Схема мощного стабилизатора тока: характеристики блока питания

Виды стабилизирующих устройств

По способу ограничения силы тока различают устройства линейного и импульсного типа.

Поскольку напряжение на светодиоде является постоянным значением, стабилизаторы тока часто считаются стабилизаторами мощности для светодиодов. Фактически, последнее прямо пропорционально изменению напряжения, характерному для линейной зависимости.

Линейный регулятор нагревается, чем больше на него подается напряжение. Это его главный недостаток. Преимущества такой конструкции обусловлены:

• отсутствие электромагнитных помех;
• простота;
• низкая цена.

Самые дешевые устройства — стабилизаторы на основе импульсного преобразователя. В этом случае мощность накачивается порциями по мере необходимости потребителю.

Схемы линейных устройств

Самая простая схема регулятора — это схема LM317 для светодиода. Последние аналогичны стабилитронам с определенным рабочим током, который может пропускать. Учитывая небольшую силу тока, можно самостоятельно собрать несложный аппарат. Так собирается простейший драйвер для ламп и светодиодных лент.

Микросхема LM317 уже более десяти лет пользуется успехом у начинающих радиолюбителей благодаря своей простоте и надежности. На его основе можно собрать регулируемый блок питания, драйвер светодиода и другие блоки питания. Для этого требуется несколько внешних радиодеталей, модуль работает сразу, настройка не требуется.

Интегрированный стабилизатор LM317, как никакой другой, подходит для изготовления простых регулируемых источников питания для электронных устройств с разными характеристиками, как с регулируемым выходным напряжением, так и с определенными параметрами нагрузки.

Основная цель — стабилизировать заданные параметры. Регулирование происходит линейно, в отличие от импульсных преобразователей.

LM317 выпускаются в монолитных корпусах, выполненных в различных вариантах. Самая распространенная модель ТО-220 имеет маркировку LM317T.

Каждый вывод микросхемы имеет свое предназначение:

• ОБЫЧНЫЙ. Вход для регулировки выходного напряжения.
• ПРОИЗВОДСТВО. Вход для генерации выходного напряжения.
• ВХОД. Вход для подачи питания.

Технические показатели стабилизатора:

• Выходное напряжение составляет от 1,2 до 37 В.
• Защита от перегрузки и короткого замыкания.
• Погрешность выходного напряжения 0,1%.
• Схема переключения с регулируемым выходным напряжением.

Комплектующие и схема

Требуется очень мало деталей:

• 2 резистора: постоянный, 200 Ом 2 Вт (лучше более мощный) и переменный настроечный 6,8 кОм 0,5 Вт;
• 2 конденсатора, напряжение по требованиям, емкость — 1000… 2200 мкФ и 100… 470 мкФ;
• диодный или диодный мост, рассчитанный на напряжение 100В и ток не менее 3,5 А;
• вольтметр и амперметр (диапазон измерения соответственно 0… 30 В и 0… 2 А) — аналоговый и цифровой, на ваш вкус, подойдут.
• трансформатор с адекватными характеристиками — на выходе не более 25… 26 В и током не менее 1 А — по мощности лучше подбирать с хорошим запасом, чтобы не произошло перегрузки.
• радиатор с винтовым креплением и термопастой.
• корпус будущего блока питания, в котором будут поместиться все детали и, что немаловажно, с хорошей вентиляцией.
• опционально: винтовые клеммы, ручки регулировки, крокодилы для выводов и прочая мелочь: тумблеры, индикаторы работы, предохранители, которые уберегут блок питания от серьезных сбоев и сделают работу с ним более удобной.

На всякий случай отдельно поясним, почему напряжение трансформатора не более 25 В. При выпрямлении с помощью конденсатора фильтра выходное напряжение увеличивается корень из двух, то есть примерно в 1,44 раза. Следовательно, имея 25 В переменного тока на выходе обмоток, после диодного моста и сглаживающего конденсатора напряжение будет около 35-36 В постоянного тока, что довольно близко к пределу микросхемы. Помните об этом при выборе конденсаторов и трансформаторов!

Как видите, работы очень мало — распайка деталей также может производиться поверхностным монтажом без ущерба для качества, при условии, что все контакты тщательно изолированы, а источник питания надежен.

После сборки не спешите подключать нагрузку к блоку: сначала проверьте напряжение питания на выходе диодного моста, затем запустите блок на холостом ходу и проверьте пальцем температуру стабилизатора — он должен быть холодным. Затем подключите питание блока к нагрузке и проверьте показания выходного напряжения — они не должны измениться.

Мощность рассеяния и входное напряжение устройства

Максимальная «полоса» входного напряжения не должна быть выше указанной, а минимальная — выше желаемого выходного напряжения 2 В.

Микросхема рассчитана на стабильную работу с максимальным током до 1,5 А. Это значение будет ниже, если не использовать качественный радиатор. Максимально допустимая рассеиваемая мощность без учета последнего составляет примерно 1,5 Вт при температуре окружающей среды не выше 300 С.

При установке микросхемы необходимо изолировать корпус от радиатора, например, с помощью слюдяной прокладки. Кроме того, эффективный отвод тепла достигается за счет использования теплопроводной пасты.

Простой регулируемый блок питания своими руками

Основу схемы мы собрали на макетной плате, деталей на ней минимум, на другой плате диодный мост и конденсатор С1. LM317 обязательно установите радиатор. Наш трансформатор выдает только 0,75 А, поэтому LM317 будет работать только при половине мощности.

Все это легко помещается в старый советский корпус, а для хорошей индикации выходного напряжения мы устанавливаем цифровой вольтметр.

Схема работает сразу и не требует сложных регулировок, резистору R3 нужно только точно отрегулировать максимальное выходное напряжение.

Вот как мы получили простой источник питания с регулируемым напряжением. Теперь протестируем его работу. Минимальное выходное напряжение 1,25 В.

Максимальное выходное напряжение установлено на 12 В.

Имитация короткого замыкания не приведет к повреждению устройства, поскольку LM317 имеет встроенную защиту от короткого замыкания.

Если вам нужно значительно увеличить мощность такого блока, вы можете использовать LM338 или подключить один или два транзистора параллельно LM317. Подробнее об этом вы можете узнать из материалов статьи «Блок питания лабораторный своими руками 1.3-30V 0-5A».

Читайте также: Самодельный сенсорный выключатель и печатная плата своими руками

Краткое описание

Преимущества электронного модуля LM317, используемого в стабилизаторах тока, можно кратко описать следующим образом:

• яркость светового потока обеспечивается диапазоном выходных напряжений 1, — 37 В;
• показатели мощности модуля не зависят от частоты вращения вала двигателя;
• поддержание выходного тока до 1,5 А позволяет подключать несколько электроприемников;
• погрешность колебаний выходных параметров составляет 0,1% от номинала, что является гарантией высокой стабильности;
• предусмотрена функция защиты для ограничения тока и каскадного отключения при перегреве;
• корпус микросхемы заменяет землю, поэтому внешний монтаж сокращает количество монтажных кабелей.

Радиоконструкторы

Начинающим радиолюбителям могу порекомендовать китайские радиостроители на Алиэкспресс. Такой конструктор — лучший способ собрать устройство по схеме переключения, нет необходимости делать плату и подбирать детали. Любой конструктор можно менять по своему усмотрению, пока есть вкладка. Стоимость строителя 100 руб. С доставкой, готовый модуль в сборе от 50 руб.

Аналоги

Если вам нужен аналог LM317T, он есть и тоже полностью идентичный, это КА317М. Так что не стесняйтесь использовать это.

Технические характеристики

Стоит отметить, что все параметры были измерены в лаборатории при температуре + 25 ° С. Так вот, для стабилизатора LM317T характеристики такие же:

• диапазон напряжения на выходе стабилизатора от 1,25 до 37 В;
• нестабильность выходного напряжения — 0,1%;
• опорное напряжение VREF от 1,2 до 1,3 В;
• Максимальная разница между входным и выходным напряжением Vi — Vo = 40 В;
• выходной ток IO = 1,5 А;
• регулируемый выходной ток IADJ от 50 до 100 мкА;
• термическое сопротивление кристалл-воздух Rthj-amb = 65 ° С / Вт;
• тепловое сопротивление корпуса кристалла Rthj-case = 5 ° С / Вт;
• рабочая температура перехода TOPR = 0… + 125 ° C;
• диапазон температур хранения TSTG = -65… + 150 ° C.

Примеры применения стабилизатора LM317 (схемы включения)

Стабилизатор тока

Этот стабилизатор тока можно использовать в цепях различных зарядных устройств для аккумуляторов или регулируемых источников питания. Типичная схема зарядного устройства показана ниже.

В этой схеме подключения используется метод зарядки постоянным током. Как видно из схемы, зарядный ток зависит от сопротивления резистора R1. Номинал этого резистора находится в пределах от 0,8 Ом до 120 Ом, что соответствует току зарядки от 10 мА до 1,56 А:

Источник питания на 5 Вольт с электронным включением

Ниже представлена ​​принципиальная схема источника питания для плавного пуска на 15 В. Необходимая для включения стабилизатора текучесть задается емкостью конденсатора С2:

Регулируемый стабилизатор напряжения на LM317

Схема переключения с регулируемым выходным напряжением

Схемы включения

Несомненно, самым простым способом ограничения тока для светодиодных ламп будет последовательное включение дополнительного резистора. Но этот инструмент подходит только для светодиодов малой мощности.

Простейший стабилизированный блок питания

Для изготовления стабилизатора тока вам понадобятся:

• микросхема LM317;
• резистор;
• монтажные средства.

Собираем модель по следующей схеме:

Модуль может использоваться в цепях различных зарядных устройств или регулируемых ИБ.

Блок питания на интегральном стабилизаторе

Этот вариант более практичный. LM317 ограничивает потребление тока, которое задается резистором R.

Помните, что максимальный ток, необходимый для управления LM317, составляет 1,5 А с хорошим радиатором.

Схема стабилизатора с регулируемым блоком питания

Ниже представлена ​​схема с регулируемым выходным напряжением 1,2-30 В / 1,5 А.

Переменный ток преобразуется в постоянный через выпрямительный мост (BR1). Конденсатор C1 фильтрует ток пульсаций, C3 улучшает переходную характеристику. Это означает, что регулятор напряжения может отлично работать с постоянным током на низких частотах. Выходное напряжение регулируется ползунком P1 от 1,2 вольт до 30 В. Выходной ток составляет примерно 1,5 А.

Подбор резисторов по номиналу для стабилизатора следует проводить по точному расчету с допустимым (небольшим) отклонением. Однако произвольное размещение резисторов в цепи допускается, но желательно размещать их подальше от радиатора LM317 для большей стабильности.