Стабилизатор напряжения или стабилизатор тока. Что ставить?

Снимок13

Каждый раз, читая новые записи в блогах я сталкиваюсь с одной и той же ошибкой — ставят стабилизатор тока там, где нужен стабилизатор напряжения и наоборот. Постараюсь объяснить на пальцах, не углубляясь в дебри терминов и формул. Особенно будет полезно тем, кто ставит драйвер для мощных светодиодов и питает им множество маломощных. Для вас — отдельный абзац в конце статьи. 😉

Для начала разберемся с понятиями:

СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ
Исходя из названия — стабилизирует напряжение. Если написано, что стабилизатор 12В и 3А, то значит стабилизирует именно на напряжение 12В! А вот 3А — это максимальный ток, который может отдать стабилизатор. Максимальный! А не «всегда отдает 3 ампера». То есть от может отдавать и 3 миллиампера, и 1 ампер, и два… Сколько ваша схема кушает, столько и отдает. Но не больше трех. Собственно это главное.

Снимок11

Когда-то они были такие и подключали к ним телевизоры…

И теперь я перейду к описанию видов стабилизаторов напряжения:

Линейные стабилизаторы (те же КРЕН или LM7805/LM7809/LM7812 и тп)

Снимок12

Вот она — LM7812. Наш советский аналог — КРЕН8Б
.

Самый распространенный вид. Они не могут работать на напряжении ниже, чем указанное у него на брюхе. То есть если LM7812 стабилизирует напряжение на 12ти вольтах, то на вход ему подать нужно как минимум примерно на полтора вольта больше. Если будет меньше, то значит и на выходе стабилизатора будет меньше 12ти вольт. Не может он взять недостающие вольты из ниоткуда. Потому и плохая это идея — стабилизировать напряжение в авто 12-вольтовыми КРЕНками. Как только на входе меньше 13.5 вольт, она начинает и на выходе давать меньше 12ти.

Еще один минус линейных стабилизаторов — сильный нагрев при хорошей такой нагрузке. То есть деревенским языком — все что выше тех же 12ти вольт, то превращается в тепло. И чем выше входное напряжение, тем больше тепла. Вплоть до температуры жарки яичницы. Чуть нагрузили ее больше, чем пара мелких светодиодов и все — получили отличный утюг.

Импульсные стабилизаторы — гораздо круче, но и дороже. Обычно для рядового покупателя это уже выглядит как некая платка с детальками.

Снимок13

Например вот такая платка — импульсный стабилизатор напряжения.

Бывают трех видов: понижающие, повышающие и всеядные. Самые крутые — всеядные. Им все равно, что на входе напряжение ниже или выше нужного. Он сам автоматом переключается в режим увеличения или уменьшения напряжения и держит заданное на выходе. И если написано, что ему на вход можно от 1 до 30 вольт и на выходе будет стабильно 12, то так оно и будет.

Но дороже. Но круче. Но дороже…
Не хотите утюг из линейного стабилизатора и огромный радиатор охлаждения впридачу — ставьте импульсный.
Какой вывод по стабилизаторам напряжения?
ЗАДАЛИ ЖЕСТКО ВОЛЬТЫ — а ток может плавать как угодно (в определенных пределах конечно)

СТАБИЛИЗАТОР ТОКА
В применении к светодиодам именно их еще называют «светодиодный драйвер». Что тоже будет верно.

Снимок14

Вот, к примеру, готовый драйвер. Хотя сам драйвер — маленькая черная восьминогая микросхема, но обычно драйвером называют всю схему сразу.

Задает ток. Стабильно! Если написано, что на выходе 350мА, то хоть ты тресни — будет именно так. А вот вольты у него на выходе могут меняться в зависимости от требуемого светодиодам напряжения. То есть вы их не регулируете, драйвер сделает все за вас исходя из количества светодиодов.
Если очень просто, то описать могу только так. =)
А вывод?
ЗАДАЛИ ЖЕСТКО ТОК — а напряжение может плавать.



Теперь — к светодиодам. Ведь весь сыр-бор из-за них.

Светодиод питается ТОКОМ. Нет у него параметра НАПРЯЖЕНИЕ. Есть параметр — падение напряжения! То есть сколько на нем теряется. Если написано на светодиоде 20мА 3.4В, то это значить что ему надо не больше 20 миллиампер. И при этом на нем потеряется 3.4 вольта. Не для питания нужно 3.4 вольта, а просто на нем «потеряется»!

То есть вы можете питать его хоть от 1000 вольт, только если подадите ему не больше 20мА. Он не сгорит, не перегреется и будет светить как надо, но после него останется уже на 3.4 вольта меньше. Вот и вся наука. Ограничьте ему ток — и он будет сыт и будет светить долго и счастливо.

Вот берем самый распространненый вариант соединения светодиодов (такой почти во всех лентах используется) — последовательно соединены 3 светодиода и резистор. Питаем от 12 вольт. Резистором мы ограничиваем ток на светодиоды, чтобы они не сгорели (про расчет не пишу, в интернете навалом калькуляторов). После первого светодиода остается 12-3.4= 8.6 вольт………Нам пока хватает. На втором потеряется еще 3.4 вольта, то есть останется 8.6-3.4=5.2 вольта. И для третьего светодиода тоже хватит.  А после третьего останется 5.2-3.4=1.8 вольта. И если захотите поставить четвертый, то уже не хватит. Вот если запитать не от 12В а от 15, то тогда хватит. Но надо учесть, что и резистор тоже надо будет пересчитать.  Ну вот собственно и пришли плавно к…

Простейший ограничитель тока — резистор. Их часто ставят на те же ленты и модули. Но есть минусы — чем ниже напряжение, тем меньше будет и ток на светодиоде. И наоборот. Поэтому если у вас в сети напряжение скачет, что кони через барьеры на соревнованиях по конкуру (а в автомобилях обычно так и есть), то сначала стабилизируем напряжение, а потом ограничиваем резистором ток до тех же 20мА. И все. Нам уже плевать на скачки напряжения (стабилизатор напряжения работает), а светодиод сыт и светит на радость всем.
То есть — если ставим резистор в автомобиле, то нужно стабилизировать напряжение.

Можно и не стабилизировать, если вы расчитаете резистор на максимально-возможное напряжение в сети автомобиля, у вас нормальная бортовая сеть (а не китайско-русский тазопром) и сделаете запас по току хотя бы в 10%.
Ну и к тому же резисторы можно ставить только до определенной величины тока. После некоторого порога резисторы начинают адски греться и приходится их сильно увеличивать в размерах (резисторы 5Вт, 10Вт, 20Вт и тд). Плавно превращаемся в большой утюг.

Есть еще вариант — поставить в качестве ограничителя что-нибудь типа LM317 в режиме токового стабилизатора.

Снимок15

LM317. Внешне как и LM7812. Корпус один, смысл несколько разный. Но и они тоже греются, ибо это тоже линейный регулятор (помните я писал про КРЕН в абзаце о стабилизаторах напряжения?). И тогда создали…

Импульсный стабилизатор тока (или драйвер).

Снимок16
Вот такой маленький может быть драйвер.

Он в себе включает сразу все что надо. И почти не греется (только если дико перегрузить или неправильно собрана схема). Поэтому обычно и ставят их для светодиодов мощнее 0.5Вт. Самый греющийся элемент во всей схеме — это сам светодиод. Но ему на роду пока написано — греться. Главное не перегреваться выше определенной температуры. А то если перегреть, то дико начинает деградировать кристалл светодиода и он тускнеет, начинает менять цвет и тупо умирает (привет, китайские лампочки!).

Ну а в заключении — к тому, что постоянно пытаюсь доказать в дискуссиях. И доказываю. Вот только каждому отдельно объяснять одно и то же — язык отвалится. Поэтому попробую еще раз в этой статье.

Постоянно наблюдаю такую картину — задают ток драйвером для мощных светодиодов (скажем — 350мА) и ставят несколько веток светодиодов без ограничительных резисторов и прочего. И ведь люди, то вроде бы и не самые ламеры, а совершают одну и ту же ошибку раз за разом. Рассказываю, почему это плохо и к чему может привести:

Из закона Ома для полной цепи:
Сила тока в неразветвленной цепи равна сумме сил тока на ее параллельных участках.
Многие так и считают — «каждая ветка по 20мА, у меня 20 веток. Драйвер отдает 350мА, значит на каждую ветку придется даже меньше — по 17.5мА. Бинго!»
А вот и не Бинго!, а Жопа! Почему?

Сила тока в каждой ветке будет равна, если у вас идеальнейшие светодиоды с абсолютно одинаковыми параметрами. Тогда и ток будет во всех ветках одинаков, и никаких ограничителей тока не надо — взяли и поделили общий ток на количество одинаковых веток. Но такое — только в сказках.

Если параметры чуть-чуть отличаются — получили в одной ветке 19мА, в другой 17, в третьей 20… Общее количество тока так и остается неизменным — 350мА, а вот в ветках творится безумная кака. На взгляд и не определишь, вроде светят одинаково… И вот у вас одна ветка, самая прожорливая, начинает греться сильнее остальных. И жрать больше. И греться еще сильнее. А потом раз — и потухла. И все эти ее миллиамперы разбежались по остальным веткам. И вот еще одна ветка, недавно вроде нормально горевшая берет и тухнет следом. И уже вдвое больший ток уходит на другие ветки, ведь общий ток жестко задан 350мА. Процесс лавинообразный и вот уже пришел кирдык всей этой схеме, потому что все 350мА усосались в оставшиеся светодиоды и никто-никто их не спас… А стояли бы, как полагается, по отдельному стабилизатору (хотя бы банальному резистору) на каждой ветка — работала бы и дальше.

Снимок17

Вот как раз то, о чем я говорю. На картинке речь о 1Вт-светодиодах, но и с любыми другими картина та же.
Именно это мы и видим в китайских модулях и кукурузинах, которые горят как спички через неделю/месяц работы. Потому что светодиоды имеют адский разброс, а китайцы на драйверах экономят покруче, чем кто либо еще. Почему не горят фирменные модули и лампы Osram, Philips и тд? Потому что они делают довольно мощную отбраковку светодиодов и от всего дичайшего количества выпущенных светодиодов остается 10-15%, которые по параметрам практически идентичны и из них можно сделать такой простой вид, какой и пытаются сделать многие — один мощный драйвер и много одинаковых цепочек светодиодов без драйверов. Но только вот в условиях «купил светодиоды на рынке и запаял сам» как правило будет им нехорошо. Потому что даже у «некитая» будет разброс. Может повезти и работать долго, а может и нет.

Снимок18
именно!

Да и токовый драйвер по-сравнению со стабилизатором напряжения и копеечными резисторами как правило дороже. Ну нафига стрелять в мишень для мелкокалиберной винтовки из танка? Цель-то поразим, вопросов нет. Но вместе с ней еще и воронку оставим. =))

Снимок19

Запомните раз и навсегда! Я вас умоляю! =)
Да и просто — сделать правильно и сделать «смотрите как я сэкономил, а остальные — дураки» — это несколько разные вещи. Даже очень сильно разные. Учитесь делать не как пресловутые китайцы, учитесь делать красиво и правильно. Это сказано давно и не мной. Я лишь попробовал в стотыщпятьсотый раз объяснить прописные истины. Уж извиняйте, если криво объяснял =)

Снимок20

Вот прекрасная иллюстрация. Разве вы думаете мне не хотелось сэкономить и уменьшить количество драйверов раза в 3-4? Но так — правильно, а значит будет работать долго и счастливо.

Ну и напоследок тем, кому даже такое изложение было слишком заумным.
Запомните следующее и старайтесь следовать этому (здесь «цепочка» — это один светодиод или несколько ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-соединенных светодиодов):

1.—-КАЖДОЙ цепочке — свой ограничитель тока (резистор или драйвер…)
2. —Маломощная цепочка до 300мА? Ставим резистор и достаточно.
3. —Напряжение нестабильно? Cтавим СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ
4. —Ток больше 300мА? Ставим на КАЖДУЮ цепочку ДРАЙВЕР (стабилизатор тока) без стабилизатора напряжения.

Вот так будет правильно и самое главное — будет работать долго и светить ярко! Ну и надеюсь, что все вышенаписанное убережет многих от ошибок и поможет сэкономить средства и нервы.

Автор; Максим Борисыч       www.ledtune.com  

Рассказать друзьям:




Комментариев: 30 “Стабилизатор напряжения или стабилизатор тока. Что ставить?”

  1. Dmitry:

    Дружище! Спасибо за труды )
    Я хоть пока и туговато соображаю в электрике, но тут даже я понял :) Статья просто отличнейшая!!! Красава!

  2. Vladimir:

    Классная статья! Очень доходчиво! Спасибо!

  3. Дмитрий:

    Очень круто описано, с юмором и понятно ) Спасибо! Успехов, человек-мужик!

  4. Виталий Слотин:

    СпасиБо!! Полезнейшая статья русским языком, в русском интернет (*.РФ)
    Всем быть здоровыми!!

  5. Арслан:

    Автор -молочина!!! Спасибо!

    Виталий Слотин, только не в «русском» Интернете, а в российском правильнее будет.

  6. red:

    Именно в русском, а в российский ты сам что-нибудь напиши. Или россиянин Ахмед какой-нибудь пусть напишет. Если сможет.

  7. Арслан:

    Красный, Зона .РФ вообще-то географически относится к территории Российской Федерации, а графически к русской кириллице, но и то чисто формально. Так как доменные имена в конечном итоге все равно перекодируются на латиницу. Так что латиница rulezzzz. Обязательно напишем с Ахметом на пару!))

  8. Александр:

    Автору зачет. А в то же время жаль, что современной аудитории приходится закон Ома объяснять. В школе видимо проспали.

  9. Олегасан:

    Грамотная статья.И легко читается. Автору зачет. Сразу видно,человек знает о чем пишет. Меня тоже один чел попросил сделать блок питания, чтоб силу тока регулировать, а не напряжение. А он с высшим радиотехническим образованием. Закон Ома повторил бы, может понял бы, что к чему

  10. Евгений:

    Спасибо за статью. Вопрос — а на картинке с 3-мя ветками 1Вт светодиодов как Вы рекомендуете подобрать резисторы для каждой ветки?

  11. Андрей:

    Познавалтельная статья. Автору огромное спасибо. но все равно много еще вопросов.
    Подскажите как все же будет правильно подключить светодиодную ленту на авто. установил себе сетодиодные реснички по 42 диода (лента была на 48) установлены в качетсве ДХО. к ним собрано управление на двух жигулевских реле. ( завел машину включились, поставил на ручник или вкл габаратиты погасли). после этих реле напряжение 13 В ток 0,7А. согласно расчета мне нужно 450 мА. изначально я у чтаноил дополнительно по плюсу параллельно два диода 1N4005 напряжение стало 10-11 В ток 0,3А. в интернете много статей про стабилизатор тока. попробывал собрал на LM317T получилось 10В 0,25А при при расчетном сопротивлении 2,2 ОМ дожен был выдавать ток 0,4А. Критично ли когда подключены через диоды ток колеблется 0,25-0,3А. если необходимость ставить LM? получилось несколько сумбурно. надеюсь понятно написал. спасибо.

  12. Владимир:

    Статья жесть. Дилетант дилетантам. Одно то, что первый закон Кирхгофа выдан за закон Ома да еще и сформулирован в извращенной форме, чего стоит.

    • shuffle:

      Вы из тех, кто готов прицепиться ради того, что бы просто досадить? Статья не для «умников» вроде вас, а для тех, кто про закон Кирхгофа даже и не слышал.

    • shuffle:

      Вы для чего в интернете? Показать свою крутость? Так покажите, чего языком молоть. А статья не для «умников» вроде вас, а для тех, кто закон Кирхгофа от закона Ньютона не отличит.

    • тимур:

      владимир Гавно!!!

  13. Михаил:

    СТАТЬЯ ЗАЧЕТНАЯ ПОНЯТНАЯ И ПОЛЕЗНАЯ!СПАСИБО ОГРОМНОЕ! (А на особо умников не нужно обращать внимания, пусть для начала напишут свою статью. Понятное дело не до этого лень и тп. А для обычных ребят все понятно и ясно)

  14. виктор:

    Утверждение:»Задаёт ток. Стабильно! Если написано, что на выходе 350мА, то хоть ты тресни — будет именно так.», не верно. Скорее всего Вы делаете ошибку типичную для 80-ти процентов инженеров-электроников.

  15. Василий:

    Статья написана правильно. Потому что(ответ для Виктора)если даже ток изменяется в небольших пределах,то «запас по напряжению»удерживает ток в заданных (350ма)пределах.

  16. сергей:

    приятно читать!!! имеешь дело с умным человеком! спасибо!!!

  17. Алексей:

    Автору РЕСПЕКТ за терпение — формулировки для исполнителей, а не инженеров!!!

  18. Сергей:

    Спасибо автору , очень просто и доступно выразил свои мысли, уважаю.

  19. Сергей:

    Молодец. автор, уважаю… просто и понятно…

  20. Антон:

    Спасибо! Очень подробно описали и прояснили ситуацию. Остался такой вопрос: как быть с «зарядниками от прикуривателя» для телефонов? А ситуация следующая: телефон потребляет 0.85А и рассчитан на 5В, это значит я могу брать зарядку любую но не меньше указанного значения по току?(могу взять на 2А могу на 3А)

    • shuffle:

      Если телефон не с глупой системой заряда и внутри себя сам контролирует максимальный ток заряда аккумулятора, то без разницы на сколько ампер воткнете зарядку. Если же нет, то можно получить взорвавшийся от кипения аккумулятор.

  21. Владимир:

    Приятно, за всё время поисков (4 ч)нашёл сайт который не гонит пургу, отсебятину,чушь ,а ПРОСТО отвечает на вопрос .Спасибо !!!!!!

  22. Лео:

    Красава, всё просто и понято! Спасибо.

  23. Андрей:

    Все просто и доступно. Зачет!

  24. Евгений:

    Вопрос о импульсном стабилизаторе тока.
    Он рассчитан на 350 мА. Правильно я понимаю, что мне нужно именно нагрузить на 350 мА? Или например у меня 2 ленты потребляют по 200 мА, могу я их параллельно запитать? И как быть с 2 лентами по 150 мА?

  25. Владимир Иванович:

    Спасибо за доходчивый обзор. Но дело в том, что если заданы параметры на конкретные 10 вольт и ток не менее 3 ампер, то следовательно мне и необходимо 10в. , а ток может быть больше и зависит от моей нагрузки и я задал именно такие параметры, так как нагрузка у меня 2,5А. И коротко: два крен ЕН12 на ток по 1,5а включить параллельно по идеи и должен выдать предел 3А, что и требуется.

Написать комментарий