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No es ningún secreto que las lámparas LED se queman periódicamente, a pesar de los largos períodos de garantía establecidos por los fabricantes. Muchas personas simplemente no conocen las verdaderas razones por las que fracasan. Sin embargo, aquí no hay dificultades especiales, solo que tales lámparas tienen ciertos parámetros que requieren una estabilización obligatoria. Esta es la intensidad de la corriente en la propia lámpara y la caída de voltaje en la red de suministro.

Para solucionar este problema se utiliza un estabilizador de corriente para LED. Sin embargo, no todos los estabilizadores pueden resolver el problema de forma eficaz. Por lo tanto, en algunos casos se recomienda hacer el estabilizador usted mismo. Antes de iniciar este proceso, conviene comprender detenidamente el propósito, la estructura y el principio de funcionamiento del estabilizador para evitar errores al montar el circuito.

Propósito del estabilizador

La función principal del estabilizador es igualar la corriente, independientemente de las caídas de tensión en la red eléctrica. Hay dos tipos de dispositivos estabilizadores: lineales y pulsados. En el primer caso, todos los parámetros de salida se ajustan distribuyendo potencia entre la carga y su propia resistencia. La segunda opción es mucho más eficiente, ya que en este caso los LED solo reciben la cantidad de energía requerida. El funcionamiento de tales estabilizadores se basa en el principio de modulación de ancho de pulso.

Tiene una mayor eficiencia de al menos el 90%. Sin embargo, tienen un circuito bastante complejo y, en consecuencia, un coste elevado en comparación con los dispositivos de tipo lineal. Cabe señalar que el uso de estabilizadores LM317 solo está permitido para circuitos lineales. No se pueden conectar a circuitos con valores de corriente elevados. Por este motivo, estos dispositivos son los más adecuados para su uso con LED.

La necesidad de utilizar estabilizadores se explica por las características de los parámetros del LED. Se distinguen por una característica corriente-voltaje no lineal, cuando un cambio de voltaje en el LED conduce a un cambio desproporcionado en la corriente. A medida que aumenta el voltaje, la corriente aumenta muy lentamente desde el principio, por lo que no se observa brillo. Además, cuando el voltaje alcanza un valor umbral, la emisión de luz comienza con un rápido aumento simultáneo de la corriente. Si el voltaje continúa aumentando, entonces la corriente aumenta aún más, provocando que el LED se queme.

Las características del LED reflejan el valor de voltaje umbral como voltaje directo a la corriente nominal. La clasificación actual para la mayoría de los LED de baja potencia es de 20 mA. Los LED de alta potencia requieren corrientes nominales más altas, alcanzando 350 mA o más. Generan una gran cantidad de calor y se instalan en disipadores de calor especiales.

Para garantizar el funcionamiento normal de los LED, se les debe conectar alimentación a través de un estabilizador de corriente. Esto se debe a la dispersión del voltaje umbral. Es decir, diferentes tipos de LED tienen diferentes voltajes directos. Incluso las lámparas del mismo tipo pueden no tener el mismo voltaje directo, y no solo su valor mínimo, sino también el máximo.

Por lo tanto, si van a la misma fuente, pasarán a través de ellos corrientes completamente diferentes. La diferencia de corriente conduce a su falla prematura o a su agotamiento instantáneo. Para evitar tales situaciones, se recomienda encender los LED junto con dispositivos estabilizadores diseñados para igualar la corriente y llevarla a un valor determinado y especificado.

Dispositivos estabilizadores de tipo lineal.

Usando un estabilizador, la corriente que pasa a través del LED se establece en un valor específico, independientemente del voltaje aplicado al circuito. Si el voltaje excede el nivel umbral, la corriente seguirá siendo la misma y no cambiará. En el futuro, cuando el voltaje total aumente, su aumento se producirá solo en el estabilizador de corriente y en el LED permanecerá sin cambios.

Por lo tanto, con los parámetros del LED sin cambios, el estabilizador actual puede denominarse estabilizador de potencia. La distribución de la potencia activa generada por el dispositivo en forma de calor se produce entre el estabilizador y el LED en proporción a la tensión de cada uno de ellos. Este tipo de estabilizador se llama lineal.

El calentamiento del estabilizador de corriente lineal aumenta con el aumento del voltaje que se le aplica. Ésta es su principal desventaja. Sin embargo, este dispositivo tiene varias ventajas. No hay interferencias electromagnéticas durante el funcionamiento. El diseño es muy simple, lo que hace que el producto sea bastante económico en la mayoría de los esquemas.

Hay aplicaciones en las que un regulador de corriente lineal para LED de 12 V se vuelve más eficiente que un convertidor de conmutación, especialmente cuando el voltaje de entrada es solo ligeramente superior al voltaje del LED. Si la energía se suministra desde la red, el circuito puede utilizar un transformador, a cuya salida está conectado un estabilizador lineal.

Por lo tanto, primero el voltaje se reduce al mismo nivel que en el LED, después de lo cual el estabilizador lineal establece el valor de corriente requerido. Otra opción consiste en acercar el voltaje del LED al voltaje de suministro. Para ello, los LED se conectan en serie formando una cadena común. Como resultado, el voltaje total en el circuito será la suma de los voltajes de cada LED.

Algunos estabilizadores de corriente se pueden fabricar en un transistor de efecto de campo utilizando una unión pn. La corriente de drenaje se establece utilizando el voltaje de fuente de puerta. La corriente que pasa a través del transistor es la misma que la corriente de drenaje inicial especificada en la documentación técnica. El voltaje mínimo de funcionamiento de dicho dispositivo depende del transistor y es de aproximadamente 3 V.

Estabilizadores de corriente de pulso

Los dispositivos más económicos incluyen estabilizadores de corriente, que se basan en un convertidor de impulsos. Este elemento también se conoce como conversor o conversor de claves. Dentro del convertidor, la energía se bombea en determinadas porciones en forma de pulsos, de ahí su nombre. En un dispositivo que funciona normalmente, el consumo de energía se produce de forma continua. Se transmite continuamente entre los circuitos de entrada y salida y también se suministra continuamente a la carga.

En los circuitos eléctricos, un estabilizador de corriente y tensión basado en convertidores de impulsos tiene casi el mismo principio de funcionamiento. La única diferencia es que se controla la corriente a través de la carga en lugar del voltaje a través de la carga. Si la corriente en la carga disminuye, el estabilizador aumenta la potencia. En caso de aumento, la potencia se reduce. Esto le permite crear estabilizadores actuales para LED de alta potencia.

Los circuitos más comunes cuentan además con un elemento reactivo llamado estrangulador. Se le suministra energía en determinadas porciones desde el circuito de entrada, que posteriormente se transfiere a la carga. Dicha transmisión se produce a través de un interruptor o llave, que se encuentra en dos estados principales: encendido y apagado. En el primer caso, no pasa corriente y no se libera energía. En el segundo caso, la llave conduce corriente con una resistencia muy baja. Por lo tanto, la potencia liberada también es cercana a cero. Por tanto, la transferencia de energía se produce prácticamente sin pérdida de potencia. Sin embargo, la corriente de pulso se considera inestable y se utilizan filtros especiales para estabilizarla.

Además de las ventajas obvias, el convertidor de impulsos tiene serias desventajas, cuya eliminación requiere soluciones técnicas y de diseño específicas. Estos dispositivos tienen un diseño complejo y crean interferencias electromagnéticas y eléctricas. Gastan una cierta cantidad de energía en su propio trabajo y, como resultado, se calientan. Su costo es significativamente mayor que el de los estabilizadores lineales y los dispositivos transformadores. Sin embargo, la mayoría de las deficiencias se superan con éxito, razón por la cual los estabilizadores de conmutación gozan de gran popularidad entre los consumidores.

Controlador de potencia LED

Hoy escribiré sobre algo que debería haber escrito hace mucho tiempo, debido a la retroiluminación y manualidades LED se vuelve cada vez más, pero a veces uno o dos LED se queman y la belleza se desvanece en el fondo, por lo que para evitar que esto suceda, debe instalar estabilizadores para LED productos. Al instalar dichos estabilizadores una vez, logramos la durabilidad y el funcionamiento ininterrumpido de nuestros LED.

Un estabilizador LED sencillo que puedes hacer tú mismo

No es ningún secreto que bombillas led, Las que se utilizan en los automóviles, así como la mayoría de las tiras de LED, están diseñadas para un voltaje constante de 12 voltios. Y además, todo el mundo sabe que la tensión en la red de a bordo puede superar los 15 voltios, lo que puede resultar perjudicial para los LED sensibles. Como resultado de sobretensiones repentinas, los LED pueden fallar (parpadear, perder brillo o, más a menudo, simplemente quemarse).

Puedes luchar contra este problema. e incluso es necesario, sobre todo porque no requiere conocimientos ni gastos especiales. Como probablemente ya habrás adivinado, para combatir el alto voltaje (para LED) es necesario comprar y fabricar un estabilizador de voltaje. Puede encontrar fácilmente un estabilizador de 12 voltios en cualquier tienda de repuestos para radio. Las marcas pueden variar, tomé KREN 8B (15 rublos) y un diodo 1N4007 (1 rublo). Es necesario un diodo para evitar la inversión de polaridad y debe soldarse a la entrada del estabilizador.

Diagrama de conexión

espacios en blanco

Empecé a conectar los estabilizadores a la iluminación de las piernas (ya lo había hecho). Como puede ver en la imagen, el voltaje en la red de a bordo con el encendido cortado (voltaje de la batería) es de 12,24 voltios, lo que no da miedo para una tira de LED, pero sí el voltaje en la red de a bordo con el motor en marcha. es una amenazante (para LED) 14,44 voltios. A continuación, vemos que el estabilizador hace frente perfectamente a su tarea y produce un voltaje de salida que nunca supera los 12 voltios, lo cual es una buena noticia.

Un ejemplo aislado, en cualquier otro correo electrónico. en los circuitos la situación es similar

Diagrama de conexión

puerta delantera derecha

puerta del conductor

Bueno, solo queda aislar todo bien, enrollar el suministro de cables y montar el revestimiento de la puerta.
Durante todo el período de funcionamiento, ni un solo LED se quemó y espero que la luz de fondo me agrade a mí y a quienes me rodean durante mucho tiempo.

Espero que le sea útil a alguien...

A pesar de la amplia selección de linternas LED de varios diseños en las tiendas, los radioaficionados están desarrollando sus propias versiones de circuitos para alimentar LED blancos superbrillantes. Básicamente, la tarea se reduce a cómo alimentar un LED con una sola batería o acumulador y realizar investigaciones prácticas.

Una vez obtenido un resultado positivo, se desmonta el circuito, se colocan las piezas en una caja, se completa el experimento y comienza la satisfacción moral. A menudo la investigación se detiene ahí, pero a veces la experiencia de ensamblar una unidad específica en una placa se convierte en un diseño real, realizado de acuerdo con todas las reglas del arte. A continuación consideramos varios circuitos simples desarrollados por radioaficionados.

En algunos casos, es muy difícil determinar quién es el autor del esquema, ya que el mismo esquema aparece en diferentes sitios y en diferentes artículos. A menudo, los autores de artículos escriben honestamente que este artículo se encontró en Internet, pero se desconoce quién publicó este diagrama por primera vez. Muchos circuitos simplemente se copian de los tableros de las mismas linternas chinas.

¿Por qué se necesitan convertidores?

El caso es que la caída de voltaje directo es, por regla general, al menos 2,4...3,4 V, por lo que es simplemente imposible encender un LED con una batería con un voltaje de 1,5 V, y más aún con una batería. con un voltaje de 1,2V. Hay dos salidas aquí. Utilice una batería de tres o más celdas galvánicas o construya al menos la más simple.

Es el convertidor el que te permitirá alimentar la linterna con una sola batería. Esta solución reduce el coste de las fuentes de alimentación y, además, permite un uso más completo: ¡muchos convertidores funcionan con una descarga profunda de la batería de hasta 0,7 V! El uso de un convertidor también le permite reducir el tamaño de la linterna.

El circuito es un oscilador de bloqueo. Este es uno de los circuitos electrónicos clásicos, por lo que si se ensambla correctamente y está en buen estado de funcionamiento, comienza a funcionar de inmediato. Lo principal en este circuito es enrollar correctamente el transformador Tr1 y no confundir la fase de los devanados.

Como núcleo para el transformador, puede utilizar un anillo de ferrita de una placa inutilizable. Basta enrollar varias vueltas de cable aislado y conectar los devanados, como se muestra en la siguiente figura.

El transformador se puede enrollar con alambre devanado como PEV o PEL con un diámetro de no más de 0,3 mm, lo que permitirá colocar un número ligeramente mayor de vueltas en el anillo, al menos 10...15, lo que un poco mejorar el funcionamiento del circuito.

Los devanados deben enrollarse en dos cables y luego conectar los extremos de los devanados como se muestra en la figura. El comienzo de los devanados en el diagrama se muestra con un punto. Puede utilizar cualquier transistor n-p-n de baja potencia: KT315, KT503 y similares. Hoy en día es más fácil encontrar un transistor importado como el BC547.

Si no tiene un transistor n-p-n a mano, puede utilizar, por ejemplo, KT361 o KT502. Sin embargo, en este caso tendrás que cambiar la polaridad de la batería.

La resistencia R1 se selecciona en función del mejor brillo del LED, aunque el circuito funciona incluso si simplemente se reemplaza con un puente. El diagrama anterior está pensado simplemente "por diversión", para realizar experimentos. Entonces, después de ocho horas de funcionamiento continuo con un LED, la batería cae de 1,5 V a 1,42 V. Podemos decir que casi nunca se descarga.

Para estudiar la capacidad de carga del circuito, puedes intentar conectar varios LED más en paralelo. Por ejemplo, con cuatro LED el circuito continúa funcionando de manera bastante estable, con seis LED el transistor comienza a calentarse, con ocho LED el brillo cae notablemente y el transistor se calienta mucho. Pero el plan sigue funcionando. Pero esto es sólo para la investigación científica, ya que el transistor no funcionará durante mucho tiempo en este modo.

Si planeas crear una linterna simple basada en este circuito, tendrás que agregar un par de piezas más, lo que asegurará un brillo más brillante del LED.

Es fácil ver que en este circuito el LED no funciona con corriente pulsante, sino con corriente continua. Naturalmente, en este caso el brillo del resplandor será ligeramente mayor y el nivel de pulsaciones de la luz emitida será mucho menor. Cualquier diodo de alta frecuencia, por ejemplo, KD521 (), será adecuado como diodo.

Convertidores con estrangulador

Otro diagrama más simple se muestra en la siguiente figura. Es algo más complicado que el circuito de la Figura 1, contiene 2 transistores, pero en lugar de un transformador con dos devanados solo tiene el inductor L1. Un estrangulador de este tipo se puede enrollar en un anillo de la misma lámpara de bajo consumo, para lo cual será necesario enrollar solo 15 vueltas de alambre con un diámetro de 0,3...0,5 mm.

Con la configuración del inductor especificada en el LED, puede obtener un voltaje de hasta 3,8 V (la caída de voltaje directo en el LED 5730 es de 3,4 V), que es suficiente para alimentar un LED de 1 W. La configuración del circuito implica seleccionar la capacitancia del condensador C1 en el rango de ±50% del brillo máximo del LED. El circuito está operativo cuando la tensión de alimentación se reduce a 0,7 V, lo que garantiza el máximo uso de la capacidad de la batería.

Si el circuito considerado se complementa con un rectificador en el diodo D1, un filtro en el condensador C1 y un diodo Zener D2, obtendrá una fuente de alimentación de baja potencia que puede usarse para alimentar circuitos de amplificador operacional u otros componentes electrónicos. En este caso, la inductancia del inductor se selecciona dentro del rango de 200...350 μH, el diodo D1 con barrera Schottky, el diodo Zener D2 se selecciona de acuerdo con el voltaje del circuito alimentado.

Con una combinación exitosa de circunstancias, utilizando un convertidor de este tipo se puede obtener un voltaje de salida de 7...12V. Si planea utilizar el convertidor para alimentar solo LED, puede excluir del circuito el diodo Zener D2.

Todos los circuitos considerados son las fuentes de voltaje más simples: la limitación de la corriente a través del LED se realiza de la misma manera que se hace en varios llaveros o en encendedores con LED.

El LED, a través del botón de encendido, sin ninguna resistencia limitadora, se alimenta con 3...4 pequeñas baterías de disco, cuya resistencia interna limita la corriente a través del LED a un nivel seguro.

Circuitos de retroalimentación actuales

Pero un LED es, al fin y al cabo, un dispositivo actual. No en vano la documentación de los LED indica corriente continua. Por lo tanto, los verdaderos circuitos de alimentación de LED contienen retroalimentación de corriente: una vez que la corriente a través del LED alcanza un cierto valor, la etapa de salida se desconecta de la fuente de alimentación.

Los estabilizadores de voltaje funcionan exactamente de la misma manera, solo que hay retroalimentación de voltaje. A continuación se muestra un circuito para alimentar LED con retroalimentación actual.

Tras un examen más detenido, se puede ver que la base del circuito es el mismo oscilador de bloqueo ensamblado en el transistor VT2. El transistor VT1 es el de control en el circuito de retroalimentación. La retroalimentación en este esquema funciona de la siguiente manera.

Los LED funcionan con voltaje que se acumula en un condensador electrolítico. El condensador se carga a través de un diodo con voltaje pulsado del colector del transistor VT2. El voltaje rectificado se utiliza para alimentar los LED.

La corriente a través de los LED pasa por el siguiente camino: la placa positiva del condensador, los LED con resistencias limitadoras, la resistencia de retroalimentación de corriente (sensor) Roc, la placa negativa del condensador electrolítico.

En este caso, se crea una caída de voltaje Uoc=I*Roc a través de la resistencia de retroalimentación, donde I es la corriente a través de los LED. A medida que aumenta el voltaje (después de todo, el generador funciona y carga el capacitor), la corriente a través de los LED aumenta y, en consecuencia, aumenta el voltaje a través de la resistencia de retroalimentación Roc.

Cuando Uoc alcanza 0,6 V, el transistor VT1 se abre, cerrando la unión base-emisor del transistor VT2. El transistor VT2 se cierra, el generador de bloqueo se detiene y deja de cargar el condensador electrolítico. Bajo la influencia de una carga, el condensador se descarga y el voltaje a través del condensador cae.

Reducir el voltaje en el capacitor conduce a una disminución de la corriente a través de los LED y, como resultado, a una disminución del voltaje de retroalimentación Uoc. Por tanto, el transistor VT1 se cierra y no interfiere con el funcionamiento del generador de bloqueo. El generador arranca y todo el ciclo se repite una y otra vez.

Al cambiar la resistencia de la resistencia de retroalimentación, puede variar la corriente a través de los LED dentro de un amplio rango. Estos circuitos se denominan estabilizadores de corriente de pulso.

Estabilizadores de corriente integrales

Actualmente, los estabilizadores de corriente para LED se producen en una versión integrada. Los ejemplos incluyen microcircuitos especializados ZXLD381, ZXSC300. Los circuitos que se muestran a continuación están tomados de la hoja de datos de estos chips.

La figura muestra el diseño del chip ZXLD381. Contiene un generador PWM (Pulse Control), un sensor de corriente (Rsense) y un transistor de salida. Sólo hay dos partes colgantes. Estos son LED y inductor L1. En la siguiente figura se muestra un diagrama de conexión típico. El microcircuito se produce en el paquete SOT23. La frecuencia de generación de 350 KHz está establecida por condensadores internos; no se puede cambiar. La eficiencia del dispositivo es del 85%, es posible arrancar bajo carga incluso con una tensión de alimentación de 0,8V.

El voltaje directo del LED no debe ser superior a 3,5 V, como se indica en la línea inferior debajo de la figura. La corriente a través del LED se controla cambiando la inductancia del inductor, como se muestra en la tabla del lado derecho de la figura. La columna del medio muestra la corriente máxima, la última columna muestra la corriente promedio a través del LED. Para reducir el nivel de ondulación y aumentar el brillo del resplandor, es posible utilizar un rectificador con filtro.

Aquí utilizamos un LED con un voltaje directo de 3,5 V, un diodo D1 de alta frecuencia con una barrera Schottky y un condensador C1 preferiblemente con una resistencia en serie equivalente baja (ESR baja). Estos requisitos son necesarios para aumentar la eficiencia general del dispositivo, calentando lo menos posible el diodo y el condensador. La corriente de salida se selecciona seleccionando la inductancia del inductor dependiendo de la potencia del LED.

Se diferencia del ZXLD381 en que no tiene un transistor de salida interno ni una resistencia de sensor de corriente. Esta solución le permite aumentar significativamente la corriente de salida del dispositivo y, por lo tanto, utilizar un LED de mayor potencia.

Se utiliza una resistencia externa R1 como sensor de corriente, al cambiar cuyo valor se puede configurar la corriente requerida según el tipo de LED. Esta resistencia se calcula utilizando las fórmulas proporcionadas en la hoja de datos del chip ZXSC300. No presentaremos estas fórmulas aquí; si es necesario, es fácil encontrar una hoja de datos y buscar las fórmulas desde allí. La corriente de salida está limitada únicamente por los parámetros del transistor de salida.

Cuando enciendes todos los circuitos descritos por primera vez, es recomendable conectar la batería a través de una resistencia de 10 Ohm. Esto ayudará a evitar la muerte del transistor si, por ejemplo, los devanados del transformador están conectados incorrectamente. Si el LED se enciende con esta resistencia, entonces se puede quitar la resistencia y se pueden realizar más ajustes.

Borís Aladyshkin

Artículo educativo sobre estabilizadores de corriente LED y más. Se consideran esquemas de estabilizadores de corriente lineal y pulsada.

En muchos diseños de luminarias se instala un estabilizador de corriente para LED. Los LED, como todos los diodos, tienen una característica de corriente-voltaje no lineal. Esto significa que cuando cambia el voltaje a través del LED, la corriente cambia desproporcionadamente. A medida que aumenta el voltaje, al principio la corriente aumenta muy lentamente y el LED no se enciende. Luego, cuando se alcanza el voltaje umbral, el LED comienza a brillar y la corriente aumenta muy rápidamente. Con un aumento adicional de voltaje, la corriente aumenta catastróficamente y el LED se quema.

El voltaje umbral se indica en las características de los LED como voltaje directo a la corriente nominal. La clasificación actual para la mayoría de los LED de bajo consumo es de 20 mA. Para iluminación LED de alta potencia, la clasificación actual puede ser mayor: 350 mA o más. Por cierto, los LED de alta potencia generan calor y deben instalarse en un disipador de calor.

Para que el LED funcione correctamente, debe alimentarse a través de un estabilizador de corriente. ¿Para qué? El hecho es que el voltaje umbral del LED varía. Los diferentes tipos de LED tienen diferentes voltajes directos, incluso los LED del mismo tipo tienen diferentes voltajes directos; esto se indica en las características del LED como valores mínimo y máximo. En consecuencia, dos LED conectados a la misma fuente de voltaje en un circuito paralelo pasarán corrientes diferentes. Esta corriente puede ser tan diferente que el LED puede fallar antes o quemarse inmediatamente. Además, el estabilizador de voltaje también tiene una variación de parámetros (desde el nivel de potencia primaria, desde la carga, desde la temperatura, simplemente con el tiempo). Por lo tanto, no es deseable encender los LED sin dispositivos de ecualización de corriente. Se consideran varios métodos de ecualización de corriente. Este artículo analiza los dispositivos que establecen una corriente muy específica y especificada: estabilizadores de corriente.

Tipos de estabilizadores actuales.

El estabilizador de corriente establece una corriente determinada a través del LED, independientemente del voltaje aplicado al circuito. Cuando el voltaje en el circuito aumenta por encima del nivel umbral, la corriente alcanza el valor establecido y no cambia más. Con un aumento adicional en el voltaje total, el voltaje en el LED deja de cambiar y el voltaje en el estabilizador de corriente aumenta.

Dado que el voltaje en el LED está determinado por sus parámetros y generalmente no cambia, el estabilizador de corriente también puede denominarse estabilizador de potencia de LED. En el caso más simple, la potencia activa (calor) generada por el dispositivo se distribuye entre el LED y el estabilizador en proporción al voltaje entre ellos. Este estabilizador se llama lineal. También hay dispositivos más económicos: estabilizadores de corriente basados ​​​​en un convertidor de pulso (convertidor de llave o convertidor). Se llaman pulsados ​​porque bombean energía dentro de sí mismos en porciones: pulsos, según la necesidad del consumidor. Un convertidor de pulsos adecuado consume energía continuamente, la transmite internamente en pulsos desde el circuito de entrada al circuito de salida y entrega energía a la carga nuevamente de manera continua.

Estabilizador de corriente lineal

El estabilizador de corriente lineal se calienta cuanto más voltaje se le aplica. Este es su principal inconveniente. Sin embargo, tiene una serie de ventajas, por ejemplo:

• El estabilizador lineal no crea interferencias electromagnéticas.
• Sencillo en diseño
• Bajo costo en la mayoría de las aplicaciones.

Dado que un convertidor de conmutación nunca es completamente eficiente, hay aplicaciones en las que un regulador lineal tiene una eficiencia comparable o incluso mayor, cuando el voltaje de entrada es solo ligeramente superior al voltaje del LED. Por cierto, cuando se alimenta desde la red, a menudo se usa un transformador, en cuya salida se instala un estabilizador de corriente lineal. Es decir, primero se reduce el voltaje a un nivel comparable al voltaje en el LED y luego, utilizando un estabilizador lineal, se establece la corriente requerida.

En otro caso, puede acercar el voltaje del LED al voltaje de suministro: conecte los LED en una cadena en serie. El voltaje en la cadena será igual a la suma de los voltajes en cada LED.

Circuitos de estabilizadores de corriente lineal.

El circuito estabilizador de corriente más simple se basa en un transistor (circuito "a"). Dado que el transistor es un amplificador de corriente, su corriente de salida (corriente de colector) es h 21 veces mayor que la corriente de control (corriente de base) (ganancia). La corriente de base se puede configurar mediante una batería y una resistencia, o mediante un diodo Zener y una resistencia (circuito "b"). Sin embargo, un circuito de este tipo es difícil de configurar, el estabilizador resultante dependerá de la temperatura, además, los transistores tienen una amplia gama de parámetros y al reemplazar un transistor, será necesario seleccionar la corriente nuevamente. Un circuito con retroalimentación “c” y “d” funciona mucho mejor. La resistencia R en el circuito actúa como retroalimentación: a medida que aumenta la corriente, aumenta el voltaje a través de la resistencia, apagando así el transistor y disminuye la corriente. El circuito "d", cuando se utilizan transistores del mismo tipo, tiene una mayor estabilidad de temperatura y la capacidad de reducir el valor de la resistencia tanto como sea posible, lo que reduce el voltaje mínimo del estabilizador y la liberación de energía en la resistencia R.

El estabilizador de corriente se puede fabricar sobre la base de un transistor de efecto de campo con una unión p-n (circuito "d"). El voltaje puerta-fuente establece la corriente de drenaje. Con un voltaje de fuente de puerta cero, la corriente a través del transistor es igual a la corriente de drenaje inicial especificada en la documentación. El voltaje mínimo de funcionamiento de dicho estabilizador de corriente depende del transistor y alcanza los 3 voltios. Algunos fabricantes de componentes electrónicos producen dispositivos especiales: estabilizadores prefabricados con una corriente fija, ensamblados de acuerdo con el siguiente esquema: CRD (Dispositivos reguladores de corriente) o CCR (Regulador de corriente constante). Algunas personas lo llaman estabilizador de diodo porque actúa como un diodo cuando se cambia al revés.

On Semiconductor produce, por ejemplo, un estabilizador lineal de la serie NSIxxx, que tiene dos terminales y, para aumentar la confiabilidad, tiene un coeficiente de temperatura negativo: a medida que aumenta la temperatura, la corriente a través de los LED disminuye.

Un estabilizador de corriente basado en un convertidor de pulsos tiene un diseño muy similar a un estabilizador de voltaje basado en un convertidor de pulsos, pero no controla el voltaje a través de la carga, sino la corriente a través de la carga. Cuando la corriente en la carga disminuye, aumenta la potencia y cuando aumenta, la reduce. Los circuitos más comunes de convertidores de pulso incluyen un elemento reactivo: un estrangulador que, mediante un interruptor (interruptor), se bombea con porciones de energía del circuito de entrada (de la capacitancia de entrada) y, a su vez, la transfiere a la carga. . Además de la ventaja obvia del ahorro de energía, los convertidores de impulsos tienen una serie de desventajas que deben superarse con diversos circuitos y soluciones de diseño:

• El convertidor de conmutación produce interferencias eléctricas y electromagnéticas.
• Generalmente tiene una estructura compleja.
• No tiene eficiencia absoluta, es decir, desperdicia energía para su propio trabajo y se calienta
• Suele tener un coste mayor en comparación, por ejemplo, con los dispositivos transformadores más lineales.

Dado que el ahorro de energía es fundamental en muchas aplicaciones, los diseñadores de componentes y de circuitos se esfuerzan por reducir el impacto de estas desventajas y, a menudo, lo logran.

Circuitos convertidores de pulsos

Dado que el estabilizador de corriente se basa en un convertidor de pulsos, consideremos los circuitos básicos de los convertidores de pulsos. Cada convertidor de impulsos tiene una tecla, un elemento que solo puede estar en dos estados: encendido y apagado. Cuando está apagada, la llave no conduce corriente y, en consecuencia, no se le libera energía. Cuando se enciende, el interruptor conduce corriente, pero tiene una resistencia muy baja (idealmente igual a cero), por lo que se libera energía, cercana a cero. Por lo tanto, el interruptor puede transferir porciones de energía desde el circuito de entrada al circuito de salida prácticamente sin pérdida de energía. Sin embargo, en lugar de una corriente estable, que se puede obtener de una fuente de alimentación lineal, la salida de dicho interruptor será un pulso de voltaje y corriente. Para volver a obtener voltaje y corriente estables, puede instalar un filtro.

Usando un filtro RC convencional, puede obtener el resultado, sin embargo, la eficiencia de dicho convertidor no será mejor que la de uno lineal, ya que todo el exceso de potencia se liberará en la resistencia activa de la resistencia. Pero si se utiliza un filtro en lugar de RC - LC (circuito "b"), gracias a las propiedades "específicas" de la inductancia, se pueden evitar pérdidas de energía. La inductancia tiene una propiedad reactiva útil: la corriente que la atraviesa aumenta gradualmente, la energía eléctrica que se le suministra se convierte en energía magnética y se acumula en el núcleo. Después de apagar el interruptor, la corriente en la inductancia no desaparece, el voltaje a través de la inductancia cambia de polaridad y continúa cargando el capacitor de salida, la inductancia se convierte en una fuente de corriente a través del diodo de derivación D. Esta inductancia, diseñada para transmitir poder, se llama estrangulador. La corriente en el inductor de un dispositivo que funciona correctamente está constantemente presente: el llamado modo continuo o modo de corriente continua (en la literatura occidental, este modo se llama modo de corriente constante - CCM). Cuando la corriente de carga disminuye, el voltaje en dicho convertidor aumenta, la energía acumulada en el inductor disminuye y el dispositivo puede pasar al modo de funcionamiento discontinuo cuando la corriente en el inductor se vuelve intermitente. Este modo de funcionamiento aumenta drásticamente el nivel de interferencia generada por el dispositivo. Algunos convertidores funcionan en modo límite, cuando la corriente que pasa por el inductor se acerca a cero (en la literatura occidental, este modo se llama modo de corriente límite - BCM). En cualquier caso, a través del inductor fluye una corriente continua significativa, lo que conduce a la magnetización del núcleo y, por lo tanto, el inductor está hecho de un diseño especial, con una rotura o utilizando materiales magnéticos especiales.

Un estabilizador a base de convertidor de impulsos dispone de un dispositivo que regula el funcionamiento de la tecla en función de la carga. El estabilizador de voltaje registra el voltaje a través de la carga y cambia el funcionamiento del interruptor (circuito "a"). El estabilizador de corriente mide la corriente a través de la carga, por ejemplo, utilizando una pequeña resistencia de medición Ri (esquema "b") conectada en serie con la carga.

El interruptor del convertidor, dependiendo de la señal del regulador, se enciende con diferentes ciclos de trabajo. Hay dos formas comunes de controlar una tecla: modulación de ancho de pulso (PWM) y modo actual. En el modo PWM, la señal de error controla la duración de los pulsos manteniendo la tasa de repetición. En el modo actual, se mide la corriente máxima en el inductor y se cambia el intervalo entre pulsos.

Los convertidores de conmutación modernos suelen utilizar un transistor MOSFET como interruptor.

convertidor de moneda

La versión del convertidor discutida anteriormente se llama convertidor reductor, ya que el voltaje en la carga siempre es menor que el voltaje de la fuente de energía.

Dado que por el inductor fluye constantemente corriente unidireccional, se pueden reducir los requisitos para el condensador de salida, el inductor con el condensador de salida actúa como un filtro LC eficaz. En algunos circuitos estabilizadores de corriente, por ejemplo para los LED, es posible que no haya ningún condensador de salida. En la literatura occidental, un convertidor Buck se llama convertidor Buck.

Convertidor de carga

El circuito regulador de conmutación a continuación también funciona con un estrangulador, pero el estrangulador siempre está conectado a la salida de la fuente de alimentación. Cuando el interruptor está abierto, la energía fluye a través del inductor y el diodo hacia la carga. Cuando el interruptor se cierra, el inductor acumula energía; cuando se abre la llave, la FEM que surge en sus terminales se suma a la FEM de la fuente de energía y el voltaje a través de la carga aumenta.

A diferencia del circuito anterior, el condensador de salida se carga mediante una corriente intermitente, por lo que el condensador de salida debe ser grande y puede ser necesario un filtro adicional. En la literatura occidental, un convertidor reductor-elevador se denomina convertidor Boost.

Convertidor inversor

Otro circuito convertidor de pulsos funciona de manera similar: cuando el interruptor está cerrado, el inductor acumula energía; cuando el interruptor se abre, la FEM que surge en sus terminales tendrá el signo opuesto y aparecerá un voltaje negativo en la carga.

Como en el circuito anterior, el capacitor de salida se carga mediante una corriente intermitente, por lo tanto el capacitor de salida debe ser grande y puede ser necesario un filtro adicional. En la literatura occidental, un convertidor inversor se denomina convertidor Buck-Boost.

Convertidores directos y flyback

La mayoría de las veces, las fuentes de alimentación se fabrican según un esquema que utiliza un transformador. El transformador proporciona aislamiento galvánico del circuito secundario de la fuente de energía; además, la eficiencia de una fuente de alimentación basada en dichos circuitos puede alcanzar el 98% o más. Un convertidor directo (circuito “a”) transfiere energía de la fuente a la carga en el momento en que se enciende el interruptor. De hecho, es un convertidor reductor modificado. El convertidor flyback (circuito "b") transfiere energía desde la fuente a la carga durante el estado apagado.

En un convertidor directo, el transformador funciona normalmente y la energía se almacena en el inductor. De hecho, es un generador de impulsos con un filtro LC en la salida. Un convertidor flyback almacena energía en un transformador. Es decir, el transformador combina las propiedades de un transformador y un estrangulador, lo que genera ciertas dificultades a la hora de elegir su diseño.

En la literatura occidental, un convertidor directo se denomina convertidor directo. Convertidor de retorno.

Usar un convertidor de pulsos como estabilizador de corriente

La mayoría de las fuentes de alimentación conmutadas se fabrican con estabilización de voltaje de salida. Los circuitos típicos de este tipo de fuentes de alimentación, especialmente las potentes, además de la retroalimentación del voltaje de salida, tienen un circuito de control de corriente para un elemento clave, por ejemplo una resistencia de baja resistencia. Este control le permite garantizar el modo de funcionamiento del acelerador. Los estabilizadores de corriente más simples utilizan este elemento de control para estabilizar la corriente de salida. Por tanto, el estabilizador de corriente resulta incluso más sencillo que el estabilizador de tensión.

Consideremos el circuito de un estabilizador de corriente de pulso para un LED basado en un microcircuito del conocido fabricante de componentes electrónicos On Semiconductor:

El circuito convertidor reductor funciona en modo de corriente continua con un interruptor externo. El circuito fue elegido entre muchos otros porque muestra cuán simple y efectivo puede ser un circuito regulador de corriente de conmutación con un interruptor externo. En el circuito anterior, el chip de control IC1 controla el funcionamiento del interruptor MOSFET Q1. Dado que el convertidor funciona en modo de corriente continua, no es necesario instalar un condensador de salida. En muchos circuitos, se instala un sensor de corriente en el circuito fuente del interruptor; sin embargo, esto reduce la velocidad de encendido del transistor. En el circuito anterior, el sensor de corriente R4 está instalado en el circuito de alimentación primario, lo que da como resultado un circuito simple y eficaz. La llave funciona a una frecuencia de 700 kHz, lo que permite instalar un estrangulador compacto. Con una potencia de salida de 7 vatios, un voltaje de entrada de 12 voltios cuando funciona a 700 mA (3 LED), la eficiencia del dispositivo es superior al 95%. El circuito funciona de manera estable con hasta 15 vatios de potencia de salida sin el uso de medidas adicionales de eliminación de calor.

Se obtiene un circuito aún más simple utilizando chips estabilizadores de llave con llave incorporada. Por ejemplo, un circuito de un estabilizador de corriente LED clave basado en el microcircuito /CAT4201:

Para operar un dispositivo con una potencia de hasta 7 vatios, solo se necesitan 8 componentes, incluido el propio chip. El regulador de conmutación funciona en el modo de corriente límite y requiere un pequeño condensador cerámico de salida para funcionar. La resistencia R3 es necesaria cuando se alimenta a 24 voltios o más para reducir la tasa de aumento del voltaje de entrada, aunque esto reduce un poco la eficiencia del dispositivo. La frecuencia de funcionamiento supera los 200 kHz y varía según la carga y el voltaje de entrada. Esto se debe al método de regulación: monitorear la corriente máxima del inductor. Cuando la corriente alcanza su valor máximo, el interruptor se abre; cuando la corriente cae a cero, se enciende. La eficiencia del dispositivo alcanza el 94%.

La amplia variedad de productos electrónicos que hay en el mercado hoy en día genera requisitos de alta potencia. Existe una gran cantidad de módulos y componentes electrónicos ya preparados. A menudo se utilizan estabilizadores especiales para los LED. Esta tecnología se utiliza en casi todos los focos, lámparas o lámparas LED modernos.

Entre los usuarios que desean hacer un estabilizador de corriente para LED con sus propias manos, el más popular es el microcircuito LM317 (incluidos sus análogos), que pertenece a la subclase de estabilizadores lineales.

Estos dispositivos se dividen en varios tipos:

1. Estabilizador de corriente lineal para LED, cuya tensión de entrada no supera los 40 V con una corriente de 10 A.
2. Dispositivos de pulso que tienen un voltaje de entrada bajo (por ejemplo, un controlador de pulso PWM);
3. Estabilizador de corriente de conmutación, que se caracteriza por un alto voltaje de entrada.

La elección del estabilizador más adecuado depende de la eficiencia y del sistema de refrigeración del dispositivo.

Estabilizadores elevadores y reductores.

Un regulador elevador convierte un voltaje de entrada bajo en un voltaje de salida más alto. Esta opción se utiliza para LED con una fuente de alimentación de bajo voltaje (por ejemplo, en un automóvil, es posible que deba aumentar los 12 voltios de los LED a 19 V o 45 V). Los estabilizadores reductores, por el contrario, reducen el alto voltaje al nivel deseado. Todos los módulos se dividen en universales y especializados. Los universales suelen estar equipados con dos resistencias variables, para obtener los parámetros de corriente y voltaje requeridos en la salida. Para dispositivos especializados, los valores de salida suelen ser fijos.

Como estabilizador para LED se utiliza un estabilizador de corriente especial, cuyos diagramas de circuito se pueden encontrar en grandes cantidades en Internet. Un modelo popular aquí es el Lm2596. Los LED suelen estar conectados a la fuente de alimentación o a la batería del coche mediante una resistencia. En este caso, el voltaje puede fluctuar en pulsos de hasta 30 voltios, por lo que los LED de baja calidad pueden fallar (luces de marcha intermitentes con LED parcialmente inoperativos). La estabilización actual en este caso se puede realizar mediante un convertidor en miniatura.

Convertidor de corriente sencillo

Montar un convertidor de corriente en miniatura con sus propias manos se considera bastante simple. Estos estabilizadores de tensión suelen fabricarse en modo estabilizador de corriente. Sin embargo, no confunda el voltaje máximo para todo el bloque y la carga máxima en el controlador PWM. Se puede instalar un sistema de condensadores de bajo voltaje de 20 V en el bloque y un microcircuito de pulso puede tener una entrada de hasta 35 V. El estabilizador de corriente LED de bricolaje más simple es la versión LM317. Sólo necesitas calcular la resistencia del LED usando una calculadora en línea.

Para el LM317, puede utilizar la energía disponible (por ejemplo, una fuente de alimentación de 19 V de una computadora portátil, una fuente de alimentación de 24 V o 32 V de una impresora o una fuente de alimentación de 9 o 12 V de productos electrónicos de consumo). Las ventajas de un convertidor de este tipo incluyen su bajo precio, una cantidad mínima de piezas, alta confiabilidad y disponibilidad en las tiendas. No es racional montar un circuito estabilizador de corriente más complejo con sus propias manos. Por lo tanto, si no es un radioaficionado experimentado, será mucho más fácil y rápido comprar un estabilizador de corriente de pulso ya preparado. Si es necesario, se puede modificar según los parámetros requeridos.

¡Nota! Los módulos no tienen protección contra alto voltaje, lo que puede dañar el dispositivo. Por lo tanto, la modificación del módulo debe realizarse con el mayor cuidado posible.

Para ensamblar el LM317 no se requieren conocimientos ni habilidades especiales en electrónica (la cantidad de elementos externos en los circuitos es mínima). Un estabilizador de corriente tan simple es muy económico y sus capacidades se han probado muchas veces en la práctica.

El único inconveniente es que el LM317 puede requerir refrigeración adicional. También debes tener cuidado con los microcircuitos chinos LM317 con parámetros más bajos. En cualquier caso, el coste es más que asequible y el envío está incluido en el precio. Los fabricantes chinos realizan un trabajo bastante laborioso a un precio de producto de 30 a 50 rublos por pieza. Los repuestos innecesarios se pueden vender en Avito o en foros de Internet.

Montar un estabilizador simple con tus propias manos.

Un LED es un dispositivo semiconductor que requiere corriente para funcionar. Encender los LED a través de un estabilizador se considera lo más correcto. La duración sin pérdida de brillo depende de su modo de funcionamiento. La principal ventaja de los estabilizadores (controladores) más simples, como el chip estabilizador LM317, es que son bastante difíciles de quemar. El diagrama de conexión del LM317 requiere solo dos partes: el microcircuito en sí, que está incluido en el modo de estabilización, y una resistencia.

1. Necesitará comprar una resistencia variable con una resistencia de 0,5 kOhm (tiene tres terminales y una perilla de ajuste). Puedes pedirlo online o comprarlo en Radio Amateur.
2. Los cables están soldados al terminal medio, así como a uno de los extremos.
3. Usando un multímetro encendido en modo de medición de resistencia, se mide la resistencia de la resistencia. Es necesario alcanzar una lectura máxima de 500 ohmios (para que el LED no se queme cuando la resistencia de la resistencia es baja). Está escrito sobre cómo comprobar el LED con un multímetro.
4. Después de verificar cuidadosamente las conexiones correctas antes de realizar la conexión, se ensambla el circuito.

La potencia máxima del LM317 es de 1,5 amperios. Si desea aumentar la corriente, puede agregar un transistor de efecto de campo o normal al circuito. Como resultado, para un dispositivo basado en transistores, se puede lograr un suministro de 10 A en la salida (establecido por una resistencia de baja resistencia). Para estos fines, puede utilizar el transistor KT825 o instalar un análogo con mejores características técnicas y un sistema de refrigeración.

En cualquier caso, la gama de módulos y bloques vendidos es bastante amplia, por lo que en un tiempo mínimo se puede montar un dispositivo con los parámetros requeridos. La eficiencia depende de la diferencia entre los voltajes de entrada y salida, así como del modo de funcionamiento.

Dispositivos de complejidad media

Los controladores para LED de 220 V son de complejidad media en su fabricación. Configurarlos puede llevar mucho tiempo y requiere experiencia en configuración. Un controlador de este tipo se puede extraer de lámparas LED, focos y lámparas con un circuito LED defectuoso. La mayoría de los controladores también se pueden modificar reconociendo el modelo del controlador PWM del convertidor. Los parámetros de salida suelen estar establecidos por una o más resistencias. La hoja de datos indica el nivel de resistencia requerido para obtener la corriente deseada. Si instala una resistencia ajustable, entonces la cantidad de amperios en la salida será ajustable (pero sin exceder la potencia nominal especificada).

El módulo universal XL4015 gozó de gran popularidad en los sitios web chinos en 2016. Según sus características, es apto para conectar LEDs de alta potencia (hasta 100 Watt). La versión estándar de la carcasa de este módulo está soldada a una placa que actúa como radiador. Para mejorar la refrigeración del XL4015, se debe modificar el circuito estabilizador de corriente para instalar un disipador de calor en el cuerpo del dispositivo.

Muchos usuarios simplemente colocan el radiador encima, pero la eficiencia de esta instalación es bastante baja. Es mejor ubicar el sistema de enfriamiento en la parte inferior de la placa, frente a la soldadura del chip. Para una calidad óptima, se puede desoldar e instalar en un radiador completo con pasta térmica. Será necesario alargar los cables. También se puede instalar refrigeración adicional para los diodos, lo que aumentará significativamente la eficiencia de todo el circuito.

Entre los controladores, el controlador ajustable se considera el más versátil. En este caso, se instala una resistencia variable en el circuito, que establece el número de amperios en la salida. Estas características suelen venir especificadas en los siguientes documentos:

• en la especificación del microcircuito;
• en hoja de datos;
• en un diagrama de conexión típico.

Sin refrigeración adicional del microcircuito, dichos dispositivos pueden soportar 1-3 A (de acuerdo con el modelo de controlador PWM). El punto débil de estos controladores es el calentamiento del diodo y del inductor. Por encima de 3 A, será necesaria la refrigeración del potente diodo y del controlador PWM. En este caso, el estrangulador se reemplaza por uno más adecuado o se rebobina con un alambre grueso.

¿Dónde puedo pedir piezas?

Para buscar módulos de alta calidad y al mismo tiempo asequibles, puede utilizar el sitio web de Aliexpress. El costo será 2-3 veces más barato en comparación con otras tiendas. Por lo tanto, para realizar pruebas, es mejor pedir 2-3 piezas a la vez (por ejemplo, 12 voltios) al precio más bajo. En el sitio puede encontrar cualquier estabilizador actual a la venta de forma gratuita, incluidos los altamente especializados. Si tiene la experiencia adecuada, puede fabricar un espectrómetro por valor de 100.000 rublos por sólo 10.000 rublos. La diferencia del 90% es, por regla general, un margen de beneficio para la marca (más un software chino ligeramente rediseñado).

Las tiendas online chinas ocuparon las primeras posiciones en el surtido de convertidores de corriente, fuentes de alimentación y controladores. Los pedidos llegan en el 98% de los casos. Los precios de un convertidor DC-DC comienzan desde 35 rublos. Las versiones más caras pueden diferenciarse por la presencia de dos o tres resistencias de ajuste en lugar de una. Es mejor hacer el pedido con antelación.