Важнейшим параметром питания любого светодиода является ток. При подключении светодиода в авто, необходимый ток можно задать с помощью резистора. В этом случае резистор рассчитывается исходя из максимального напряжения бортовой сети (14,5В). Отрицательной стороной данного подключения является свечение светодиода не на полную яркость при напряжении в бортовой сети автомобиля ниже максимального значения.
Более правильным способом является подключение светодиода через стабилизатор тока (драйвер). По сравнению с токоограничивающим резистором, стабилизатор тока обладает более высоким КПД и способен обеспечить светодиод необходимым током как при максимальном, так и при пониженном напряжении в бортовой сети автомобиля. Наиболее надежными и простыми в сборке являются стабилизаторы на базе специализированных интегральных микросхем (ИМ).
Трёхвыводной регулируемый стабилизатор lm317 идеально подходит для конструирования несложных источников питания, которые применяются в самых разнообразных устройствах. Простейшая схема включения lm317 в качестве стабилизатора тока имеет высокую надежность и небольшую обвязку. Типовая схема токового драйвера на lm317 для автомобиля представлена на рисунке ниже и содержит всего два электронных компонента: микросхему и резистор. Помимо данной схемы, существует множество других, более сложных схемотехнических решений для построения драйверов с применением множества электронных компонентов. Детальное описание, принцип действия, расчеты и выбор элементов двух самых популярных схем на lm317 можно найти .
Главные достоинства линейных стабилизаторов, построенных на базе lm317, простота сборки и дешевизна используемых в обвязке компонентов. Розничная цена самого ИС составляет не более 1$, а готовая схема драйвера не нуждается в наладке. Достаточно замерить мультиметром выходной ток, чтобы убедиться в его соответствии с расчётными данными.
К недостаткам ИМ lm317 можно отнести сильный нагрев корпуса при выходной мощности более 1 Вт и, как следствие, необходимость в отводе тепла. Для этого в корпусе типа ТО-220 предусмотрено отверстие под болтовое соединение с радиатором. Также недостатком приведенной схемы можно считать максимальный выходной ток, не более 1,5 А, что устанавливает ограничение на количество светодиодов в нагрузке. Однако этого можно избежать путём параллельного включения нескольких стабилизаторов тока или использовать вместо lm317 микросхему lm338 или lm350, которые рассчитаны на более высокие токи нагрузки.
PT4115 – унифицированная микросхема, разработанная компанией PowTech специально для построения драйверов для мощных светодиодов, которую можно использовать также и в автомобиле. Типовая схема включения PT4115 и формула расчета выходного тока приведены на рисунке ниже.
Стоит подчеркнуть важность наличия конденсатора на входе, без которого ИМ PT4115 при первом же включении выйдет из строя.
Понять, почему так происходит, а также ознакомиться с более детальным расчетом и выбором остальных элементов схемы можно . Известность микросхема получила, благодаря своей многофункциональности и минимальному набору деталей в обвязке. Чтобы зажечь светодиод мощностью от 1 до 10 Вт, автолюбителю нужно всего лишь рассчитать резистор и выбрать индуктивность из стандартного перечня.
PT4115 имеет вход DIM, который значительно расширяет её возможности. В простейшем варианте, когда нужно просто зажечь светодиод на заданную яркость, он не используется. Но если необходимо регулировать яркость светодиода, то на вход DIM подают либо сигнал с выхода частотного преобразователя, либо напряжение с выхода потенциометра. Существуют варианты задания определенного потенциала на выводе DIM с помощью МОП-транзистора. В этом случае в момент подачи питания светодиод светится на полную яркость, а при запуске МОП-транзистора светодиод уменьшает яркость наполовину.
К недостаткам драйвера светодиодов для авто на базе PT4115 можно отнести сложность подбора токозадающего резистора Rs из-за его очень малого сопротивления. От точности его номинала напрямую зависит срок службы светодиода.
Обе рассмотренные микросхемы прекрасно зарекомендовали себя в конструировании драйверов для светодиодов в автомобиле своими руками. LM317 – давно известный проверенный линейный стабилизатор, в надежности которого нет сомнений. Драйвер на его основе подойдёт для организации подсветки салона и приборной панели, поворотов и прочих элементов светодиодного тюнинга в авто.
PT4115 – более новый интегральный стабилизатор с мощным MOSFET-транзистором на выходе, высоким КПД и возможностью диммирования.
Читайте так же
Светодиодные поделки, а также различного рода подсветки сегодня встречаются все чаще. Однако стоит одному светодиоду перестать работать, как все впечатление от света пропадает. Для этого чтобы разочарование не настигло, стоит использовать стабилизаторы, которые устанавливаются на светодиодные конструкции.
Если разобраться в причине, по которой происходит перегорание светодиодных ламп, то здесь все просто. Ни для кого не секрет, что все светодиодные элементы, которые так оригинально украшают авто, рассчитаны на работу при постоянном напряжении с показателем 12 вольт. Но напряжение, которое выдает бортовая сеть, практически не может обеспечивать такой показатель. Как правило, оно составляет 15 вольт. В результате светодиоды начинать тускнеть, моргать или вовсе перестают работать.
Для того чтобы бороться с такой проблемой, стоит использовать стабилизатор напряжения , который можно создать самостоятельно, ведь для этого особых знаний не требуется.
Стабилизатор, рассчитанный на 12 вольт, можно приобрести практически в любом магазине, где продаются радиодетали. Можно выбирать совершенно разную маркировку. Самым простым вариантом можно выделить КРЕН 8Б, а также стоит приобрести диод 1N4007. Последний стоит использовать с целью устранения возможности появления переполюсовки. При создании стабилизатора диод необходимо впаять на вход. Когда диод на месте, можно приступать к подключению стабилизаторов.
После проведения работы, можно произвести замеры. Измеряя напряжение, которое дает бортовая сеть при неработающем зажигании, видим, что оно составляет 12.24 вольта. Светодиодные элементы на него могут и не прореагировать. А вот если включить зажигание, то напряжение равно 14.44. После того как установлены стабилизаторы, видно что они свою работу полностью выполняют и напряжение выдается не более 12 вольт.
› Стабилизатор питания для светодиодов 12ВК изучению данной темы подстегнул перегоревший светодиод (кукурузина) в габаритах за 250рублей. Установив на машину данную хрень, столкнулся с тем, что те довольно быстро вышли из строя из-за некачественного питания.
Преамбула
Автомобильная бортовая электросеть - довольно «грязная» среда в плане всяческих помех, просадок и выбросов напряжения. Тут импульсные помехи до ста и более вольт амплитуды при работе генератора, «гуляющее» напряжение, в зависимости от состояния аккумулятора и оборотов двигателя, сильные просадки при работе стартера. Плюс привнесенные помехи от некачественных потребителей внутри самого авто, статические наводки от движущихся частей ходовой и внешних источников, типа трамвайных линий и ЛЭП, и т. д. Если штатные электронные узлы автомобиля, как правило, имеют хорошую защиту и фильтрацию от подобного рода проблем, то менее важные электроцепи, такие например, как цепи освещения или прикуривателя, практически от них не защищены. Это следует учитывать при собственноручной модификации автомашины. Набирающие сейчас популярность дневные ходовые огни и светодиодное освещение, используют в качестве светоилучающих элементов светодиоды (LED - light emitting diode). С электротехнической точки зрения, светодиод это очень требовательный к источнику питания потребитель. Для работы в номинальном режиме, а следовательно и для сохранения заявленного срока службы и светосилы, светодиодам требуется питание постоянным, строго дозированным током, отсутствие импульсных помех, особенно обратной, по отношению к рабочей, полярности. Результат невыполнения данных условий вы наверняка видели на любой оживленной улице, глядя на авто с копеечными китайскими «кластерами» - часть светодиодов не горит, другая мерцает в такт генератору или едва тлеет. Печальное зрелище. Причина в том, что в таких кластерах используются в лучшем случае токоограничительные резисторы и диоды для исключения выбросов обратной полярности и защиты от переполюсовки, при этом никакой фильтрации и стабилизации не предусмотрено. От такой простейшей схемы есть толк только при питании стабилизированным и отфильтрованным напряжением (но даже в этом случае не учитывается температурный режим светодиодов). Таким образом, вся «грязь» из автомобильной бортсети, попадает прямиком на нежные кристаллы светодиодов, вызывая их преждевременную деградацию и разрушение. Очевидно, что для избежания этого, следует питать светодиоды через фильтр-стабилизатор. В идеале это должен быть стабилизатор тока, но для питания фабрично изготовленных осветителей, изначально рассчитанных на питание от 12 вольт, подойдет и стабилизатор напряжения.
(осторожно, многабукаф)Итак, наше ТЗ состоит в следующем: имея на входе напряжение бортовой сети автомобиля со всеми его бросками, просадками и помехами, получить на выходе стабильные 12 вольт с током нагрузки порядка 0,3-0,4 ампера.
Здесь мы сталкиваемся с первой трудностью - напряжение бортсети в разных ситуациях может быть как выше, так и ниже 12 вольт. Усредненно примем диапазон изменения входного напряжения как 8-16 вольт. Соответственно, схеме стабилизатора в различных ситуациях придется работать как в повышающем, так и в понижающем режиме. Следовательно, сразу можно отбросить такой простейший вариант, как применение параметрического стабилизатора (отечественная МС КР12ЕН или зарубежная LM7812), поскольку данные микросхемы работают только на понижение, подвержены нагреву в работе, и требуют превышения входного напряжения как минимум на пару вольт над выходным. Очевидно, что лучшим выбором будет применение импульсного преобразователя напряжения, причем способного работать в повышающе-понижающем режиме. Для построения данного преобразователя, воспользуемся топологией SEPIC (single-ended primary inductor converter, преобразователь с несимметрично нагруженной первичной индуктивностью), а в качестве управляющей микросхемы, применим дешевую и широко распространенную MC3x063, имеющую массу аналогов.
Более подробное описание архитектуры SEPIC и принципы действия базирующихся на ней преобразователей, можно найти в интернете, просто введя в поисковике строку «sepic converter». Эта тема достаточно хорошо разжевана, в том числе есть масса статей на русском языке, поэтому подробно останавливаться на этом не будем. Нам же сейчас более важен тот факт, что sepic-переобразователь позволяет получать стабильное выходное напряжение при входном напряжении как выше, так и ниже выходного. Отличная статья с описанием методики расчета параметров такого преобразователя и даже онлайн-калькулятором, находится . По сути рассматриваемая в статье схема, является переработанным под автомобильную специфику решением, имеющимся на том же сайте.
Следует сразу отметить, что поскольку схема содержит несинхронный элемент - диод шоттки, а управляющая микросхема имеет относительно невысокую рабочую частоту, ее нагрузочная способность весьма невелика. По сути 1-1,5 ампера является разумным пределом тока нагрузки, поскольку с его ростом, растут также пиковые токи через ключ, диод и катушки (которые в среднем втрое больше номинального тока). Конечно, все это можно решить, применяя более мощные транзистор и диод, используя внешний теплоотвод и катушки, намотанные толстым проводом, но габариты подобного изделия, КПД и тепловые потери при этом получатся совершенно неприемлемыми. Для питания мощных потребителей, вроде ноутбука или автомобильного компьютера, лучше применять иные схемотехнические решения, например схемы синхронных преобразователей на МС LTC3780 или БП с трансформаторной развязкой. В нашем же случае, рассмотренная ниже схема вполне подойдет.
Вторая проблема - защита от помех. Ее решить относительно просто. На входе должен стоять хороший LC-фильтр для гашения различных гармоник периодических помех и сглаживания бросков тока. Для защиты от импульсных помех, применим супрессор или TVS-диод, на худой конец сойдет и двуханодный стабилитрон, хотя толку от него в этом качестве почти никакого.
Далее представлены две принципиальные схемы, на одной из которых изображен преобразователь напряжения, а на другой - преобразователь тока. Соответственно, первый выдает постоянное напряжение при изменении тока нагрузки в некоторых пределах, что подходит для питания готовых осветителей, приобретаемых в магазине, поскольку те уже рассчитаны на напряжение 12 вольт. Второй же выдает постоянный ток при изменении напряжения в некоторых пределах, в данном случае схема посчитана для тока 20мА - стандартного тока большинства широко распространенных светодиодов. Это позволяет подключить цепочку из десятка последовательно соединенных светодиодов прямо к стабилизатору, что может пригодиться, например, если вы сделали самодельное светодиодное освещение типа «ресниц» или «ангельских глазок» в фары.
Конечно же, никто не мешает пересчитать номиналы элементов схем под свои запросы.
Возможность диммирования не заложена, так как нам оно без надобности. Готовое изделие имеет габариты порядка 70 на 20 мм, высота 25 мм (из-за высокого электролита, но его при желании можно заменить на низкопрофильный или положить на бок). Входные и выходные контактные площадки имеют стандартные размеры для установки винтовых клеммников, облегчающих подключение-отключение проводов. Три крепежных отверстия под винты М3 позволяют закрепить плату в корпус или удобное для подводки место. Внимание! Подложка, на которую крепится плата должна быть непроводящей, иначе все закоротит! Перед установкой в автомобиль, плату желательно покрыть защитным лаком в несколько слоев, чтобы минимизировать влияние на схему перепадов температуры и влажности.
Так готовое изделие выглядит в реальности:
При попытке воспроизвести изделие у людей, не имеющих опыта пайки SMD компонентов могут возникнуть некоторые трудности, поэтому если будет интерес к данной теме, могу сделать разводку платы под микруху в DIP корпусе и традиционные выводные детали. Габариты конечно увеличатся, за то паять будет просто.
Схема, плата в Spring Layot и спецификации в архиве по ссылке или по этой: Гугл-Диск .
За огромную проделаную работу спасыба Косте, ака Meta_Kot
Цена вопроса: 150 ₽ Пробег: 15000 км
В настоящее время трудно представить тюнинг автомобиля без светодиодных ламп. Но порой их установка осложнена тем, что они перегорают. Чтобы избежать этой ситуации, в сеть можно включить стабилизатор тока для светодиодов своими руками. В статье приводятся примеры микросхем, по которым можно его сделать.
Всем известно, что светодиодным лампочкам необходимо питание двенадцать вольт. В сети авто это значение может доходить до 15 В. Светодиодные элементы очень чувствительны, на них такие скачки отражаются отрицательно. Светодиодные лампы могут перегореть либо некачественно светить (мигать, терять яркость и т.д.).
Чтобы светодиоды служили дольше, в электросеть автомобиля включаются драйвера (резисторы). При нестабильности в сети устанавливаются устройства, которые поддерживают постоянное значение. Существует несколько простых микросхем, по которым можно сделать стабилизатор напряжения своими руками. Все компоненты, входящие в цепь, можно приобрести в специализированных магазинах. Обладая начальными знаниями по электротехнике сделать приборы будет несложно.
Для того, чтобы сконструировать простейший стабилизатор напряжения 12 вольт своими руками, понадобится микросхема с потреблением 12 В. В этом случае подойдет регулируемый стабилизатор напряжения 12 В LM317. Он может функционировать в электросети, где входной параметр составляет до 40 В. Чтобы прибор стабильно работал, необходимого обеспечивать охлаждение.
Стабилизатор тока на LM317требует для работы небольшой ток до 8 мА, и данное значение обычно остается неизменным, даже при большом токе, протекающем через крен LM317, или при изменении входного значения. Это реализуется с помощью компоненты R3.
Можно применять элемент R2, но пределы при этом будут небольшими. При неизменном сопротивлении LM317 ток, идущий через прибор, будет также стабильным (автор видео — Создано в Гараже).
Входное значение для кренки LM317 может составлять до 8 мА и выше. Пользуясь этой микросхемой, можно придумать стабилизатор тока для ДХО. Это устройство может выступать нагрузкой в бортовой сети или источником электричества при подзарядке . Сделать простой стабилизатор напряжения LM317 не составляет труда.
На сегодняшний момент пользуются популярностью стабилизирующие устройства для бортовой сети машины на 12 В, разработанные с использованием двух транзисторов. Данную микросхему используют как стабилизатор напряжения для ДХО.
Резистор R2 является токораздающим элементом. При возрастании тока в сети увеличивается напряжение. Если оно достигает значения от 0,5 до 0,6 В, открывается элемент VT1. Открытие компонента VT1 закрывает элемент VT2. В итоге, ток, проходящий через VT2, начинает снижаться. Можно вместе с VT2 применять полевой транзистор Мосфет.
Элемент VD1 включается в цепь, когда значения находится в пределах от 8 до 15 В и настолько велики, что транзистор может выйти из строя. При мощном транзисторе допустимы показания в бортовой сети около 20 В. Не стоит забывать о том, что транзистор Мосфет откроется, если показания на затворе будут 2 В.
Если применять универсальный выпрямитель как зарядку для АКБ или других задач, то достаточно использовать резистора R1 и транзистор.
Стабилизатор напряжения для светодиодов на основе ОУ собирается при необходимости создания устройства, которое будет работать в расширенном диапазоне. В рассматриваемом случае в качестве элемента, который будет задавать выпрямляемый ток, является R7. С помощью операционного усилителя DA2.2 можно увеличить уровень напряжения в токозадающем компоненте. Задачей компонента DA 2.1 является контроль опорного напряжения.
При создании схемы следует учесть, что она рассчитана на 3А, поэтому необходим больший ток, который должен поступать на разъем ХР2. Кроме того, следует обеспечивать работоспособность всех составляющих данного устройства.
Сделанный стабилизирующий прибор для автомобиля должен иметь генератор, роль которого выполняет REF198. Чтобы правильно настроить прибор, ползунок резистора R1 нужно установить в верхнее положение, а резистором R3 задавать необходимое значение выпрямленного тока 3А. Для погашения возможных возбуждений, используются элементы R,2 R4 и C2.
Если выпрямитель для автомобиля должен обеспечивать высокий КПД в сети, целесообразно использовать импульсные компоненты, создавая импульсный стабилизатор напряжения. Популярной является схема МАХ771.
Импульсный стабилизатор тока характеризуется выходной мощностью 15 Вт. Элементы R1 и R2 делят показатели схемы на выходе. Если делимое напряжение превышает по показателям опорное, выпрямитель автоматически уменьшает выходное значение. В противном случае устройство будет увеличивать выходной параметр.
Сборка данного устройства целесообразна, если уровень превышает 16 В. Компоненты R3 являются токовыми. Для устранения высокого падения нагрузки на данном резисторе в схему следует включить ОУ.
Нами были рассмотрены стабилизаторы напряжения на различных компонентах. Эти схемы можно усложнять, повышая быстродействие, улучшая другие показатели. Можно использовать готовые микросхемы, которые всегда можно усовершенствовать своими руками, создавая устройства, предназначенные для выполнения конкретных задач.
Разработка микросхем для светодиодов в авто – трудоемкое и сложное дело, которое требует специальных знаний и опыта. При их отсутствии трудно будет достичь необходимого результата.
Но опыт можно приобрести, внимательно собирая несложный стабилизатор тока для светодиодов согласно приведенным схемам. Его можно использовать для дневных ходовых огней в своем автомобиле с установленными светодиодными лампами.
Видео о том, как изготовить устройство, которое защитит светодиоды от перегорания (автор ролика — Яков TANK_OFF).
