Стабилизатор тока на транзисторе

Стабилизатор тока на транзисторе схож со стабилизатором напряжения. Данная схема отличается своей простотой, поэтому ее также используют, чтобы стабилизировать выходной ток, причем неважно, каков показатель входного напряжения. Отталкиваясь от его основы, нередко изготавливаются зарядные устройства. Для вычисления параметров элементов прибегают к закону Ома. Задача элемента – стабилизировать электричество, о его особенностях пойдет речь в статье.

Внешний вид устройства

Виды стабилизаторов

Данные элементы находят применение, как правило, на резисторах (сопротивление), диодах, одних или двух транзисторах, а также на микроконтроллерах. Если взять первый случай, то здесь сильное сопротивление вызвано фактически работающим элементом, то есть резистором. Это позволяет нивелировать колебания силы тока, если после него подключать разную полезную нагрузку.

Прибор, стабилизирующий напряжение

Основной элемент любого стабилизатора – трансформатор. Если рассматривается простая модель, то он заменяется выпрямительным мостом, который имеет соединение с конденсаторами и резисторами. В цепях встречаются различные элементы, способные выдерживать разное значение предельного сопротивления.

Электричеством управляют при помощи транзисторов, с которыми ознакомимся ниже. Этот подход наиболее оптимален, так как позволяет не только сэкономить средства на сопутствующих элементах, но и тонко настроить желаемую схему под определенные нужды (схемы, установленные на готовых микроконтроллерах, не дают возможности изменить выходные параметры в определенном диапазоне, так как они функционируют в зафиксированных пределах, следовательно, что-либо изменить будет сложно, ведь придется использовать дополнительные элементы, чтобы управлять уровнем тока).

Стабилизаторы тока находят применение на различных схемах питания: начиная светодиодами и заканчивая паяльными станциями, зарядными устройствами и так далее.

Самым простым устройством является диодный стабилизатор. Используя их, можно в разы упростить электрическую схему, в результате чего снижается конечная стоимость приборов. Схемы данного типа характеризуются своей устойчивостью и надежностью. Благодаря этим качествам, реле диодного типа незаменимы, если требуется обеспечить светодиоды питанием. Нормальное функционирование достигается в следующем диапазоне напряжений: от 1.8 до 100 вольт. Исходя из этих значений, становится ясно, что импульсные и продолжительные изменения напряжения не являются преградой.

Именно по этой причине светодиоды способны светить с разной яркостью и оттенками, что зависит от электричества, проходящего по цепи. Если последовательно подключить несколько подобных светильников, то они нормально будут работать, и для этого потребуется лишь один диодный стабилизатор для напряжения и тока. Схему можно легко преобразовать, используя разное число светодиодов и питающее напряжение. Стабилизаторы требуются для выдачи определенного тока, но в светодиодную цепь их следует подключать параллельно.

На большинстве светодиодных светильниках именно такое реле. Обуславливается это свойствами светодиодов, которые имеют нелинейную вольтамперную характеристику. Одним словом, если на светодиоде изменить напряжение, ток начнет меняться непропорционально. Если постепенно увеличивать напряжение, электричество поначалу медленно возрастает, при этом светодиод не светится. Свет появится, когда напряжение достигнет порога, вместе с чем быстро начинает расти ток.

Конечно, бывают особо мощные светодиоды, выделяющие много тепла. Как правило, их подключают к особым теплоотводам. Необходимо понимать, что пороговое напряжение может быть различным, поэтому светодиоды подключают к источнику питания посредством стабилизатора. Однотипные светодиоды также имеют различное прямое напряжение. Поэтому, если параллельно подключать два источника света, через них пройдет разный ток. Отличия бывают очень заметными (один светодиод сгорит быстрее другого).

Особенность стабилизатора на транзисторах

В этом случае преимущество в том, что падение напряжения тонко настраивается, вплоть до очень маленького значения. Это позволяет снизить потери, а на выходе останется стабильное электричество. Выход транзистора сопровождается очень большим сопротивлением. Как правило, при помощи таких схем подключают светодиоды или зарядки маломощных аккумуляторов.

Один транзистор

Выше представлена схема стабилизатора тока на одном транзисторе, которую рассмотрим детальнее:

• Для нивелирования тока использован высокоомный резистор R2 (порядка 200 Ом), а в роли задающего – резистор R1 (от 1 до 10 Ом);
• R2 D2 – делитель напряжения, где второй резистор заменили стабилитроном (позволяет стабилизировать ток);
• Если брать нормальный режим, то электричество проходит на нагрузку почти без изменений;
• Изменяя электричество на базе транзистора, нивелируется и выходной ток на катоде (он слабочувствителен по отношению к колебаниям на эмиттере). Одним словом, неважно, как колеблется напряжение на источнике – нагрузка загружается довольно сильным током;
• Во время работы есть вероятность, что сопротивление R1 будет сильно греться, по этой причине данный элемент рекомендуется выполнять из нескольких резисторов. Что касается последних, температурный рабочий режим не должен на них сказываться. R1 – элемент, задающий выходной ток, поэтому, калибруя его, можно добиться определенных параметров самой схемы;
• Место R2 может занять переменный резистор, что позволяет подстроить порог насыщения транзистора. Это открывает возможность настройки уровня выходного тока;
• D1, выступающий в роли стабилитрона, кто-то заменяет сопротивлением;
• Биполярным транзистором может выступить один KT818 или их связка, которая соединяется как составной транзистор.

Схема, представленная выше, подходит для стабилизации электричества в следующем диапазоне: от 0.5 до 5 А, где напряжение питания – 9-45 В.

Реле тока на микросхемах импульсных стабилизаторов

Элементы должны не только эффективно функционировать в определенных диапазонах, но быть с высоким уровнем КПД. Компенсационное реле в такой ситуации не подходит, поэтому его заменяет импульсный стабилизатор тока. Его особенность в том, что небольшого входного напряжения достаточно, чтобы получить высокое напряжение на нагрузке.

Рассмотрим это на примере широко распространенной микросхемы MAX771.

MAX771

Если упростить стабилизацию, то она следующая: R1 R2 – делители выходного напряжения и, если напряжение, которое поступает на вывод FB, превышает опорное напряжение (1.5 В), микросхема уменьшит выходное напряжение (действует и в обратном порядке).

При изменении контрольных цепей таким образом, чтобы схема регулировала выходной ток, получается стабилизированный источник электричества.

Как сделать светодиодный стабилизатор

Чтобы собрать простую схему, в которой используется небольшое количество деталей, достаточно уметь обращаться с паяльником. Наиболее простые конструкции на LM317. Чтобы их изготовить не требуется разработка печатной платы. Все, что требуется, – припаять подходящий резистор между опорным выводом схемы и ее выходом.

Cхема своими руками

Кроме того, ко входу и выходу схемы припаиваются два проводника гибкого типа. Если реле тока планируется использовать, чтобы запитать мощный светодиод, микросхема должна быть оснащена радиатором, необходимым для отвода тепла. Радиатором в этом случае легко выступает компактная пластинка из алюминия, площадь которой 15-20 квадратных сантиметров.

Если изготавливаются бустеры, то дроссели легко заменяются катушками фильтров разных блоков питания. К примеру, отлично подходит ферритовое кольцо от компьютерного блока питания. На него наматывается эмалированный провод, диаметр которого должен быть не меньше 0.3 мм.

Любая светодиодная конструкция будет эффективно и надежно функционировать в том случае, если она будет подпитана стабилизатором электричества и различными регуляторами. Множество схем на данный момент не отличается особенной сложностью, и их можно при желании собрать собственными руками, для чего достаточно уметь работать с таким инструментом, как паяльник. Одним словом, задача реле – обеспечение рабочего постоянного тока. Это требуется, если в электросети есть место отклонению напряжения от нормы.

Видео