Stabilizace napětí potkávacích světel

V posledních letech začali motoristé vybavovat své vozy světly pro denní svícení. Přestože předpisy povolují použití standardních světel (mlhová světla, světlomety atd.), mnoho lidí dává přednost provedení LED diod jako samostatných jednotek. A někteří řidiči se potýkají s tím, že LED diody, na jejichž základě jsou světla vyrobena, se rozbijí dříve než za rok. Důvod tak krátké životnosti nikdo nezjistil. Možná je to způsobeno kvalitou LED diod od neznámých výrobců, nebo tím, že výrobci značně nadhodnocují životnost polovodičových výrobků, nebo možná jde o nedostatečné chlazení.

Panuje však přesvědčení, že LED diody selhávají kvůli nestabilnímu napětí na palubě vozu nebo kvůli krátkodobým špičkám v napájecím obvodu, jejichž amplituda dosahuje několika desítek voltů. Tento problém lze vyřešit instalací regulátoru napětí pro palubní napětí LED diod ve vozidle.

Kolik voltů by měl mít regulátor napětí

Pokud je stabilizátor pro LEDS se používá s průmyslovými svítidly, musí se jeho výstupní napětí rovnat napájecímu napětí vyznačenému na krytu zařízení. Ve většině případů je to 12 V. U podomácku vyrobeného systému zvažte jeho schéma.

Obvod lucerny z řetězce stabilizátorů.

Obvykle se skládá z v sérii 2 až 4 LED diody v sérii a zhášecí rezistor. Aby LED dioda správně fungovala, musí na ní klesat jmenovité napětí. Například pro LED diodu ARPL-Star-3W-BCB je úbytek napětí 3,6 V. Pro řetězec tří prvků by mělo být zajištěno 3,6*3=10,8 V. Další malý úbytek napětí by měl být na předřadníku (jeho hodnota je určena ve výpočtu, 1...2 volty). Celkově tak vznikne přibližně 12 V.

Jaké regulátory napětí jsou k dispozici pro LED diody?

Nejjednodušší a nejlevnější stabilizátory jsou lineárního typu. Přerozdělují síťové napětí mezi regulátor (tranzistor) a zátěž.

Princip činnosti lineárního regulátoru napětí.

Pokud se vstupní napětí sníží nebo se zvýší proud zátěže, tranzistor se otevře a napětí na zátěži se zvýší. Pokud se zvýší vstupní napětí nebo se sníží zátěžový proud, regulátor mírně uzavře výkonový prvek a zátěžové napětí se sníží. Tímto způsobem se dosáhne stability. Výhody těchto regulátorů jsou:

• jednoduchost;
• nízké náklady;
• je možné zakoupit v integrované verzi pro pevné napětí.

Nevýhodou jsou vysoké ztráty výkonu způsobené rozptylem v regulačním prvku (proto je nutný účinný chladič) a nutnost, aby vstupní napětí výrazně převyšovalo výstupní napětí.

Pulzní stabilizátory tyto nevýhody nemají, rozdělují energii v čase, ale jejich problémem je složitost jejich výroby. K jejich sestavení potřebujete určité znalosti a dovednosti.

Jak si vybrat ten správný

Pro výběr průmyslově vyráběného zařízení je třeba zadat tyto parametry

• výstupní napětí;
• provozní proud;
• Minimální vstupní napětí (maximální napětí je obvykle několik desítek voltů, toto napětí není v automobilové síti k dispozici).

Způsob volby výstupního napětí je popsán výše. Provozní proud musí s rezervou převyšovat odběrový proud svítilen (nebo svítidla, pokud je stabilizátor umístěn na každém zařízení zvlášť). Tomuto parametru se věnuje jen malá pozornost, přitom může mít rozhodující vliv na fungování celého systému.

Přečtěte si také: Jak vybrat správná světla na auto, abyste nedostali pokutu

Zkoumání oblíbených obvodů regulátorů napětí

Nejprve je třeba zvolit obvod zařízení. Na internetu je mnoho doporučení, jak takové bloky postavit na integrovaných lineárních regulátorech 7812 (KR142EN8B).

Schéma regulátoru 7812 z internetu (zjevná chyba - vstupní napětí by mělo být alespoň 14,5 V).

Ti, kteří takové schémata zveřejňují, dbají na jejich jednoduchost a nedostatečné přizpůsobení a zcela zapomínají na jeden problém. Aby takový regulátor správně fungoval, musí na něm klesnout alespoň 2,5 V - to se píše v každém datasheetu. Pro účinnou stabilizaci výstupu musí být vstupní napětí alespoň 14,5 V. V autě s dobrým alternátorem by takové napětí nemělo být a při nižší hodnotě nemá smysl takový obvod používat. Jako kompromis můžete použít devítivoltový stabilizátor (LM7809), jeho výkon začne při 11,5 V na vstupu, ale jas světel klesne. Podle GOST by minimální intenzita světla měla být 400 cd a nikdo by neměl jít pod tuto hranici..

Doporučení umístit na vstup diodu vypadají ještě nesmyslněji.

Na schématu ze sítě je čip 7812 s diodou na vstupu.

Jeho funkce je poněkud sporná - při stabilní montáži není třeba chránit obvod před přepólováním. Křemíkový p-n přechod však ztratí dalších 0,6 V a pro normální provoz potřebujete alespoň 15 V.

Obvody s 12voltovým integrovaným obvodem (s diodou nebo bez ní) jsou užitečné pouze k odpojení vysokých napěťových špiček na sběrnici +12 V (pokud jsou skutečně přítomny). Mohou tedy sloužit jako jakási "Zenerova bariéra", ale takovou bariéru lze vytvořit mnohem jednodušeji. K řetězci LED diod je nutné paralelně připojit stabilizátor Ust, který je o něco vyšší než provozní napětí. V normálním režimu je jeho odpor vysoký, neovlivňuje provoz svítidla. Při překročení stabilizačního napětí (např. 15 V) se otevře a "odřízne" přebytek.

Připojení stabilizátoru paralelně k lucerně.

O něco lepší regulátory s čipy LDO (low drop out) fungují. Vypadají jako typické lineární regulátory, ale pro dobrou regulaci vyžadují úbytek pouze 1,2 V a účinná regulace začíná již při 13,2 V. To je sice lepší, ale pro běžný provoz to stále nestačí. Pro tento obvod jsou vhodné obvody LM1084 a LM1085, ale schéma zapojení je trochu složitější.

Schéma zapojení LDO LM1084.

Odpor rezistoru R1 musí být 240 ohmů a R2 musí být 2,2 kOhmů, aby bylo výstupní napětí 12 voltů. Dalšímu poklesu napětí brání zásadní překážka - regulátor je vyroben na bipolárním tranzistoru a na jeho emitorovém a kolektorovém přechodu musí poklesnout napětí alespoň o 1,2 V. To lze snadno obejít použitím tranzistoru s polem jako řídicího prvku. Integrované obvody založené na tomto principu se obtížně hledají, ještě obtížněji přizpůsobují a jsou dražší. Na druhou stranu i průměrně zručný radioamatér by měl být schopen vyrobit zařízení založené na diskrétních prvcích.

Schéma lineárního regulátoru na výkonném tranzistoru.

Hodnoty prvků:

• R1 - 68 kOhm;
• R2 - 10 kOhm;
• R3 - 1 kOhm;
• R4,R5 - 4,7 kOhm;
• R6 - 25 kOhm;
• VD1 - BZX84C6V2L;
• VT1 - AO3401;
• VT2,VT3 - 2N5550.

Výstupní napětí je dáno poměrem R5/R6. Při daných hodnotách bude výstupní napětí 12 V, vstupní napětí nebude vyšší než 12,5 V. To je výrazné zlepšení. Zásadního skoku však lze dosáhnout pouze pomocí spínaného zdroje. Takovýto zvyšovací měnič lze postavit na čipu XL6009.

Krokový obvod na bázi XL6009.

Takový stabilizátor si můžete objednat v hotovém balení na oblíbených internetových tržištích. Je tu však problém - výrobci z úsporných důvodů často instalují prvky určené pro proud maximálně 1 A (ačkoli čip je schopen dodávat až 3 A). Nebo například nemusí být osazeny vstupní nebo výstupní oxidové kondenzátory. Dokonce i Schottkyho dioda N5824, uvedená v datasheetu, se zahřívá, když proudy překročí 1,5 A. Místo toho byste měli použít výkonnější diodu, např. SR560. Všechny tyto výměny a zjednodušení vedou k přehřívání desky a jejímu selhání.

Video ukazuje příklad montáže 12voltového regulátoru.

Úvahy o výrobě

Budete potřebovat elektronické součástky pro vybraný obvod. Můžete je zakoupit ve specializovaných obchodech nebo na internetu. Pro integrovaný linkový regulátor nepotřebujete pouzdro, ale měli byste se postarat o chladič. Při výrobě pravítka s diskrétním prvkem budete také potřebovat chladič. Složitější zařízení musí být osazena na deskách plošných spojů. Ti, kdo mají domácí techniku, si mohou desku s plošnými spoji navrhnout a vyleptat sami. Pro ostatní je lepší použít destičku - odříznout požadovaný kousek a osadit na něj součástky.

Montáž na desku.

Musíte také vybrat nebo sestavit kryt a dbát na odvod tepla. Zabalení desky do smršťovací fólie není v tomto ohledu nejlepší volbou. Budete také potřebovat páječku se sadou spotřebního materiálu.

Je obtížné uvést obecné pokyny pro výrobu - vše závisí na zvoleném obvodu a technologii. Pro ty, kteří nemají s výrobou elektronických zařízení příliš zkušeností, však můžeme uvést několik tipů:

• Všechny spoje by měly být pečlivě připájeny (pozor, aby nedošlo k přehřátí prvků a vodičů v izolaci) - provozní podmínky budou zahrnovat nárazy a kolísání teplot a nekvalitní pájení se okamžitě projeví;
• Kryt musí být konstruován tak, aby se dovnitř nedostala voda a nečistoty - pokud přístroj nainstalujete pod kapotu, tyto látky postačí;
• pokud není použito pouzdro, musí být pájecí body pečlivě izolovány - ze stejného důvodu;
• Po montáži a kontrole funkčnosti není zbytečné desku na pájecí straně nalakovat a vysušit.

Pouze pečlivý přístup k výrobě může zaručit alespoň určitou odolnost vlastnoručně vyrobeného zařízení v drsném prostředí.

Přečtěte si také

DIY DIY

 

Montáž na boční světla

Stabilizátor, bez ohledu na to, podle jakého obvodu je sestaven, se instaluje do mezery vodiče od spínače nebo vypínače. řídicí jednotka k denním světlům. Proveďte to na libovolném vhodném místě. Pokud má regulátor dostatečný výkon pro dvě světla, lze jej připojit k napájecímu vedení obou světel až do bodu rozdělení. V opačném případě budou pro každou LED lampu potřeba dvě zařízení.

Připojení stabilizačního zařízení.

Nezapomeňte připojit mínusový vodič ke společnému vodiči vozidla. Dalším problémem, který se často objevuje, je instalace chladiče pro regulátor vedení. Existuje nápad použít karoserii jako chladicí prvek. Jeho plocha je velká a skvěle odvádí teplo. Za předpokladu dobrého tepelného kontaktu mezi povrchem čipu a povrchem tělesa. To vyžaduje přinejmenším odstranění laku v místě montáže a vyvrtání otvoru pro montážní šroub. V této oblasti se rychle vytvoří koroze. Proto to není dobrý nápad. Lepší je vyrobit malý samostatný chladič z kusu hliníkového plechu.

Video: Připojení a testování stabilizátorů L7812CV a LM317T pro LED denní světla na VAZ-2106.

Otázka použití stabilizátoru pro denní svícení není tak jednoduchá, jak se na první pohled zdá. Rozhodnout o jeho použití a zvolit způsob instalace vyžaduje určité technické zázemí. K tomuto výběru vám pomohou materiály k přehledu.