di diversi tipi di dispositivi di stabilizzazione.

Stabilizzatori di corrente a relè. Il loro circuito è costituito da elementi standard, inclusi condensatori di compensazione. In questo caso, i raddrizzatori a ponte vengono installati all'inizio del circuito. Dovrebbe anche essere preso in considerazione un fattore come la presenza di due coppie di transistor nello stabilizzatore. La prima coppia è installata davanti al condensatore. Per questo motivo, la frequenza massima aumenta.

In uno stabilizzatore di questo tipo, la tensione di uscita sarà di circa 5 ampere. Un certo livello di resistenza nominale viene mantenuto utilizzando resistori. I modelli semplici utilizzano elementi a due canali. Si distinguono per un lungo processo di conversione, ma hanno un basso coefficiente di dissipazione.

Stabilizzatore triac LM317. Questo modello è ampiamente utilizzato in vari campi. Il suo elemento principale è un triac, con l'aiuto del quale la tensione massima nel dispositivo aumenta in modo significativo. Questo indicatore di uscita ha un valore di circa 12 V. Il sistema può resistere a una resistenza esterna fino a 3 ohm. Il coefficiente di livellamento viene aumentato utilizzando condensatori multicanale. I transistor di tipo aperto vengono utilizzati solo nei dispositivi ad alta tensione.

Il cambiamento di posizione è controllato variando la corrente nominale di uscita. Lo stabilizzatore di corrente LM317 può sopportare una resistenza differenziale fino a 5 ohm. Se si utilizzano strumenti di misura, questo valore deve essere almeno 6 ohm. Un potente trasformatore fornisce corrente continua all'induttore. Nel solito circuito viene installato immediatamente dopo il raddrizzatore. I ricevitori da 12 volt utilizzano resistori di tipo ballast, che riducono le oscillazioni nel circuito.

Stabilizzatore di corrente ad alta frequenza. Il suo elemento principale è il transistor KK20, caratterizzato da un processo di conversione accelerato. Ciò è facilitato cambiando la polarità in uscita. I condensatori che impostano la frequenza sono installati a coppie nel circuito. Il fronte dell'impulso in questo caso non dovrebbe essere superiore a 2 μs, altrimenti porterà a perdite dinamiche significative.

In alcuni circuiti, vengono utilizzati almeno tre potenti amplificatori per saturare i resistori. Per ridurre le perdite di calore, vengono utilizzati condensatori capacitivi. Il valore delle caratteristiche di velocità del transistor chiave dipende completamente dai parametri del divisore.

Stabilizzatori dell'ampiezza dell'impulso. Gli stabilizzatori di questo tipo hanno un'induttanza dello starter abbastanza significativa, dovuta al rapido cambio del divisore. Questo circuito utilizza resistori a due canali che fanno passare la corrente in direzioni diverse, nonché condensatori capacitivi. Tutti questi elementi consentono di mantenere il valore massimo di resistenza in uscita entro 4 ohm. Il carico massimo che tali stabilizzatori possono sopportare è 3 A. Questi modelli sono usati raramente negli strumenti di misura. La dissipazione massima degli alimentatori in questo caso non deve essere superiore a 5 volt, il che consente di mantenere il valore standard del coefficiente di dissipazione.

Negli stabilizzatori di corrente di questo tipo, i transistor chiave non hanno caratteristiche di velocità molto elevate. Il motivo è la scarsa capacità dei resistori di bloccare la corrente proveniente dal raddrizzatore. Di conseguenza, un'interferenza di ampiezza elevata provoca una significativa perdita di calore. La neutralizzazione delle proprietà del trasformatore viene ridotta e porta a cadute di impulsi. La conversione di corrente viene effettuata solo attraverso il funzionamento di un resistore di zavorra installato direttamente dietro il ponte raddrizzatore. Uno stabilizzatore di larghezza di impulso utilizza molto raramente diodi a semiconduttore, poiché il fronte dell'impulso nel circuito non è superiore a 1 μs.

Stabilizzatore di corrente risonante. È costituito da piccoli condensatori e resistori con diverse resistenze. Una parte integrante di tali amplificatori sono i trasformatori. Un aumento dell'efficienza del dispositivo si ottiene utilizzando un gran numero di fusibili. Ciò porta ad un aumento delle caratteristiche dinamiche dei resistori. I transistor a bassa frequenza sono installati direttamente dietro i raddrizzatori. A condizione che vi sia una buona conduttività di corrente, il funzionamento dei condensatori diventa possibile a frequenze diverse.

Stabilizzatore CA. Di norma, viene utilizzato negli alimentatori con tensioni fino a 15 volt e ne costituisce parte integrante. Il valore massimo della resistenza esterna percepita dai dispositivi è di 4 ohm. La tensione CA media in ingresso sarà entro 13 V. In questo caso, il controllo sul livello del coefficiente di livellamento viene effettuato utilizzando condensatori aperti. Il design dei resistori ha un impatto diretto sul livello di ondulazione creato in uscita.

La corrente lineare massima per tali stabilizzatori è di 5 ampere. Di conseguenza, la resistenza differenziale avrà un valore di 5 ohm. La massima dissipazione di potenza consentita è in media 2 W. Ciò indica seri problemi con gli stabilizzatori CA con fronti di impulso. Ridurre le loro oscillazioni è possibile solo con l'aiuto dei raddrizzatori a ponte. I fusibili possono ridurre significativamente le perdite di calore.

Dispositivi di stabilizzazione per LED. In questo caso, gli stabilizzatori non dovrebbero avere troppa potenza. Il compito principale dello stabilizzatore di corrente è ridurre il più possibile la soglia di dissipazione. Per realizzare un tale stabilizzatore con le tue mani, vengono utilizzati due schemi principali. La prima opzione viene eseguita utilizzando i convertitori. Ciò consente di raggiungere in tutte le fasi una frequenza massima non superiore a 4 Hz, aumentando così significativamente le prestazioni del dispositivo.

Nel secondo caso vengono utilizzati elementi di rinforzo. Il compito principale è neutralizzare la corrente alternata. È possibile ridurre le perdite dinamiche utilizzando transistor ad alta tensione. L'eccessiva saturazione degli elementi viene superata dai condensatori di tipo aperto. Le prestazioni dei trasformatori sono garantite da resistori chiave. La loro posizione nel circuito è standard: direttamente dietro il ponte raddrizzatore.

Stabilizzatore di corrente regolabile. È richiesto principalmente nel campo della produzione industriale. Uno stabilizzatore regolabile consente di regolare dispositivi e apparecchiature modificando corrente e tensione. Molti modelli possono essere controllati a distanza utilizzando speciali controller montati all'interno dello stabilizzatore. Per tali dispositivi, la tensione CA massima è di circa 12 V. In questo caso, il livello di stabilizzazione deve essere di almeno 14 W. La tensione di soglia è direttamente correlata alla frequenza del dispositivo.

Per modificare il coefficiente di livellamento, nello stabilizzatore regolabile sono installati condensatori capacitivi. Questi dispositivi hanno buone prestazioni: la corrente massima è 4 A, la resistenza differenziale è 6 Ohm. Garantire la modalità di accelerazione continua viene eseguita da trasformatori di tipo chiave. La tensione viene fornita all'avvolgimento primario attraverso il catodo, la corrente di uscita viene bloccata a seconda del tipo di condensatori. I fusibili molto spesso non partecipano alla stabilizzazione del processo.

Stabilizzatori CC. Il loro lavoro si basa sul principio della doppia integrazione. Convertitori speciali sono responsabili di questo processo. Le caratteristiche dinamiche degli stabilizzatori vengono aumentate con l'aiuto di transistor a due canali. La significativa capacità dei condensatori consente di ridurre al minimo le perdite di calore. Gli indicatori di raddrizzamento sono determinati da calcoli precisi. Una tensione di uscita CC di 12 A corrisponde a un limite massimo di 5 Volt con una frequenza del dispositivo di 30 Hz.

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cxema.org - Tre circuiti di semplici regolatori di corrente

Tre circuiti di semplici regolatori di corrente

Sulla rete sono presenti numerosi circuiti regolatori di tensione per diversi scopi, ma con i regolatori di corrente le cose sono diverse. E voglio colmare un po' questa lacuna e presentarvi tre semplici circuiti di regolazione CC che vale la pena adottare, poiché sono universali e possono essere utilizzati in molti progetti fatti in casa.

In teoria, i regolatori di corrente non sono molto diversi dai regolatori di tensione. Non confondere i regolatori di corrente con gli stabilizzatori di corrente; a differenza dei primi, mantengono una corrente di uscita stabile indipendentemente dalla tensione di ingresso e dal carico di uscita.

Uno stabilizzatore di corrente è parte integrante di qualsiasi normale alimentatore o caricabatterie da laboratorio; è progettato per limitare la corrente fornita al carico. In questo articolo esamineremo un paio di stabilizzatori e un regolatore per uso generale.

In tutte e tre le opzioni, come sensore di corrente vengono utilizzati shunt, essenzialmente resistori a bassa resistenza. Per aumentare la corrente di uscita di uno qualsiasi dei circuiti elencati, sarà necessario ridurre la resistenza di shunt. Il valore di corrente richiesto viene impostato manualmente, solitamente ruotando un resistore variabile. Tutti e tre i circuiti funzionano in modalità lineare, il che significa che il transistor di potenza diventerà molto caldo sotto carichi pesanti.

Il primo schema è caratterizzato dalla massima semplicità e accessibilità dei componenti. Ci sono solo due transistor, uno è quello di controllo, il secondo è il transistor di potenza, attraverso il quale scorre la corrente principale.

Il sensore di corrente è un resistore a filo avvolto a bassa resistenza. Quando si collega un carico in uscita, ai capi di questo resistore si forma una certa caduta di tensione; più potente è il carico, maggiore è la caduta. Questa caduta di tensione è sufficiente per attivare il transistor di controllo; maggiore è la caduta, più il transistor è aperto. Il resistore R1 imposta la tensione di polarizzazione per il transistor di potenza, è grazie ad esso che il transistor principale è nello stato aperto. La limitazione di corrente si verifica a causa del fatto che la tensione alla base del transistor di potenza, che era formato dal resistore R1, in parole povere, viene smorzata o cortocircuitata verso la terra di potenza attraverso la giunzione aperta del transistor a bassa potenza, questo si chiuderà il transistor di potenza, pertanto, la corrente che lo attraversa diminuisce fino a zero.

Il resistore R1 è essenzialmente un normale partitore di tensione, con il quale possiamo impostare il grado di apertura del transistor di controllo, e quindi controllare il transistor di potenza limitando la corrente che lo attraversa.

Il secondo circuito è basato su un amplificatore operazionale. È stato utilizzato più volte nei caricabatterie per batterie per auto. A differenza della prima opzione, questo circuito è uno stabilizzatore di corrente.

Come nel primo circuito, c'è anche un sensore di corrente (shunt), l'amplificatore operazionale registra la caduta di tensione attraverso questo shunt, il tutto secondo il circuito a noi già familiare. L'amplificatore operazionale confronta la tensione sullo shunt con la tensione di riferimento, impostata dal diodo zener. Con un resistore variabile modifichiamo artificialmente la tensione di riferimento. L'amplificatore operazionale, a sua volta, proverà a bilanciare la tensione agli ingressi modificando la tensione di uscita.

L'uscita dell'amplificatore operazionale pilota un transistor ad effetto di campo ad alta potenza. Cioè, il principio di funzionamento non è molto diverso dal primo circuito, tranne per il fatto che esiste una sorgente di tensione di riferimento realizzata su un diodo zener.

Questo circuito funziona anche in modalità lineare e il transistor di potenza diventa molto caldo sotto carichi pesanti.

L'ultimo circuito si basa sul popolare circuito integrato stabilizzatore LM317. Questo è uno stabilizzatore di tensione lineare, ma è possibile utilizzare il microcircuito come stabilizzatore di corrente.

La corrente richiesta è impostata da un resistore variabile. Lo svantaggio del circuito è che la corrente principale scorre proprio attraverso il resistore precedentemente indicato e naturalmente ne occorre uno potente; l'utilizzo di resistori a filo avvolto è altamente auspicabile.

La corrente massima consentita per il microcircuito LM317 è 1,5 A, può essere aumentata con un transistor di potenza aggiuntivo. In questo caso, il microcircuito fungerà già da chip di controllo, quindi non si riscalderà, ma il transistor si riscalderà e non c'è scampo da esso.

Un breve video

Circuiti stampati

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Stabilizzatori di corrente

1. Struttura generale e principio di funzionamento
2. Stabilizzatore di corrente a diodi
3. Stabilizzatore di corrente su due transistor
4. Video: stabilizzatore fai-da-te su LM2576

In ogni rete elettrica si verificano periodicamente interferenze che influiscono negativamente sui parametri standard di corrente e tensione. Questo problema viene risolto con successo con l'aiuto di vari dispositivi, tra i quali gli stabilizzatori attuali sono molto popolari ed efficaci. Hanno varie caratteristiche tecniche, che ne consentono l'utilizzo in combinazione con qualsiasi apparecchio e apparecchiatura elettrica domestica. Requisiti speciali si applicano alle apparecchiature di misurazione che richiedono una tensione stabile.

Struttura generale e principio di funzionamento degli stabilizzatori di corrente

La conoscenza dei principi di base del funzionamento degli stabilizzatori attuali contribuisce all'uso più efficace di questi dispositivi. Le reti elettriche sono letteralmente sature di varie interferenze che influiscono negativamente sul funzionamento degli elettrodomestici e delle apparecchiature elettriche. Per superare gli effetti negativi, viene utilizzato un semplice circuito stabilizzatore di tensione e corrente.

Ogni stabilizzatore ha un elemento principale: un trasformatore, che garantisce il funzionamento dell'intero sistema. Il circuito più semplice prevede un ponte raddrizzatore collegato a vari tipi di condensatori e resistori. I loro parametri principali sono la capacità individuale e la resistenza finale.

Lo stesso stabilizzatore di corrente funziona secondo uno schema molto semplice. Quando la corrente entra nel trasformatore, la sua frequenza limite cambia. All'ingresso coinciderà con la frequenza della rete elettrica e sarà di 50 Hz. Una volta completate tutte le conversioni attuali, la frequenza di uscita massima scenderà a 30 Hz. Il circuito di conversione prevede raddrizzatori ad alta tensione, con l'aiuto dei quali viene determinata la polarità della tensione. I condensatori sono direttamente coinvolti nella stabilizzazione della corrente e i resistori riducono le interferenze.

Stabilizzatore di corrente a diodi

Molti progetti di apparecchi di illuminazione contengono stabilizzatori a diodi, meglio conosciuti come stabilizzatori di corrente per LED. Come tutti i tipi di diodi, i LED hanno una caratteristica corrente-tensione non lineare. Cioè, quando la tensione sul LED cambia, si verifica una variazione sproporzionata della corrente.

All'aumentare della tensione, inizialmente si osserva un aumento molto lento della corrente, di conseguenza il LED non si accende. Poi, quando la tensione raggiunge un valore di soglia, la luce inizia ad essere emessa e la corrente aumenta molto rapidamente. Un ulteriore aumento della tensione porta ad un aumento catastrofico della corrente e alla combustione del LED. Il valore della tensione di soglia si riflette nelle caratteristiche tecniche delle sorgenti luminose a LED.

I LED ad alta potenza richiedono l'installazione di un dissipatore di calore, poiché il loro funzionamento è accompagnato dal rilascio di una grande quantità di calore. Inoltre, richiedono uno stabilizzatore di corrente abbastanza potente. Il corretto funzionamento dei LED è assicurato anche da dispositivi stabilizzatori. Ciò è dovuto alla forte dispersione della tensione di soglia anche per sorgenti luminose dello stesso tipo. Se due di questi LED sono collegati in parallelo alla stessa sorgente di tensione, attraverso di essi passeranno correnti di diversa entità. La differenza può essere così significativa che uno dei LED si brucerà immediatamente.

Pertanto, non è consigliabile accendere sorgenti luminose a LED senza stabilizzatori. Questi dispositivi impostano la corrente su un valore prestabilito senza tenere conto della tensione applicata al circuito. I dispositivi più moderni includono uno stabilizzatore a due terminali per LED, utilizzato per creare soluzioni economiche per il controllo dei LED. È costituito da un transistor ad effetto di campo, parti di reggiatura e altri elementi radio.

Circuiti stabilizzatori di corrente per ROLL

Questo circuito funziona stabilmente utilizzando elementi come KR142EN12 o LM317. Sono stabilizzatori di tensione regolabili che funzionano con corrente fino a 1,5 A e tensione in ingresso fino a 40 V. In condizioni termiche normali, questi dispositivi sono in grado di dissipare una potenza fino a 10W. Questi chip hanno un basso autoconsumo di circa 8 mA. Questo indicatore rimane invariato anche con una corrente variabile che passa attraverso il ROLL e una tensione di ingresso modificata.

L'elemento LM317 è in grado di mantenere una tensione costante attraverso il resistore principale, che viene regolata entro determinati limiti utilizzando un resistore di regolazione. Il resistore principale con resistenza costante garantisce la stabilità della corrente che lo attraversa, per questo è noto anche come resistore di regolazione della corrente.

Lo stabilizzatore ROLL è semplice e può essere utilizzato come carico elettronico, ricarica di batterie e altre applicazioni.

Stabilizzatore di corrente su due transistor

Grazie alla loro struttura semplice, nei circuiti elettronici vengono spesso utilizzati stabilizzatori con due transistor. Il loro principale svantaggio è considerato la corrente non del tutto stabile nei carichi a tensioni variabili. Se non sono richieste caratteristiche di corrente elevata, questo dispositivo di stabilizzazione è abbastanza adatto per risolvere molti problemi semplici.

Oltre a due transistor, il circuito stabilizzatore contiene un resistore di impostazione della corrente. Quando la corrente aumenta su uno dei transistor (VT2), la tensione ai capi del resistore di impostazione della corrente aumenta. Sotto l'influenza di questa tensione (0,5-0,6 V), un altro transistor (VT1) inizia ad aprirsi. Quando questo transistor si apre, un altro transistor: VT2 inizia a chiudersi. Di conseguenza, la quantità di corrente che lo attraversa diminuisce.

Un transistor bipolare viene utilizzato come VT2, ma se necessario è possibile creare uno stabilizzatore di corrente regolabile utilizzando un transistor ad effetto di campo MOSFET utilizzato come diodo zener. La sua selezione si basa su una tensione di 8-15 volt. Questo elemento viene utilizzato quando la tensione di alimentazione è troppo elevata, sotto l'influenza della quale il gate nel transistor ad effetto di campo può rompersi. I diodi zener MOSFET più potenti sono progettati per tensioni più elevate: 20 volt o più. L'apertura di tali diodi zener avviene con una tensione di gate minima di 2 volt. Di conseguenza, si verifica un aumento della tensione, garantendo il normale funzionamento del circuito stabilizzatore di corrente.

Regolatore CC regolabile

A volte sono necessari stabilizzatori di corrente con la capacità di regolazione su un ampio intervallo. Alcuni circuiti possono utilizzare un resistore di impostazione della corrente con caratteristiche ridotte. In questo caso è necessario utilizzare un amplificatore di errore basato su un amplificatore operazionale.

Con l'aiuto di un resistore di impostazione della corrente, la tensione nell'altro resistore viene amplificata. Questa condizione è chiamata tensione di errore avanzata. Utilizzando un amplificatore di riferimento, vengono confrontati i parametri della tensione di riferimento e della tensione di errore, dopodiché viene regolato lo stato del transistor ad effetto di campo.

Questo circuito richiede un'alimentazione separata, che viene fornita a un connettore separato. La tensione di alimentazione deve garantire il normale funzionamento di tutti i componenti del circuito e non superare un livello sufficiente a provocare la rottura del transistor ad effetto di campo. La corretta configurazione del circuito richiede l'impostazione del cursore del resistore variabile nella posizione più alta. Utilizzando un resistore di regolazione, viene impostato il valore di corrente massimo. Pertanto, il resistore variabile consente di regolare la corrente da zero al valore massimo impostato durante il processo di configurazione.

Potente stabilizzatore di corrente impulsiva

Un'ampia gamma di correnti e carichi di alimentazione non è sempre il requisito principale per gli stabilizzatori. In alcuni casi viene data importanza decisiva all'elevata efficienza del dispositivo. Questo problema viene risolto con successo da un microcircuito stabilizzatore di corrente impulsiva, che sostituisce gli stabilizzatori di compensazione. Dispositivi di questo tipo consentono di creare alta tensione attraverso il carico anche in presenza di una bassa tensione di ingresso.

Inoltre, è presente uno stabilizzatore di corrente boost di tipo a impulsi. Vengono utilizzati insieme a carichi la cui tensione di alimentazione supera la tensione di ingresso del dispositivo stabilizzatore. Due resistori utilizzati nel microcircuito vengono utilizzati come divisori di tensione di uscita, con l'aiuto dei quali la tensione di ingresso e di uscita diminuisce o aumenta alternativamente.

Stabilizzatore su LM2576

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Stabilizzatore di corrente su un transistor

1. Assemblare uno stabilizzatore di corrente da due transistor

Durante il funzionamento delle reti elettriche, sorge costantemente la necessità di stabilizzazione della corrente. Questa procedura viene eseguita utilizzando dispositivi speciali, che includono uno stabilizzatore di corrente su un transistor. Sono ampiamente utilizzati in vari dispositivi elettronici, nonché nella ricarica di batterie di tutti i tipi. Gli stabilizzatori vengono utilizzati nei circuiti integrati come generatori di corrente, creando stadi di conversione e amplificazione.

Gli stabilizzatori di corrente convenzionali hanno un'elevata resistenza di uscita, eliminando così l'influenza della resistenza di carico e dei fattori di tensione di ingresso sulla corrente di uscita. Lo svantaggio principale di questi dispositivi è la necessità di utilizzare un'alimentazione ad alta tensione. In questo caso, la stabilità della corrente si ottiene utilizzando resistori ad alta resistenza. Pertanto, la potenza generata dal resistore (P = I2 x R) a valori di corrente elevati potrebbe diventare inaccettabile per il normale funzionamento del sistema. Gli stabilizzatori di corrente basati su transistor, che svolgono le loro funzioni indipendentemente dalla tensione di ingresso, si sono dimostrati molto migliori.

Un semplice stabilizzatore di corrente su un transistor

I dispositivi più semplici sono considerati stabilizzatori a diodi. Grazie a loro, i circuiti elettrici sono notevolmente semplificati, il che porta ad una riduzione del costo complessivo dei dispositivi. Il funzionamento dei circuiti diventa più stabile e affidabile. Queste qualità hanno reso gli stabilizzatori a diodi semplicemente indispensabili per fornire alimentazione ai LED. L'intervallo di tensione in cui possono funzionare normalmente è 1,8-100 volt. Ciò consente di superare variazioni di tensione pulsate e continue.

Pertanto, la luminosità dei LED può avere luminosità e sfumature diverse, a seconda della corrente che scorre nel circuito. Molte di queste lampade collegate in serie funzionano in modalità normale con la partecipazione di un solo diodo stabilizzatore. Questo circuito può essere facilmente convertito, a seconda del numero di LED e della tensione di alimentazione. La corrente richiesta è impostata da stabilizzatori collegati in parallelo al circuito LED.

Tali stabilizzatori sono installati in molti progetti di lampade a LED, incluso uno stabilizzatore di corrente basato su un transistor bipolare. Ciò è dovuto alle proprietà dei LED, che hanno una caratteristica corrente-tensione non lineare. Cioè, quando la tensione cambia attraverso il LED, la corrente cambia in modo sproporzionato. Con un aumento graduale della tensione, inizialmente si osserva un aumento molto lento della corrente e il LED non si accende. Dopo che la tensione raggiunge un valore di soglia, appare la luce e allo stesso tempo si osserva un aumento molto rapido della corrente.

Se la tensione continua ad aumentare, si verifica un aumento critico della corrente, che porta alla bruciatura del LED. Pertanto tra le caratteristiche delle sorgenti luminose a LED è sempre indicato il valore della tensione di soglia. I LED ad alta potenza generano molto calore e devono essere collegati a speciali dissipatori di calore.

A causa dell'ampia variazione della tensione di soglia, tutti i LED devono essere collegati alla fonte di alimentazione tramite uno stabilizzatore. Anche i LED dello stesso tipo possono avere tensioni dirette diverse. Pertanto, quando due sorgenti luminose sono collegate in parallelo, le attraversano correnti diverse. La differenza può essere così grande che uno dei LED si guasta prematuramente o si brucia immediatamente.

Utilizzando uno stabilizzatore, il LED viene impostato su un determinato valore di corrente, indipendentemente dalla tensione applicata al circuito. Quando la tensione supera il livello di soglia, la corrente, raggiunto il valore desiderato, non varia ulteriormente. Aumentando ulteriormente la tensione, questa rimane invariata sul LED, ma aumenta solo sullo stabilizzatore.

Stabilizzatore di corrente su un circuito a transistor ad effetto di campo

Le sovratensioni molto spesso portano al guasto di apparecchi elettrici, dispositivi e altre apparecchiature. Per prevenire il verificarsi di tali situazioni, vengono utilizzati vari dispositivi stabilizzatori. Tra questi, gli stabilizzatori di corrente basati su transistor ad effetto di campo sono molto popolari, garantendo un funzionamento stabile delle apparecchiature elettriche. Nella vita di tutti i giorni viene spesso utilizzato uno stabilizzatore DC fai-da-te, il cui circuito consente di risolvere i problemi di base.

La funzione principale di questi dispositivi è compensare le cadute di tensione e le sovratensioni nella rete. Gli stabilizzatori mantengono automaticamente i parametri attuali specificati con precisione. Oltre ai picchi di corrente, vengono compensate le variazioni della potenza del carico e della temperatura ambiente. Ad esempio, se aumenta la potenza consumata dall'apparecchiatura, aumenterà corrispondentemente il consumo corrente. Di norma, ciò porta ad una caduta di tensione tra la resistenza dei fili e la sorgente di corrente.

Tra i tanti dispositivi di stabilizzazione, il più affidabile è considerato un circuito stabilizzatore di corrente di campo, in cui il transistor è collegato in serie alla resistenza di carico. Ciò provoca solo piccole variazioni nella corrente di carico, mentre il valore della tensione di ingresso cambia costantemente.

Per sapere come funzionano tali stabilizzatori, è necessario conoscere la struttura e il principio di funzionamento dei transistor ad effetto di campo. Questi elementi sono controllati da un campo elettrico, da qui il loro nome. Il campo elettrico stesso nasce sotto l'influenza della tensione applicata, pertanto tutti i transistor ad effetto di campo sono dispositivi a semiconduttore che funzionano sotto il controllo di una tensione che apre i canali di questi dispositivi.

Un transistor ad effetto di campo è costituito da tre elettrodi: source, drain e gate. Le particelle cariche entrano attraverso la sorgente ed escono attraverso lo scarico. La chiusura o l'apertura del flusso di particelle viene effettuata mediante un otturatore che funge da rubinetto. Le particelle cariche fluiranno solo se la tensione deve essere applicata tra lo scarico e la sorgente. Se non c'è tensione, non ci sarà corrente nel canale. Pertanto, maggiore è la tensione applicata, maggiore sarà l'apertura del rubinetto. Per questo motivo, la corrente nel canale tra drain e source aumenta e la resistenza del canale diminuisce. Per gli alimentatori, i transistor ad effetto di campo funzionano in modalità interruttore, garantendo la completa apertura o chiusura del canale.

Queste proprietà consentono di calcolare uno stabilizzatore di corrente su un transistor, che garantisce che i parametri attuali siano mantenuti ad un certo livello. L'uso di transistor ad effetto di campo determina anche il principio di funzionamento di tale stabilizzatore. Tutti sanno che ogni sorgente di corrente ideale ha una FEM tendente all'infinito e anche una resistenza interna infinitamente grande. Ciò consente di ottenere una corrente con i parametri richiesti, indipendentemente dalla resistenza del carico.

In una sorgente così ideale si forma una corrente che rimane allo stesso livello nonostante i cambiamenti nella resistenza del carico. Mantenere la corrente a un livello costante richiede un cambiamento costante nell'entità della forza elettromagnetica nell'intervallo sopra lo zero e verso l'infinito. Cioè, la resistenza del carico e la FEM devono cambiare in modo tale che la corrente rimanga stabilmente allo stesso livello.

Tuttavia, in pratica, un microcircuito stabilizzatore di corrente così ideale non sarà in grado di fornire tutte le qualità necessarie. Ciò è dovuto al fatto che l'intervallo di tensione sul carico è molto limitato e non supporta il livello di corrente richiesto. In condizioni reali, le sorgenti di corrente e tensione vengono utilizzate insieme. Un esempio è una rete regolare con una tensione di 220 volt, nonché altre fonti sotto forma di batterie, generatori, alimentatori e altri dispositivi che generano elettricità. A ciascuno di essi possono essere collegati in serie stabilizzatori di corrente che utilizzano transistor ad effetto di campo. Le uscite di questi dispositivi sono essenzialmente sorgenti di corrente con i parametri richiesti.

Schemi elettrici fai da te in casa

Il principale parametro elettrico dei diodi emettitori di luce (LED) è la loro corrente operativa. Quando vediamo la tensione operativa nella tabella delle caratteristiche dei LED, dobbiamo capire che stiamo parlando della caduta di tensione attraverso il LED quando scorre la corrente operativa. Cioè, la corrente operativa determina la tensione operativa del LED. Pertanto solo uno stabilizzatore di corrente per i LED può garantirne il funzionamento affidabile.

Scopo e principio di funzionamento

Gli stabilizzatori devono fornire una corrente operativa costante per i LED quando l'alimentatore ha problemi con deviazioni di tensione dalla norma (ti interesserà saperlo). Per proteggere il LED dal surriscaldamento è innanzitutto necessaria una corrente operativa stabile. Dopotutto, se viene superata la corrente massima consentita, i LED si guastano. Inoltre, la stabilità della corrente operativa garantisce la costanza del flusso luminoso del dispositivo, ad esempio quando le batterie sono scariche o fluttuazioni di tensione nella rete di alimentazione.

Gli attuali stabilizzatori per LED hanno diversi tipi di design e l'abbondanza di opzioni di design è piacevole alla vista. La figura mostra i tre circuiti stabilizzatori a semiconduttore più popolari.

1. Schema a) - Stabilizzatore parametrico. In questo circuito, il diodo zener imposta una tensione costante alla base del transistor, che è collegato secondo il circuito inseguitore di emettitore. A causa della stabilità della tensione alla base del transistor, anche la tensione ai capi del resistore R è costante. In virtù della legge di Ohm, anche la corrente attraverso il resistore non cambia. Poiché la corrente del resistore è uguale alla corrente dell'emettitore, le correnti dell'emettitore e del collettore del transistor sono stabili. Includendo il carico nel circuito del collettore, otteniamo una corrente stabilizzata.
2. Schema b). Nel circuito, la tensione sul resistore R è stabilizzata come segue. All'aumentare della caduta di tensione su R, il primo transistor si apre maggiormente. Ciò porta ad una diminuzione della corrente di base del secondo transistor. Il secondo transistor si chiude leggermente e la tensione su R si stabilizza.
3. Schema c). Nel terzo circuito, la corrente di stabilizzazione è determinata dalla corrente iniziale del transistor ad effetto di campo. È indipendente dalla tensione applicata tra drain e source.

Nei circuiti a) eb), la corrente di stabilizzazione è determinata dal valore del resistore R. Utilizzando un resistore subline invece di un resistore costante, è possibile regolare la corrente di uscita degli stabilizzatori.

I produttori di componenti elettronici producono molti chip regolatori LED. Pertanto, attualmente, gli stabilizzatori integrati sono più spesso utilizzati nei prodotti industriali e nei progetti di radioamatori. Puoi leggere tutti i modi possibili per collegare i LED.

Rassegna di modelli famosi

La maggior parte dei microcircuiti per l'alimentazione dei LED sono realizzati sotto forma di convertitori di tensione a impulsi. I convertitori in cui il ruolo di un dispositivo di accumulo dell'energia elettrica è svolto da un induttore (induttanza) sono chiamati booster. Nei booster, la conversione della tensione avviene a causa del fenomeno dell'autoinduzione. Uno dei tipici circuiti booster è mostrato in figura.

Il circuito stabilizzatore di corrente funziona come segue. Un interruttore a transistor situato all'interno del microcircuito chiude periodicamente l'induttore al filo comune. Nel momento in cui l'interruttore si apre, nell'induttore si forma un EMF di autoinduzione, che viene raddrizzato da un diodo. È caratteristico che l'EMF di autoinduzione possa superare significativamente la tensione della fonte di alimentazione.

Come puoi vedere dal diagramma, sono necessari pochissimi componenti per realizzare un booster sul TPS61160 prodotto da Texas Instruments. Gli accessori principali sono l'induttore L1, il diodo Schottky D1, che rettifica la tensione impulsiva all'uscita del convertitore e il set R.

Il resistore svolge due funzioni. In primo luogo, il resistore limita la corrente che scorre attraverso i LED e, in secondo luogo, il resistore funge da elemento di feedback (una sorta di sensore). La tensione di misurazione viene rimossa da esso e i circuiti interni del chip stabilizzano la corrente che scorre attraverso il LED ad un determinato livello. Modificando il valore del resistore è possibile modificare la corrente dei LED.

Il convertitore TPS61160 funziona a una frequenza di 1,2 MHz, la corrente di uscita massima può essere 1,2 A. Utilizzando il microcircuito è possibile alimentare fino a dieci LED collegati in serie. La luminosità dei LED può essere modificata applicando un segnale PWM a ciclo di lavoro variabile all'ingresso “controllo luminosità”. L'efficienza del circuito sopra indicato è di circa l'80%.

Va notato che i booster vengono solitamente utilizzati quando la tensione sui LED è superiore alla tensione dell'alimentatore. Nei casi in cui è necessario ridurre la tensione, vengono spesso utilizzati stabilizzatori lineari. MAXIM offre un'intera linea di stabilizzatori MAX16xxx. Nella figura è mostrato un tipico schema di collegamento e la struttura interna di tali microcircuiti.

Come si può vedere dallo schema a blocchi, la corrente del LED è stabilizzata da un transistor ad effetto di campo a canale P. La tensione di errore viene rimossa dal resistore R sens e fornita al circuito di controllo del campo. Poiché il transistor ad effetto di campo funziona in modalità lineare, l'efficienza di tali circuiti è notevolmente inferiore a quella dei circuiti convertitori di impulsi.

La linea di circuiti integrati MAX16xxx viene spesso utilizzata nelle applicazioni automobilistiche. La tensione di ingresso massima dei chip è 40 V, la corrente di uscita è 350 mA. Loro, come gli stabilizzatori di commutazione, consentono l'attenuazione PWM.

Stabilizzatore su LM317

Non solo i microcircuiti specializzati possono essere utilizzati come stabilizzatori di corrente per i LED. Il circuito LM317 è molto popolare tra i radioamatori.

LM317 è un classico regolatore di tensione lineare con molti analoghi. Nel nostro paese, questo microcircuito è noto come KR142EN12A. Nella figura è mostrato un tipico circuito per il collegamento dell'LM317 come stabilizzatore di tensione.

Per trasformare questo circuito in uno stabilizzatore di corrente è sufficiente escludere il resistore R1 dal circuito. L'inclusione di LM317 come stabilizzatore di corrente lineare è la seguente.

Calcolare questo stabilizzatore è abbastanza semplice. È sufficiente calcolare il valore del resistore R1 sostituendo il valore corrente nella seguente formula:

La potenza dissipata dal resistore è pari a:

Stabilizzatore regolabile

Il circuito precedente può essere facilmente convertito in uno stabilizzatore regolabile. Per fare ciò, è necessario sostituire il resistore costante R1 con un potenziometro. Il diagramma sarà simile al seguente:

Come realizzare uno stabilizzatore per un LED con le tue mani

Tutti gli schemi di stabilizzazione di cui sopra utilizzano un numero minimo di parti. Pertanto, anche un radioamatore alle prime armi che ha acquisito le capacità di lavorare con un saldatore può assemblare autonomamente tali strutture. I design dell'LM317 sono particolarmente semplici. Non è nemmeno necessario progettare un circuito stampato per realizzarli. È sufficiente saldare un resistore adatto tra il pin di riferimento del microcircuito e la sua uscita.

Inoltre, due conduttori flessibili devono essere saldati all'ingresso e all'uscita del microcircuito e la struttura sarà pronta. Se si intende alimentare un potente LED utilizzando lo stabilizzatore di corrente sull'LM317, il microcircuito deve essere dotato di un radiatore che garantisca la rimozione del calore. Come radiatore puoi utilizzare una piccola piastra di alluminio con una superficie di 15-20 centimetri quadrati.

Quando si realizzano progetti di booster, è possibile utilizzare bobine di filtro di vari alimentatori come induttanze. Ad esempio, gli anelli di ferrite degli alimentatori dei computer sono adatti per questi scopi: attorno ad essi dovrebbero essere avvolte diverse dozzine di giri di filo smaltato con un diametro di 0,3 mm.

Quale stabilizzatore utilizzare in un'auto

Al giorno d'oggi, gli appassionati di auto sono spesso impegnati ad aggiornare la tecnologia di illuminazione delle loro auto, utilizzando LED o strisce LED per questi scopi (leggi). È noto che la tensione della rete di bordo di un'auto può variare notevolmente a seconda della modalità operativa del motore e del generatore. Pertanto, nel caso di un'auto, è particolarmente importante utilizzare non uno stabilizzatore da 12 volt, ma uno progettato per un tipo specifico di LED.

Per un'auto, possiamo consigliare progetti basati su LM317. È inoltre possibile utilizzare una delle modifiche di uno stabilizzatore lineare con due transistor, in cui un potente transistor ad effetto di campo a canale N viene utilizzato come elemento di potenza. Di seguito sono riportate le opzioni per tali schemi, incluso lo schema.

Conclusione

Riassumendo, possiamo dire che per un funzionamento affidabile delle strutture LED, è necessario alimentarle utilizzando stabilizzatori di corrente. Molti circuiti stabilizzatori sono semplici e facili da realizzare. Ci auguriamo che le informazioni fornite nel materiale siano utili a tutti coloro che sono interessati a questo argomento.

Si ritiene erroneamente che la tensione di alimentazione sia un indicatore importante per un LED. Tuttavia non lo è. Per il suo corretto funzionamento è fondamentale il consumo di corrente continua (Iconsumption), che solitamente si aggira attorno ai 20 milliampere. La corrente nominale è determinata dal design del LED e dall'efficienza di dissipazione del calore.

Ma l'entità della caduta di tensione, determinata principalmente dal materiale semiconduttore di cui è composto il LED, può variare da 1,8 a 3,5 V.

Ne consegue che per il normale funzionamento del LED è necessario lo stabilizzatore di corrente e non lo stabilizzatore di tensione. In questo articolo vedremo stabilizzatore di corrente su lm317 per LED.

Stabilizzatore di corrente per LED - descrizione

Naturalmente, il modo più semplice per limitare il consumo di icone. per il LED è . Ma va notato che questo metodo è inefficace a causa delle grandi perdite di energia ed è adatto solo per LED a bassa corrente.

Formula per il calcolo della resistenza richiesta: Rd= (Upit.-Ufall.)/Ipot.

Esempio: Upit. = 12 V; Aggiorna. sul LED = 1,5 V; Iconuso LED = 0,02 A. È necessario calcolare la resistenza aggiuntiva Rd.

Nel nostro caso, Rd = (12,5V-1,5V)/0,02A = 550 Ohm.

Ma ancora una volta, ripeto, questo metodo di stabilizzazione è adatto solo per LED a bassa potenza.

Opzione successiva stabilizzatore di corrente acceso più pratico. Nello schema seguente, LM317 limita Iinput. LED, che è impostato dalla resistenza R.

Per un funzionamento stabile sull'LM317, la tensione di ingresso deve superare la tensione di alimentazione del LED di 2-4 volt. L'intervallo di limitazione della corrente di uscita è 0,01 A...1,5 A e con una tensione di uscita fino a 35 volt.

Formula per calcolare la resistenza del resistore R: R=1,25/Iconst.

Esempio: per LED con Ipot. a 200mA, R= 1,25/0, 2A=6,25 Ohm.

Calcolatore dello stabilizzatore di corrente per LM317

Per calcolare la resistenza e la potenza del resistore è sufficiente inserire la corrente richiesta:

Non dimenticare che la corrente continua massima che l'LM317 può gestire è di 1,5 A con un buon dissipatore di calore. Per correnti più elevate, utilizzane uno da 5 ampere e con un buon radiatore fino a 8 ampere.

Se è necessario regolare la luminosità del LED, l'articolo fornisce un esempio di un circuito che utilizza lo stabilizzatore di tensione LM2941.

Il parametro di potenza più importante per qualsiasi LED è la corrente. Quando si collega un LED a un'auto, la corrente richiesta può essere impostata utilizzando un resistore. In questo caso la resistenza viene calcolata in base alla tensione massima della rete di bordo (14,5 V). Lo svantaggio di questo collegamento è che il LED non si illumina alla massima luminosità quando la tensione nella rete di bordo del veicolo è inferiore al valore massimo.

Un modo più corretto è collegare il LED tramite uno stabilizzatore di corrente (driver). Rispetto ad un resistore limitatore di corrente, uno stabilizzatore di corrente ha un’efficienza maggiore ed è in grado di fornire al LED la corrente necessaria sia a tensione massima che a tensione ridotta nella rete di bordo del veicolo. I più affidabili e facili da assemblare sono gli stabilizzatori basati su circuiti integrati specializzati (IC).

Stabilizzatore su LM317

Lo stabilizzatore regolabile a tre terminali lm317 è ideale per progettare alimentatori semplici utilizzati in un'ampia varietà di dispositivi. Il circuito più semplice per collegare lm317 come stabilizzatore di corrente ha un'elevata affidabilità e un cablaggio ridotto. Un tipico circuito di pilotaggio di corrente lm317 per un'auto è mostrato nella figura seguente e contiene solo due componenti elettronici: un microcircuito e un resistore. Oltre a questo circuito, esistono molte altre soluzioni circuitali più complesse per costruire driver utilizzando una varietà di componenti elettronici. È possibile trovare una descrizione dettagliata, il principio di funzionamento, i calcoli e la selezione degli elementi dei due circuiti più popolari su lm317.

I principali vantaggi degli stabilizzatori lineari costruiti sulla base di lm317 sono la facilità di assemblaggio e il basso costo dei componenti utilizzati nel cablaggio. Il prezzo al dettaglio del circuito integrato stesso non supera 1 dollaro e il circuito del driver finito non richiede modifiche. È sufficiente misurare la corrente in uscita con un multimetro per assicurarsi che corrisponda ai dati calcolati.

Gli svantaggi dell'LM317 MM includono un forte riscaldamento del case con una potenza di uscita superiore a 1 W e, di conseguenza, la necessità di rimozione del calore. A questo scopo, l'alloggiamento del tipo TO-220 è dotato di un foro per il collegamento bullonato al radiatore. Inoltre, lo svantaggio del circuito di cui sopra può essere considerato la corrente di uscita massima, non superiore a 1,5 A, che stabilisce un limite al numero di LED nel carico. Tuttavia, ciò può essere evitato collegando più stabilizzatori di corrente in parallelo o utilizzando il microcircuito lm338 o lm350 invece dell'lm317, progettati per correnti di carico più elevate.

Stabilizzatore su PT4115

PT4115 è un chip unificato sviluppato da PowTech appositamente per costruire driver per LED ad alta potenza, che possono essere utilizzati anche nelle automobili. Nella figura seguente sono mostrati un tipico circuito di collegamento del PT4115 e la formula per il calcolo della corrente di uscita.

Vale la pena sottolineare l'importanza di avere un condensatore in ingresso, senza il quale il PT4115 MI si guasterà la prima volta che viene acceso.

Puoi capire perché ciò accade, nonché familiarizzare con un calcolo e una selezione più dettagliati degli elementi rimanenti del circuito. Il microcircuito ha guadagnato fama grazie alla sua versatilità e ad un insieme minimo di parti nel cablaggio. Per accendere un LED con potenza da 1 a 10 W, l'automobilista deve solo calcolare la resistenza e selezionare l'induttanza dall'elenco standard.

Il PT4115 ha un ingresso DIM che espande notevolmente le sue capacità. Nella versione più semplice, quando è sufficiente accendere il LED ad una determinata luminosità, non viene utilizzato. Ma se è necessario regolare la luminosità del LED, all'ingresso DIM viene fornito il segnale dall'uscita del convertitore di frequenza o la tensione dall'uscita del potenziometro. Sono disponibili opzioni per impostare un potenziale specifico sul pin DIM utilizzando un MOSFET. In questo caso, quando viene applicata l'alimentazione, il LED si illumina alla massima luminosità e quando il MOSFET si avvia, il LED riduce la luminosità della metà.

Gli svantaggi di un driver LED per auto basato su PT4115 includono la difficoltà di selezionare il resistore di impostazione della corrente Rs a causa della sua resistenza molto bassa. La durata del LED dipende direttamente dall'accuratezza della sua valutazione.

Entrambi i microcircuiti discussi si sono dimostrati eccellenti nella costruzione di driver per LED in un'auto con le proprie mani. LM317 è uno stabilizzatore lineare collaudato e noto da tempo, la cui affidabilità è fuori dubbio. Un driver basato su di esso è adatto per organizzare l'illuminazione interna e del cruscotto, le svolte e altri elementi della messa a punto dei LED in un'auto.

PT4115 è un nuovo stabilizzatore integrato con un potente transistor MOSFET in uscita, alta efficienza e capacità di attenuazione.

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Non è un segreto che le lampade a LED si brucino periodicamente, nonostante i lunghi periodi di garanzia stabiliti dai produttori. Molte persone semplicemente non conoscono le vere ragioni per cui falliscono. Tuttavia, non ci sono particolari difficoltà qui, è solo che tali lampade hanno determinati parametri che richiedono una stabilizzazione obbligatoria. Questa è la forza attuale nella lampada stessa e la caduta di tensione nella rete di alimentazione.

Per risolvere questo problema viene utilizzato uno stabilizzatore di corrente per LED. Tuttavia, non tutti gli stabilizzatori possono risolvere efficacemente il problema. Pertanto, in alcuni casi si consiglia di realizzare autonomamente uno stabilizzatore. Prima di iniziare questo processo, è necessario comprendere attentamente lo scopo, la struttura e il principio di funzionamento dello stabilizzatore per evitare errori durante l'assemblaggio del circuito.

Scopo dello stabilizzatore

La funzione principale dello stabilizzatore è equalizzare la corrente, indipendentemente dalle cadute di tensione nella rete elettrica. Esistono due tipi di dispositivi di stabilizzazione: lineari e pulsati. Nel primo caso, tutti i parametri di uscita vengono regolati distribuendo la potenza tra il carico e la sua stessa resistenza. La seconda opzione è molto più efficiente, poiché in questo caso ai LED viene fornita solo la quantità di energia richiesta. Il funzionamento di tali stabilizzatori si basa sul principio della modulazione dell'ampiezza dell'impulso.

Ha un'efficienza maggiore di almeno il 90%. Tuttavia, hanno un circuito piuttosto complesso e, di conseguenza, un costo elevato rispetto ai dispositivi di tipo lineare. Va notato che l'uso degli stabilizzatori LM317 è consentito solo per i circuiti lineari. Non possono essere collegati a circuiti con valori di corrente elevati. Ecco perché questi dispositivi sono più adatti all'uso con i LED.

La necessità di utilizzare stabilizzatori è spiegata dalle caratteristiche dei parametri LED. Si distinguono per una caratteristica corrente-tensione non lineare, quando una variazione di tensione sul LED porta ad una variazione sproporzionata di corrente. All'aumentare della tensione, la corrente aumenta molto lentamente all'inizio, quindi non si osserva alcun bagliore. Inoltre, quando la tensione raggiunge un valore di soglia, l'emissione di luce inizia con un contemporaneo rapido aumento della corrente. Se la tensione continua ad aumentare, la corrente aumenta ancora di più, causando la bruciatura del LED.

Le caratteristiche del LED riflettono il valore della tensione di soglia come tensione diretta alla corrente nominale. La corrente nominale per la maggior parte dei LED a basso consumo è di 20 mA. I LED ad alta potenza richiedono valori di corrente più elevati, che raggiungono i 350 mA o superiori. Generano una grande quantità di calore e sono installati su appositi dissipatori di calore.

Per garantire il normale funzionamento dei LED, l'alimentazione deve essere collegata ad essi tramite uno stabilizzatore di corrente. Ciò è dovuto alla diffusione della tensione di soglia. Cioè, diversi tipi di LED hanno tensioni dirette diverse. Anche le lampade dello stesso tipo potrebbero non avere la stessa tensione diretta, e non solo il suo valore minimo, ma anche quello massimo.

Pertanto, se alla stessa fonte, passeranno attraverso se stessi correnti completamente diverse. La differenza di corrente porta al loro guasto prematuro o al burnout istantaneo. Per evitare tali situazioni, si consiglia di accendere i LED insieme a dispositivi stabilizzatori progettati per equalizzare la corrente e portarla ad un valore specifico specificato.

Dispositivi stabilizzatori di tipo lineare

Utilizzando uno stabilizzatore, la corrente che passa attraverso il LED viene impostata su un valore specificato, indipendentemente dalla tensione applicata al circuito. Se la tensione supera il livello di soglia, la corrente rimarrà la stessa e non cambierà. In futuro, quando la tensione totale aumenterà, il suo aumento avverrà solo sullo stabilizzatore di corrente e sul LED rimarrà invariato.

Pertanto, con i parametri LED invariati, lo stabilizzatore di corrente può essere chiamato stabilizzatore di potenza. La distribuzione della potenza attiva generata dal dispositivo sotto forma di calore avviene tra lo stabilizzatore e il LED in proporzione alla tensione su ciascuno di essi. Questo tipo di stabilizzatore è chiamato lineare.

Il riscaldamento dello stabilizzatore di corrente lineare aumenta con l'aumento della tensione ad esso applicata. Questo è il suo principale svantaggio. Tuttavia, questo dispositivo presenta numerosi vantaggi. Non vi è alcuna interferenza elettromagnetica durante il funzionamento. Il design è molto semplice, il che rende il prodotto abbastanza economico nella maggior parte dei progetti.

Esistono applicazioni in cui un regolatore di corrente lineare per LED a 12 V diventa più efficiente di un convertitore a commutazione, soprattutto quando la tensione di ingresso è solo leggermente superiore alla tensione del LED. Se l'alimentazione viene fornita dalla rete, il circuito può utilizzare un trasformatore, all'uscita del quale è collegato uno stabilizzatore lineare.

Pertanto, prima la tensione viene ridotta allo stesso livello del LED, dopodiché lo stabilizzatore lineare imposta il valore di corrente richiesto. Un'altra opzione consiste nell'avvicinare la tensione del LED alla tensione di alimentazione. A tale scopo i LED sono collegati in serie in una catena comune. Di conseguenza, la tensione totale nel circuito sarà la somma delle tensioni di ciascun LED.

Alcuni stabilizzatori di corrente possono essere realizzati su un transistor ad effetto di campo utilizzando una giunzione pn. La corrente di drain viene impostata utilizzando la tensione gate-source. La corrente che passa attraverso il transistor è uguale alla corrente di drain iniziale specificata nella documentazione tecnica. La tensione operativa minima di tale dispositivo dipende dal transistor ed è di circa 3 V.

Stabilizzatori di corrente impulsiva

I dispositivi più economici includono gli stabilizzatori di corrente, che si basano su un convertitore di impulsi. Questo elemento è anche noto come convertitore di chiavi o convertitore. All'interno del convertitore, l'energia viene pompata in determinate porzioni sotto forma di impulsi, da cui il nome. In un dispositivo che funziona normalmente, il consumo energetico avviene in modo continuo. Viene trasmesso continuamente tra i circuiti di ingresso e di uscita e viene anche alimentato continuamente al carico.

Nei circuiti elettrici, uno stabilizzatore di corrente e tensione basato su convertitori di impulsi ha quasi lo stesso principio di funzionamento. L'unica differenza è che viene controllata la corrente attraverso il carico anziché la tensione attraverso il carico. Se la corrente nel carico diminuisce, lo stabilizzatore aumenta la potenza. In caso di aumento la potenza viene ridotta. Ciò consente di creare stabilizzatori di corrente per LED ad alta potenza.

I circuiti più comuni hanno inoltre un elemento reattivo chiamato choke. L'energia gli viene fornita in alcune porzioni dal circuito di ingresso, che viene successivamente trasferita al carico. Tale trasmissione avviene tramite un interruttore o una chiave, che si trova in due stati principali: spento e acceso. Nel primo caso non passa corrente e non viene rilasciata potenza. Nel secondo caso la chiave conduce corrente pur avendo una resistenza molto bassa. Pertanto anche la potenza rilasciata è prossima allo zero. Pertanto, il trasferimento di energia avviene praticamente senza alcuna perdita di potenza. Tuttavia, la corrente impulsiva è considerata instabile e per stabilizzarla vengono utilizzati filtri speciali.

Oltre agli ovvi vantaggi, il convertitore di impulsi presenta gravi svantaggi, la cui eliminazione richiede soluzioni progettuali e tecniche specifiche. Questi dispositivi hanno una progettazione complessa e creano interferenze elettromagnetiche ed elettriche. Consumano una certa quantità di energia per il proprio lavoro e, di conseguenza, si riscaldano. Il loro costo è significativamente superiore a quello degli stabilizzatori lineari e dei dispositivi di trasformazione. Tuttavia, la maggior parte delle carenze vengono superate con successo, motivo per cui gli stabilizzatori di commutazione sono molto apprezzati dai consumatori.

Alimentatore LED