Как собрать стабилизатор напряжения на 12 В для авто своими руками

Назначение и принцип работы

Стабилизаторы должны обеспечивать постоянный рабочий ток светодиодов когда в сети питания есть проблемы с отклонением напряжения от нормы (вам будет интересно узнать, как подключить светодиод от сети 220 вольт). Стабильный рабочий ток в первую очередь необходим для защиты LED от перегрева. Ведь при превышении максимально допустимого тока, светодиоды выходят из строя. Также стабильность рабочего тока обеспечивает постоянство светового потока прибора, например, при разряде аккумуляторных батарей или колебаниях напряжения в питающей сети.

Стабилизаторы тока для светодиодов имеют разные виды исполнения, а обилие вариантов схем исполнения радует глаз. На рисунке приведены три самые популярные схемы стабилизаторов на полупроводниках.

1. Схема а) — Параметрический стабилизатор. В этой схеме стабилитрон задает постоянное напряжение на базе транзистора, который включен по схеме эмиттерного повторителя. Благодаря стабильности напряжения на базе транзистора, напряжение на резисторе R тоже постоянно. В силу закона Ома ток на резисторе также не меняется. Так как ток резистора равен току эмиттера, то стабильны токи эмиттера и коллектора транзистора. Включая нагрузку в цепь коллектора, мы получим стабилизированный ток.
2. Схема б). В схеме, напряжение на резисторе R стабилизируется следующим образом. При увеличении падения напряжения на R, больше открывается первый транзистор. Это приводит к уменьшению тока базы второго транзистора. Второй транзистор немного закрывается и напряжение на R стабилизируется.
3. Схема в). В третьей схеме ток стабилизации определяется начальным током полевого транзистора. Он не зависит от напряжения, приложенного между стоком и истоком.

В схемах а) и б) ток стабилизации определяется номиналом резистора R. Применяя вместо постоянного резистора подстрочный можно регулировать выходной ток стабилизаторов.

Производители электронных компонентов производят множество микросхем стабилизаторов для светодиодов. Поэтому в настоящее время в промышленных изделиях и в радиолюбительских конструкциях чаще применяются стабилизаторы в интегральном исполнении. Почитать про все возможные способы подключения светодиодов можно здесь.

Стабилизатор напряжения 12 вольт для светодиодов

Стабилизатор напряжения 12 вольт для светодиодов — современное любительское оформление авто практически не обходится без использования светодиодов. Но некоторые моменты тюнинга включают в себя работы, для которых нужно приложить немало усилий. В качестве примера можно привести трудоемкую установку в передние фары автомобиля светодиодной ленты. Но вот когда вся эта красота перестает вдруг работать, из-за того, что вышел из строй один или несколько светодиодов. Поэтому становится очень обидно и жалко потраченного времени и усилий на установку LED-ленты. А вот если бы изначально была грамотно построена схема подключения, то такого бы не случилось.

Дело в том, что в подключаемой схеме не был использован стабилизатор напряжения, который предназначен именно для создания корректной работы светодиодов. В случае установки в цепь бортовой сети автомобиля светодиодов с номинальным током 250-300 мА, то тогда рекомендуется включать в схему ограничительный резистор. Этот гасящий резистор ограничит ток в тракте, тем самым увеличит срок службы светодиодов.

При нестабильном напряжении бортовой сети машины, необходимо устанавливать в схему линейный стабилизатор.

Простейший стабилизатор напряжения 12 вольт

Данная схема выполнена с использованием линейного стабилизатора КРЕН8Б либо KIA7812A, а также выпрямительного диода 1n4007 с постоянным обратным напряжением 1000v.

Стабилизатор напряжения 12 вольт для светодиодов в другом варианте

Ниже представленная схема выполнена с некоторыми изменениями, то-есть в ее входном и выходном тракте добавлены конденсаторы, предназначенные для сглаживания пульсаций.

Для этого варианта схемы необходимо иметь: сам стабилизатор напряжения на базе микросхемы L7812, конденсатор с емкостью 330µF 16v, а также конденсатор 100µF 16v, выпрямительный диод 1N4001, монтажные провода и термоусадочный кембрик диаметром 3 мм.

Усовершенствованная схема стабилизатора напряжения 12 вольт

Последовательность монтажа:

1. Делаем короче один вывод на стабилизаторе;2. Хорошо облуживаем;3. Припаиваем к укороченному выводу стабилизатора диод и конденсаторы;4. Помещаем монтажные провода в термоусадочный кембрик.

1. Припаиваем монтажные провода;2. На провод одеть кембрик, для усадки нагреть его паяльником или феном;3. Подключаем к левому выводу питание, а к правому выводу выход к светодиодной ленте;4. LED-лента светится! Теперь она прослужит гораздо дольше, чем без применения стабилизатора.

Примечание: обе представленные схемы рассчитывались на работу с сопротивлением нагрузки не более 1А. В случае необходимости использования нагрузок с током более 1А, то тогда можно установить стабилизатор L78S12CV (2А) на теплоотводе.

ТОП-3 паяльников для плат

Чтобы упростить себя работу по спайке стабилизатора, желательно купить качественный паяльник

В магазинах имеются агрегаты хороших и проверенных производителей, на которые следует обратить внимание:

1. Ersa – немецкая компания. Товар очень хороший и надежный, но дорогой, а потому для дома не каждый может себе позволить.
2. Китайская фирма Quick. Качество на высоте, и цена приемлемая.
3. Luckey. Самый бюджетный вариант. Оставлять аппарат включенным без присмотра нельзя – возможно возгорание.

Паяльника на 10 Вт хватит, чтобы сделать простую микроплату. При покупке изучите ручку – она не должна быстро греться. Древесины – идеальный вариант. Пластик быстро станет горячим, эбонит тяжелый, а потому работать с мелкими деталями – трудно.

Жало желательно выбирать из меди – легко очищать от нагара после работы. Жала бывают разной формы и продаются наборами. Новичку это не пригодится, а вот опытным людям будет удобно использовать насадки разной конфигурации.

Стабилизаторы напряжения для авто

Как сделать стабилизатор напряжения на 12 вольт для светодиодов в авто на микросхеме L7812

Чтобы собрать качественный стабилизатор напряжения, можно использовать трехконтактный регулятор напряжения постоянного тока, выпускающийся в серии L7812. Это устройство запитает не только отдельные лампочки в автомобиле, но и целую ленту из светодиодов.

L7812

Компоненты:

1. Микросхема L7812.
2. Конденсатор 330 мкф 16 В.
3. Конденсатор 100 мкф 16 В.
4. Выпрямительный диод на 1 ампер. Можно использовать 1n4001 или диод Шоттки.
5. Термоусадка на 3 мм.
6. Соединительные проводки.

Порядок сборки:

Немножко укорачиваем одну ножку стабилизатора.
Используем припой.
К короткой ножке добавляем диод, а после и конденсаторы.
На проводки помещаем термоусадку.
Занимаемся припайки проводов.
Надеваем термоусадку, прижимаем ее при помощи строительного фена или зажигалки

Тут важно не перестараться и не расплавить термоусадку.
На вход с левой стороны подаем питание, справа будет выход на светодиодную ленту.
Проводим испытание – включаем освещение. Лента должна загореться, срок ее эксплуатации теперь увеличится.

Так делается стабилизатор напряжения 12В собственными руками.

Выбор устройства

При выборе стабилизатора учитывают следующие характеристики:

• Размеры. Выбранный стабилизатор должен компактно размещаться в запланированном для него месте для установки с возможностью нормального доступа.
• Вид. Из имеющихся в продаже устройств наиболее надежными, компактными и недорогими являются стабилизаторы на основе небольших микросхем.
• Возможность самостоятельного ремонта. Так как даже самые надежные устройства выходят из строя, необходимо отдавать предпочтение ремонтопригодным стабилизаторам, радиодетали к которым имеются в продаже в достаточном количестве и по доступной цене.
• Надежность. Выбранный стабилизатор должен обеспечивать постоянное значение напряжения без значительных отклонений от заявленного их производителем диапазона.
• Стоимость. Для электрической системы автомобиля достаточно приобрести устройство стоимостью до 200 рублей.

Выбор стабилизатора

В бортовой сети автомашины рабочее питание составляет примерно от 13 В, большинству же светодиодов подходит 12 В. Поэтому обычно ставят стабилизатор напряжения, на выходе которого 12 В. Таким образом, обеспечиваются нормальные условия для работы светотехники без ЧП и преждевременного выхода из строя.

На этом этапе любители сталкиваются с проблемой выбора: конструкций опубликовано множество, но не все хорошо работают. Выбрать нужно тот, что достоин любимого транспортного средства и, кроме того:

• действительно будет работать;
• обеспечит безопасность и защищенность светотехнике.

Стабилизатор на PT4115

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.

Понять, почему так происходит, а также ознакомиться с более детальным расчетом и выбором остальных элементов схемы можно здесь. 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.

Выбор трансформатора

Преобразующее напряжение приспособление является одним из главных трансформаторных компонентов. Здесь переменное 220-вольтовое напряжение преобразуется в подобное себе, но немного с пониженной амплитудой.

Читайте здесь! Выбивают пробки — что делать? Поиск причины и ее устранение своими руками! Как включить автоматы в квартире или доме

Обычный понижающий прибор, необходимый для уменьшения вольтажа с привычного 220-вольтового до 12-вольтового, можно использовать в качестве машины трансформаторного типа.

Оптимально брать для прибора конденсатор 470 мкФ ёмкости с 25-вольтовым напряжением. Почему это будет оптимальным вариантом? Это связано с тем, что, когда напряжение выходит из агрегата, то оно становится выше стандартного с вольтажем в 12В. Когда механизм начинает работать, то напряжение возвращается к стандартным показателям (12 В).

Параметры питания светодиодов

У светодиодов, кроме номинального тока существует ещё один важный параметр – прямое падение напряжения. Роль этого параметра также существенна, именно поэтому его указывают в первом ряду технических параметров полупроводникового прибора.

Чтобы через p-n переход начал протекать ток, к нему нужно приложить какое-то минимальное прямое напряжение Uмин.пр.. Значение минимального прямого напряжения указывается в документации светодиода и отражается на графике вольт — амперных характеристик (ВАХ).

На зеленом участке ВАХ светодиода видно, что только при достижении Uмин.пр. начинает протекать ток Iпр. Дальнейший незначительный рост Uпр приводит к резкому росту Iпр. Именно поэтому даже небольшие перепады напряжения свыше Uмакс..пр. губительны для кристалла светодиода. В момент превышения Uмакс.пр. ток достигает своего пика и происходит разрушение кристалла. Для каждого типа светодиодов существует номинальный ток и соответствующее ему напряжение (паспортные данные), при которых прибор должен отработать заявленный срок службы.

Схема стабилизатора напряжения 12 вольт для светодиодов в авто собственными руками на базе LM2940CT-12.0

Схема LM2940CT-12.0

Также для сборки качественного стабилизатора напряжения на автомобиль используют схему LM2940CT-12.0. В качестве корпуса используем абсолютно любой материал, за исключением древесины. Если в машине планируется установить свыше 10 светодиодных ламп, тогда к стабилизатору желательно прикрепить ещё и алюминиевый радиатор.

Возможно, некоторые уже имели опыт работы с таким оборудованием, и скажут, что нет никакой необходимости использовать дополнительные детали — сразу напрямую подключаем светодиоды и наслаждаемся работой. Так сделать можно, но в таком случае лампочки будут постоянно находиться в неблагоприятных условиях, а потому скоро сгорят.

Достоинства всех приведенных схем стабилизатора напряжения 12В собственными руками  — простота сборки. Чтобы собрать стабилизатор, не нужно обладать какими-то особыми умениями и навыками. Но если предоставленные картинки вызывают только недоумение, тогда своими руками не следует пытаться собрать схему.

Еще важно знать 3 нюанса о том, как собрать стабилизатор напряжения 12 вольт собственными руками

1. Светодиоды желательно подключать через стабилизатор тока. Таким образом можно будет уравновесить колебания электрической сети, и хозяин автомобиля не будут беспокоиться о бросках тока.
2. Требования к электропитанию нужно также соблюдать, поскольку, таким образом, свой самостоятельно собранный стабилизатор можно будет правильно подстроить под электрическую сеть.
3. Собирать желательно такой агрегат, который обеспечит достойную устойчивость, надежность и стабильность – стабилизатор должен держаться в течение долгих лет. Именно поэтому на компонентах не стоит дешевить – приобретайте в хороших магазинах электроники.

Схемы простых стабилизаторов

Вы здесь

Главная › Инженеру-конструктору › 3. Электрооборудование, электроустановки › 3. Раздел 3.

Для получения более постоянного напряжения на нагрузке при изменении потребляемого тока к выходу выпрямителя подключают стабилизатор, который может быть выполнен по схеме, приведенной на рис. 1. В таком устройстве работают стабилитрон V5

и регулирующий транзисторV6 . Расчет позволит выбрать все элементы стабилизатора, исходя из заданного выходного напряженияUн и максимального тока нагрузкиIн . Однако оба эти параметра не должны превышать параметры уже рассчитанного выпрямителя. А если это условие нарушается, тогда сначала рассчитывают стабилизатор, а затем – выпрямитель и трансформатор питания. Расчет стабилизатора ведут в следующем порядке.

(Uвып)

при заданном выходном(Uн) :

Uвып = Uн + 3

,

Здесь цифра 3, характеризующая минимальное напряжение между коллектором и эмиттером транзистора, взята в расчете на использование как кремниевых, так и германиевых транзисторов. Если стабилизатор будет подключаться к готовому или уже рассчитанному выпрямителю, в дальнейших расчетах необходимо использовать реальное значение выпрямленного напряжения Uвып

2. Рассчитывают максимально рассеиваемую транзистором мощность:

Рmах = 1,3 (Uвып – Uн) Iн

,

3. Выбирают регулирующий транзистор. Его предельно допустимая рассеиваемая мощность должна быть больше значения Рmax

, предельно допустимое напряжение между эмиттером и коллектором – большеUвып , а максимально допустимый ток коллектора – большеIн .

4. Определяют максимальный ток базы регулирующего транзистора:

Iб.макс = Iн / h21Э min

,

где: h21Эmin – минимальный коэффициент передачи тока выбранного (по справочнику) транзистора.

5. Подбирают подходящий стабилитрон. Его напряжение стабилизации должно быть равно выходному напряжению стабилизатора, а значение максимального тока стабилизации превышать максимальный ток базы Iб max

6. Подсчитывают сопротивление резистора R1

R1 = (Uвып – Uст) / (Iб max + Iст min)

,

Здесь R1 – сопротивление резистора R1, Ом; Uст – напряжение стабилизации стабилитрона, В; Iб.max – вычисленное значение максимального тока базы транзистора, мА; Iст.min – минимальный ток стабилизации для данного стабилитрона, указанный в справочнике (обычно 3…5 мА).

7. Определяют мощность рассеяния резистора R1

PR1 = (Uвып – Uст)2 / R1

,

Может случиться, что маломощный стабилитрон не подойдет по максимальному току стабилизации и придется выбирать стабилитрон значительно большей мощности – такое случается при больших токах потребления и использовании транзистора с малым коэффициентом h21Э

. В таком случае целесообразно ввести в стабилизатор дополнительный транзисторV7 малой мощности (рис. 2), который позволит снизить максимальный ток нагрузки для стабилитрона (а значит, и ток стабилизации) примерно вh21Э раз и применить, соответственно, маломощный стабилитрон.

В приведенных здесь расчетах отсутствует поправка на изменение сетевого напряжения, а также опущены некоторые другие уточнения, усложняющие расчеты. Проще испытать собранный стабилизатор в действии, изменяя его входное напряжение (или сетевое) на ± 10 % и точнее подобрать резистор R1 по наибольшей стабильности выходного напряжения при максимальном токе нагрузки.

Устройства средней сложности

Среднюю сложность изготовления имеют драйверы для светодиодов на 220В. Много времени может занять их настройка, требующая опыта по наладке. Такой драйвер извлечь можно из светодиодных ламп, прожекторов и светильников с неисправной светодиодной цепью. Большинство драйверов также возможно доработать, узнав модель ШИМ-контроллера преобразователя. Параметры на выходе обычно задаются одним или несколькими резисторами. В datasheet указывается уровень сопротивления, необходимый для получения нужного тока. Если установить регулируемый резистор, то на выходе количество Ампер будет настраиваемым (но без превышения указанной номинальной мощности).

Высокой популярностью на Китайских сайтах в 2016 году пользовался универсальный модуль XL4015. По своим характеристикам он подходит для подключения светодиодов с высокой мощностью (до 100 Ватт). Стандартный вариант корпуса данного модуля припаян к плате, выполняющей функции радиатора. Чтобы улучшить охлаждение XL4015, схема стабилизатора тока должна быть доработана с установкой радиатора на корпус устройства.

Многие пользователи просто ставят радиатор сверху, однако эффективность такой установки довольно низкая. Систему охлаждения лучше всего располагать внизу платы, напротив пайки микросхемы. Для оптимального качества ее можно отпаять и установить на полноценный радиатор, используя термопасту. Провода при этом потребуется удлинить. Дополнительное охлаждение можно установить и для диодов, что значительно повысит эффективность работы всей схемы.

Среди драйверов наиболее универсальным считается регулируемый драйвер. В цепи в данном случае устанавливается переменный резистор, который задает количество ампер на выходе. Эти характеристики обычно указываются в следующих документах:

• в спецификации на микросхему;
• в datasheet;
• в типовой схеме включения.

Без добавочного охлаждения микросхемы такие устройства выдерживают 1-3 А (в соответствии с моделью ШИМ-контроллера). Слабое место таких драйверов — нагрев диода и дросселя. Выше 3 А потребуется охлаждение мощного диода и ШИМ-контроллера. Дроссель при этом заменяют более подходящим либо перематывают толстым проводом.

Мой опыт

У моего друга есть ВАЗ ПРИОРА, и он любитель засунуть LED лампы в габариты, фары подсветку и т.д. Без таких стабилизирующих элементов они реально долго не ходили (пару-тройку месяцев и все). Сейчас же один комплект дешевых вариантов ходит уже третий год, и все благодаря стабилизации!

Есть и минусы такие элементы ставятся в разрыв провода, который идет до источника, там даже указаны «IN» и «OUT» куда нужно подключать провод и откуда выводить. Стоимость за 5 штук примерно 160 рублей, то есть каждый примерно около 30. Друг выставил 11,8В подключил к платам провода и залил их клеевым пистолетом, теперь влага им не страшна.

Лично я сам купил такие платы и экспериментировал с ними, у меня есть блок питания который выдает от 15 до 24В. От него я запитал два провода и подвел на модуль, а уже с него на светодиод, выставил около 11,9. И знаете, как бы я не переключал в блоке питания напряжение, за платой оно стабильно держалось 11,9В без каких либо скачков (весь эксперимент будет на видео).

Так что вывод можно купить стабилизаторы (около 30р за штуку), сами лампочки (около 50р за штуку) и в ИТОГЕ получаете за 80 – 100р вариант, который будет работать ну очень долго (3 года точно).

Сейчас видео версия смотрим

Вот такой материал, думаю он вам был полезен, подписывайтесь на сайт и канал будет еще много интересных видео. Искренне ваш АВТОБЛОГГЕР.

Комментарии

05.01.2020

Максим

В грузовике сгнили патроны в габаритных фонарики заснул светодиодные матрицы на 12 в. и стабилизаторы на радиорынке купил на транзисторы похожи, три ножки, без них никак так как в бортовой сети 24 в. Все работает уже 5 лет.

Конструкция и принцип работы

Стабилизатор обеспечивает постоянство тока при его отклонении

Стабилизатор обеспечивает постоянство показателей рабочего тока LED-диодов при его отклонении от нормы. Он предотвращает перегрев и выгорание светодиодов, поддерживает постоянство потока при перепадах напряжения или разрядке АКБ.

Простейшее устройство состоит из трансформатора, выпрямительного моста, соединенного с резисторами и конденсаторами. Действие стабилизатора основывается на следующих принципах:

• подача тока на трансформатор и изменение его предельной частоты до частоты электросети – 50 Гц;
• регулировка напряжения на повышение и понижение с последующим выравниванием частоты до 30 Гц.

В процессе преобразования также задействуются выпрямители высоковольтного типа. Они определяют полярность. Стабилизация электрического тока осуществляется при помощи конденсаторов. Для снижения помех применяются резисторы.