Skip to content

Светодиод в сети 220в схема: Как подключить светодиод к 220в: схемы, ошибки, нюансы, видео

by alexxlab

Содержание

Как подключить светодиод к 220в: схемы, ошибки, нюансы, видео

Обычно светодиоды подключаются к 220В при помощи драйвера, рассчитанного под их характеристики. Но если требуется подключить только один маломощный светодиод, например, в качестве индикатора, то применение драйвера становится нецелесообразным. В таких случаях возникает вопрос — как подключить светодиод к 220 В без дополнительного блока питания.

Основы подключения к 220 В

В отличие от драйвера, который питает светодиод постоянным током и сравнительно небольшим напряжением (единицы-десятки вольт), сеть выдает переменное синусоподобное напряжение с частотой 50 Гц и средним значением 220 В. Поскольку светодиод пропускает ток только в одну сторону, то светиться он будет только на определенных полуволнах:

То есть led при таком питании светится не постоянно, а мигает с частотой 50 Гц. Но из-за инерционности человеческого зрения это не так заметно.

В то же время напряжение обратной полярности, хотя и не заставляет led светиться, все же прикладывается к нему и может вывести из строя, если не предпринять никаких защитных мер.

Способы подключения светодиода к сети 220 В

Самый простой способ (читайте про все возможные способы подключения led) – подключение при помощи гасящего резистора, включенного последовательно со светодиодом. При этом нужно учесть, что 220 В – это среднеквадратичное значение U в сети. Амплитудное значение составляет 310 В, и его нужно учитывать при расчете сопротивления резистора.

Кроме того, необходимо обеспечить защиту светоизлучающего диода от обратного напряжения той же величины. Это можно сделать несколькими способами.

Последовательное подключение диода с высоким напряжением обратного пробоя (400 В и более).

Рассмотрим схему подключения более подробно.

 

В схеме используется выпрямительный диод 1N4007 с обратным напряжением 1000 В. При изменении полярности все напряжение будет приложено именно к нему, и led оказывается защищенным от пробоя.

Такой вариант подключения наглядно показан в этом ролике:

Также здесь описывается, как определить расположение анода и катода у стандартного маломощного светодиода и рассчитать сопротивление гасящего резистора.

Шунтирование светодиода обычным диодом.

Здесь подойдет любой маломощный диод, включенный встречно-параллельно с led. Обратное напряжение при этом будет приложено к гасящему резистору, т.к. диод оказывается включенным в прямом направлении.

Встречно-параллельное подключение двух светодиодов:

Схема подключения выглядит следующим образом:

Принцип аналогичен предыдущему, только здесь светоизлучающие диоды горят каждый на своем участке синусоиды, защищая друг друга от пробоя.

Обратите внимание, что подключение светодиода к питанию 220В без защиты ведет к быстрому выходу его из строя.

Схемы подключения к 220В при помощи гасящего резистора обладают одним серьезным недостатком: на резисторе выделяется большая мощность.

Например, в рассмотренных случаях используется резистор сопротивлением 24 Ком, что при напряжении 220 В обеспечивает ток около 9 мА. Таким образом, мощность, рассеиваемая на резисторе, составляет:

9 * 9 * 24 = 1944 мВт, приблизительно 2 Вт.

То есть для оптимального режима работы потребуется резистор мощностью не менее 3 Вт.

Если же светодиодов будет несколько, и они будут потреблять больший ток, то мощность будет расти пропорционально квадрату тока, что сделает применение резистора нецелесообразным.

Применение резистора недостаточной мощности ведет к его быстрому перегреву и выходу из строя, что может вызвать короткое замыкание в сети.

В таких случаях в качестве токоограничивающего элемента можно использовать конденсатор. Преимущество этого способа в том, что на конденсаторе не рассеивается мощность, поскольку его сопротивление носит реактивный характер.

Здесь показана типовая схема подключения светоизлучающего диода в сеть 220В при помощи конденсатора. Поскольку конденсатор после отключения питания может хранить в себе остаточный заряд, представляющий опасность для человека, его необходимо разряжать при помощи резистора R1. R2 защищает всю схему от бросков тока через конденсатор при включении питания. VD1 защищает светодиод от напряжения обратной полярности.

Конденсатор должен быть неполярным, рассчитанным на напряжение не менее 400 В.

Применение полярных конденсаторов (электролит, тантал) в сети переменного тока недопустимо, т.к. ток, проходящий через них в обратном направлении, разрушает их конструкцию.

Емкость конденсатора рассчитывается по эмпирической формуле:

 

где U – амплитудное напряжение сети (310 В),

I – ток, проходящий через светодиод (в миллиамперах),

Uд – падение напряжения на led в прямом направлении.

Допустим, нужно подключить светодиод с падением напряжения 2 В при токе 9 мА. Исходя из этого, рассчитаем емкость конденсатора при подключении одного такого led к сети:

Данная формула действительна только для частоты колебаний напряжения в сети 50 Гц. На других частотах потребуется пересчет коэффициента 4,45.

Нюансы подключения к сети 220 В

При подключении led к сети 220В существуют некоторые особенности, связанные с величиной проходящего тока. Например, в распространенных выключателях освещения с подсветкой, светодиод включается по схеме, изображенной ниже:

Как видно, здесь отсутствуют защитные диоды, а сопротивление резистора выбрано таким образом, чтобы ограничить прямой ток led на уровне около 1 мА. Нагрузка в виде лампы также служит ограничителем тока. При такой схеме подключения светодиод будет светиться тускло, но достаточно для того, чтобы разглядеть выключатель в комнате в ночное время. Кроме того, обратное напряжение будет приложено в основном к резистору при разомкнутом ключе, и светоизлучающий диод оказывается защищенным от пробоя.

Если требуется подключить к 220В несколько светодиодов, можно включить их последовательно на основе схемы с гасящим конденсатором:

При этом все led должны быть рассчитаны на одинаковый ток для равномерного свечения.

Можно заменить шунтирующий диод встречно-параллельным подключением светодиодов:

В обоих случаях нужно будет пересчитать величину емкости конденсатора, т.к. возрастет напряжение на светодиодах.

Параллельное (не встречно-параллельное) подключение led в сеть недопустимо, поскольку при выходе одной цепи из строя через другую потечет удвоенный ток, что вызовет перегорание светодиодов и последующее короткое замыкание.

Еще несколько вариантов недопустимого подключения светоизлучающих диодов в сеть 220В описаны в этом видео:

Здесь показано, почему нельзя:

  • включать светодиод напрямую;
  • последовательно соединять светодиоды, рассчитанные на разный ток;
  • включать led без защиты от обратного напряжения.

Безопасность при подключении

При подключении к 220В следует учитывать, что выключатель освещения обычно размыкает фазный провод. Ноль при этом проводится общим по всему помещению. Кроме того, электросеть зачастую не имеет защитного заземления, поэтому даже на нулевом проводе присутствует некоторое напряжение относительно земли. Также следует иметь в виду, что в некоторых случаях провод заземления подключается к батареям отопления или водопроводным трубам. Поэтому при одновременном контакте человека с фазой и батареей, особенно при монтажных работах в ванной комнате, есть риск попасть под напряжение между фазой и землей.

В связи с этим, при подключении в сеть лучше отключать и ноль, и фазу при помощи пакетного автомата во избежание поражения током при прикосновении к токоведущим проводам сети.

Заключение

Описанные здесь способы подключения светодиодов в сеть 220В целесообразно применять только при использовании маломощных светоизлучающих диодов в целях подсветки или индикации. Мощные led так подключать нельзя, поскольку нестабильность сетевого напряжения приводит к их быстрой деградации и выходу из строя. В таких случаях нужно применять специализированные блоки питания светодиодов – драйверы.

Подключение светодиода к сети 220В: все схемы и расчеты

Светоиндикация – это неотъемлемая часть электроники, с помощью которой человек легко понимает текущее состояние прибора. В бытовых электронных устройствах роль индикации, выполняет светодиод, установленный во вторичной цепи питания, на выходе трансформатора или стабилизатора. Однако в быту используется и множество простых электронных конструкций, неимеющих преобразователя, индикатор в которых был бы нелишним дополнением. Например, вмонтированный в клавишу настенного выключателя светодиод, стал бы отличным ориентиром расположения выключателя ночью. А светодиод в корпусе удлинителя с розетками будет сигнализировать о наличии его включения в электросеть 220 В.

Ниже представлено несколько простых схем, с помощью которых даже человек с минимальным запасом знаний электротехники сможет подключить светодиод к сети переменного тока.

Схемы подключения

Светодиод – это разновидность полупроводниковых диодов с напряжением и током питания намного меньшим, чем в бытовой электросети. При прямом подключении в сеть 220 вольт, он мгновенно выйдет из строя. Поэтому светоизлучающий диод обязательно подключается только через токоограничивающий элемент. Наиболее дешевыми и простыми в сборке является схемы с понижающим элементом в виде резистора или конденсатора.

Важный момент, на который нужно обратить внимание при подключении светодиода в сеть переменного тока – это ограничение обратного напряжения. С этой задачей легко справляется любой кремниевый диод, рассчитанный на ток не менее того, что течет в цепи. Подключается диод последовательно после резистора или обратной полярностью параллельно светодиоду.

Существует мнение, что можно обойтись без ограничения обратного напряжения, так как электрический пробой не вызывает повреждения светоизлучающего диода. Однако обратный ток может вызвать перегрев p-n перехода, в результате чего произойдет тепловой пробой и разрушение кристалла светодиода.

Вместо кремниевого диода можно использовать второй светоизлучающий диод с аналогичным прямым током, который подключается обратной полярностью параллельно первому светодиоду.

Отрицательной стороной схем с токоограничивающим резистором является необходимость в рассеивании большой мощности. Эта проблема становится особо актуальной, в случае подключения нагрузки с большим потребляемым током. Решается данная проблема путем замены резистора на неполярный конденсатор, который в подобных схемах называют балластным или гасящим.

Включенный в сеть переменного тока неполярный конденсатор, ведет себя как сопротивление, но не рассеивает потребляемую мощность в виде тепла.

В данных схемах, при выключении питания, конденсатор остается не разряженным, что создает угрозу поражения электрическим током. Данная проблема легко решается путем подключения к конденсатору шунтирующего резистора мощностью 0,5 ватт с сопротивлением не менее 240 кОм.

Расчет резистора для светодиода

Во всех выше представленных схемах с токоограничивающим резистором расчет сопротивления производится согласно закону Ома: R = U/I, где U – это напряжение питания, I – рабочий ток светодиода. Рассеиваемая резистором мощность равна P = U * I. Эти данные можно рассчитать при помощи онлайн калькулятора.

Важно. Если планируется использовать схему в корпусе с низкой конвекцией, рекомендуется увеличить максимальное значение рассеиваемой резистором мощности на 30%.

Расчет гасящего конденсатора для светодиода

Расчёт ёмкости гасящего конденсатора (в мкФ) производится по следующей формуле: C = 3200*I/U, где I – это ток нагрузки, U – напряжение питания. Данная формула является упрощенной, но ее точности достаточно для последовательного подключения 1-5 слаботочных светодиодов.

Важно. Для защиты схемы от перепадов напряжения и импульсных помех, гасящий конденсатор нужно выбирать с рабочим напряжением не менее 400 В.

Конденсатор лучше использовать керамический типа К73–17 с рабочим напряжением более 400 В или его импортный аналог. Нельзя использовать электролитические (полярные) конденсаторы.

Это нужно знать

Главное – это помнить о технике безопасности. Представленные схемы питаются от 220 В сети переменного тока, поэтому требуют во время сборки особого внимания.

Подключение светодиода в сеть должно осуществляться в четком соответствии с принципиальной схемой. Отклонение от схемы или небрежность может привести к короткому замыканию или выходу из строя отдельных деталей.

При первом включении, сборки рекомендуется дать поработать некоторое время, чтобы убедиться в ее стабильности и отсутствии сильного нагрева элементов.

Для повышения надёжности устройства рекомендуется использовать заранее проверенные детали с запасом по предельно допустимым значениям напряжения и мощности.

Собирать бестрансформаторные источники питания следует внимательно и помнить, что они не имеют гальванической развязки с сетью. Готовая схема должна быть надёжно изолирована от соседних металлических деталей и защищена от случайного прикосновения. Демонтировать её можно только с отключенным напряжением питания.

Небольшой эксперимент

Чтобы немного разбавить скучные схемы, предлагаем ознакомится с небольшим экспериментом, который будет интересен как начинающим радиолюбителям, так и опытным мастерам.

Подключение светодиода к сети 220в , схема и расчет

Сегодня к светодиодам значительно возрос интерес, ведь за ними будущее в освещении. Возникает вопрос как происходит подключение светодиода к сети 220 В, на который мы подробно ответим в этой статье. Также рассмотрим напряжение питания, распиновку, цоколевку, схемы подключения и различные расчеты.

Светодиодом называют полупроводниковый прибор, где электрический ток переходит в свет. Диод пропускает ток только в одном направлении. Светодиоды подключаются к 220В благодаря драйверу, который подходит по всем характеристикам.

Подключение по схеме может быть параллельным или последовательным. Светодиод характеризуется прочным корпусом, долгой и надежной работой.

Как устроен светодиод

Обычный индикаторный светодиод изготавливают в эпоксидном корпусе с диаметром 5 мм и двумя контактными выводами для подключения к цепям электрического тока: анодом и катодом. Визуально они отличаются по длине. У нового прибора без обрезанных контактов катод короче.

    Запомнить это положение помогает простое правило: с буквы «К» начинаются оба слова:
  1. катод;
  2. короче.

Когда же ножки светодиода обрезаны, то анод можно определить подачей на контакты напряжения 1,5 вольта от простой пальчиковой батарейки: свет появляется при совпадении полярностей.

Как устроен светодиод? Светоизлучающий активный монокристалл полупроводника имеет вид прямоугольного параллелепипеда. Он размещён около светоотражающего рефлектора параболической формы из алюминиевого сплава и смонтирован на подложке с нетокопроводящими свойствами.

На окончании светового прозрачного корпуса из полимерных материалов расположена линза, фокусирующая световые лучи. Она совместно с рефлектором образует оптическую систему, формирующую угол потока излучения. Его характеризуют диаграммой направленности светодиода.

Она характеризует отклонение света от геометрической оси общей конструкции в стороны, что приводит к увеличению рассеивания. Такое явление возникает из-за появления при производстве небольших нарушений технологии, а также старения оптических материалов во время эксплуатации и некоторых других факторов.

Внизу корпуса может быть расположен алюминиевый или латунный поясок, служащий радиатором для отвода тепла, выделяемого при прохождении электрического тока.

Этот принцип конструкции широко распространен. На его основе создают и другие полупроводниковые источники света, использующие иные формы структурных элементов.

Свечение в полупроводниковом кристалле возникает при рекомбинации электронов и дырок в области p-n-перехода. Область p-n-перехода, образуется контактом двух полупроводников с разными типами проводимости. Для этого приконтактные слои полупроводникового кристалла легируют разными примесями: по одну сторону акцепторными, по другую — донорскими.

Светодиоды на основе фосфида и арсенида галлия, излучающие в желто-зеленой, желтой и красной областях спектра были разработаны еще в 60-х — 70-х годах прошлого столетия. Их применяли в световых индикаторах, табло, приборных панелях автомобилей и самолетов, рекламных экранах, различных системах визуализации информации.

По светоотдаче светодиоды обогнали обычные лампы накаливания. По долговечности, надежности, безопасности они тоже их превзошли. Долго не существовало светодиодов синего, сине-зеленого и белого цвета.

Цвет светодиода зависит от ширины запрещенной зоны, в которой рекомбинируют электроны и дырки, то есть от материала полупроводника и легирующих примесей. Чем «синее» светодиод, тем выше энергия квантов, а значит, тем больше должна быть ширина запрещенной зоны.

Голубые светодиоды удалось изготовить на основе полупроводников с большой шириной запрещенной зоны — карбида кремния, соединений элементов II и IV группы или нитридов элементов III группы. Однако, у светодиодов на основе SiC оказался слишком мал КПД и низок квантовый выход излучения (то есть число излученных квантов на одну рекомбинировавшую пару).

У светодиодов на основе твердых растворов селенида цинка ZnSe квантовый выход был выше, но они перегревались из-за большого сопротивления и оказались недолговечны. Первый голубой светодиод удалось изготовить на основе пленок нитрида галлия на сапфировой подложке.

Квантовый выход — это число излученных квантов света на одну рекомбинировавшую электронно-дырочную пару. Различают внутренний и внешний квантовый выход. Внутренний — в самом p-n-переходе, внешний — для прибора в целом (ведь свет может теряться «по дороге» — поглощаться, рассеиваться).

Внутренний квантовый выход для хороших кристаллов с хорошим тепло-отводом достигает почти 100%, рекорд внешнего квантового выхода для красных светодиодов составляет 55%, а ддя синих — 35%. Внешний квантовый выход — одна из основных характеристик эффективности светодиода.

Белый света от светодиодов можно получить несколькими способами. Первый — смешать цвета по технологии RGB. На одной матрице плотно размещаются красные, голубые и зеленые светодиоды, излучение которых смешивается при помощи оптической системы, например, линзы. В результате получается белый свет.

Второй способ заключается в том, что на поверхность светодиода, излучающего в ультрафиолетовом диапазоне (есть и такие), наносится три люминофора, излучающих, соответственно, голубой, зеленый и красный свет. По принципу люминесцентной лампы.

Третий способ — это когда желто-зеленый или зелено-красный люминофор наносятся на голубой светодиод. При этом два или три излучения смешиваются, образуя белый или близкий к белому свет.

Напряжение питания светодиодов

Несмотря на то что электрический параметр №1 для светодиода – это номинальный ток, часто для расчётов необходимо знать напряжение на его выводах. Под понятием «напряжение светодиода» понимают разницу потенциалов на p-n-переходе в открытом состоянии.

Оно является справочным параметром и вместе с другими характеристиками указывается в паспорте к полупроводниковому прибору. 3, 9 или 12 вольт… Часто в руки попадают экземпляры, о которых ничего не известно. Так как узнать падение напряжения на светодиоде?

  • Теоретический метод

Прекрасной подсказкой в этом случае является цвет свечения, внешняя форма и размеры полупроводникового прибора. Если корпус светодиода выполнен из прозрачного компаунда, то цвет его остаётся загадкой, разгадать которую поможет мультиметр.

Для этого переключатель цифрового тестера переводят в положение «проверка на обрыв» и щупами поочерёдно касаются выводов светодиода. У исправного элемента в прямом смещении будет наблюдаться небольшое свечение кристалла. Таким образом, можно сделать вывод не только о цвете свечения, но и о работоспособности полупроводникового прибора.

Светоизлучающие диоды разных цветов изготавливают из различных полупроводниковых материалов. Именно химический состав полупроводника во многом определяет напряжение питания светодиодов, точнее, падение напряжение на p-n-переходе.

В связи с тем, что в производстве кристаллов используют десятки химических соединений, точного напряжения для всех светодиодов одного цвета не существует. Однако есть определённый диапазон значений, которых зачастую достаточно для проведения предварительных расчетов элементов электронной цепи.

С одной стороны, размер и внешний вид корпуса не влияют на прямое напряжение светодиода. Но, с другой стороны. через линзу можно увидеть количество излучающих кристаллов, которые могут быть соединены последовательно. Слой люминофора в SMD светодиодах может скрывать целую цепочку из кристаллов.

Ярким примером является миниатюрные многокристальные светодиоды от компании Cree, падение напряжения на которых зачастую значительно превышает 3 вольта. В последние годы появились белые SMD светодиоды, в корпусе которых размещено 3 последовательно соединённых кристалла. Их часто можно встретить в китайских светодиодных лампах на 220 вольт.

Естественно убедиться в исправности LED-кристаллов в такой лампе при помощи мультиметра не удастся. Стандартная батарейка тестера выдаёт 9 В, а минимальное напряжение срабатывания трёхкристального белого светоизлучающего диода – 9,6 В. Также встречаются двухкристальная модификация с порогом срабатывания от 6 вольт.

  • Практический метод

Самые точные данные о прямом падении напряжения на светодиоде можно получить путём проведения практических измерений. Для этого понадобится регулируемый блок питания (БП) постоянного тока с напряжение от 0 до 12 вольт, вольтметр или мультиметр и резистор на 510 Ом (можно больше). Лабораторная схема для тестирования показана на рисунке.

Здесь всё просто: резистор ограничивает ток, а вольтметр отслеживает прямое напряжение светодиода. Плавно увеличивая напряжение от источника питания, наблюдают за ростом показаний на вольтметре. В момент достижения порога срабатывания светодиод начнёт излучать свет.

В какой-то момент яркость достигнет номинального значения, а показания вольтметра перестанут резко нарастать. Это означает, что p-n-переход открыт, и дальнейший прирост напряжения с выхода БП будет прикладываться только к резистору. Текущие показания на экране и будут номинальным прямым напряжением светодиода.

Если ещё продолжить наращивать питание схемы, то расти будет только ток через полупроводник, а разность потенциалов на нём изменится не более чем на 0,1-0,2 вольт. Чрезмерное превышение тока приведёт к перегреву кристалла и электрическому пробою p-n-перехода.

Если рабочее напряжение на светодиоде установилось около 1,9 вольт, но при этом свечение отсутствует, то возможно тестируется инфракрасный диод. Чтобы убедиться в этом, нужно направить поток излучения на включенную фотокамеру телефона. На экране должно появиться белое пятно.

В отсутствии регулируемого блока питания можно запитать светодиод «кроной» на 9 В. Также можно задействовать в измерениях сетевой адаптер на 3 или 9 вольт, который выдаёт выпрямленное стабилизированное напряжение, и пересчитать номинал сопротивления резистора.

Распиновка светодиода

Для решения вопроса существует всего 3 способа:

  • Конструктивно

Согласно нормам, принятым во всем мире, на обычном светодиоде (не SMD типа), длинная ножка всегда является «+» или же анодом. Для работы светодиода на него должна подаваться положительная полуволна. А короткая – катодом.

  • С помощью мультиметра

Для проверки необходимо переключатель прибора поставить в режим «Прозвонка» и установить красный щуп мультиметра на анод, а черный – на катод. В результате светодиод должен засветиться. Если этого не произошло, необходимо поменять полярность (черный на анод, а красный на катод).

Если присмотреться к светодиоду, то можно увидеть 2 кончика возле кристалла. Тот, который больше – катод, тот, что меньше – анод.

Цоколевка светодиодов

Под цоколевкой принято понимать внешний вид (исполнение корпуса) светодиода. Каждый производитель выполняет светодиод в своем корпусе, в зависимости от структуры и назначения. Единого стандарта, как в светодиодных лампах не существует, напомню, самые распространенные цоколи ламп: е27, е14.

Какого-либо единого стандарта цоколевки светодиодов не существует. Каждый производитель делает так, как считает нужным. В итоге, на прилавках магазинов мы получаем множество светодиодов, различающихся по форме, внешнему виду, дизайну.

Из всего множества все – таки можно выделить пару небольших групп. Например, самые распространенные простые светодиоды выполняются в прозрачном или цветном корпусе из прочного пластика или стекла, и имеют форму цилиндра, край которого чаще всего закруглен.

Более дорогие светодиоды состоят из нескольких частей: основания и линзы. На основании расположены токопроводящие дорожки, а линза выполнена из качественного материала, которая служит в качестве рассеивателя света.

Основание изготавливают в виде круга или квадрата. Полярность на квадрате обозначают скошенным уголком. Например, светодиоды CREE, выглядят следующим образом:

Нестандартная цоколевка может встретиться при ремонте электронных блоков и вызвать определенные затруднения в определении полярности. По цоколевке светодиода определяется его полярность, знание которой требуется для ремонта или правильного монтажа светодиода в схему.

Не всегда есть возможность определить полярность привычными способами, из-за нестандартной цоколевки светодиода: особенное строение корпуса, утолщение одного из светодиодов и другие причины. Поэтому, в таких случаях, как не крути, придется прибегнуть к электрическому замеру.

Обозначение светодиодов на схеме

Светодиод на схеме обозначается в виде обычного диода с двумя стрелками, направленными в сторону, обозначающее излучение света. Сам диод может изображаться, как в круге, так и без него.

Со стороны носика треугольника находится катод, а со стороны задней части треугольника – анод. Иногда на схеме можно увидеть обозначения анода и катода в виде букв А и К или + и -, что соответственно обозначает, анод и катод или плюс и минус.

Подписывается полупроводниковый элемент на отечественных схемах буквами HL (HL1, HL2 и т.д.) – это по ГОСТ. В зарубежных стандартах обозначение светодиода на схеме аналогично российскому. Подписывается он уже другим словом — LED (LED1, LED2, LED3 и т.д.), что в переводе с английского расшифровывается как light — emitting diode – светоизлучающий диод.

Не стоит путать обозначение светодиода на схеме с фотодиодом. С первого взгляда может показаться, что они одинаковые, однако, при детальном рассмотрении видна существенная разница: стрелки фоторезистора направлены на диод (треугольник с палочкой у острого конца).

Вторым отличием является буквенное обозначение фоторезистора – VD или VB, что означает фотоэлемент.

В заключении хочется сказать, что маркировка очень важна. Знание ее расшифровки, позволяет определить основные параметры светодиода, не открывая даташит. Запомнить маркировку всех производителей нереально, да и не к чему, достаточно знать расшифровку основных брендов.

Последовательное подключение светодиодов

При последовательном соединении через токоограничивающий резистор в одну цепочку собираются несколько светодиодов, причем катод предыдущего припаивается к аноду последующего:

В схеме, по всем светодиодам будет проходить один ток (20мА), а уровень напряжения будет состоять из сумм падения напряжения на каждом. Это означает, используя данную схему подключения, нельзя включить в цепь любое количество светодиодов, т.к. оно ограничено падением напряжения.

Падение напряжения – это уровень напряжения, которое светоизлучающий диод преобразует в световую энергию (свечение).

Например, в схеме падение напряжения на одном светодиоде составит 3 Вольта. Всего в схеме 3 светодиода. Источник питания 12В. Считаем, 3 Вольта * 3 led = 9 В — падение напряжения.

После несложных расчетов, мы видим, что не сможем включить в схему последовательного подключения более 4 светодиодов (3*4=12В), запитывая их от обычного автомобильного аккумулятора (или другого источника с напряжением 12В).

Если захотим последовательно подключить большее количество LEd, то понадобится источник питания с большим номиналом.

Данная схема довольно часто встречалась в елочных гирляндах, однако из-за одного существенного недостатка в современных светодиодных гирляндах применяют смешанное подключение. Что за недостаток, разберем ниже.

    Недостатки последовательного подключения:
  1. При выходе из строя хотя бы одного элемента, не рабочей становится вся схема.
  2. Для питания большого количества led нужен источник с высоким напряжением.

Параллельное соединение светодиодов

В данной ситуации все происходит наоборот. На каждом светодиоде уровень напряжения одинаковый, а сила тока состоит из суммы токов, проходящих через них.

Следуя из вышесказанного делаем вывод, если у нас есть источник в 12В и 10 светодиодов, блок питания должен выдерживать нагрузку в 0,2А (10*0,002). Исходя из вышеупомянутых расчетов — для параллельного подключения потребуется токоограничивающий резистор с номиналом 2,4 Ом (12*0,2).

Это глубокое заблуждение!!! Почему? Ответ Вы найдете ниже.

Характеристики каждого светодиода даже одной серии и партии всегда разные. Если другими словами: чтобы засветился один, необходимо пропустить через него ток с номиналом 20 мА, а для другого этот номинал может составлять уже 25 мА.

Таким образом, если в схеме установить только одно сопротивление, номинал которого был рассчитан ранее, через светодиоды будет проходить разный ток, что вызовет перегрев и выход из строя светодиодов, рассчитанных на номинал в 18мА, а более мощные будут светить всего на 70% от номинала.

Исходя из вышесказанного, стоит понимать, что при параллельном подключении, необходимо устанавливать отдельное сопротивление для каждого.

    Недостатки параллельного подключения:
  • Большое количество элементов.
  • При выходе одного диода из строя увеличивается нагрузка на остальные.

Смешанное подключение

Подобный способ подключения является самым оптимальным. По такому принципу собраны все светодиодные ленты. Он подразумевает комбинацию параллельного и последовательного подключения. Как он выполняется можно увидеть на фото:

Схема подразумевает включение параллельно не отдельных светодиодов, а последовательных цепочек из них. В результате этого даже при выходе из строя одной или нескольких цепочек, светодиодная гирлянда или лента будут по-прежнему одинаково светить.

Мы рассмотрели основные способы подключения простых светодиодов. Теперь разберем методы соединения мощных светодиодов, и с какими проблемами можно столкнуться при неправильном подключении.

Как подключить светодиод к сети 220 вольт

Светодиод – это разновидность полупроводниковых диодов с напряжением и током питания намного меньшим, чем в бытовой электросети. При прямом подключении в сеть 220 вольт, он мгновенно выйдет из строя.

Поэтому светоизлучающий диод обязательно подключается только через токоограничивающий элемент. Наиболее дешевыми и простыми в сборке является схемы с понижающим элементом в виде резистора или конденсатора.

Первое, что нужно знать при подключении к сети 220В, — для номинального свечения через светодиод должен проходить ток в 20мА, а падение напряжения на нем не должно превышать 2,2-3В. Исходя из этого, необходимо рассчитать номинал токоограничивающего резистора по следующей формуле:

    где:
  • 0,75 – коэффициент надежности LED;
  • U пит – это напряжения источника питания;
  • U пад – напряжение, которое падает на светоизлучающем диоде и создает световой поток;
  • I – номинальный ток, проходящий через него;
  • R – номинал сопротивления для регулирования проходящего тока.

После соответствующих вычислений, номинал сопротивления должен соответствовать 30 кОм.

Однако не стоит забывать, что на сопротивлении будет выделятся большое количество тепла за счет падения напряжения. По этой причине дополнительно необходимо рассчитать мощность этого резистора по формуле:

Для нашего случая U – это будет разность напряжения питающей сети и напряжения падения на светодиоде. После соответствующих вычислений, для подключения одного led мощность сопротивления должна равняться 2Вт.

Важный момент, на который нужно обратить внимание при подключении светодиода в сеть переменного тока – это ограничение обратного напряжения. С этой задачей легко справляется любой кремниевый диод, рассчитанный на ток не менее того, что течет в цепи. Подключается диод последовательно после резистора или обратной полярностью параллельно светодиоду.

Существует мнение, что можно обойтись без ограничения обратного напряжения, так как электрический пробой не вызывает повреждения светоизлучающего диода. Однако обратный ток может вызвать перегрев p-n перехода, в результате чего произойдет тепловой пробой и разрушение кристалла светодиода.

Вместо кремниевого диода можно использовать второй светоизлучающий диод с аналогичным прямым током, который подключается обратной полярностью параллельно первому светодиоду. Отрицательной стороной схем с токоограничивающим резистором является необходимость в рассеивании большой мощности.

Эта проблема становится особо актуальной, в случае подключения нагрузки с большим потребляемым током. Решается данная проблема путем замены резистора на неполярный конденсатор, который в подобных схемах называют балластным или гасящим.

Включенный в сеть переменного тока неполярный конденсатор, ведет себя как сопротивление, но не рассеивает потребляемую мощность в виде тепла.

В данных схемах, при выключении питания, конденсатор остается не разряженным, что создает угрозу поражения электрическим током. Данная проблема легко решается путем подключения к конденсатору шунтирующего резистора мощностью 0,5 ватт с сопротивлением не менее 240 кОм.

Расчет резистора для светодиода

Во всех выше представленных схемах с токоограничивающим резистором расчет сопротивления производится согласно закону Ома:

R = U/I

    где:
  • U – это напряжение питания;
  • I – рабочий ток светодиода.

Рассеиваемая резистором мощность равна P = U * I.

Если планируется использовать схему в корпусе с низкой конвекцией, рекомендуется увеличить максимальное значение рассеиваемой резистором мощности на 30%.

Расчет гасящего конденсатора для светодиода

Расчёт ёмкости гасящего конденсатора (в мкФ) производится по следующей формуле:

C = 3200*I/U

    где:
  • I – это ток нагрузки;
  • U – напряжение питания.

Данная формула является упрощенной, но ее точности достаточно для последовательного подключения 1-5 слаботочных светодиодов.

Для защиты схемы от перепадов напряжения и импульсных помех, гасящий конденсатор нужно выбирать с рабочим напряжением не менее 400 В.

Конденсатор лучше использовать керамический типа К73–17 с рабочим напряжением более 400 В или его импортный аналог. Нельзя использовать электролитические (полярные) конденсаторы.

Схема лед драйвера на 220 вольт

Схема лед драйвера на 220 вольт представляет собой не что иное, как импульсный блок питания.

В качестве самодельного светодиодного драйвера от сети 220В рассмотрим простейший импульсный блок питания без гальванической развязки. Основное преимущество таких схем – простота и надёжность.

Но будьте осторожны при сборке, поскольку у такой схемы нет ограничения по отдаваемому току. Светодиоды будут отбирать свои положенные полтора ампера, но, если вы коснётесь оголённых проводов рукой, ток достигнет десятка ампер, а такой удар тока очень ощутимый.

    Схема простейшего драйвера для светодиодов на 220В состоит их трёх основных каскадов:
  1. делитель напряжения на ёмкостном сопротивлении;
  2. диодный мост;
  3. каскад стабилизации напряжения.

Первый каскад – ёмкостное сопротивление на конденсаторе С1 с резистором. Резистор необходим для саморазрядки конденсатора и на работу самой схемы не влияет. Его номинал не особо критичен и может быть от 100кОм до 1Мом с мощностью 0,5-1 Вт. Конденсатор обязательно не электролитический на 400-500В (эффективное амплитудное напряжение сети).

При прохождении полуволны напряжения через конденсатор, он пропускает ток, пока не произойдет заряд обкладок. Чем меньше его ёмкость, тем быстрее происходит полная зарядка. При ёмкости 0,3-0,4мкФ время зарядки составляет 1/10 периода полуволны сетевого напряжения.

Говоря простым языком, через конденсатор пройдет лишь десятая часть поступающего напряжения.

Второй каскад – диодный мост. Он преобразует переменное напряжение в постоянное. После отсечения большей части полуволны напряжения конденсатором, на выходе диодного моста получаем около 20-24В постоянного тока.

Третий каскад – сглаживающий стабилизирующий фильтр. Конденсатор с диодным мостом выполняют функцию делителя напряжения. При изменении вольтажа в сети, на выходе диодного моста амплитуда так же будет меняться.

Чтобы сгладить пульсацию напряжения параллельно цепи подключаем электролитический конденсатор. Его ёмкость зависит от мощности нашей нагрузки. В схеме драйвера питающее напряжение для светодиодов не должно превышать 12В. В качестве стабилизатора можно использовать распространённый элемент L7812.

Собранная схема светодиодной лампы на 220 вольт начинает работать сразу, но перед включением в сеть тщательно изолируйте все оголённые провода и места пайки элементов схемы.

Вариант драйвера без стабилизатора тока

В сети существует огромное количество схем драйверов для светодиодов от сети 220В, которые не имеют стабилизаторов тока.

Проблема любого безтрансформаторного драйвера – пульсация выходного напряжения, следовательно, и яркости светодиодов. Конденсатор, установленный после диодного моста, частично справляется с этой проблемой, но решает её не полностью.

На диодах будет присутствовать пульсация с амплитудой 2-3В. Когда мы устанавливаем в схему стабилизатор на 12В, даже с учётом пульсации амплитуда входящего напряжения будет выше диапазона отсечения.

Диаграмма напряжения в схеме без стабилизатора

Диаграмма в схеме со стабилизатором

Поэтому драйвер для диодных ламп, даже собранный своими руками, по уровню пульсации не будет уступать аналогичным узлам дорогих ламп фабричного производства.

Как видите, собрать драйвер своими руками не представляет особой сложности. Изменяя параметры элементов схемы, мы можем в широких пределах варьировать значения выходного сигнала.

Если у вас возникнет желание на основе такой схемы собрать схему светодиодного прожектора на 220 вольт, лучше переделать выходной каскад под напряжение 24В с соответствующим стабилизатором, поскольку выходной ток у L7812 1,2А, это ограничивает мощность нагрузки в 10Вт.

Для более мощных источников освещения требуется либо увеличить количество выходных каскадов, либо использовать более мощный стабилизатор с выходным током до 5А и устанавливать его на радиатор.

Это нужно знать

Главное – это помнить о технике безопасности. Представленные схемы питаются от 220 В сети переменного тока, поэтому требуют во время сборки особого внимания. Подключение светодиода в сеть должно осуществляться в четком соответствии с принципиальной схемой.

Отклонение от схемы или небрежность может привести к короткому замыканию или выходу из строя отдельных деталей. При первом включении, сборки рекомендуется дать поработать некоторое время, чтобы убедиться в ее стабильности и отсутствии сильного нагрева элементов.

Для повышения надёжности устройства рекомендуется использовать заранее проверенные детали с запасом по предельно допустимым значениям напряжения и мощности. Собирать бестрансформаторные источники питания следует внимательно и помнить, что они не имеют гальванической развязки с сетью.

Готовая схема должна быть надёжно изолирована от соседних металлических деталей и защищена от случайного прикосновения. Демонтировать её можно только с отключенным напряжением питания.

Автор:
Сергей Владимирович, инженер-электрик.
Подробнее об авторе.

Как подключить светодиод к сети 220в : схема включения

Светодиоды в качестве источников света получили широкое распространение. Но они рассчитаны на низкое напряжение питания, а зачастую возникает необходимость включить светодиод в бытовую сеть 220 вольт. При небольших познаниях в электротехнике и умении выполнять несложные расчеты это возможно.

Способы подключения

Стандартные условия работы большинства светодиодов – напряжение 1,5-3,5 В и ток 10-30 мА. При пряом включении прибора в бытовую электросеть время его жизни составит десятые доли секунды. Все проблемы подключения светодиодов в сеть повышенного, по сравнению со штатным рабочим, напряжения, сводятся к тому, чтобы погасить излишек напряжения и ограничить ток, протекающий через светоизлучающий элемент. С этой задачей справляются драйверы – электронные схемы, но они достаточно сложны и состоят из большого числа компонентов. Их применение имеет смысл при питании светодиодной матрицы со множеством светодиодов. Для подключения одного элемента есть более простые пути.

Подключение с помощью резистора

Самый очевидный способ – подключить последовательно со светодиодом резистор. На нем упадет лишнее напряжение, и он ограничит ток.

Схема включения светодиода с балластным резистором.

Расчет этого резистора ведется в такой последовательности:

  1. Пусть имеется светодиод с номинальным током 20 мА и падением напряжения 3 В (фактические параметры надо посмотреть в справочнике). За рабочий ток лучше принять 80% от номинала – LED в облегченных условиях проживет дольше. Iраб=0,8 Iном=16 мА.
  2. На добавочном сопротивлении упадет напряжение питающей сети за вычетом падения напряжения на светодиоде. Uраб=310-3=307 В. Очевидно, что практически все напряжение будет на резисторе.

Важно! При расчетах надо применять не действующее значение напряжения сети (220 В), а амплитудное (пиковое) – 310 В.

  1. Значение добавочного сопротивления находится по закону Ома: R=Uраб/ Iраб. Так как ток выбран в миллиамперах, то сопротивление будет в килоомах: R=307/16= 19,1875. Ближайшее значение из стандартного ряда – 20 кОм.
  2. Чтобы найти мощность резистора по формуле P=UI, надо рабочий ток умножить на падение напряжения на гасящем сопротивлении. При номинале в 20 кОм средний ток будет составлять 220 В/20 кОм=11 мА (здесь можно учитывать действующее напряжение!), и мощность составит 220В*11мА=2420 мВт или 2,42 Вт. Из стандартного ряда можно выбрать резистор мощностью 3 Вт.

Важно! Этот расчет упрощенный, в нем не везде учтено падение напряжения на светодиоде и его сопротивление в открытом состоянии, но для практических целей точность достаточная.

Резистор мощностью 3 Вт.

Так можно подключать цепочку из последовательно соединенных светодиодов. При расчетах надо умножить падение напряжения на одном элементе на их общее количество.

Последовательное подключение диода с высоким обратным напряжением (400 В и более)

У описанного способа есть существенный недостаток. Светодиод, как любой прибор на основе p-n перехода, пропускает ток (и светится) при прямой полуволне переменного тока. При обратной полуволне он заперт. Его сопротивление велико, намного выше балластного сопротивления. И сетевое напряжение амплитудой 310 В, приложенное к цепочке, упадет большей частью на светодиоде. А он не рассчитан на работу в качестве высоковольтного выпрямителя, и может довольно скоро выйти из строя. Для борьбы с этим явлением часто рекомендуют последовательно включать дополнительный диод, выдерживающий обратное напряжение.

Схема включения с дополнительным диодом.

На самом деле при таком включении приложенное обратное напряжение разделится примерно пополам между диодами, и LED будет чуть легче при падении на нем около 150 В или немного меньше, но судьба его будет все равно печальной.

Шунтирование светодиода обычным диодом

Намного более эффективна такая схема включения:

Схема с дополнительным диодом.

Здесь светоизлучающий элемент включен встречно и параллельно дополнительному диоду. При отрицательной полуволне дополнительный диод откроется, и все напряжение окажется приложенным к резистору. Если расчет, проведенный ранее, был верным, то сопротивление не будет перегреваться.

Встречно-параллельное подключение двух светодиодов

При изучении предыдущей схемы не может не прийти мысль – зачем использовать бесполезный диод, когда его можно заменить таким же светоизлучателем? Это верное рассуждение. И логически схема перерождается в следующий вариант:

Схема с дополнительным светодиодом.

Здесь в качестве защитного элемента использован такой же светодиод. Он защищает первый элемент при обратной полуволне и при этом излучает. При прямой полуволне синусоиды светодиоды меняются ролями. Плюсом схемы является полное использование возможностей источника питания. Вместо одиночных элементов можно включать цепочки светодиодов в прямом и обратном направлениях. Для расчета можно использовать тот же принцип, но падение напряжения на светодиодах умножается на их количество, установленное в одном направлении.

С помощью конденсатора

Вместо резистора можно применить конденсатор. В цепи переменного тока он ведет себя в определенной мере как резистор. Его сопротивление зависит от частоты, но в бытовой сети этот параметр неизменен. Для расчета можно взять формулу Х=1/(2*3,14*f*C), где:

  • X – реактивное сопротивление конденсатора;
  • f – частота в герцах, в рассматриваемом случае равна 50;
  • С – емкость конденсатора в фарадах, для пересчета в мкФ использовать коэффициент 10-6.

На практике используют формулу:

С=4,45*Iраб/(U-Uд), где:

  • С – необходимая емкость в мкФ;
  • Iраб — рабочий ток светодиода;
  • U-Uд — разница между напряжением питания и падением напряжения на светоизлучающем элементе – имеет практическое значение при применении цепочки светодиодов. При использовании одного светодиода можно с достаточной точностью принять значение U равным 310 В.

Применять конденсаторы можно с рабочим напряжением не менее 400 В. Расчетные значения для токов, характерных для подобных схем, приведены в таблице:

Рабочий ток, мА10152025
Емкость балластного конденсатора, мкФ0,1440,2150,2870,359

Получившиеся значения достаточно далеки от стандартного ряда емкостей. Так, для тока 20 мА отклонение от номинала 0,25 мкФ составит 13%, а от 0,33 мкФ – 14%. Резистор можно подобрать гораздо точнее. Это является первым недостатком схемы. Второй уже упоминался – конденсаторы на 400 и выше В имеют довольно крупные размеры. И это еще не все. При использовании балластной емкости схема обрастает дополнительными элементами:

Схема включения с балластным конденсатором.

Сопротивление R1 устанавливается в целях безопасности. Если схему запитать от 220 В, а потом отключить от сети, то конденсатор не разрядится – без этого резистора цепь разрядного тока будет отсутствовать. При случайном касании выводов емкости легко получить поражение электрическим током. Сопротивление этого резистора можно выбрать в несколько сотен килоом, в рабочем состоянии он зашунтирован емкостью и на работу схемы не влияет.

Резистор R2 нужен для ограничения броска зарядного тока конденсатора. Пока емкость не заряжена, она не будет служить ограничителем тока, и за это время светодиод может успеть выйти из строя. Здесь надо выбрать номинал в несколько десятков Ом, на работу схемы он также не будет иметь влияния, хотя его можно учесть при расчете.

Пример включения светодиода в выключатель света

Один из распространенных примеров практического использования светодиода в цепи 220 В – индикация выключенного состояния бытового выключателя и облегчения поиска его местоположения в темноте. Светодиод здесь работает при токе около 1 мА – свечение будет неярким, но заметным в темноте.

Схема индикации состояния выключателя.

Здесь лампа служит дополнительным ограничителем тока при разомкнутом положении выключателя, и возьмет на себя небольшую долю обратного напряжения. Но основная часть обратного напряжения приложена к резистору, поэтому светодиод здесь относительно защищен.

Видео: ПОЧЕМУ НЕ НАДО СТАВИТЬ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ С ПОДСВЕТКОЙ

Техника безопасности

Технику безопасности при работе в действующих установках регламентируют Правила охраны труда при эксплуатации электроустановок. На домашнюю мастерскую они не распространяются, но их основные принципы при подключении светодиода к сети 220 В надо учесть. Главное правило безопасности при работе с любой электроустановкой – все работы надо выполнять при снятом напряжении, исключив ошибочное или непроизвольное, несанкционированное включение. После отключения выключателя отсутствие напряжения надо проверить тестером. Все остальное – применение диэлектрических перчаток, ковриков, наложение временных заземлений и т.п. трудновыполнимо в домашних условиях, но надо помнить, что мер безопасности мало не бывает.

способы интеграции, схемы питания и особенности подключения

Светодиоды — неотъемлемая часть электроники, позволяющая осуществлять индикацию состояния приборов. В зависимости от цвета и расположения на корпусе светоизлучающие диоды сигнализируют о состоянии зарядки, подключении гаджета к сети и т. п. Но бывают ситуации, когда в приборе отсутствует штатная сигнализация, а человеку она нужна. Тогда и встаёт вопрос о том, как включить светодиод в 220 В, не используя понижающих напряжение трансформаторных устройств.

Технические особенности диода

Светодиод представляет собой радиотехнический элемент, пропускающий ток, как и стандартный диод, только в одном направлении, но при этом излучающий электромагнитные волны в видимом диапазоне. Если осуществлять интеграцию такого диода в сеть с постоянным током, то

важно не перепутать «плюс» и «минус». Внедрение же светового диода в переменную сеть и решение вопроса о том, как запитать светодиод от сети 220 В, где периодически (с частотой 50 Гц) происходит изменение направления тока и напряжения, потребует дополнительных расчётов.

Чтобы определить среднее значение тока и подключить светодиод к сети 220 вольт, необходимо разделить напряжение действующей сети пополам, то есть 220 В / 2 = 110 В. Это значение берут за основу для последующих расчётов.

Электрическое сопротивление светодиода, как и любого полупроводникового элемента, не линейно и зависит от величины разности потенциалов, приложенной к нему

. Для сети с переменным током и напряжением 220 В с приемлемой точностью можно взять усреднённое значение в 1,7 Ом. Тогда, согласно закону Ома, величина тока, который будет проходить через полупроводниковый кристалл диода, если его подключить напрямую к сети, будет примерно равна 65 ампер (110/1,7).

Такой показатель просто приведёт к сжиганию прибора. Для уменьшения величины тока, проходящего через полупроводник, потребуется последовательное включение в цепь рядом со световым диодом сопротивления.

Для этой цели применяют исключительно резисторы в цепях с постоянным напряжением, а с переменным током есть возможность применять так называемые реактивные сопротивления — конденсаторы и катушки индуктивности. Сопротивление они создают благодаря накапливанию электромагнитной энергии в первый полупериод (ток протекает в одном направлении) и возвращению её в сеть во втором полупериоде (при обратном течении электрического тока).

Подключение через резистор

Подобная схема обычно реализуется для индикации работы электротехнических устройств. Она используется в световом сигнале, свидетельствующем о включении в сеть электрочайника, в подсветке кнопки выключателя и т. д. Главными достоинствами этого варианта интеграции светящегося диода в сеть считаются относительная дешевизна, простота и надёжность.

Но есть в этой схеме один нюанс. Он заключается в необходимости гашения обратного напряжения, так как его избыток может привести к выходу из строя полупроводникового прибора. С этой задачей легко справляются кремниевые диоды, которые способны пропускать ток по величине не меньше того, что проходит в сети. Подключить их можно в цепь двумя способами:

  • последовательно, то есть после резистора и перед светодиодом, но соблюдая полярность;
  • параллельно со светящимся диодом, но изменив полярность на 180 градусов.

Некоторые специалисты считают, что использование гасящих диодов необязательно, но практика показывает, что обратный ток в некоторых случаях вызывает тепловой пробой p-n перехода. Поэтому дополнительные затраты на приобретение кремниевых диодов вполне оправданы для реализации подключения светодиода к сети 220 В, схема которого содержит гасящий резистор.

Применение конденсатора

Негативной стороной использования резистора для уменьшения тока при включении в цепь 220 В светодиода является довольно существенное рассеивание мощности. Эта проблема становится заметной при нагрузке с большим током потребления. Решением является схема подключения светодиода к 220 В, где реализуется интеграция неполярного конденсатора вместо резистора. Сопротивление конденсаторов имеет реактивный характер, что исключает рассеивание мощности.

Подключение конденсатора в схему светодиода с целью токоограничения имеет один нюанс, который может привести к выходу из строя светового диода, — сохранение накопленного заряда после отключения питания сети. Из-за этого в схему с неполярным конденсатором добавляют:

  • два резистора;
  • диод, подключённый параллельно светодиоду, но в обратном направлении.

Резисторы (один — параллельно с конденсатором, а второй — последовательно) защищают всю схему от бросков напряжения при подаче напряжения из сети, а диод является защитой светодиода от разности потенциалов с обратной полярностью.

Эти способы подключения применимы к маломощным светодиодам, которые используются для индикации или подсветки. Подключение мощных диодных элементов, предназначенных для светодиодных ламп освещения, осуществляется схемами с использованием спецблоков питания (драйверов).

Схемы подключения светодиодов к 220В и 12В

Рассмотрим способы включения лед диодов средней мощности к наиболее популярным номиналам 5В, 12 вольт, 220В. Затем их можно использовать при изготовлении цветомузыкальных устройств, индикаторов уровня сигнала, плавное включение и выключение. Давно собираюсь сделать плавный искусственный рассвет , чтобы соблюдать распорядок дня. К тому же эмуляция рассвета позволяет просыпаться гораздо лучше и легче.

Про подключение светодиодов к 12 и 220В читайте в предыдущей статье, рассмотрены все способы от сложных до простых, от дорогих до дешёвых.

Содержание

  • 1. Типы схем
  • 2. Обозначение на схеме
  • 3. Подключение светодиода к сети 220в, схема
  • 4. Подключение к постоянному напряжению
  • 5. Самый простой низковольтный драйвер
  • 6. Драйвера с питанием от 5В до 30В
  • 7. Включение 1 диода
  • 8. Параллельное подключение
  • 9. Последовательное подключение
  • 10. Подключение RGB LED
  • 11. Включение COB диодов
  • 12. Подключение SMD5050 на 3 кристалла
  • 13. Светодиодная лента 12В SMD5630
  • 14. Светодиодная лента RGB 12В SMD5050

Типы схем

Схема подключения светодиодов бывает двух типов, которые зависят от источника питания:

  1. светодиодный драйвер со стабилизированным током;
  2. блок питания со стабилизированным напряжением.

В первом варианте применяется специализированный  источник, который имеет определенный стабилизированный ток, например 300мА. Количество подключаемых LED диодов ограничено только его мощностью. Резистор (сопротивление) не требуется.

Во втором варианте стабильно только напряжение. Диод имеет очень малое внутреннее сопротивление, если его включить без ограничения Ампер, то он сгорит. Для включения  необходимо использовать токоограничивающий резистор.
Расчет резистора для светодиода можно сделать на специальном калькуляторе.

Калькулятор учитывает 4 параметра:

  • снижение напряжения на одном LED;
  • номинальный рабочий ток;
  • количество LED в цепи;
  • количество вольт на выходе блока питания.

Разница кристаллов

Если вы используете недорогие LED элементы китайского производства, то скорее всего у них будет большой разброс параметров. Поэтому реальное значение Ампер цепи будет отличатся и потребуется корректировка установленного сопротивления. Чтобы проверить насколько велик разброс параметров, необходимо включить все последовательно. Подключаем питание светодиодов и  затем понижаем напряжение до тех пор, когда они будут едва светиться. Если характеристики отличаются сильно, то часть LED будет работать ярко, часть тускло.

Это приводит к тому, что на некоторых элементах электрической цепи мощность будет выше, из-за этого они будут сильнее нагружены.  Так же будет повышенный нагрев, усиленная деградация, ниже надежность.

Обозначение на схеме

Для обозначения на схеме используется две вышеуказанные пиктограммы. Две параллельные стрелочки указывают, что светит очень сильно, количество зайчиков в глазах не сосчитать.

Подключение светодиода к сети 220в, схема

Для подключения к сети 220 вольт используется драйвер, который является источником стабилизированного тока.

Схема драйвера для светодиодов бывает двух видов:

  1. простая на гасящем конденсаторе;
  2. полноценная с использованием микросхем стабилизатора;

Собрать драйвер на конденсаторе очень просто, требуется минимум деталей и времени. Напряжение 220В снижается за счёт высоковольтного конденсатора, которое затем выпрямляется и немного стабилизируется. Она используется в дешевых светодиодных лампах. Основным недостатком является высокой уровень пульсаций света, который плохо действует на здоровье. Но это индивидуально, некоторые этого вообще не замечают. Так же схему сложно рассчитывать из-за разброса характеристик электронных компонентов.

Полноценная схема с использованием специализированных микросхем обеспечивает лучшую стабильность на выходе драйвера. Если драйвер хорошо справляется с нагрузкой, то коэффициент пульсаций будет не выше 10%, а  в идеале 0%. Чтобы не делать драйвер своими руками, можно взять из неисправной лампочки или светильника, если проблема у них была  не с питанием.

Если у вас есть более менее подходящий стабилизатор, но сила тока меньше или больше, то её можно подкорректировать с минимум усилий. Найдите технические характеристики на микросхему из драйвера. Чаще всего количество Ампер на выходе задаётся резистором или несколькими резисторами, находящимися рядом с микросхемой. Добавив к ним еще сопротивление или убрав один из них можно получить необходимую силу тока. Единственное нельзя превышать указанную  мощность.

Подключение к постоянному напряжению

..

Далее будут рассмотрены  схемы подключения светодиодов к постоянному напряжению. Наверняка у вас дома найдутся блоки питания со стабилизированный  полярным напряжением на выходе. Несколько примеров:

  1. 3,7В – аккумуляторы от телефонов;
  2. 5В – зарядные устройства с USB;
  3. 12В – автомобиль, прикуриватель, бытовая электроника, компьютер;
  4. 19В – блоки от ноутбуков, нетбуков, моноблоков.

Самый простой низковольтный драйвер

Простейшая схема стабилизатора тока для светодиодов состоит из линейной микросхемы LM317 или его аналогов. На выходе таких стабилизаторов может быть от 0,1А до 5А. Основные недостатки это невысокий КПД и сильный нагрев. Но это компенсируется максимальной простотой изготовления.

Входное до 37В, до 1,5 Ампера для корпуса указанного на картинке.

Для рассчёта сопротивления, задающего рабочий ток используйте калькулятор стабилизатор тока на LM317 для светодиодов.

Драйвера с питанием от 5В до 30В

Если у вас есть подходящий источник питания от какой либо бытовой техники, то для включения лучше использовать низковольтный драйвер. Они бывают повышающие и понижающие.  Повышающий даже из 1,5В сделает 5В, чтобы светодиодная цепь работала. Понижающий из 10В-30В сделает более низкое, например 15В.

В большом ассортименте они продаются у китайцев, низковольтный драйвер отличается двумя регуляторами от простого стабилизатора Вольт.

Реальная мощность такого стабилизатора будет ниже, чем указал китаец. У параметрах модуля пишут характеристику микросхемы и не всей конструкции. Если стоит большой радиатор, то такой модуль потянет 70% — 80% от обещанного. Если радиатора нет, то 25% — 35%.

Особенно популярны модели на LM2596, которые уже прилично устарели из-за низкого КПД. Еще они сильно греются, поэтому без системы охлаждения не держат более 1 Ампера.

Более эффективны XL4015, XL4005, КПД гораздо выше. Без радиатора охлаждения выдерживают до 2,5А. Есть совсем миниатюрные модели на MP1584 размером 22мм на 17мм.

Включение 1 диода

Чаще всего используются 12 вольт, 220 вольт и 5В. Таким образом делается маломощная светодиодная подсветка настенных выключателей на 220В. В заводских стандартных выключателях чаще всего ставится неоновая лампа.

Параллельное подключение

При параллельном соединении  желательно на каждую последовательную цепь диодов использовать отдельный резистор, чтобы получить максимальную надежность. Другой вариант, это ставить одно мощное сопротивление на несколько LED. Но при выходе одного LED из строя увеличится ток на других оставшихся. На целых будет выше номинального или заданного, что значительно сократит ресурс и увеличит нагрев.

Рациональность применений каждого способа  рассчитывают исходя из требований к изделию.

Последовательное подключение

Последовательное подключение при питании от 220в используют в филаментных диодах и светодиодных лентах на 220 вольт.  В длинной цепочке из 60-70 LED на каждом  падает 3В, что и позволяет подсоединять напрямую  к высокому напряжению. Дополнительно используется только выпрямитель тока, для получения плюса и минуса.

Такое соединение применяют в любой светотехнике:

  1. светодиодные лампах для дома;
  2. led светильники;
  3. новогодние гирлянды на 220В;
  4. светодиодные ленты на 220.

В лампах для дома обычно используется до 20 LED включенных последовательно, напряжение на них получается около 60В. Максимальное количество используется в китайских лампочках кукурузах, от 30 до 120 штук LED. Кукурузы не имеют защитной колбы, поэтому электрические контакты на которых до 180В полностью открыты.

Соблюдайте осторожность, если видите длинную последовательную цепочку, к тому же на них не всегда есть заземление.  Мой сосед схватил кукурузу голыми руками и потом рассказывал увлекательные стихи из нехороших слов.

Подключение RGB LED

Маломощные трёхцветные RGB светодиоды состоят из трёх независимых кристаллов, находящихся в одном корпусе. Если 3 кристалла (красный, зеленый, синий) включить одновременно, то получим белый свет.

Управление каждым цветом происходит независимо от других при помощи RGB контроллера. В блоке управления есть готовые программы и ручные режимы.

Включение COB диодов

Схемы подключения такие же, как у однокристальных и трехцветных светодиодов SMD5050, SMD 5630, SMD 5730. Единственное отличие, вместо 1 диода включена последовательная цепь из нескольких кристаллов.

Мощные светодиодные матрицы имеют в своём составе множество кристаллов включенных последовательно и параллельно. Поэтому питание требуется от 9 до 40 вольт, зависит от мощности.

Подключение SMD5050 на 3 кристалла

От обычных диодов SMD5050 отличается тем, что состоит из 3 кристаллов  белого света, поэтому имеет 6 ножек.  То есть он равен трём SMD2835, сделанным на этих же кристаллах.

При параллельном включении с использованием одного резистора надежность будет ниже. Если один их кристаллов выходит из строя, то увеличивается сила тока через оставшиеся 2. Это приводит к ускоренному выгоранию оставшихся.

При использовании отдельного сопротивления для каждого кристалла, выше указанный недостаток устраняется. Но при этом в 3 раза возрастает количество используемых резисторов и схема подключения светодиода становится сложней. Поэтому оно не используется в светодиодных лентах и лампах.

Светодиодная лента 12В SMD5630

Наглядным примером подключения светодиода к 12 вольтам является светодиодная лента. Она состоит из секций по 3 диода и 1 резистора, включенных последовательно. Поэтому разрезать её можно только в указанных местах между этими секциями.

 

Светодиодная лента RGB 12В SMD5050

В RGB ленте используется три цвета, каждый управляется отдельно, для каждого цвета ставится резистор. Разрезать можно только по указанному месту, чтобы в каждой секции было по 3 SMD5050 и она могла подключатся к 12 вольт.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ СВЕТОДИОДОВ К 220 В


   При самостоятельном конструировании радиоэлектронной аппаратуры часто встает вопрос о индикации питания. Лампы накаливания никто уже не ставит, неонки получили распространение только в подсветках выключателей, поэтому современным и надежным элементом индикации является светодиод. Ведь даже в выключатели неоновые лампочки уже часто не подходят, так как многие имеют диодные осветительные лампы, которые начинают мерцать при подключении через такие выключатели света. В данной статье будет рассмотрено несколько схем подключения светодиода к 220 вольтам сети.

Схемы простейшего подключения светодиодов к 220В


   Обе схемы работают одинаково — ограничивают ток и гасят обратную полуволну переменного напряжения. Многие светодиоды не любят высокое обратное напряжение, которое и блокирует диод. Он должен быть типа IN4004 — на напряжение более 300 вольт. Если нужно включить сразу несколько (2-10) светодиодов, то соединяем их последоватедовательно.

Схема подключения светодиода к 220В через конденсатор


   Тут лишнее напряжение гасим не резистором, а на ёмкости, потом идёт стабилитрон и ограничительный резистор. Ёмкость выбираем исходя из тока светодиодов. Примерное соотношение ёмкость/ток — 0,1 мкФ на 6 мА. Мощность резистора для импортных LED элементов с малым током потребления, может быть минимальной — подойдет 0.25 Вт. Конденсатор лучше подобрать с запасом по напряжению, то есть не менее 300 вольт. Стабилитрон должен быть немного больше напряжения питания светодиода, например на 5 вольт — это КС156А или аналогичные импортные.

   Принцип работы в том, что при подаче напряжения 220В начинает заряжаться конденсатор С1, при этом с одной стороны он заряжается напрямую, а со второй через стабилитрон. При увеличении напряжения на конденсаторе стабилитрон увеличивает свое сопротивление, ограничивая напряжения зарядки для конденсатора своим рабочим стабилизирующим напряжением. Эта схема оправдана только при питании светодиодов с большим рабочим током — от 20 мА и выше.

Схема мигающего светодиода на 220В


   А эта схема позволяет не просто светиться светодиоду, а мигать, что гораздо информативнее и красивее. Причём LED индикатор сюда ставим самый обычный — не мигающий. Для этого надо всего 5 радиодеталей.


   Здесь напряжение сети 220 вольт через диод и резистор на 200-300 кОм заряжает электролитический конденсатор на 20 мкФ 100 В, а уже с него постоянное напряжение периодически открывает динистор DB3, заставляя вспыхивать светодиод. Частота вспышек будет определяться ёмкостью, а яркость — сопротивлением резистора.

   Вопросы по питанию светодиодов

   Светодиоды

Лабораторный БП 0-30 вольт

Драгметаллы в микросхемах

Металлоискатель с дискримом

Ремонт фонарика с АКБ

Восстановление БП ПК ATX

Кодировка SMD деталей

Справочник по диодам

Аналоги стабилитронов

5 простых схем светодиодных драйверов мощностью 1 Вт

1) Малый 1 Вт светодиодный драйвер SMPS

В первом наиболее рекомендуемом проекте мы изучаем схему драйвера светодиодов SMPS, которую можно использовать для управления светодиодами высокой мощности с номинальной мощностью где-то между Светодиод мощностью 1 Вт до 12 Вт. Его можно подключать напрямую к любой домашней розетке переменного тока 220 В или 120 В переменного тока.

Введение

Первая конструкция объясняет конструкцию небольшого неизолированного понижающего преобразователя SMPS (неизолированная точка нагрузки), который является очень точной, безопасной и простой в сборке схемой.Узнаем подробности.

Основные характеристики

Предлагаемая схема драйвера светодиода smps чрезвычайно универсальна и особенно подходит для управления светодиодами высокой мощности.

Однако, будучи неизолированной топологией , не обеспечивает защиту от поражения электрическим током на стороне светодиода схемы.

Помимо вышеуказанного недостатка, схема безупречна и практически защищена от всех возможных опасностей, связанных с перенапряжением в сети.

Хотя неизолированная конфигурация может выглядеть несколько нежелательно, она избавляет конструктора от намотки сложных первичных / вторичных секций на сердечниках E, поскольку трансформатор здесь заменен парой простых ферритовых дросселей барабанного типа.

Основным компонентом здесь, отвечающим за выполнение всех функций, является микросхема VIPer22A от ST microelectronics, которая была специально разработана для таких небольших бестрансформаторных компактных драйверов светодиодов мощностью 1 Вт.

Принципиальная схема

Изображение предоставлено: © STMicroelectronics — Все права защищены

Работа схемы

Функционирование схемы этого светодиодного драйвера мощностью от 1 до 12 Вт можно понять, как показано ниже:

Входная сеть 220 В или 120 В переменного тока полуволна выпрямляется D1 и C1.

C1 вместе с катушкой индуктивности L0 и C2 составляют сеть круговых фильтров для подавления электромагнитных помех.

D1 желательно заменить двумя последовательно включенными диодами для выдерживания всплесков напряжения 2 кВ, генерируемых C1 и C2.

R10 обеспечивает определенный уровень защиты от перенапряжения и действует как предохранитель в аварийных ситуациях.

Как видно на приведенной выше принципиальной схеме, напряжение на C2 подается на внутренний сток МОП-транзистора IC на контактах 5–8.

Встроенный источник постоянного тока микросхемы VIPer подает ток 1 мА на вывод 4 микросхемы, который также является выводом Vdd микросхемы.

При напряжении около 14,5 В при напряжении Vdd источники тока отключаются и переводят схему ИС в колебательный режим или инициируют импульсную генерацию ИС.

Компоненты Dz, C4 и D8 становятся схемой регулирования цепи, где D8 заряжает C4 до пикового напряжения в период свободного вращения и когда D5 смещен в прямом направлении.

Во время вышеуказанных действий источник или опорный сигнал ИС устанавливается примерно на 1 В под землей.

Для получения исчерпывающей информации о деталях схемы драйвера светодиода мощностью от 1 до 12 Вт, пожалуйста, просмотрите следующий технический паспорт в формате pdf от ST microelectronics.

DA TASHEET

2) Использование бестрансформаторного емкостного источника питания

Следующий 1-ваттный светодиодный драйвер, описанный ниже, показывает, как построить несколько простых схем 1-ваттного светодиодного драйвера с питанием от 220 В или 110 В, которые вам не обойдутся. больше 1/2 доллара, не считая светодиода конечно.

Я уже обсуждал емкостный тип источника питания в паре столбов, например, в цепи освещения светодиодной трубки и в цепи бестрансформаторного источника питания, настоящая схема также использует ту же концепцию для управления предложенным светодиодом мощностью 1 Вт.

Работа схемы

На принципиальной схеме мы видим очень простую схему емкостного источника питания для управления светодиодами мощностью 1 Вт, что можно понять по следующим пунктам.

Конденсатор 1 мкФ / 400 В на входе образует сердце схемы и функционирует как основной компонент ограничителя тока схемы. Функция ограничения тока гарантирует, что напряжение, подаваемое на светодиод, никогда не превышает требуемый безопасный уровень.

Однако у высоковольтных конденсаторов есть одна серьезная проблема: они не ограничивают и не могут препятствовать первоначальному включению сетевого питания в быстром темпе, что может быть фатальным для любых электронных схем. Светодиоды не являются исключением.
Добавление резистора на 56 Ом на входе помогает принять некоторые меры по предотвращению повреждений, но все же оно само по себе не может обеспечить полную защиту задействованной электроники.

MOV, конечно, подойдет, а как насчет термистора? Да, термистор тоже был бы желанным предложением.
Но они относительно более дорогие, и мы обсуждаем дешевую версию предлагаемой конструкции, поэтому мы хотели бы исключить все, что пересекало бы отметку доллара в отношении общей стоимости.

Итак, я подумал об инновационном способе замены MOV на обычную дешевую альтернативу.

Какова функция MOV

Это отводить начальный всплеск высокого напряжения / тока на землю так, чтобы он был заземлен до достижения светодиода в этом случае.

Не будет ли высоковольтный конденсатор выполнять ту же функцию, если он подключен к самому светодиоду. Да, он наверняка будет работать так же, как MOV.

На рисунке показана установка еще одного высоковольтного конденсатора непосредственно через светодиод, который поглощает мгновенный приток скачка напряжения при включении питания, он делает это во время зарядки и, таким образом, быстро опускает почти все начальное напряжение, вызывая все сомнения. Связанный с емкостным типом блока питания отчетливо понятен.

Конечным результатом, показанным на рисунке, является чистая, безопасная, простая и недорогая схема драйвера светодиода мощностью 1 Вт, которую любой любитель электроники может собрать прямо дома и использовать для личных удовольствий и полезности.

ВНИМАНИЕ: ПОКАЗАННАЯ НИЖЕ ЦЕПЬ НЕ ИЗОЛИРОВАНА ОТ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, ПОЭТОМУ ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНО ПРИКАСАТЬСЯ В ПОЛОЖЕНИИ ПИТАНИЯ.

Принципиальная схема

ПРИМЕЧАНИЕ: Светодиод на приведенной выше схеме представляет собой светодиод 12 В 1 Вт , как показано ниже:

В показанной выше простой схеме драйвера светодиода мощностью 1 Вт два 4.Конденсаторы емкостью 7 мкФ / 250 вместе с резисторами на 10 Ом образуют в цепи своего рода «прерыватель скорости», этот подход помогает остановить начальный бросок тока при включении, что, в свою очередь, помогает защитить светодиод от повреждения.

Эту функцию можно заменить NTC, которые популярны благодаря своим функциям подавления скачков напряжения.

Этот усовершенствованный способ решения проблемы начального броска скачка напряжения может заключаться в подключении термистора NTC последовательно с цепью или нагрузкой.

Перейдите по следующей ссылке, чтобы узнать, как включить термистор NTC в предлагаемую схему драйвера светодиода мощностью 1 Вт.

Вышеупомянутая схема может быть изменена следующим образом, однако свет может быть немного скомпрометирован.

Хороший способ решить проблему начального скачка напряжения — это подключить термистор NTC последовательно с цепью или нагрузкой.

Перейдите по следующей ссылке, чтобы узнать, как включить термистор NTC в предлагаемую схему драйвера светодиода мощностью 1 Вт.

https://www.homemade-circuits.com/2013/02/using-ntc-resistor-as- Survival-suppressor.html

3) Стабилизированный драйвер светодиода мощностью 1 Вт с емкостным источником питания

Как можно видеть, на выходе используются 6 шт. диодов 1N4007 в их прямом смещенном режиме.Поскольку каждый диод будет производить падение на 0,6 В на самом себе, 6 диодов будут создавать общее падение 3,6 В, что является как раз правильным значением напряжения для светодиода.

Это также означает, что диоды будут шунтировать остальную мощность от источника на землю, и, таким образом, поддерживать питание светодиода идеально стабилизированным и безопасным.

Другая схема стабилизированного емкостного драйвера мощностью 1 Вт

Следующая конструкция, управляемая полевым МОП-транзистором, вероятно, является лучшей универсальной схемой драйвера светодиода, которая гарантирует 100% защиту светодиода от всех типов опасных ситуаций, таких как внезапное перенапряжение и перегрузка по току или импульсный ток.

Светодиод мощностью 1 Вт, подключенный к указанной выше схеме, будет способен производить около 60 люменов силы света, что эквивалентно лампе накаливания мощностью 5 Вт.

Изображения прототипа

Вышеупомянутая схема может быть изменена следующим образом, однако свет может быть немного скомпрометирован.

4) Схема драйвера светодиода мощностью 1 Вт с использованием батареи 6 В

Как видно на четвертой диаграмме, в этой концепции практически не используется какая-либо схема или, скорее, она не включает никаких высокотехнологичных активных компонентов для требуемой реализации управления мощностью 1 Вт. ВЕЛ.

Единственными активными устройствами, которые использовались в предлагаемой простейшей схеме драйвера светодиода мощностью 1 Вт, являются несколько диодов и механический переключатель.

Начальные 6 вольт от заряженной батареи понижаются до необходимого предела 3,5 вольт, удерживая все диоды последовательно или на пути напряжения питания светодиода.

Поскольку на каждый диод падает 0,6 вольт, все четыре вместе позволяют только 3,5 вольт достигать светодиода, обеспечивая его безопасное, но яркое освещение.

По мере того, как свечение светодиода падает, каждый диод впоследствии отключается с помощью переключателя, чтобы восстановить яркость светодиода.

Использование диодов для понижения уровня напряжения на светодиодах гарантирует, что процедура не рассеивает тепло и, следовательно, становится очень эффективной по сравнению с резистором, который в противном случае рассеивал бы много тепла в процессе.

5) Освещение светодиода мощностью 1 Вт с помощью элемента AAA 1,5 В

В 5-м проекте давайте узнаем, как за разумное время зажечь светодиод мощностью 1 Вт с помощью элемента 1,5 AAA. Схема, очевидно, основана на технологии повышающего драйвера , иначе управлять такой огромной нагрузкой с таким минимальным источником невозможно.

Светодиод мощностью 1 Вт является относительно большим по сравнению с источником питания 1,5 В типа AAA.

Для светодиода мощностью 1 Вт требуется питание не менее 3 В, что вдвое превышает номинал ячеек, указанный выше.

Во-вторых, для светодиода мощностью 1 Вт потребуется от 20 до 350 мА тока для работы, 100 мА — это приемлемый ток для управления этими легкими машинами.

Таким образом, использование фонарика AAA для вышеуказанной операции выглядит очень отдаленным и не может быть предметом обсуждения.

Однако обсуждаемая здесь схема доказывает, что мы все ошибаемся, и успешно управляет светодиодом мощностью 1 Вт без особых сложностей.

СПАСИБО ZETEX за предоставленную нам эту замечательную маленькую микросхему ZXSC310, для которой требуется всего несколько обычных пассивных компонентов, чтобы сделать это возможным.

Работа схемы

На схеме показана довольно простая конфигурация, которая в основном представляет собой установку повышающего преобразователя.

Входной постоянный ток 1,5 В обрабатывается ИС для генерации высокочастотного выходного сигнала.

Частота переключается транзистором и диодом Шоттки через катушку индуктивности.

Быстрое переключение катушки индуктивности обеспечивает необходимое повышение напряжения, которое становится подходящим для питания подключенного светодиода мощностью 1 Вт.


Здесь, во время завершения каждой частоты, эквивалентная запасенная энергия внутри индуктора перекачивается обратно в светодиод, генерируя необходимое повышение напряжения, что позволяет светодиоду светиться в течение долгих часов даже при таком маленьком источнике, как 1,5 В. клетка.

Изображение прототипа

Драйвер для светодиодов на солнечной энергии 1 Вт

Это школьный выставочный проект, который может быть использован детьми, чтобы показать, как солнечная энергия может использоваться для освещения светодиода мощностью 1 Вт.

Идея была предложена г-ном Ганешем, как указано ниже:

Привет, Свагатам, я наткнулся на ваш сайт и считаю вашу работу очень вдохновляющей. В настоящее время я работаю по программе естественных наук, технологий, инженерии и математики (STEM) для студентов 4-5 курсов в Австралии. Проект направлен на повышение интереса детей к науке и ее связи с реальными приложениями.

Программа также привносит сочувствие в процесс инженерного проектирования, когда молодые учащиеся знакомятся с реальным проектом (контекстом) и взаимодействуют со своими одноклассниками для решения мирской проблемы.В течение следующих трех лет мы сосредоточены на ознакомлении детей с наукой об электричестве и практическим применением электротехники. Введение в то, как инженеры решают реальные проблемы на благо общества.

В настоящее время я работаю над онлайн-контентом для программы, которая будет ориентирована на молодых учащихся (4-6 классы), изучающих основы электричества, в частности, возобновляемых источников энергии, в данном случае солнечной энергии. Посредством программы самостоятельного обучения дети узнают и исследуют электричество и энергию по мере того, как они знакомятся с реальным проектом, т.е.е. Освещение детей, проживающих в лагерях беженцев по всему миру. По завершении пятинедельной программы дети объединяются в группы, чтобы построить солнечные светильники, которые затем отправляют детям из неблагополучных семей по всему миру.

Как некоммерческий образовательный фонд, мы ищем вашу помощь в разработке простой принципиальной схемы, которую можно было бы использовать для создания солнечного светильника мощностью 1 Вт в качестве практического занятия в классе. Мы также закупили у производителя 800 комплектов солнечного света, которые дети собирают, однако нам нужен кто-то, чтобы упростить принципиальную схему этих комплектов освещения, которые будут использоваться для простых уроков по электричеству, схемам и расчету мощности. вольт, ток и преобразование солнечной энергии в электрическую.

Я с нетерпением жду вашего ответа и продолжаю вашу вдохновляющую работу.

Схема проектирования

Когда требуется простой, но безопасный контроллер солнечной энергии, мы неизбежно выбираем широко распространенную микросхему LM317. И здесь мы используем такое же недорогое устройство для реализации предлагаемой светодиодной лампы мощностью 1 Вт с использованием солнечной батареи.

Полную конструкцию схемы можно увидеть ниже:

Быстрый осмотр показывает, что при наличии контроля тока регулировкой напряжения можно пренебречь.Вот упрощенная версия вышеупомянутой концепции, использующая только схему ограничителя тока.

Светодиодная лента 220В, соединительная и разностная лента на 12 вольт

Многие планируют освещение и то ли не догадываются, что там светодиодная лента 220В. Не требует блока питания 12В, только миниатюрные выпрямители, через которые подключается непосредственно к розетке. Очевидным преимуществом является простота использования и возможности подключения, практически эквивалентные светодиодной лампе. Кроме того, есть очевидные достоинства и недостатки.

Типы диодных лент 220В

Популярные модели SMD 5050 и SMD3528

Вид кормов на 220 состоит из нескольких видов, и это светодиодные 3528, 5050, 2835, 3014 и мощные SMD 5630. Наиболее распространены светодиодные ленты 5050 и 3528, которые легко купить в России, а вот остальные придется заказывать у китайцев, но покупать у них не советую обманутые. Внешне практически не отличим от обычного, но на нем есть маркировка, указывающая, на какое напряжение он рассчитан. Особенностью является то, что его обычно режут только кратным 1 метру или кратным 50 см., Это не работа, чтобы отрезать 30 см или 80 см.

Основные настройки:

  1. кратность разрезов 50, 100, 200 см;
    2. Мощность
  2. Вт на метр;
  3. степень защиты от влаги;
  4. красочная температура.

Стандартно доступны различные версии по степени защиты от влаги. Защита может быть IP67, IP68 в виде силиконовой трубки, такие протечки позволят им работать во влажных помещениях, таких как сауны и на улицах.По мнению моих коллег, достойно работающих в суровых условиях высоких и низких температур. Основание может быть гибким и жестким, за счет того, что на жестком основании измерительный элемент превращается в линейку светодиода или модуля. Из этих линий можно собрать светильник. По типу монтажа может быть самоклеящимся на акриловой липкой ленте и не иметь клеящей основы.
Устройство и принцип работы

Устройство и принцип работы

Dual Feed в 2 раза шире

Рассмотрим, как они питаются от высокого напряжения:

  1. с использованием обычных светодиодов с напряжением 3.3В — 3,5В;
  2. им требуется полярное питание, которое создает диодный мост, иначе они будут мигать с частотой 50 Гц;
  3. Мультипликаторы могут разрезать только 50 и 100 см., Так что светодиоды соединены последовательно в цепи 60 витков на метр светодиода.
  4. Почему 60? делим на 220В 3,3В шт., получаем около 60 подключений таких серий, блок питания на 12В нам не нужен.

Для повышения надежности светодиодной ленты 220В применяется соединение диодов попарно, в случае выхода из строя одного из диодов ток пройдет через остальные, но повышенная нагрузка ляжет на него.

Мощный на SMD 5630 при потреблении более 10 Вт на метр потребует радиатора или алюминиевого профиля для охлаждения. Но повышенную мощность можно получить на более слабых светодиодах. Склеить две части бок о бок, получая двойную, с увеличенной вдвое шириной. Кроме того, широкая база лучше отводит тепло при нагреве.

Цветной RGB, резистор на светодиод или два.

Цвета светового потока такие же, как у обычного :. Белые, красные, зеленые, синие и трехцветные светодиодные ленты RGB RGB на 220В требуют специальных регуляторов яркости, каждый цвет рассчитывается на те же 220 вольт, найти их сложно, потому что почти все они вырабатываются на 12 вольт.Поэтому советую покупать готовые комплекты.

Контроллер для RGB на 220 вольт

Как подключить светодиодную ленту к 220В

Подключение планки 220 Вольт

Электромонтаж очень прост, нужно только подключить пару проводов с правильной полярностью. В случае с цветной полосой подключите в соответствии с проводом контроллера RGB с цветной маркировкой.

Шаги подключения:

  1. отрежьте необходимую длину, кратную длине, указанной производителем, обычно 50 или 100 см.;
  2. , если вы используете герметик, в конце разреза нанесите герметик и нанесите силиконовый соединитель, в виде кольца;
  3. Вставляем разъем и прикручиваем к герметику;
  4. правильной полярности подключите провод от выпрямителя;
  5. проверьте всю полосу на герметичность, не допускайте попадания воды внутрь.
Соединение и уплотнение

Выпрямитель, через который он подключен, состоит из диодного моста и также имеет собственное питание. Он может иметь мощность 700 Вт., Хватит и на обычных 100 метров светодиодной ленты, или на 40 метров прочной. Этого достаточно, чтобы осветить очень большую комнату. Стоимость этого выпрямителя очень невысока, его очень легко сделать своими руками, купив 4 диода или финальную сборку радиодеталей в магазине.

Выпрямитель со штекером для подключения к сети

Преимущество ленты перед обычной состоит в отсутствии требований к толщине силовых проводов. В отличие от низкого напряжения, для которого требуются очень толстые кабели, при таких высоких требованиях нет, их можно соединять любыми тонкими проводами.Провода сечением 0,75 квадратных миллиметра без проблем тянут мощность 1500Вт.

Заправочный выпрямитель

Поскольку выпрямитель представляет собой диодный мост и в нем отсутствуют конденсаторы, которые будут сглаживать пульсации напряжения в сети, вся полоска мерцает с частотой 100 Герц. Согласно СанПиН, такие пульсации недопустимы в жилых помещениях, особенно там, где читаете или работаете. По этой причине не рекомендуется использовать в квартирах. Но пульсации можно уменьшить, если установить в выпрямитель высоковольтный конденсатор до 400 В, чем мощнее, тем больше требуется конденсатора.Тесно вопросом не занимался, но обычным светодиодным лампам мощностью 6 Вт требовалось 40 мкФ, чтобы вызвать скачок скорости, но полностью от них не избавиться. Чтобы использовать его, используйте одинаковую мощность на каждые 6 Вт.

Основные отличия

Разъем для подключения

Подводя итог, выделим основные достоинства и недостатки.

Преимущества.

  • Они не требуют дорогостоящего блока питания, если нужно подключить 1-3 метра, то сунул в ближайшую розетку и запустил.
  • Подключайте тонкие провода так как сила тока мала.
  • Длина цельного куска может достигать 100 м. Или 70 Вт.

Недостатки.

  • Высокое напряжение требует особой осторожности при установке и эксплуатации.
  • Может быстро выйти из строя, если покупать дешевый китайский.
  • Ремонт герметика будет очень сложным.
  • Обрезайте только длину, кратную 100 или 50 сантиметрам.
    • Светодиод
  • мигает с частотой 100 Герц, глаз не видно, но воздействие на сознание человека утомляет и может появиться головная боль.
    • №

Эти недостатки ограничивают область применения, она может быть установлена ​​в качестве вторичного освещения светодиодной подсветкой кухни, освещения кладовой, гаража, коридора или гирлянды. В коммерческой сфере возможно освещение зданий, рекламных вывесок. Под новый год строители украшают башенный кран и высоту стрелы.

Схема регулятора напряжения сети 220в. Схемы стабилизатора напряжения своими руками. Стабилизаторы переменного напряжения

Разработчики электрических и электронных устройств в процессе их создания исходят из того, что будущее устройство будет работать в условиях стабильного питающего напряжения.Это необходимо для того, чтобы электрическая схема электронного устройства, во-первых, обеспечивала стабильные выходные параметры в соответствии с его назначением, а во-вторых, стабильность питающего напряжения предохраняла устройство от скачков напряжения, которые чреваты слишком большими потребляемыми токами и выгоранием. электрических элементов устройства. Для решения проблемы обеспечения неизменности питающего напряжения используется любой вариант стабилизатора напряжения. По характеру потребляемого устройством тока различают стабилизаторы постоянного и переменного напряжения.

Стабилизаторы переменного напряжения

Стабилизаторы переменного напряжения

применяют, если отклонения напряжения в электрической сети от номинала превышают 10%. Такая норма была выбрана исходя из того, что потребители переменного тока с такими отклонениями сохраняют работоспособность на протяжении всего срока службы. В современной электронной технике, как правило, для решения проблемы стабильного электроснабжения используется импульсный источник питания, при котором не требуется стабилизатор переменного напряжения. Но в холодильниках, микроволновых печах, кондиционерах, насосах и т. Д.требуется внешняя стабилизация питающего переменного напряжения. В таких случаях чаще всего применяют стабилизатор одного из трех типов: электромеханический, основным звеном которого является регулируемый автотрансформатор с управляемым электроприводом, реле-трансформатор на базе мощного трансформатора с несколькими отводами в первичной обмотке. , и выключатель из электромагнитных реле, симисторов, тиристоров. или мощные ключевые транзисторы, а также чисто электронные. Распространенные в прошлом веке феррорезонансные стабилизаторы сейчас практически не используются из-за наличия множества недостатков.

Для подключения потребителей к сети переменного тока 50 Гц применяется стабилизатор напряжения 220 В. Электрическая схема стабилизатора напряжения этого типа представлена ​​на следующем рисунке.

Трансформатор A1 повышает линейное напряжение до уровня, достаточного для стабилизации выходного напряжения при низком входном напряжении. Регулирующий элемент RE изменяет выходное напряжение. На выходе управляющий элемент UE измеряет значение напряжения на нагрузке и выдает управляющий сигнал для его корректировки, если это необходимо.

Стабилизаторы электромеханические

В основе такого стабилизатора лежит использование бытового регулируемого автотрансформатора или лабораторного ЛАТР. Использование автотрансформатора обеспечивает более высокий КПД установки. Рукоятка управления автотрансформатором снимается, а вместо нее коаксиально на корпусе устанавливается небольшой двигатель с редуктором, обеспечивающий вращающую силу, достаточную для поворота ползуна в автотрансформаторе. Требуемая и достаточная скорость вращения составляет около 1 оборота за 10-20 секунд.Этим требованиям отвечает двигатель РД-09, который ранее использовался в регистраторах. Электронная схема управляет двигателем. Когда напряжение в сети изменяется в пределах + — 10 вольт, выдается команда на двигатель, который поворачивает ползунок до тех пор, пока выходное напряжение не достигнет 220 В.

Примеры схем электромеханических стабилизаторов приведены ниже:

Электрическая схема стабилизатора напряжения на логических микросхемах и релейном управлении электроприводом


Стабилизатор электромеханический на базе операционного усилителя.

Достоинством таких стабилизаторов является простота реализации и высокая точность стабилизации выходного напряжения. К недостаткам можно отнести низкую надежность из-за наличия механических подвижных элементов, относительно невысокую допустимую мощность нагрузки (в пределах 250 … 500 Вт), малую распространенность в наше время автотрансформаторов и необходимых электродвигателей.

Реле — стабилизаторы трансформатора

Релейно-трансформаторный стабилизатор более популярен благодаря простоте конструктивного исполнения, использованию общих элементов и возможности получения значительной выходной мощности (до нескольких киловатт), значительно превышающей мощность применяемого силового трансформатора.На выбор его мощности влияет минимальное напряжение в конкретной сети переменного тока. Если, например, оно не менее 180 В, то трансформатор должен будет обеспечить повышение напряжения на 40 В, что в 5,5 раз меньше номинального напряжения в сети. Выходная мощность стабилизатора будет во сколько раз больше мощности силового трансформатора (если не учитывать КПД трансформатора и максимально допустимый ток через коммутирующие элементы).Количество шагов изменения напряжения, как правило, устанавливается в пределах 3 … 6 шагов, что в большинстве случаев обеспечивает приемлемую точность стабилизации напряжения на выходе. При расчете количества витков обмоток трансформатора для каждой ступени напряжение в сети принимается равным уровню срабатывания коммутирующего элемента. Как правило, в качестве переключающих элементов используются электромагнитные реле — схема выходит достаточно элементарной и не вызывает затруднений при повторении.Недостатком такого стабилизатора является образование дуги на контактах реле в процессе переключения, которая разрушает контакты реле. В более сложных вариантах схем реле переключается в моменты перехода полуволны напряжения через нулевое значение, что предотвращает возникновение искры, однако при условии использования быстродействующих реле или включение затухания предыдущей полуволны. Использование тиристоров, симисторов или других бесконтактных элементов в качестве переключающих элементов увеличивает надежность схемы, но усложняется из-за необходимости обеспечить гальваническую развязку между цепями управляющих электродов и управляющего модуля.Для этого используются элементы оптопары или изолирующие импульсные трансформаторы. Ниже представлена ​​принципиальная схема реле — стабилизатор трансформатора:

Схема цифрового реле — трансформатора-стабилизатора на электромагнитных реле


Стабилизаторы электронные

Электронные стабилизаторы

обладают, как правило, малой мощностью (до 100 Вт) и высокой стабильностью выходного напряжения, необходимыми для работы многих электронных устройств. Обычно они строятся в виде упрощенного усилителя низкой частоты с достаточно большим запасом вариации напряжения питания и уровня мощности.На его вход с электронного регулятора напряжения подается синусоидальный сигнал частотой 50 Гц от вспомогательного генератора. Можно использовать понижающую обмотку силового трансформатора. Выход усилителя подключен к повышающему трансформатору на 220 В. Схема имеет инерционную отрицательную обратную связь по величине выходного напряжения, что гарантирует стабильность выходного напряжения с неискаженной формой. Другие методы используются для достижения уровней мощности в несколько сотен ватт.Обычно используется мощный преобразователь постоянного тока в переменный, основанный на использовании полупроводника нового типа — так называемого IGBT-транзистора.

Эти переключающие элементы в ключевом режиме могут пропускать ток в несколько сотен ампер с максимально допустимым напряжением более 1000 В. Для управления такими транзисторами используются специальные типы микроконтроллеров с векторным управлением. Импульсы переменной ширины поступают на затвор транзистора с частотой в несколько килогерц, которая изменяется по программе, введенной в микроконтроллер.На выходе такой преобразователь загружается на соответствующий трансформатор. Ток в цепи трансформатора изменяется синусоидальным образом. При этом напряжение сохраняет форму исходных прямоугольных импульсов разной длительности. Такая схема используется в мощных источниках гарантированного питания, обеспечивающих бесперебойную работу компьютеров. Электрическая схема стабилизатора напряжения такого типа очень сложна и практически недоступна для самостоятельного воспроизведения.

Упрощенные электронные регуляторы напряжения

Такие устройства используются, когда напряжение бытовой сети (особенно в сельской местности) часто бывает низким, почти никогда не обеспечивая номинальное 220 В.

В такой ситуации холодильник работает с перебоями и есть риск выхода из строя, и освещение получается тусклым, а вода в электрочайнике долго не может закипать. Мощность старого еще советского стабилизатора напряжения, предназначенного для питания телевизора, как правило, недостаточна для всех остальных бытовых потребителей электроэнергии, а значение напряжения в сети часто опускается ниже допустимого для такого стабилизатора уровня.

Существует простой метод увеличения сетевого напряжения с помощью трансформатора со значительно меньшей номинальной мощностью, чем приложенная нагрузка.Первичная обмотка трансформатора подключена непосредственно к сети, а нагрузка включена последовательно со вторичной (понижающей) обмоткой трансформатора. При правильной фазировке напряжение на нагрузке будет равно сумме напряжения, снимаемого с трансформатора, и напряжения сети.

Электрическая схема регулятора напряжения, работающего по этому простому принципу, показана на рисунке ниже. Когда транзистор VT2 (полевой), стоящий в диагонали диодного моста VD2, закрыт, обмотка I (которая является первичной) трансформатора Т1 не подключается к сети.Напряжение на включенной нагрузке практически равно напряжению сети за вычетом небольшого напряжения на обмотке II (вторичной) трансформатора Т1. Когда полевой транзистор открыт, первичная обмотка трансформатора будет закрыта, и сумма сетевого напряжения и напряжения вторичной обмотки будет приложена к нагрузке.


Схема электронного регулятора напряжения

Напряжение с нагрузки через трансформатор Т2 и диодный мост VD1 поступает на транзистор VT1.Регулятор подстроечного потенциометра R1 необходимо установить в положение, обеспечивающее открытие транзистора VT1 и закрытие VT2 при превышении напряжения на нагрузке номинального (220 В). Если напряжение меньше 220 вольт, транзистор VT1 закроется, а VT2 откроется. Полученная таким образом отрицательная обратная связь поддерживает напряжение на нагрузке приблизительно равным номинальному значению.

Выпрямленное напряжение с моста VD1 также используется для питания коллекторной цепи VT1 ​​(через схему интегрального стабилизатора DA1).Цепочка C5R6 гасит нежелательные скачки напряжения сток-исток на транзисторе VT2. Конденсатор С1 обеспечивает снижение шума, проникающего в сеть при работе стабилизатора. Резисторы R3 и R5 выбраны для получения наилучшего и наиболее стабильного регулирования напряжения. Переключатель SA1 обеспечивает включение и выключение стабилизатора и нагрузки. Замыкание переключателя SA2 выключает автоматику, стабилизирующую напряжение на нагрузке. В этом варианте оно получается максимально возможным при текущем напряжении в сети.

После подключения стабилизатора в сборе к сети подстроечным резистором R1 выставляется напряжение на нагрузке, равное 220 В. Следует отметить, что описанный выше стабилизатор не может устранить изменения сетевого напряжения, превышающие 220 В. или что оказалось ниже минимума, использованного при расчете обмоток трансформатора.

Примечание: В некоторых режимах работы стабилизатора мощность, рассеиваемая транзистором VT2, оказывается очень значительной.Именно она, а не мощность трансформатора может ограничивать допустимую мощность нагрузки. Поэтому следует позаботиться о хорошем отводе тепла от этого транзистора.

Стабилизатор, устанавливаемый во влажном помещении, необходимо помещать в заземленный металлический корпус.

См. Также схемы.

Подборка любительских радиосхем и конструкций стабилизаторов напряжения, собранных вручную. В одних схемах рассматривается стабилизатор без защиты от КЗ в нагрузке, в других есть возможность плавного регулирования напряжения от 0 до 20 Вольт.Ну а отличительной особенностью отдельных цепей является возможность защиты от коротких замыканий в нагрузке.


5 очень простых схем, в основном собранных на транзисторах, одна из них, с защитой от короткого замыкания

Часто бывает, когда для питания вашего нового электронного самодельного изделия требуется стабильное напряжение, которое не меняется в зависимости от нагрузки, например, 5 или 12 вольт для питания автомагнитолы. А чтобы не слишком заморачиваться с конструкцией самодельного блока питания на транзисторах, используются так называемые микросхемы стабилизатора напряжения.На выходе такого элемента мы получим напряжение, на которое рассчитано данное устройство

Многие радиолюбители уже неоднократно собирали схемы стабилизаторов напряжения на специализированных микросхемах серий 78xx, 78Mxx, 78Lxx. Например, на микросхеме KIA7805 можно собрать самодельную схему, рассчитанную на выходное напряжение +5 В и максимальный ток нагрузки 1 А. Но мало кто знает, что существуют узкоспециализированные микросхемы серии 78Rxx, сочетающие в себе стабилизаторы напряжения положительной полярности. с низким напряжением насыщения, не превышающим 0.5 В при токе нагрузки 1 А. Одну из этих схем рассмотрим подробнее.

Регулируемый трехконтактный стабилизатор положительного напряжения LM317 обеспечивает ток нагрузки 100 мА в диапазоне выходного напряжения от 1,2 до 37 В. Стабилизатор очень прост в использовании и требует всего два внешних резистора для обеспечения выходного напряжения. Кроме того, нестабильность напряжения и тока нагрузки стабилизатора LM317L лучше, чем у традиционных стабилизаторов с фиксированным значением выходного напряжения.

Для стабилизации постоянного напряжения достаточно большой мощности, в том числе, используются стабилизаторы непрерывного действия. Принцип работы такого стабилизатора заключается в поддержании выходного напряжения на заданном уровне за счет изменения падения напряжения на регулирующем элементе. В этом случае величина управляющего сигнала, подаваемого на регулирующий элемент, зависит от разницы между заданным и выходным напряжениями стабилизатора.

При стационарной работе техники, компакт-дисков и аудиоплееров возникают проблемы с питанием.Большинство блоков питания, выпускаемых отечественным производителем (а точнее), практически все не могут удовлетворить потребителя, так как содержат упрощенные схемы. Если говорить об импортных китайских и аналогичных блоках питания, то они, в целом, представляют собой интересный набор запчастей «купи-выбрось». Эти и многие другие проблемы заставляют радиолюбителей производить блоки питания. Но даже на этом этапе перед любителями встает проблема выбора: опубликовано много дизайнов, но не все работают.Эта радиолюбительская разработка представлена ​​как вариант нетрадиционного включения операционного усилителя, ранее опубликованного и вскоре забытого

Практически все самодельные радиолюбители и конструкции содержат стабилизированный источник питания. А если ваша конструкция работает от напряжения пять вольт, то оптимальным вариантом будет использование трехконтактного интегрального стабилизатора 78L05

.

Стабилизатор напряжения на 220 вольт

Напряжение в сети, особенно в сельской местности, часто выходит за пределы допустимых для поставляемого оборудования, что приводит к его выходу из строя.

Избежать таких неприятных последствий можно с помощью стабилизатора, который поддерживает выходное напряжение в требуемых для нагрузки пределах, а при невозможности его отключает.

Предлагаемое устройство относится к очень перспективной конструкции, в которой нагрузка автоматически подключается к соответствующему отводу обмотки автотрансформатора в зависимости от текущего значения сетевого напряжения.

А.В. Стабилизатор переменного напряжения Godin

Журнал РАДИО.2005. № 08 (с.33-36)
Журнал РАДИО. 2005. № 12 (с.45)
Журнал РАДИО. 2006. № 04 (с.33)

Из-за нестабильности напряжения в сети в Московской области вышел из строя холодильник. Проверка напряжения в течение дня выявила его изменение от 150 до 250 В. В итоге я занялся вопросом покупки стабилизатора. Знакомство с ценами на готовую продукцию было шоком. Стал искать схемы в литературе и интернете.

Практически подходящий стабилизатор, управляемый микроконтроллером, описан в.Но его выходная мощность недостаточно высока, переключение нагрузки зависит не только от амплитуды, но и от частоты сетевого напряжения. Поэтому было решено создать стабилизатор собственной конструкции, лишенный этих недостатков.

В предлагаемом стабилизаторе отсутствует микроконтроллер, что делает его доступным для тиражирования более широкому кругу радиолюбителей. Нечувствительность к частоте сетевого напряжения позволяет использовать его в полевых условиях, когда источником электроэнергии является автономный дизельный генератор.

Основные технические характеристики

Входное напряжение, В: 130 … 270
Выходное напряжение, В: 205 … 230
Максимальная мощность нагрузки, кВт: 6
Время переключения (отключения) нагрузки, мс: 10

Устройство содержит следующие блоки: Блок питания на элементах T1, VD1, DA1, C2, C5. Узел задержки включения нагрузки C1, VT1-VT3, R1-R5. Выпрямитель для измерения амплитуды напряжения сети VD2, C2 с делителем R13, R14 и стабилитроном VD3. Компаратор напряжения DA2, DA3, R15-R39.Логический контроллер на микросхемах DD1-DD5. Усилители на транзисторах VT4-VT12 с токоограничивающими резисторами R40-R48. Индикаторные светодиоды HL1-HL9, семь оптопар, содержащих оптосимисторы U1-U7, резисторы R6-R12, симисторы VS1-VS7. Сетевое напряжение подключается к соответствующему отводу обмотки автотрансформатора Т2 через автоматический выключатель-предохранитель QF1. Нагрузка подключена к автотрансформатору Т2 через разомкнутый симистор (один из VS1-VS7).

Стабилизатор работает следующим образом.После включения питания конденсатор С1 разряжается, транзистор VT1 закрыт, а VT2 открыт. Транзистор VT3 закрыт, а поскольку ток через светодиоды, в том числе те, которые входят в состав симисторных оптопар U1-U7, может протекать только через этот транзистор, ни один светодиод не горит, все симисторы закрыты, нагрузка отключена. Напряжение на конденсаторе C1 увеличивается по мере его зарядки от источника питания через резистор R1. По окончании трехсекундного интервала задержки, необходимого для завершения переходных процессов, срабатывает триггер Шмидта на транзисторах VT1 и VT2, транзистор VT3 открывается и позволяет включить нагрузку.

Напряжение с обмотки III трансформатора Т1 выпрямляется элементами VD2C2 и подается на делитель R13, R14. Напряжение на ползунке подстроечного резистора R14, пропорциональное напряжению сети, поступает на неинвертирующие входы восьми компараторов (микросхемы DA2, DA3). На инвертирующие входы этих компараторов поступают постоянные опорные напряжения от резистивного делителя R15-R23. Сигналы с выходов компараторов обрабатываются контроллером по логике «исключающее ИЛИ» (микросхемы DD1-DD5).На линии групповой связи Рис. Выходы компараторов DA2.1-DA2.4 и DA3.1-DA2.3 обозначены цифрами 1-7, а выходы контроллера — буквами A-H. Выход компаратора DA3.4 не включен в линию групповой связи.

Если напряжение сети меньше 130 В, на выходах всех компараторов и контроллеров низкий логический уровень. Транзистор VT4 открыт, мигающий светодиод HL1 горит, что свидетельствует о чрезмерно низком сетевом напряжении, при котором стабилизатор не может обеспечить питание нагрузки.Все остальные светодиоды выключены, симисторы замкнуты, нагрузка отключена.

Если напряжение в сети меньше 150 В, но больше 130 В, логический уровень сигналов 1 и A высокий, остальные низкие. Транзистор VT5 открыт, светодиоды HL2 и U1.1 горят, оптосимистор U1.2 открыт, нагрузка подключена к верхнему выводу обмотки автотрансформатора Т2 через разомкнутый симистор VS1.

Если напряжение в сети меньше 170 В, но больше 150 В, логический уровень сигналов 1, 2 и B высокий, остальные низкие.Транзистор VT6 открыт, светодиоды HL3 и U2.1 горят, оптосимистор U1.2 открыт, нагрузка подключена ко второму сверху по схеме, вывод обмотки автотрансформатора Т2 через разомкнутый симистор VS2 .

Остальные уровни сетевого напряжения, соответствующие переключению нагрузки на другую ветвь обмотки автотрансформатора Т2: 190, 210, 230 и 250 В.

Чтобы предотвратить многократное переключение нагрузки, в случае, когда напряжение сети колеблется на пороговом уровне, вводится гистерезис 2-3 В (задержка переключения компараторов) с использованием положительной обратной связи через R32-R39.Чем выше сопротивление этих резисторов, тем меньше гистерезис.

Если напряжение сети больше 270 В, выходы всех компараторов и выход H контроллера имеют высокий логический уровень. На остальных выходах контроллера низкий уровень. Транзистор VT12 открыт, горит мигающий светодиод HL9, что свидетельствует о чрезмерно высоком сетевом напряжении, при котором стабилизатор не может обеспечить питание нагрузки. Все остальные светодиоды выключены, симисторы замкнуты, нагрузка отключена.

Стабилизатор выдерживает неограниченное время аварийное повышение напряжения сети до 380 В.Надписи, отображаемые светодиодами, аналогичны описанным в.

Вариант с одним силовым трансформатором

Конструкция и детали

Стабилизатор собран на печатной плате 90х115 мм из одностороннего фольгированного стеклотекстолита.

Светодиоды HL1-HL9 устанавливаются таким образом, что при установке печатной платы в корпус они попадают в соответствующие отверстия на передней панели устройства.

В зависимости от конструкции корпуса возможен монтаж светодиода со стороны печатных проводников.Номиналы токоограничивающих резисторов R41-R47 выбраны таким образом, чтобы ток, протекающий через светодиоды симисторных оптопар U1.1-U7.1, находился в пределах 15-16 мА. Необязательно использовать мигающие светодиоды HL1 и HL9, но их свечение должно быть хорошо видно, поэтому их можно заменить непрерывными красными светодиодами с повышенной яркостью, такими как AL307KM или L1543SRC-E .

Иностранный диодный мост DF005M (VD1, VD2) можно заменить на отечественный КЦ407А или любой с напряжением не менее 50В и током не менее 0.4А. Стабилитрон VD3 может быть любой маломощный, с напряжением стабилизации 4,3 … 4,7 В.

Стабилизатор напряжения КР1158ЕН6А (DA1) можно заменить на КР1158ЕН6Б … Счетверенный компаратор микросхемы LM339N (DA2, DA3), можно заменить на отечественный аналог К1401СА1 … -DD5), может быть заменен на аналогичный из серий KR1561 и KR561 или зарубежный 74AC86PC .

Симисторные оптопары MOC3041 (U1-U7) могут быть заменены MOC3061 .

Подстроечные резисторы R14, R15 и R23 проволочные многооборотные SP5-2 или SP5-3 … Постоянные резисторы R16-R22 C2-23 с допуском не менее 1%, остальные могут быть любыми с допуском 5% с мощностью рассеяния не ниже указанной на схеме. Оксидные конденсаторы С1-С3, С5 могут быть любыми, емкостью, указанной на схеме, и напряжением не ниже указанного для них.Остальные конденсаторы С4, С6-С8 любые пленочные или керамические.

Импортные симисторные оптопары MOC3041 (U1-U7) выбраны потому, что они содержат встроенные контроллеры перехода через нуль напряжения. Это необходимо для синхронизации выключения одного мощного симистора и включения другого, чтобы не допустить короткого замыкания обмоток автотрансформатора.

Мощные симисторы VS1-VS7 тоже зарубежные BTA41-800B , так как отечественные такой же мощности требуют слишком большого управляющего тока, превышающего максимально допустимый ток оптосимисторов 120мА.Все симисторы VS1-VS7 устанавливаются на один радиатор с площадью охлаждающей поверхности не менее 1600 см2.

Микросхема стабилизатора KR1158EN6A (DA1) должна быть установлена ​​на радиаторе из куска алюминиевой пластины или П-образного профиля с площадью поверхности не менее 15 см2.

Трансформатор Т1 самодельный, рассчитан на общую мощность 3 Вт, имеет площадь поперечного сечения магнитопровода 1,87 см2. Его сетевая обмотка I, рассчитанная на максимальное аварийное напряжение 380 В, содержит 8669 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0.064 мм. Обмотки II и III содержат по 522 витка провода ПЭВ-2 диаметром 0,185 мм.

Вариант с двумя силовыми трансформаторами

При номинальном напряжении 220 В напряжение каждой выходной обмотки должно составлять 12 В. Вместо самодельного трансформатора Т1 можно использовать два трансформатора ТПК-2-2 × 12В , соединенные последовательно по методике, описанной в как показано на рис.

Device Print File PechatStab-2.lay (вариант с двумя трансформаторами TPK-2-2 × 12В ) выполняется программой Sprint Layout 4.0 , который позволяет распечатать рисунок в зеркальном отображении и очень удобен для изготовления печатных плат на лазерном принтере и утюге. Вы можете скачать это здесь.


Силовой трансформатор

Трансформатор Т2 6 кВт, тоже самодельный, намотанный на тороидальный магнитопровод общей мощностью 3-4 кВт, как описано в разделе. Его обмотка содержит 455 витков провода ПЭВ-2.

Отводы 1,2,3 намотаны проволокой диаметром 3 мм.Отводы 4,5,6,7 наматываются рейкой сечением 18,0 мм2 (2мм на 9мм). Такая секция необходима, чтобы автотрансформатор не нагревался при длительной эксплуатации.

Отводы делаются с 203, 232, 266, 305, 348 и 398-го витка, считая снизу по выходной схеме. Напряжение сети подается на ответвление 266 витка.

Если мощность нагрузки не превышает 2,2 кВт, то автотрансформатор Т2 можно намотать на статор 1.Электродвигатель мощностью 5кВт с проводом ПЭВ-2. Отводы 1,2,3 наматываются проволокой диаметром 2 мм. Отводы 4,5,6,7 намотаны проволокой диаметром 3 мм

Число витков обмотки следует пропорционально увеличить в 1,3 раза. Ток срабатывания выключателя-предохранителя QF1 следует снизить до 20 А. Перед нагрузкой желательно поставить дополнительный автоматический выключатель

на 10 А.

При изготовлении автотрансформатора с неизвестным значением магнитной проницаемости Vmah сердечника, чтобы не ошибиться в выборе соотношения витков на вольт, необходимо провести практическое исследование статора (см. раздел ниже).

В общем архиве есть программа для расчета отводов автотрансформатора по их габаритным размерам статора с известным значением магнитной проницаемости сердечника Вmah.

Если мощность нагрузки не превышает 3 кВт, то автотрансформатор Т2 можно намотать на статор электродвигателя мощностью 4 кВт проводом ПЭВ-2 диаметром 2,8 мм (сечение 6,1 мм2). пропорционально увеличится в 1,2 раза. Ток срабатывания предохранителя QF1 следует уменьшить до 16 А.Можно использовать симисторы VS1-VS7 BTA140-800, размещенные на радиаторе площадью не менее 800 см2.

Настройка

Установка осуществляется с помощью LATR -a и двух вольтметров. Необходимо установить пороги переключения нагрузки и убедиться, что выходное напряжение стабилизатора находится в допустимых пределах для поставляемого оборудования.

Обозначим U1, U2, U3, U4, U5, U6, U7 — значения напряжения на двигателе подстроечного резистора R14, соответствующие напряжению сети 130, 150, 170, 190, 210, 230, 250. , 270 В (пороги переключения и отключения нагрузки).

Вместо подстроечных резисторов R15 и R23 временно устанавливаются постоянные резисторы сопротивлением 10 кОм.

Далее стабилизатор без автотрансформатора Т2 подключается к сети через LATR … На выходе LATR -a напряжение повышается до 250 В, затем устанавливается напряжение U6 3,5 В с регулировкой. резистор R14, измерив его цифровым вольтметром. Затем напряжение LATR -a понижают до 130 В и измеряют напряжение U1.Например, пусть это будет 1,6 В.

Рассчитать шаг напряжения:

∆U = (U6 — U1) / 6 = (3,5-1,6) / 6 = 0,3166 В ,
ток, протекающий через делитель R15-R23
I = ∆U / R16 = 0,3166 / 2 = 0,1583 мА

Рассчитаем сопротивления резисторов R15 и R23:

R15 = U1 / I = 1,6 / 0,1583 = 10,107 кОм,
R23 = (Usup — U6 –∆U) / I = (6–3,5–0,3166) / 0,1588 = 13,792 кОм , где Usup — напряжение стабилизации микросхемы DA1.Расчет приблизительный, так как не учитывает влияние резисторов R32-R39, но его точность достаточна для практической регулировки стабилизатора.

Программу для расчета R8, R16 и пределов коммутируемого напряжения можно скачать во вложениях.

Далее устройство отключают от сети и с помощью цифрового вольтметра устанавливают сопротивления резисторов R15 и R23 равными расчетным значениям и устанавливают их на плату вместо упомянутых выше постоянных резисторов.Снова включите стабилизатор и следите за переключением светодиодов, постепенно увеличивая напряжение LATR -a от минимального до максимального и наоборот. Одновременное свечение двух и более светодиодов свидетельствует о неисправности одной из микросхем DA2, DA3, DD1-DD5. Дефектную микросхему необходимо заменить, поэтому на плату удобнее устанавливать не сами микросхемы, а панели к ним.

Убедившись в исправности микросхем, подключаем автотрансформатор Т2 и нагрузку — лампу накаливания мощностью 100… 200 Вт. Снова измеряются пороги переключения и напряжения U1-U7. Для проверки правильности расчетов путем изменения входа LATR на Т1 убедитесь, что светодиод HL1 мигает при напряжении ниже 130 В, светодиоды HL2 — HL8 последовательно включаются при пересечении указанных выше порогов переключения, и HL9 мигает при напряжении выше 270 В.

Если максимальное напряжение LATR -a меньше 270 В, установите на его выходе 250 В, рассчитайте напряжение U7 по формуле: U7 = U6 + ∆U = 3.82 В. Переместите двигатель R14 вверх, убедитесь, что нагрузка отключена при напряжении U7, после чего двигатель R14 возвращается к предыдущему значению U6 3,5 В.

Регулировку стабилизатора желательно завершить подключением его к напряжению 380 В на несколько часов.

За время эксплуатации нескольких экземпляров стабилизаторов разной мощности (около полугода) отказов или сбоев в их работе не было. Не было неисправностей питаемого через них оборудования из-за нестабильного сетевого напряжения.

Литература

1. Коряков С. Стабилизатор сетевого напряжения с микроконтроллерным управлением. — Радио, 2002, № 8, с. 26-29.
2. Копанев В.В. Защита трансформатора от повышенного напряжения сети. — Радио, 1997, №2, с.46.
3. Андреев В. Производство трансформаторов. — Радио, 2002, №7, с.58
4. http://rexmill.ucoz.ru/forum/50-152-1

Расчет автотрансформатора

Вам удалось вытащить статор из двигателя, но вы не знаете, из какого материала он сделан.В общем, при расчете сердечников мощностью более 1 кВт часто возникают проблемы с исходными данными. Проблем можно легко избежать, изучив существующее ядро. Сделать это очень просто.

Подготавливаем сердечник для намотки первичной обмотки: обрабатываем острые края, накладываем изоляционные прокладки (в моем случае я сделал картонные накладки на тороидальный сердечник). Теперь наматываем 50 витков проволоки диаметром 0,5-1 мм. Для измерений нам понадобится амперметр с пределом измерения примерно до 5 ампер, вольтметр переменного напряжения и ЛАТР .MS Excel

N / V = ​​50 / ((140-140 * 0,25) = 0,48 витков на вольт.

Количество витков в ответвлениях рассчитывается исходя из средних напряжений каждого из диапазонов входов контроллера и составляет:

Номер ветви 1 — 128,5 В x 0,48 В = 62 Vit
Ответвление № 2 — 147 В x 0,48 В = 71 Вит
Ветвь № 3 — 168 В x 0,48 В = 81 Vit
Отвод № 4 — 192 В x 0,48 В = 92 Вит
Филиал No.5 — 220 В x 0,48 В = 106 Vit (напряжение снимается с него на нагрузке)
Ответвление № 6 — 251,5 В x 0,48 В = 121 Vit
Ветвь № 7 — 287,5 В x 0,48 В = 138 Vit (общее количество витков автотрансформатора)

Вот и вся проблема!

Модернизация

Понравилось.

Проблемы стабилизации сетевого напряжения

Качество электроснабжения в наших изношенных и перегруженных сетях оставляет желать лучшего.Напряжение может варьироваться в широких пределах, что бесполезно для бытовой техники. Некоторые из них просто не могут работать в таких условиях, а другие быстрее выходят из строя. Для решения проблемы обычно используются стабилизаторы переменного напряжения.

Наиболее популярными в настоящее время являются стабилизаторы, работа которых основана на анализе входного напряжения и переключении обмоток трансформатора таким образом, чтобы выходное напряжение поддерживалось в допустимых пределах. Если напряжение в сети меняется редко, то такой подход идеален.Действительно, система адаптирована к определенному входному напряжению и тихо работает сама по себе. Если напряжение изменилось, то стабилизатор переключается и продолжает работать. Но в наших сетях часто скачет напряжение. В этом случае стабилизаторы, изготовленные по этой технологии, начинают постоянно переключаться. Каждое переключение — это стресс для самого стабилизатора, для подключенных к нему устройств (при переключении происходит резкое падение напряжения и кратковременное полное прерывание тока) и для вас самих (переключение обычно сопровождается миганием лампочки).

Вашему вниманию подборка материалов:

В схему источника синусоидального напряжения внесены следующие изменения: Вначале используется более совершенный и надежный генератор синусоидальных колебаний. VD1, VD2 — стабилитроны на 3,6 вольта, включенные в встречные серии. Во-вторых, исключается схема выпрямления и фильтрации входного напряжения, так как нижний блок уже выдает постоянное стабильное напряжение. В-третьих, исключает цепь генерации низкого напряжения для питания схемы управления. Эта схема реализована в нижнем блоке, напряжение с него подается на схему управления, в том числе на верхний блок.

Мощность изделия ограничена мощностью его составных частей. Как увеличить мощность этих устройств читайте по ссылке.

К сожалению, в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые.Подпишитесь на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задайте вопрос. Обсуждение статьи. сообщений.

Уважаемые любители электроники самоделки, прямо на принтере p220 сделал печатные платы импульсного регулятора напряжения, если кому интересно, могу поделиться своим опытом изготовления плат на принтере. Распаял детали на плате и подумал, что все это сразу заработает.Но оказалось, что частота генератора была не 50 герц, а 150 при тех номиналах C4.C6 0,1 мкФ. Пришел блок питания

LED. Водитель. Светодиодный фонарик, фонарик. Своей рукой …
Включение светодиодов в светодиодном фонарике ….

Зарядное устройство. Импульсное автомобильное зарядное устройство. Зарядка аккумулятора …
Схема импульсного зарядного устройства. Расчет для разных напряжений и токов …

Преобразователь однофазный в трехфазный. Преобразователь с одной фазы на три….
Схема преобразователя однофазного напряжения в трехфазное …

Повышающие бестрансформаторные преобразователи постоянного и переменного напряжения
Повышение напряжения без трансформатора. Множители. Рассчитайте онлайн. Преобразовать …

Тиристорная коммутация, включение (включение / выключение) нагрузки …
Использование тиристоров в качестве реле (переключателей) переменного напряжения …

Изготовление дросселя, катушки индуктивности своими руками, своими …
Расчет и изготовление дросселей, дросселей. Типовые электронные схемы…


Стабилизатор представляет собой сетевой автотрансформатор, отводы обмотки которого переключаются автоматически в зависимости от напряжения в сети.

Стабилизатор позволяет поддерживать выходное напряжение на уровне 220В при изменении входного напряжения от 180 до 270 В. Точность стабилизации составляет 10В.

Принципиальная схема может быть разделена на слаботочную цепь (или цепь управления) и сильноточную цепь (или цепь автотрансформатора).

Схема управления представлена ​​на рисунке 1. Роль вольтметра возложена на микросхему поликомпаратора с линейной индикацией напряжения — А1 (LM3914).

Сетевое напряжение подается на первичную обмотку маломощного трансформатора Т1. Этот трансформатор имеет две вторичные обмотки по 12 В каждая с одной общей клеммой (или одна обмотка 24 В с центральным ответвлением).

Выпрямитель на диоде VD1 используется для получения напряжения питания. Напряжение с конденсатора С1 поступает в цепь питания микросхемы А1 и светодиоды h2.Оптопары 1-H9.1. А также служит для получения образцовых стабильных напряжений минимальной и максимальной отметок шкалы. Для их получения используется параметрический стабилизатор на УС и П1. Предельные значения измерения устанавливаются подстроечными резисторами R2 и R3 (резистор R2 — верхнее значение, резистор R3 — нижнее).

Измеренное напряжение снимается с другой вторичной обмотки трансформатора Т1. Он выпрямляется диодом VD2 и подается на резистор R5. Именно по уровню постоянного напряжения на резисторе R5 оценивается степень отклонения сетевого напряжения от номинального значения.В процессе налаживания предварительно устанавливают резистор R5 в среднее положение, а резистор R3 — в нижнее по схеме.

Затем на первичную обмотку T1 подается повышенное напряжение (около 270 В) от автотрансформатора типа LATR, и резистор R2 приводит шкалу микросхемы к значению, при котором горит светодиод, подключенный к выводу 11 (временно, вместо светодиоды оптопар, можно подключить обычные светодиоды). Затем входное переменное напряжение уменьшается до 190 В, а резистор R3 масштабируется до значения, когда светодиод, подключенный к клемме 18 A1, горит.

Если вышеуказанные настройки не могут быть выполнены, необходимо немного отрегулировать R5 и повторить их снова. Итак, путем последовательных приближений достигается результат, когда изменение входного напряжения на 10В соответствует переключению выходов микросхемы А1.

Всего получается девять пороговых значений: 270 В, 260 В, 250 В, 240 В, 230 В, 220 В, 210 В, 200 В, 190 В.

Принципиальная схема автотрансформатора показана на рисунке 2. Он основан на преобразованном трансформаторе LATR.Разбирается корпус трансформатора и снимается скользящий контакт, служащий для переключения отводов. Затем по результатам предварительных замеров напряжений с отводов делаются выводы (от 180 до 260В с шагом 10В), которые в последующем переключаются с помощью симисторных переключателей VS1-VS9, управляемых системой управления через оптопары h2. -H9. Оптопары подключены таким образом, что при уменьшении показания микросхемы А1 на одно деление (на 10В) автотрансформатор переключается на повышающий (на следующие 10В) отвод.И наоборот — увеличение показаний микросхемы А1 приводит к переключению на нисходящий отвод автотрансформатора. Подбором сопротивления резистора R4 (рис. 1) через светодиоды оптопар устанавливается ток, при котором симисторные переключатели переключаются уверенно. Схема на транзисторах VT1 и VT2 (рис. 1) служит для задержки включения автотрансформаторной нагрузки на время, необходимое для завершения переходных процессов в цепи после включения.Эта схема задерживает подключение светодиодов оптопары к источнику питания.

Вместо микросхемы LM3914 нельзя использовать аналогичные микросхемы LM3915 или LM3916, в связи с тем, что они работают по логарифмическому закону, а здесь нужен линейный, как в LM3914. Трансформатор Т1 — это малогабаритный китайский трансформатор типа TLG, на первичное напряжение 220В и два вторичных на 12В (12-0-12В) и ток 300мА. Можно использовать другой аналогичный трансформатор.

Трансформатор Т2 может быть изготовлен из ЛАТР, как описано выше, или вы можете намотать его самостоятельно.

Можно использовать и другие симисторы — все зависит от мощности нагрузки. Вы даже можете использовать электромагнитные реле в качестве переключающих элементов.

Путем других настроек резисторов R2, R3, R5 (рис. 1) и, соответственно, других отводов T2 (рис. 2) можно изменить шаг переключения напряжения.

Кривошхайм Н. Радиоконструктор. 2006 № 6.

Литература:

  1. Андреев С.Универсальный логический пробник, ф. Радиоконструктор 09-2005.
  2. Годин А. Стабилизатор переменного напряжения, ф. Радио, № 8, 2005 г.

П.С. В нашем «Мастерском магазине» вы можете приобрести готовые модули стабилизаторов, усилителей, индикаторов напряжения и тока, а также различные радиолюбительские комплекты для самостоятельной сборки.

Наш «»


П О П У Л Е Н И Я:

    Как ограничить ток через нагрузку?

    Часто бывает необходимо ввести в схему ограничение тока.Это один из методов защиты электронных нагрузок. В случае короткого замыкания в цепи нагрузки схема максимальной токовой защиты может спасти источник питания от повреждения.

    Ранее размещали зарядные устройства на

Подключение светодиодной ленты к сети 220В: схема и описание

светодиодных лент на сегодняшний день довольно распространены. Для внутреннего освещения они подходят как нельзя лучше. Также их преимущество заключается в том, что они могут быть установлены в любом виде. В настоящее время на рынке представлены модели различной мощности.Чтобы определиться с подключением лент к сети 220 В, необходимо ознакомиться с основными видами, а также разобрать наиболее распространенные схемы.

Использование понижающих блоков питания

Светодиодная лента 220 подключена Напряжение через нисходящий источник питания довольно просто. При этом у моделей есть множество частот. Наиболее распространен тип параллельного подключения. Однако возможно и последовательное подключение к опускающему устройству. Если рассматривать первый вариант, то контроллеры лучше выбирать низкоомные.В этом случае можно рассчитывать на пороговое напряжение на уровне 20 В. На первой фазе происходит прямое подключение цветной светодиодной ленты к коммутатору. При этом переходники в таких схемах используются редко. Если рассматривать последовательное соединение лент, то необходимо предусмотреть в схеме блок пропускной способностью не менее 2 мкм. Все это в конечном итоге позволит избежать коротких замыканий.

Использование источников питания электродов

Соединение лент с источником питания электродов можно выполнять только параллельно.В этом случае контроллеры низкоомные. Устанавливаются, как правило, на пару с переходниками. На первой фазе осуществляется прямое подключение к 220 светодиодной ленте. Перед этим важно проверить заземление распределительного устройства. Определить фазу в этом случае легко с помощью тестера. Также следует отметить, что в некоторых ситуациях возможно использование усилителей. Их имеет смысл устанавливать, если пропускная способность электродного блока менее 3 мкм.При этом отрицательное сопротивление цепи может резко измениться. Таким образом, светодиодная лента долго не проработает.

Подключение к рабочему блоку питания

С операционным блоком подключение светодиодных лент к сети 220В (схема приведена ниже) достаточно простое, но следует учитывать, что в этом случае есть два варианта подключения. Если рассматривать параллельный тип, то разумнее установить блок с многоканальным контроллером.В этом случае целесообразнее подключать усилители только резонансного типа. В некоторых ситуациях возможна установка поглощающих фильтров. Для сети 220 В они должны выдерживать максимальное сопротивление не менее 30 Ом. Удовлетворительные фильтры, в свою очередь, для таких цепочек совершенно не подходят. Во многом это связано с большими волновыми колебаниями в сети. Если рассматривать последовательное подключение светодиодной ленты к коммутатору через блок, то усилитель в этом случае важно использовать с переходником.Все это позволит стабилизировать параметр порогового напряжения в электрической цепи.

Подключение светодиодной ленты к аккумулятору

Подключение светодиодной ленты к аккумулятору, как правило, через клеммы. В связи с этим подключение может происходить как в последовательной, так и в параллельной форме. В этом случае фильтры используются довольно редко. Однако переходники необходимо установить, но они больше всего подходят для магнитного типа. Для подключения поглощающего фильтра необходимо использовать модулятор.Для управления мощностью светодиодной ленты используются контроллеры разных типов. На сегодняшний день повышенным спросом у автомобилистов пользуются многоканальные модели. Найти их в магазине можно с помощью регуляторов различной формы. В этом случае необходимо обратить внимание на их проводимость. В среднем этот параметр колеблется в районе 3 мкм. Однако есть модели получше, которые защитят светодиодные ленты от перегрузок. При этом энергия от аккумулятора будет использоваться экономно.

Особенности соединения лент серии R с панелью

Соединение светодиодной ленты с пультом дистанционного управления возможно только при участии поглощающих фильтров.Для домашнего использования эта модель подходит как нельзя лучше. В то же время светодиодные ленты очень разные по цвету. Однако и у них есть недостатки. В первую очередь это касается низкой проводимости. Однако регуляторы для светодиодных лент подходят не для всех типов. Модель может быть подключена напрямую через распределительный блок. Однако переходник в этом случае придется использовать. В свою очередь, поглощающие фильтры устанавливаются в редких случаях. Если скачки в электрической цепи не превышают 20 В, то в этих компонентах нет необходимости.

Подключение лент B-серии к автомобилю

Подключение светодиодной ленты в автомобиле осуществляется к аккумуляторам на 15 В. В этом случае подключение осуществляется через переходник. В этом случае контакты замыкаются на первой фазе. Непосредственное управление питанием светодиодной ленты осуществляется за счет контроллера. На сегодняшний день наиболее распространены многоканальные модификации. Однако если рассматривать светодиодные ленты на 5 В, то подойдут и простые контроллеры, которые можно довольно дешево купить на рынке.Многие специалисты в этом случае рекомендуют устанавливать фильтры только насыщающего типа. В этом случае усилители используются довольно часто. Если рассматривать схему последовательного подключения светодиодной ленты, то важно обратить внимание на мембранные усилители. В среднем пороговое напряжение они способны выдерживать на уровне 20 В. При этом скачки в сети максимально допускаются до 5 В. Используются мембранные усилители, как правило, с стабилитронами.

RGB ленты в автомобиле

Светодиодная лента подключается к автомобилю, как правило, через аккумулятор на 20 В.При этом переходники используются самые разнообразные. Однако регуляторы следует подбирать для указанной модели только многоканального типа. Таким образом можно значительно снизить износ аккумулятора. Усилители для этой схемы подходят как мембранного, так и интегрального типа. Если рассматривать параллельное подключение светодиодной ленты, лучше остановиться на первом варианте. В этой ситуации параметр порогового сопротивления в цепи обычно не превышает 20 Ом. Все это говорит о том, что нагрузка на аккумулятор не велика.Если рассматривать последовательное подключение светодиодной ленты этого типа, то усилители обычно устанавливают цельными. Все это нужно для увеличения параметра фазного напряжения. Однако этого эффекта можно достичь и за счет использования широкополосных преобразователей.

Подключение лент CW (12 В)

Для автомобилей хорошо подойдет светодиодная лента 12 вольт. Подключать его можно только через двухфазные батареи. В квартирах эти модели тоже можно использовать. Однако в этом случае необходимо использовать поглощающий фильтр.Непосредственно перед подключением контактов важно проверить землю в блоке. Это можно сделать, просто прикоснувшись тестером к крышке крышки. Если параметр сопротивления превышает 10 Ом, значит, цепь не замыкается. Светодиодные ленты в этом случае использовать нельзя.

Подключение к трансформатору PP20

Подключение трансформатора к светодиодной ленте в основном через понижающие блоки питания. Подбирать их важно только с тиристорами. На первом этапе очищаются контакты на контроллере.Важно учитывать его тип. Если рассматривать эксплуатационные модификации, то в этом случае обычно используются клеммы с демпфером. В этой ситуации многие специалисты советуют в первую очередь взяться за систему заземления. После подключения светодиодной ленты в схему необходимо проверить пороговое сопротивление. При последовательном подключении указанный параметр должен быть не менее 30 Ом.

Использование трансформаторов PP21

Через трансформатор PP21 подключение светодиодных лент к сети 220В (схема приведена ниже) может осуществляться различными способами.Самым распространенным считается вариант с фазовым усилителем. Подключается, как правило, через волновой фильтр. Контроллер используется для регулировки пикового напряжения на светодиодной ленте. Если рассматривать вариант с последовательной схемой, то разумнее установить многоканальный тип. С параллельной версией можно рассмотреть одноканальный аналог. Непосредственно регулятор монтируется в системе за переходником. Для увеличения порового напряжения многие специалисты рекомендуют использовать магнитные фильтры.Однако в такой ситуации параметр нагрузки на электрическую цепь не должен превышать 10 А.

Применение трансформаторов РР30

Через трансформатор этого типа можно подключить светодиодную ленту к сети 220 В (схема показана ниже). только с фазовым адаптером. Как правило, для подключения используются проводники с проводимостью не менее 2 мкм. Непосредственно контроллеры в этой ситуации могут быть установлены только одноканального типа. В этом случае регуляторы должны иметь пиковую частоту 30 Гц.Дополнительно важно обратить внимание на параметр порогового напряжения. В среднем она колеблется в районе 22 В. Однако в этой ситуации нагрузка может превышать 5 А. В этом случае светодиодные ленты быстро перегорают. Чтобы исправить эту ситуацию, многие специалисты рекомендуют использовать поглощающие фильтры. Установите их прямо на контроллеры.

Подключение контроллера рабочего типа

Через контроллер рабочего типа подключить светодиодную ленту к сети 220В (схема приведена ниже) достаточно просто.В этом случае адаптеры необходимо устанавливать с фазовой частотой 20 Гц. В этом случае отрицательное сопротивление в цепи следует проверить тестером. Если рассматривать светодиодные лампы на 5 В, то усилители в данном случае для подключения не требуются. В свою очередь модификации 10 В требуют использования широкополосных устройств для увеличения параметра пикового напряжения. Если рассматривать последовательное подключение светодиодной ленты, то для подключения устройства к распределительному блоку необходим переходник. В этом случае контроллеры рабочего типа устанавливаются за фильтром.При параллельном соединении контактов электрической цепи требуется два. В противном случае параметр отрицательного сопротивления будет больше 3 Ом. В такой ситуации светодиодные лампы могут долго не работать.

Коаксиальные контроллеры для лент

Подключение лент через коаксиальные контроллеры встречается довольно редко. Для домов эти схемы не подходят. В этом случае питание требуется на 30 В. Также следует отметить, что модуляторы в таких ситуациях не устанавливаются.Однако, если рассматривать последовательное соединение, то одноканальные модификации все же можно использовать. Отличительной особенностью контроллеров этого типа можно назвать повышенную частоту. При таком пиковом напряжении они могут выдерживать максимум 20 В. Допустимая нагрузка на электрическую цепь составляет 40 А.

Светодиодный индикатор напряжения 110 и 220 В переменного тока

Эта схема, разработанная по запросу, оказалась полезной для индикации изменения напряжения в линии электропитания с 120 В до 240 В переменного тока.Его можно использовать в различных обстоятельствах и в различных схемах, в основном, когда необходимо обнаружить повышение напряжения питания переменного или постоянного тока.

Используется для управления линиями электропередач, Простая бестрансформаторная схема

Эта схема, разработанная по запросу, оказалась полезной для индикации, когда напряжение в линии питания изменяется с 120 В до 240 В переменного тока. Его можно использовать в различных обстоятельствах и в различных схемах, в основном, когда необходимо обнаружить повышение напряжения питания переменного или постоянного тока.D3 загорается, когда напряжение в сети приближается к 120 В, и остается во включенном состоянии также при питании 240 В. С другой стороны, D6 загорится только при напряжении в сети около 240 В и останется включенным из-за фиксирующего действия Q1, Q2 и связанных компонентов. C1, D1 и D2 обеспечивают низкое постоянное напряжение в диапазоне 4,5–6 В, чтобы обеспечить правильную работу схемы защелки и светодиодов.

Принципиальная схема:

Детали:

R1 — 470R Резистор 1/2 Вт
R2 — Резистор 220 кОм 1/4 Вт
R3, R7 — 470R Резисторы 1/4 Вт
R4 — Резистор 1 кОм 1/4 Вт
R5 — Резистор 2 к2 1/4 Вт
R6 — Резистор 330R 1/4 Вт
C1 — 330 нФ, 630 В, полиэфирный конденсатор
C2 — 10 мкФ, 25 В, электролитический конденсатор
D1, D2 — 1N4007, 1000 В, 1 А, диод
D3, D6 — светодиоды (цвет и форма по желанию)
D4 — BZX79C10 10 В, 500 мВт стабилитрон (см. Примечания)
D5 — 1N4148 75V 150mA Диод
Q1 — BC547 45V 100mA NPN транзистор
Q2 — BC557 45V 100mA PNP транзистор

Примечания:

Значение

D4 может потребовать некоторой настройки, чтобы обеспечить точное переключение цепи при выбранном напряжении.В таком случае попробуйте значения в диапазоне 8,2–15 В.
Предупреждение! Цепь подключена к сети 240 В переменного тока, тогда некоторые части печатной платы подвергаются смертельному воздействию! Не прикасайтесь к цепи, когда она подключена к розетке, и поместите ее в пластиковую коробку.

Основы

: Подбор резисторов для светодиодов

Итак … вы просто хотите зажечь светодиод. Какой резистор использовать?

Может быть, вы знаете ответ, или, может быть, все уже считают, что вы должны знать, как добраться до ответа.В любом случае, это вопрос, который вызывает больше вопросов, прежде чем вы действительно сможете получить ответ: какой тип светодиода вы используете? Какой блок питания? Батарея? Плагин? Часть более крупной схемы? Серии? Параллельно?

Предполагается, что играть со светодиодами — это весело, и выяснение ответов на эти вопросы на самом деле является частью удовольствия. Есть простая формула, которую вы используете для выяснения этого — закон Ома. Эта формула: В = I × R , где В, — напряжение, I — ток, а R — сопротивление.Но как узнать, какие числа использовать в этой формуле, чтобы получить правильное значение резистора?

Чтобы получить В в нашей формуле, нам нужно знать две вещи: напряжение нашего источника питания и напряжение наших светодиодов.

Начнем с конкретного примера. Предположим, мы используем держатель для батареек 2 × AA (например, этот из нашего магазина), который обеспечит нас питанием 3 В (с двумя последовательно соединенными элементами AA 1,5 В; мы складываем напряжения), и мы планирую подключить желтый светодиод (как один из этих).

Светодиоды

имеют характеристику, называемую «прямым напряжением», которая часто обозначается в технических данных как Vf. Это прямое напряжение представляет собой величину напряжения, «потерянного» в светодиоде при работе с определенным опорным током, обычно определяемым как около 20 миллиампер (мА), то есть 0,020 ампер (А). Vf зависит в первую очередь от цвета светодиода, но на самом деле немного отличается от светодиода к светодиоду, иногда даже в пределах одного пакета светодиодов. Стандартные красные, оранжевые, желтые и желто-зеленые светодиоды имеют Vf около 1,8 В, тогда как чисто зеленые, синие, белые и УФ-светодиоды имеют Vf около 3.3 В. Итак, падение напряжения с нашего желтого светодиода будет около 1,8 В.

В в нашей формуле находится путем вычитания прямого напряжения светодиода из напряжения источника питания.

3 В (источник питания) — 1,8 В (падение напряжения на светодиодах) = 1,2 В

В этом случае у нас осталось 1,2 В, которые мы подключим к нашей формуле V = I × R .

Следующее, что нам нужно знать, это I , ток, на котором мы хотим управлять светодиодом.Светодиоды имеют максимальный номинальный непрерывный ток (часто обозначаемый как If или Imax в таблицах данных). Часто это около 25 или 30 мА. На самом деле это означает, что типичное значение тока, к которому нужно стремиться со стандартным светодиодом, составляет от 20 мА до 25 мА, что немного ниже максимального тока.

Вдобавок: Всегда можно дать светодиоду меньше тока . Работа светодиода, близкая к номинальному максимальному току, дает вам максимальную яркость за счет рассеиваемой мощности (тепла) и срока службы батареи (если, конечно, вы разряжаете батареи.) Если вы хотите, чтобы ваши батареи прослужили в десять раз дольше, вы можете просто выбрать ток, который составляет только одну десятую от номинального максимального тока.

Итак, 25 мА — это «желаемый» ток — то, что мы надеемся получить, когда выбираем резистор, а также I , который мы подключим к нашей формуле V = I × R .

1,2 В = 25 мА × R

или перефразируя:

1,2 В / 25 мА = R

и когда мы решаем это, получаем:

1.2 В / 25 мА = 1,2 В / 0,025 А = 48 Ом

Где «48 Ом» — 48 Ом. (Единицы измерения таковы, что 1 В / 1 А = 1 Ом; один вольт, разделенный на один ампер, равен одному ому. Если вы имеете дело с током в мА, преобразуйте его в А, разделив на 1000.)

Наша версия формулы теперь выглядит так:

(напряжение источника питания — напряжение светодиода) / ток (в амперах) = требуемое значение резистора (в омах)

Получаем сопротивление резистора 48 Ом. И это хорошее значение пускового резистора для использования с желтым светодиодом и источником 3 В.

Давайте на мгновение посмотрим на номиналы резисторов. Резисторы обычно доступны в таких номиналах, как 10 Ом, 12 Ом, 15 Ом, 18 Ом, 22 Ом, 27 Ом, 33 Ом, 39 Ом, 47 Ом, 51 Ом, 56 Ом, 68 Ом, 75 Ом и 82 Ом. (и их кратные 510 Ом, 5,1 кОм, 51 кОм и т. д.), и (если вы не укажете более высокую точность при совершении покупок) имеют значение допуска около ± 5%.

Если вы занимаетесь большим количеством проектов в области электроники, у вас, скорее всего, будет валяться куча резисторов. Если вы только начинаете, возможно, вам захочется приобрести ассортимент, чтобы было что-нибудь под рукой.Резисторы также рассчитаны на работу с различной мощностью — резисторы, рассчитанные на большую мощность (больше ватт), могут безопасно рассеивать больше тепла, выделяемого внутри резистора. Резисторы на 1/4 ватта, вероятно, являются наиболее распространенными и обычно подходят для простых светодиодных схем, подобных тем, которые мы здесь рассматриваем. (Мы обсуждали рассеяние мощности ранее — обратите внимание на это, когда вы начнете выходить за рамки этих основ.)

Итак, значение резистора, которое мы вычислили выше, было 48 Ом, что не является одним из наших обычных значений.Но это нормально, потому что мы будем использовать резистор с допуском ± 5%, так что в любом случае это значение не обязательно будет точно таким же. На всякий случай мы обычно выбираем следующее более высокое значение, которое у нас есть; 51 Ом в этом примере.

Давайте подключим:
батарейный блок на 3 В, резистор 51 Ом и желтый светодиод.

Это небольшая симпатичная светодиодная схема, но как мы можем сделать это с помощью большего количества светодиодов? Можем ли мы просто добавить еще один резистор и еще один светодиод? Ну да, в точку.Каждому светодиоду потребуется 25 мА, поэтому нам нужно выяснить, какой ток могут отдавать наши батареи.

Помимо : Немного покопавшись, можно найти полезный технический справочник (pdf) по щелочным батареям от Energizer. Оказывается, чем сильнее вы их водите, тем быстрее вы их истощаете. Часть этого очевидна: если вы постоянно потребляете 1000 мА из батареи, вы ожидаете, что батарея прослужит 1/10 того времени, как если бы вы потребляли 100 мА. Но на самом деле есть второй эффект, заключающийся в том, что общая выходная энергия батареи (измеряемая в ватт-часах) уменьшается, когда вы приближаетесь к пределу того, какой ток может выдавать батарея.На практике, с щелочными батареями AA, если вы разрядите их при токе 1000 мА, они прослужат только около 1/20 того времени, как если бы вы разрядили их при 100 мА.

Для нашего одиночного светодиода 25 мА элементы AA прослужат чертовски долго. Если мы запустим четыре светодиода параллельно, потребляя 100 мА, у нас все равно должно получиться довольно приличное время автономной работы. Если ток превышает 500 мА, следует подумать о подключении к розетке. Итак, мы можем добавить несколько наших желтых светодиодов, каждый с собственным резистором 51 Ом, и успешно управлять ими с помощью держателя батареи 2xAA.

Хорошо, а как насчет батареи на 9 В? Давайте остановимся на желтых светодиодах. Если мы хотим отключить один светодиод от батареи 9 В, это означает, что мы должны потреблять колоссальные 7,2 В с нашим резистором, который должен составлять 288 Ом (или ближайшее удобное значение: 330 Ом, в моей мастерской). .

9 В (питание) — 1,8 В (желтый светодиод) = 7,2 В

7,2 В / 25 мА = 288 Ом (округлить до 330 Ом)

Использование резистора для падения напряжения любого размера рассеивает эту энергию в виде тепла.Это означает, что мы просто тратим эту энергию на тепло, вместо того, чтобы получать больше света от нашей светодиодной схемы. Итак, можем ли мы использовать несколько светодиодов, соединенных вместе? Да! Давайте соединим четыре светодиода 1,8 В последовательно, в сумме получим 7,2 В. Когда мы вычтем это из напряжения питания 9 В, у нас останется 1,8 В, для чего потребуется только резистор 72 Ом (или ближайшее значение. : 75 Ом).

9 В — (1,8 В × 4) = 9 В — 7,2 В = 1,8 В

1,8 В / 25 мА = 72 Ом (затем округляем до 75 Ом)

Наша обобщенная версия формулы с несколькими последовательно включенными светодиодами:

[Напряжение источника питания — (напряжение светодиода × количество светодиодов)] / ток = номинал резистора

Мы даже можем подключить пару цепочек из четырех светодиодов плюс резистор параллельно, чтобы получить больше светового потока, но чем больше мы добавляем, тем больше мы сокращаем срок службы батареи.

Но можем ли мы сделать пять последовательно с батареей 9 В? Ну, может быть. Значение 1,8 В, которое мы использовали, является всего лишь «типичным практическим правилом». Если вы уверены, что прямое напряжение равно 1,8 В, он будет работать. Но что, если это не совсем так? Если прямое напряжение ниже, вы можете перегрузить их при более высоком токе, что может сократить срок их службы (или полностью убить). Если прямое напряжение выше, светодиоды могут быть тусклыми или даже не гореть. В некоторых случаях вы можете подключить светодиоды последовательно без резистора, как в нашей схеме светодиодного обеденного стола, но в большинстве случаев предпочтительнее и безопаснее использовать резистор.

Давайте сделаем еще один пример, на этот раз с белым светодиодом (вы можете найти его здесь) и батарейным отсеком 3xAA (например, этот). Напряжение источника питания составляет 4,5 В, а напряжение светодиода — 3,3 В. Мы по-прежнему стремимся к току 25 мА.

4,5 В — 3,3 В = 1,2 В

1,2 В / 25 мА = 48 Ом (округлить до 51 Ом)

Итак, вот примеры, которые мы рассмотрели, и еще несколько примеров с некоторыми другими распространенными типами источников питания:

Напряжение источника питания Цвет светодиода Светодиод Vf светодиодов в серии Желаемый ток Резистор (расчетный) Резистор (округлый)
3 В Красный, желтый или желто-зеленый 1.8 1 25 мА 48 Ом 51 Ом
4,5 В Красный, желтый или желто-зеленый 1,8 2 25 мА 36 Ом 39 Ом
4,5 В Синий, Зеленый, Белый или УФ 3,3 1 25 мА 48 Ом 51 Ом
5 В Синий, Зеленый, Белый или УФ 3,3 1 25 мА 68 Ом 68 Ом
5 В Красный, желтый или желто-зеленый 1.8 1 25 мА 128 Ом 150 Ом
5 В Красный, желтый или желто-зеленый 1,8 2 25 мА 56 Ом 56 Ом
9 В Красный, желтый или желто-зеленый 1,8 4 25 мА 72 Ом 75 Ом
9 В Синий, Зеленый, Белый или УФ 3,3 2 25 мА 96 Ом100 Ом

Все эти значения основаны на тех же предположениях о прямом напряжении и желаемом токе, которые мы использовали в первых примерах.Вы можете проработать их и проверить математику или просто использовать ее как удобную таблицу, если считаете, что наши предположения разумны. 😉

Так вот, в какой-то момент кто-то мог сказать вам: «Просто воспользуйтесь онлайн-калькулятором светодиодных резисторов». И действительно, такие вещи есть — даже у нас есть одна (ну, версия для печати из бумаги) — так зачем вообще работать над всем этим? Во-первых, гораздо лучше понять, что и почему этот калькулятор делает то, что он делает. Но также почти невозможно использовать эти калькуляторы, если вы не знаете, какие переменные вам нужно будет ввести.Надеюсь, теперь вы сможете вычислить значения, которые вам понадобятся (напряжение источника питания, напряжение светодиода и ток) для использования светодиодного калькулятора. Но что более важно (1) он вам на самом деле не нужен: вы можете сделать это сами и (2) если вы его используете, вы можете подвергнуть сомнению основные предположения, которые он может сделать от вашего имени.

Надеюсь, вы также увидели, что есть гораздо больше, чем просто один способ зажечь светодиод. И мы даже не добрались до таких вещей, как объединение светодиодов разного номинала в цепи! Теперь, можете ли вы вернуться к наклеиванию светодиодов на батареи CR2032, чтобы сделать светодиодные броски? Да, определенно можно.Но вы можете вернуться и прочитать о том, когда вам следует добавить резистор даже в эту маленькую схему!

Наконец, отметим, что в этой статье мы говорили о вашем основном сквозном маломощном (хотя, возможно, очень ярком) светодиодах. Специализированные типы, такие как светодиоды высокой мощности, могут иметь несколько другие характеристики и требования.

Обновление : исправлен список общих значений резисторов, чтобы включить более общие значения.

Резисторы

в цепях переменного тока — Импеданс резистора

В предыдущих уроках мы рассмотрели резисторы, их соединения и использовали закон Ома для расчета связанных с ними напряжения, тока и мощности.Во всех случаях предполагается, что и напряжение, и ток имеют постоянную полярность, поток и направление, другими словами постоянного тока или постоянного тока .

Но есть другой тип источника питания, известный как переменный ток или AC , напряжение которого меняет полярность с положительной на отрицательную и обратно с течением времени, а также ток которого по отношению к напряжению колеблется взад и вперед. Колебательная форма источника переменного тока соответствует математической форме «синусоидальной волны», которую обычно называют синусоидальной формой волны .Следовательно, синусоидальное напряжение можно определить как V (t) = V max sin ωt.

При использовании чистых резисторов в цепях переменного тока, которые имеют незначительные значения индуктивности или емкости, применяются те же принципы закона Ома, правила схемы для напряжения, тока и мощности (и даже законы Кирхгофа), как и для резистивных цепей постоянного тока, с той лишь разницей, что это время — это использование мгновенных величин размаха до пика или среднеквадратичных значений.

При работе с переменным напряжением и током переменного тока обычно используются только «среднеквадратичные» значения, чтобы избежать путаницы.Среднеквадратичное значение или «среднеквадратическое значение» сигнала переменного тока является эффективным или эквивалентным значением постоянного тока для сигнала переменного тока. Также схематический символ, используемый для определения источника переменного напряжения, представляет собой «волнистую» линию, в отличие от символа батареи для постоянного тока, как показано ниже.

Условное обозначение источников постоянного и переменного тока

Резисторы

— это «пассивные» устройства, то есть они не производят и не потребляют электрическую энергию, а преобразуют электрическую энергию в тепло.В цепях постоянного тока линейное отношение напряжения к току в резисторе называется его сопротивлением. Однако в цепях переменного тока это отношение напряжения к току зависит от частоты и разности фаз или фазового угла (φ) источника питания. Таким образом, при использовании резисторов в цепях переменного тока обычно используется термин Импеданс , символ Z , и мы можем сказать, что сопротивление постоянному току = полное сопротивление переменного тока, R = Z.

Важно отметить, что при использовании в цепях переменного тока резистор всегда будет иметь одинаковое значение сопротивления независимо от частоты питания от постоянного до очень высоких частот, в отличие от конденсаторов и катушек индуктивности.

Для резисторов в цепях переменного тока направление тока, протекающего через них, не влияет на поведение резистора, поэтому будет расти и падать по мере роста и падения напряжения. Ток и напряжение достигают максимума, падают через ноль и достигают минимума в одно и то же время. то есть они поднимаются и опускаются одновременно и считаются «синфазными», как показано ниже.

Соотношение фаз V-I и векторная диаграмма

Мы можем видеть, что в любой точке горизонтальной оси мгновенное напряжение и ток синфазны, потому что ток и напряжение достигают своих максимальных значений одновременно, то есть их фазовый угол θ равен 0 o .Затем эти мгновенные значения напряжения и тока можно сравнить, чтобы получить омическое значение сопротивления, просто используя закон Ома. Рассмотрим ниже схему, состоящую из источника переменного тока и резистора.

Мгновенное напряжение на резисторе, В R , равно напряжению питания, В t и определяется как:

Таким образом, мгновенный ток, протекающий в резисторе, будет:

Поскольку напряжение на резисторе задается как V R = I.R, мгновенное напряжение на указанном выше резисторе также может быть задано как:

В чисто резистивных последовательных цепях переменного тока все падения напряжения на резисторах можно сложить вместе, чтобы найти полное напряжение цепи, поскольку все напряжения синфазны друг с другом. Аналогичным образом, в чисто резистивной параллельной цепи переменного тока все отдельные токи ответвления можно сложить вместе, чтобы найти общий ток цепи, потому что все токи ответвления синфазны друг с другом.

Поскольку для резисторов в цепях переменного тока фазовый угол φ между напряжением и током равен нулю, то коэффициент мощности цепи задается как cos 0 o = 1,0. Мощность в цепи в любой момент времени можно найти, умножив напряжение и ток в этот момент.

Тогда мощность (P), потребляемая схемой, определяется как P = Vrms Ι cos Φ в ваттах. Но поскольку cos (Φ) = 1 в чисто резистивной цепи, потребляемая мощность просто определяется как P = Vrms Ι, как и для закона Ома.

Это дает нам форму волны «Power», которая показана ниже в виде серии положительных импульсов, потому что, когда напряжение и ток находятся в своей положительной половине цикла, результирующая мощность будет положительной. Когда напряжение и ток отрицательны, произведение двух отрицательных значений дает положительный импульс мощности.

Форма волны мощности в чистом сопротивлении

Тогда мощность, рассеиваемая в чисто резистивной нагрузке, питаемой от источника переменного тока, будет такой же, как и для резистора, подключенного к источнику постоянного тока, и определяется как:

  • Где:
  • P — средняя мощность в ваттах
  • V rms — действующее значение напряжения питания в вольтах
  • I rms — действующее значение тока питания в амперах
  • R — сопротивление резистора в Ом (Ом) — на самом деле должно быть Z, чтобы указать полное сопротивление

Эффект нагрева, создаваемый переменным током с максимальным значением Imax, не такой же, как у постоянного тока такой же величины.Для сравнения эффекта нагрева переменным током с эквивалентным постоянным током необходимо использовать среднеквадратичные значения. Любой резистивный нагревательный элемент, такой как электрические камины, тостеры, чайники, утюги, водонагреватели и т. Д., Можно классифицировать как резистивную цепь переменного тока, и мы используем резисторы в цепях переменного тока для обогрева наших домов и воды.

Резисторы в цепях переменного тока Пример №1

Нагревательный элемент мощностью 1000 Вт (1 кВт) подключен к источнику переменного тока 250 В. Рассчитайте полное сопротивление (сопротивление переменному току) элемента, когда он горячий, и величину тока, потребляемого от источника питания.

Резисторы в цепях переменного тока Пример №2

Рассчитайте мощность, потребляемую резистивным элементом 100 Ом, подключенным к источнику питания 240 В.

Поскольку к источнику питания подключен только один компонент, резистор, тогда V R = V S

В итоге, в чисто омическом сопротивлении переменному току, ток и напряжение считаются «синфазными», поскольку между ними нет разности фаз.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *