Stabilizzazione della tensione dei fari anabbaglianti
Negli ultimi anni gli automobilisti hanno iniziato a dotare le loro auto di luci diurne. Anche se le regole permettono l'uso di luci standard (fendinebbia, fari, ecc.), molte persone preferiscono eseguire i LED come unità separate. E alcuni automobilisti si trovano di fronte al fatto che i LED sulla base dei quali sono fatte le luci, si rompono prima di un anno. Nessuno ha scoperto la ragione di una vita di servizio così breve. Forse è dovuto alla qualità dei LED di produttori sconosciuti, o che i produttori sopravvalutano molto la vita dei semiconduttori, o forse è tutta colpa della mancanza di raffreddamento.
Ma c'è una forte convinzione che i LED falliscano a causa della tensione instabile a bordo dell'auto o a causa di picchi di breve durata nel circuito di alimentazione, la cui ampiezza raggiunge diverse decine di volt. Questo problema può essere risolto installando un regolatore di tensione per la tensione di bordo dei LED dell'auto.
Quanti volt dovrebbe avere un regolatore di tensione
Se lo stabilizzatore per LED è usato con luci industriali, la sua tensione di uscita deve essere uguale alla tensione di alimentazione segnata sull'involucro del dispositivo. Nella maggior parte dei casi si tratta di 12 volt. Per un sistema fatto in casa, considerate il suo diagramma schematico.
Di solito consiste in in serie da 2 a 4 LED in serie e una resistenza di spegnimento. Il LED deve avere la sua tensione nominale che cade attraverso di esso per funzionare correttamente. Per esempio, per un LED ARPL-Star-3W-BCB, la caduta di tensione è di 3,6 V. Per una catena di tre elementi, bisogna fornire 3,6*3=10,8 volt. Un'altra piccola caduta di tensione dovrebbe essere al ballast (il suo valore è determinato nel calcolo, 1...2 volt). Complessivamente questo risulta in circa 12 volt.
| Tipo di LED | Potenza, W | Caduta di tensione, V |
| TDS-P003L4U13 | 3 | 3,6 |
| TDSP005L8011 | 5 | 6,5 |
| ARPL-Star-3W-BCB | 3 | 3..3,6 |
| STELLA 3WR | 3 | 3,6 |
| Alta potenza 3W | 3 | 3,35..3,6 |
Che tipo di regolatori di tensione sono disponibili per i LED
Gli stabilizzatori più semplici ed economici sono di tipo lineare. Ridistribuiscono la tensione di rete tra il regolatore (transistor) e il carico.
Se la tensione d'ingresso diminuisce o la corrente di carico aumenta, il transistor si apre e la tensione sul carico aumenta. Se la tensione d'ingresso aumenta o la corrente di carico diminuisce, il regolatore chiude leggermente l'elemento di potenza e la tensione di carico diminuisce. In questo modo si ottiene la stabilità. I vantaggi di tali regolatori sono:
- semplicità;
- basso costo;
- è possibile acquistare una versione integrata per una tensione fissa.
Gli svantaggi sono l'alta perdita di potenza dovuta alla dissipazione nell'elemento di regolazione (quindi, è necessario un efficace dissipatore di calore) e la necessità che la tensione di ingresso superi la tensione di uscita di un margine significativo.
Gli stabilizzatori a impulsi sono esenti da questi svantaggi, distribuiscono l'energia nel tempo, ma il loro problema è la complessità di realizzarli. Avete bisogno di alcune conoscenze e abilità per assemblarli da soli.
Come scegliere quello giusto
Per selezionare un dispositivo fabbricato industrialmente, si devono specificare i seguenti parametri
- tensione di uscita;
- corrente di funzionamento;
- La tensione minima di ingresso (la tensione massima è di solito qualche decina di volt, questa tensione non è disponibile nella rete dell'auto).
Come selezionare la tensione di uscita è descritto sopra. La corrente di funzionamento deve superare la corrente di consumo dei fanali (o della lanterna, se lo stabilizzatore è posto su ogni apparecchio separatamente) con una riserva. Si presta poca attenzione a quest'ultimo parametro, che può avere un impatto critico sul funzionamento dell'intero sistema.
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Esplorare i circuiti di regolazione della tensione più diffusi
La prima cosa da fare è scegliere il circuito del dispositivo. Ci sono molte raccomandazioni su Internet per costruire tali blocchi sui regolatori lineari integrati 7812 (KR142EN8B).
Coloro che pubblicano tali schemi, prestano attenzione alla loro semplicità e mancanza di regolazione, dimenticando completamente un problema. Affinché un tale regolatore funzioni correttamente, almeno 2,5 volt devono cadere su di esso - questo è scritto in ogni scheda tecnica. Semplicemente, per qualsiasi stabilizzazione efficace dell'uscita, l'ingresso deve essere di almeno 14,5 volt. In un'auto con un buon alternatore non dovrebbe esserci questa tensione, e con un valore inferiore non ha senso usare un circuito del genere. Come compromesso, si può usare uno stabilizzatore a nove volt (LM7809), le sue prestazioni inizieranno a 11,5 volt all'ingresso, ma la luminosità delle luci calerà. Secondo il GOST, l'intensità luminosa minima dovrebbe essere di 400 cd, e nessuno dovrebbe andare sotto questo limite.
Le raccomandazioni di mettere un diodo all'ingresso sembrano ancora più irragionevoli.
Il suo scopo è piuttosto discutibile - non c'è bisogno di proteggere il circuito dall'inversione di polarità nel montaggio stabile. Ma la giunzione p-n di silicio cadrà di altri 0,6 volt, e avete bisogno di almeno 15 volt per il funzionamento normale.
I circuiti con un circuito integrato a 12 volt (con o senza diodo) sono utili solo per tagliare i picchi di alta tensione nel bus +12 volt (se sono effettivamente presenti). Quindi possono servire come una sorta di "barriera Zener", ma tale barriera può essere fatta molto più semplice. È necessario collegare in parallelo alla catena di LED uno stabilitron Ust, leggermente superiore alla tensione di funzionamento. In modalità normale, la sua resistenza è alta, non influenzerà il funzionamento dell'apparecchio. Se la tensione di stabilizzazione viene superata (per esempio 15 volt) si apre e "taglia" l'eccesso.
Regolatori leggermente migliori con chip LDO (low drop out) funzionano. Questi sembrano simili ai normali regolatori lineari ma richiedono solo 1,2 volt di drop out per un corretto funzionamento e la stabilizzazione effettiva inizia già a 13,2 volt. Questo è meglio, ma non è ancora sufficiente per il funzionamento normale. Gli LM1084 e LM1085 sono adatti a questo circuito, ma lo schema elettrico è un po' più complicato.
La resistenza del resistore R1 deve essere 240 Ohm e R2 deve essere 2,2 kOhms per produrre una tensione di uscita di 12 volt. C'è una barriera fondamentale per un ulteriore dropout - il regolatore è costruito su un transistor bipolare, e almeno 1,2 volt devono cadere alle sue giunzioni di emettitore e collettore. Questo è facilmente aggirabile usando un transistor a effetto campo come elemento di controllo. I circuiti integrati basati su questo principio sono difficili da trovare, ancora più difficili da abbinare e più costosi. D'altra parte, anche un radioamatore di media abilità dovrebbe essere in grado di realizzare un dispositivo basato su elementi discreti.
I valori degli elementi:
- R1 - 68 kOhm;
- R2 - 10 kOhm;
- R3 - 1 kOhm;
- R4,R5 - 4,7 kOhm;
- R6 - 25 kOhm;
- VD1 - BZX84C6V2L;
- VT1 - AO3401;
- VT2,VT3 - 2N5550.
La tensione di uscita è data dal rapporto R5/R6. Con i valori nominali indicati l'uscita sarà di 12 volt, l'ingresso non avrà bisogno di più di 12,5 volt. Questo è un serio miglioramento. Ma un salto fondamentale può essere ottenuto solo utilizzando un'alimentazione switching. Un tale convertitore step-up può essere costruito intorno al chip XL6009.
È possibile ordinare tale stabilizzatore in forma preconfezionata da popolari mercati online. Ma c'è un problema - i produttori per economia spesso installano elementi progettati per una corrente di non più di 1 A (anche se il chip è in grado di erogare fino a 3 A). Oppure, per esempio, i condensatori all'ossido in entrata o in uscita possono non essere montati. Anche il diodo Schottky N5824, menzionato nel datasheet, si scalda quando le correnti superano 1,5 A. Dovresti invece usare un diodo più potente, per esempio SR560. Tutte queste sostituzioni e semplificazioni portano al surriscaldamento della scheda e al suo fallimento.
Questo video mostra un esempio di montaggio di un regolatore a 12 volt.
Considerazioni sulla fabbricazione
Avrete bisogno dei componenti elettronici per il circuito scelto. Si possono acquistare in negozi specializzati o su internet. Non hai bisogno di un case per un regolatore di linea integrato, ma dovresti occuparti di un dissipatore di calore. Avrete anche bisogno di un dissipatore di calore quando fate un righello a elementi discreti. I dispositivi più complessi devono essere assemblati su circuiti stampati. Quelli con tecnologia domestica sono in grado di progettare e incidere il circuito da soli. Per altri, è meglio usare una breadboard - tagliare il pezzo necessario e assemblare i componenti su di essa.
Dovete anche scegliere o assemblare l'involucro, avendo cura di dissipare il calore. Avvolgere la scheda in un termoretraibile non è la migliore opzione a questo proposito. Avrete anche bisogno di un saldatore con un set di materiali di consumo.
È difficile dare istruzioni generali di fabbricazione - tutto dipende dal circuito scelto e dalla tecnologia preferita. Ma alcuni consigli possono essere dati per coloro che hanno poca esperienza nel fare dispositivi elettronici:
- Tutte le connessioni devono essere saldate con cura (facendo attenzione a non surriscaldare gli elementi e i conduttori nell'isolamento) - le condizioni operative comporteranno urti e fluttuazioni di temperatura, e una saldatura di scarsa qualità si farà immediatamente sentire;
- L'alloggiamento deve essere progettato per impedire all'acqua e allo sporco di entrare all'interno - se si installa il dispositivo sotto il cofano, queste sostanze saranno sufficienti;
- se la custodia non viene utilizzata, i punti di saldatura devono essere accuratamente isolati - per lo stesso motivo;
- dopo l'assemblaggio e il controllo del funzionamento non è superfluo verniciare la scheda dal lato della saldatura e asciugarla.
Solo un approccio attento alla fabbricazione può garantire almeno una certa durata del dispositivo fatto in casa in condizioni difficili.
Installazione sulle luci laterali
Lo stabilizzatore, qualunque sia il circuito secondo il quale è assemblato, è installato nella fessura del filo dall'interruttore o controllore alle luci diurne. Fallo in qualsiasi luogo conveniente. Se il regolatore ha abbastanza potenza per gestire due luci, può essere collegato alla linea di alimentazione delle due luci, fino al punto di divisione. In caso contrario, saranno necessari due dispositivi per ogni lampada a LED.
Ricordatevi di collegare il conduttore meno al conduttore comune del veicolo. Un altro problema che si presenta spesso è l'installazione di un dissipatore di calore per il regolatore di linea. C'è l'idea di usare la carrozzeria come elemento di raffreddamento. La sua superficie è grande e farà un ottimo lavoro di dissipazione del calore. A condizione che ci sia un buon contatto termico tra la superficie del chip e la superficie del corpo. E questo richiederà, come minimo, la rimozione della vernice nel punto di montaggio e la realizzazione di un foro per la vite di montaggio. Una macchia di corrosione si formerà rapidamente in questa zona. Pertanto, questa non è una buona idea. Meglio fare un piccolo dissipatore separato da un pezzo di foglio di alluminio.
Video: Collegamento e test degli stabilizzatori L7812CV e LM317T per luci diurne a LED su VAZ-2106.
La questione dell'utilizzo di uno stabilizzatore per le luci diurne non è così semplice come sembra a prima vista. Prendere una decisione sul suo uso e scegliere il metodo di installazione richiede un certo background tecnico. Il materiale di revisione vi aiuterà a fare questa scelta.