Линейная стабилизация тока. Вопросы

[pushistui]

Купил кренку LM317T
Рассчитал резисторы для соотв токов.
Включил схему-замерил токи-получил совсем не те значения, что были рассчитаны.

Питание 6в. Светодиод 1ватт Люксеон. МС в режиме простейшего стабилизатора тока.
Где может быть ошибка?

 

[pushistui]

Схема-
http://i025.radikal.ru/0710/13/9c2df4ac3d6a.jpg
r-резистор
v -светодиод

Необходимы были след токи на светодиод
280 120 70 и 30 ма

 

[DIMETICON]

и какие же токи получились? :

 

[pushistui]

63 95 131 и 114 ма
вобщем на глаз приблизительно одно и тоже.
расчёт вёлся по след формуле
r=1.25/i

закупленные сопротивления
5.1ом
18 ом
43 ом
9 ом
короче говоря даже порядки не совпали.

Жду ответов!

 

[Dhaitya]

Проще,выкинь ее нафиг ...

Совет не лишен остроумия.

Питание 6в. Светодиод 1ватт Люксеон. МС в режиме простейшего стабилизатора тока.
Где может быть ошибка?

Uled_280mA=~3V4
Udrop_317_280mA=~1V9
Uref=1V25
6-3.4-1.9-1.25=-0.55 Error=undervoltage. Please use ICs with lower Udrop; must be lower 1.9-0.55=1.35V@280mA

 

[pushistui]

Ангел

Резисторы-это не совсем то,что нужно. Нужен стабильно освещающий фонарь, а не медленно умирающий на глазах.

Почему схема на КЗ, где именно? Иной вариант схемы?

DJ Сварщик

Глоссарий соответствия абревиатур для уровня "паяльник в руках держал".

Что в схеме не так? теоретически она должна функционировать.
Что вы предлагаете при текущих условиях(линейная стабилизация тока)?

 

[Dhaitya]

Глоссарий соответствия абревиатур для уровня "паяльник в руках держал".

Написан в версии alpha, но не размещён ещё.

Что в схеме не так? теоретически она должна функционировать.

Как работает такая схема?
Задаваемый ею ток определяется через падение напряжения на образцовом резисторе. ИМС поддерживает напряжение на нём постоянным, значит и ток через этот резистор постоянен из з-на Ома: I=U/R, т.к. сопротивление тоже постоянно.
Принцип работы определяет недостатки - может требоваться высокое напряжение питания.
Итак, падение на образцовом резисторе мы вычитаем из напряжения питания, из него же вычитаем и напряжение на светодиоде - понятно, что питание должно превышать минимально требуемое для диода. То, что остаётся - запас на стабилизацию, он необходим почти всем линейным схемам.
Посчитаем его. 6В-1.25В-3.4В=1.35В. Казалось бы, достаточно. Но часть напряжения падает между входом ИМС и её выходом - такова её конструкция. Для 142ЕН12 (хх317) это напряжение не может быть меньше 1В5, а при токе 280мА может составить 1В9 и больше - до 2В5.
Значит, запас составит 1.35В-1.9В=-0.55В, это означает, что минимальное напряжение питания должно быть выше на 0.55В или что падение напряжения м/входом и выходом ИМС должно быть на 0.55В менее; 142ЕН12 второе условие обеспечить не может.
Стабилизация напряжения с запасом или стабилизатор тока - решение проблемы.
Можно выбрать любой из двух путей, оба ведут к необходимой цели, - включить хх317 стабилизатором напряжения (1) или стабилизировать ток недорогой схемой на дискретных элементах (2).
1. Нужно разогреть СИД до 75-85 град. С под током 280-300мА и замерить напряжение на нём; после чего установить её выходное напряжение на 280мВ больше, а СИД подключить к её выходу ч/т.н. "резистор термокомпенсации" номиналом ~1R. Недостаток этой схемы в том, что при падении температуры ток СИД будет уменьшаться. Частично это компенсируется повышением КПД СИД при пониженной температуре.
2.

Т1 - любой: кремниевый, германиевый PNP на ток от 0.5А и рассеиваемую мощность более 2Вт. Например, КТ814х.
Т2, Т3 - КТ315х и подобные NPN.
R4 - исключен.
R3 - 1k-10k, подбирается.
R2 - 0R5-3R, подбирается.
R1 - 200R-1k, подбирается.
С1, С2, С3 - значения не критичны. Электролитические - более 47мкФх10В при питании от 6В.

Несколько лучшие параметры можно получить на этой схеме:

Автор - solncasvet.

 

[pushistui]

Сами вопросы

1) Нагрев светодиодов-использование данного метода маловероятно

2) одна из двух схем.

первая основанная на транзисторах

Ввиду недостаточного понимания принципов функционирования транзисторов, способов подключения и функционального назначения необходимы ссылки или краткие пояснения
в рамках данной темы.

Мой учебник электроники рассматривает транзисторы с тз p-n переходов.
Необходим же понятный уровень простого изложения.

* насколько эфффективна эта схема и характеристики её работы.
* До какого уровня заряда батарей она будет работать?

* Смысл подключения конденсаторов? В цепи постоянного тока это разрыв цепи.

* M-FUSE-это что такое?

Вторая схема
наиболее вероятная и более простая на мой взгляд.

* Что обозначает треугольник в центре, ИМС? Я насчитал 5 ножек для подключения. Что-то много.
* Что означает средний элемент в самом правом ряду элементов, тот что со стрелкой?
* Эту схему можно использовать только для 3-4.5 в или и для 6ти? Как переделать её.

*И опять эффективность и принцип функционирования последней схемы.
* Чем от моей отличается.

Насколько я понял в схеме присутствует ещё диод-то есть основное отличие-закл в его использовании.

DJ Сварщик

 

[suslik]

* Что означает средний элемент в самом правом ряду элементов, тот что со стрелкой?

Это полевой тразистор (с P-каналом ??? )
Даташит здесь: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf7301.pdf
Даташит на 317-ю здесь:
http://www.ortodoxism.ro/datasheets2/c/0hj5dxz6qa1kdqxjigl5zpok4iky.pdf
На руском вкурить о ней можно здесь: http://www.cqham.ru/lm317.htm

Вот. Может тебе это поможет.

 

[Dhaitya]

1) Нагрев светодиодов-использование данного метода маловероятно

Вопрос не понят. Нагрев можно провести парикмахерским феном. 75-80 град. С - его предельная температура.

Ввиду... ...необходимы ссылки

Найдите и прочтите П.Хоровиц, У.Хилл, "Искусство схемотехники". Я не знаком с этой книгой, но её характеризуют положительно: всё просто, подробно, доходчиво. В сети она есть.

Работа схемы.
Чем больше ток, протекающий ч/СИД, тем больше разность напряжений на резисторе R2, т.к. этот ток течёт и ч/него тоже. Это напряжение считывается базой транзистора Т3 и открывает его тем больше, чем оно (напряжение) выше. Транзистор Т2 работает с транзистором Т3: чем больше открыт Т2, тем меньше напряжение между его коллектором и эмиттером; т.к. коллектор Т2 подключен к базе Т3, то соответственно, чем более открыт Т2, тем менее открыт Т3, так как его база подключена к 0 и сопротивления резистора R3 уже недостаточно, чтобы открывать Т2. А чем более закрыт Т2, тем более закрыт Т1, т.к. Т2 открывает Т1, подключая его базу ч/себя к 0. Т2 иной полярности, чем Т1 - чтобы открыть Т1, его базу подключают к 0, а чтобы открыть Т2 или Т3, их базы подключаются к +. Не напрямую, конечно. Чем более закрыт, в свою очередь, Т1, тем меньше напряжение, доступное д/работы СИД. Следовательно, ток СИД падает.
Берём начало выкладки и её конец: если ток ч/СИД становится велик, то регулирующий транзистор Т1 закрывается и ток снова падает. Это принцип регулировки отрицательной обратной связью.

Мой учебник электроники рассматривает транзисторы с тз p-n переходов.

Не понял "тз".

насколько эфффективна эта схема и характеристики её работы.

Эффективна, как и любая другая линейная схема. В сравнении с обычными стабилизаторами напряжения у неё есть особенность: когда входное напряжение понижается, становясь меньше выходного, схема отслеживает его и повторяет на своём выходе за вычетом 0.1-0.5В, падающих на регулировочном транзисторе. Обычный же линейный стабилизатор в таких условиях работать не может - когда входное напряжение становится меньше, чем выходное+(некоторое ещё), выходное сопротивление стабилизатора резко возрастает и напряжение на нагрузке так же резко падает.

До какого уровня заряда батарей она будет работать?

Это зависит от настройки схемы также. Правильно настроенная - до уровня 3.4+0.5+0.4=4.5В, но это характеристика не схемы, а нагрузки - СИД.

Смысл подключения конденсаторов? В цепи постоянного тока это разрыв цепи.

Совершенно постоянное напряжение создать невозможно - всегда присутствуют шумы. Транзисторы любого типа и другие полупроводниковые компоненты являются также источниками шумов, но транзисторы ещё и усиливают шумы. Провода являются индуктивностями, близко расположенные проводники - емкостями. Всё это создаёт очень хорошие условия для разнообразных колебательных процессов. Даже абсолютно правильно собранная схема будет абсолютно неработоспособна, если извлечь конденсаторы питания. Их задача - удалять, отфильтровывать шумы и колебания напряжения. Т.к. конденсатор обладает способностью проводить переменный ток, он не оказывает влияния на постоянную составляющую, но подавляет переменную, шумовую до безопасного уровня, не давая развиться колебательным процессам. (объяснение упрощено!)

M-FUSE-это что такое?

Многоразовый предохранитель. Значение его тока должно быть в 1.5-2 раза выше максимального тока схемы, последовательно с которой он включен.

Что обозначает треугольник в центре, ИМС?

ИМС операционного усилителя, ОУ.

Я насчитал 5 ножек для подключения.

Я тоже.

Что-то много.

Выход. + питания. 0. Инвертирующий вход. Неинвертирующий вход. Пояснения - ниже.

Что означает средний элемент в самом правом ряду элементов, тот что со стрелкой?

МОП ПТ, FET, MOSFET, КМОП, CMOS - полевой транзистор, говоря иначе. Силовой элемент, которым управляет ОУ, регулируя ток СИД.

Эту схему можно использовать только для 3-4.5 в или и для 6ти? Как переделать её.

До 10В питания.

И опять эффективность...

Наиболее экономичная схема при низких напряжениях питания.

Принцип функционирования.
Правая часть схемы - источник опорного напряжения: D1, R3, R4, R5. Диод включен так, что он открыт и проводит - он подключен к питанию ч/R5. Следовательно, на диоде падает напряжение, т.к. он обладает сопротивлением. Свойство цепи D1-R5 в том, что при разных напряжениях питания и разных токах, текущих ч/диод, напряжение на диоде не меняется. Это напряжение делится на цепочке R3-R4 и подаётся на неинвертирующий вход ОУ. Если теперь напряжение на его инвертирующем входе будет хоть сколько-нибудь больше напряжения на неинвертирующем, то выходное напряжение ОУ уменьшится, уменьшая напряжение на затворе ПТ. Чем меньше напряжение на затворе ПТ, тем хуже он проводит ток. Ток ч/СИД падает и падает ток ч/R1, т.к. СИД включен ч/ПТ и R1 и его ток течёт ч/них. Раз ток ч/R1 падает, значит, падает и напряжение на выводах R1. Напряжение это подаётся, как видно из схемы, на инвертирующий вход ОУ. Итак, если ток СИД возрастает (из-за роста питания, например), то напряжение на выходе ОУ падает, ПТ начинает проводить хуже и ток СИД уменьшается. В основе процесса лежит сравнение 2-х напряжений - опорного и считываемого с R1.

Чем от моей отличается.

Меньше опорное напряжение и нет значащих минималных потерь на самой схеме, т.е. выше эффективность при малых напряжениях. Данный тип схем может нормально работать, когда питание всего на 150-200мВ больше напряжения, требуемого нагрузкой. Это достигается использованием ПТ.

Насколько я понял в схеме присутствует ещё диод-то есть основное отличие-закл в его использовании.

См. выше - про опорное напряжение.

DJ Сварщик

Я за него.

Это полевой тразистор (с P-каналом ...

N-channel

 

[pushistui]

DJ Сварщик
Книжку постараюсь добыть.
У нас схемотехника была для проектирования и реализации вычислительных систем. И давали нам несколько иной материал.
Приходится заново учить основы электроники-но это приносит удовольствие...
Ни в школе, ни в институте на простом и понятном инженеру языке никто не может донести принципы и основы предмета. Вы наверное преподаёте? Буду соотносить ваши комментарии и пояснения со схемой.

тз-точка зрения

"(объяснение упрощено!)"
В самый раз))

"Я тоже."
Тогда буду искать цоколёвку.

"До 10В питания"
Отлично

Предварительные вопросы:
1) "схема отслеживает его и повторяет на своём выходе за вычетом 0.1-0.5В"
В моём учебнике есть устройство-повторитель напряжения. Это не то же самое? Правда ни схемы, ни толкового описания я там не нашёл.
2) ОУ (операционный усилитель)-в кратце что это такое?) У меня всё это относится к микропроцессорным устройствам.

3) "Правильно настроенная - до уровня 3.4+0.5+0.4=4.5В"
а 4 батарейки по 1.5 вольт насколько разряжаются полностью?
Исходно имеем-6 вольт. если до 4.5 то 1.5/4=0.375 . То есть 1.5-0.375=1.1.
Иными словами схема разрядит(идеально) до 1.1 в.

4)"Многоразовый предохранитель"
Нет, каталог мне ТОЧНО нужен. Можно о них поподробнее. Насколько многоразовые, осн. характеристики?

5)Этот вопрос требует вдумчивого анализа схемы и технических пояснений.

 

[Dhaitya]

1) "схема отслеживает его и повторяет на своём выходе за вычетом 0.1-0.5В"
В моём учебнике есть устройство-повторитель напряжения. Это не то же самое? Правда ни схемы, ни толкового описания я там не нашёл.

Нет, это не повторитель напряжения функционально, просто есть режим, когда это устройство повторяет напряжение. Сами повторители весьма разнообразны и бывают очень сложны, но самый простой называется "эмиттерный повторитель" - включат в себя один транзистор и ничего кроме.

ОУ (операционный усилитель)-в кратце что это такое?)

" Операционный усилитель (ОУ) - это унифицированный многокаскадный усилитель постоянного тока, выполненный на интегральной схеме и удовлетворяющий следующим требованиям к электрическим параметрам:
1. коэффициент усиления по напряжению стремится к бесконечности;
2. входное сопротивление стремится к бесконечности;
3. выходное сопротивление стремится к нулю;
4. если входное напряжение стремится к нулю, то выходное напряжение также равно нулю;
5. бесконечно широкая полоса усиливаемых частот.
Название “операционный” он получил от аналогов на дискретных компонентах, выполнявших различные математические операции (суммирование, вычитание, логарифмирование и др.) в основном в аналоговых ЭВМ. В настоящее время операционным называют усилитель, выполненный в виде интегральной микросхемы."

а 4 батарейки по 1.5 вольт насколько разряжаются полностью?

Будут разряжены поностью, но во время части разряда стабилизация потеряется и яркость начнёт уменьшаться. Схема на ОУ этого недостатка лишена.

Исходно имеем-6 вольт. если до 4.5 то 1.5/4=0.375 . То есть 1.5-0.375=1.1.
Иными словами схема разрядит(идеально) до 1.1 в.

Выкладка неясна. Батарея на 6В, как и на другое напряжение, будет разряжена до 2В5-2В7 (напряжение порога СИД), но стабилизация потеряется, когда напряжение батареи достигнет 4В3-4В5 - с этого момента яркость станет падать. То же относится к схеме на ОУ, но она будет стабилизировать дольше.

4)"Многоразовый предохранитель"
Можно о них поподробнее. Насколько многоразовые, осн. характеристики?

По большей части, низковольтные устройства - до 60В. Срабатывают при превышении током, текущим ч/них, порога. Метод работы - фазовая перестройка в жидкости. Срабатывают медленно - самые медленные защитные устройства: 4-30 сек в зависимости от тока превышения и температуры среды.
Количество срабатываний не ограничено, но за 10000 их сопротивление возрастает вдвое.
Можно соединять параллельно, но не последовательно.
Диапазон токов у низковольтных - 100мА-10А и более.
Подвижных частей не имеют. 2 вывода.
Дополнительно: http://www.dodeca.ru/polysw.htm

Нет, каталог мне ТОЧНО нужен.

Это? - http://www.dodeca.ru/katalog.htm

 

[pushistui]

Уважаемый DJ Сварщик!

Я подготовлю вопросы в ближайшее свободное время

Пока могу сказать то, что я пробовал подключать диод через резистор.
Макс ток при тех же номиналах что и выше был около 135 ма. Или около того.
Только от 12 вольт и оч малом сопротивлении что-то около 200ма выдало.

Нет, каталог не тот. К тому же платный(((

 

[Dhaitya]

Т.е просто цепь из диода и резистора? Или со 142ЕН12-м стабилизатором? Опишите условия "12-вольтового" опыта.

 

[pushistui]

Значит так
решил я опробовать вариант с тупым подключением простейшей схемы.
Питание резистор крокодилы и диод.

Для начала 6 вольт. БАТАРЕЙКИ. Мерял мультиметром...Результаты знаете.
Потом откопал АДАПТЕР и опробовал последовательно 6в 9 и 12. И разные резисторы-начиная с больших кончая маленькими. Мерил.
Ну вот и всё. Закон ома у меня не работал)) Я домножал в каждом опыте ток на сопротивление и полукчал всякую хрень. Что чуть ли не одним вольтом у меня всё питается.

Без всяких кренок, стабилизаторов и тд.
Вообще что надо сделать чтобы рассчитать резюки для получения нужных токов пи изаданных условиях без кренок?

Вариант с ОУ будет прорабатываться.

 

[Dhaitya]

Вообще что надо сделать чтобы рассчитать резисторы для получения нужных токов из заданных условий без кренок?

Есть 2 варианта:
1. довериться автоматике и считать на внешнем калькуляторе: http://www.ledz.org/modules.php?name=Pages&page=26 , ссылка из оглавления раздела.
2. считать вручную:
нужно знать:
а. какой ток вы хотите пропускать ч/диод. Iled
б. какое напряжение на выводах диода будет при этом токе. (ответ получают чтением документации или, с достаточной точностью, зная мощность СИД: для белых строго - до 2Вт - 3В4; 3Вт - 3В9, 5Вт - 6В9.) Uled
в. какое напряжение на выводах источника питания будет при желаемом токе СИД - из характеристики источника питания, путём прямого замера. Us
Очевидно, что напряжение источника питания должно быть больше напряжения на диоде. Если это условие не может соблюдаться, вы должны использовать импульсный преобразователь. Очевидно и что часть напряжения будет избыточной, лишней, раз напряжение источника больше напряжения на диоде. Лишнее напряжение необходимо устранить, этому служит резистор, включаемый последовательно с диодом. Он - единственное подлежащее вычислению.
Итак, Us-Uled=Uover , это напряжение необходимо погасить, оно должно упасть на сопротивлении, по которому потечёт ток диода, т.к. это сопротивление включено последовательно с диодом. Тогда, по з-ну Ома: R=Uover/Iled=(Us-Uled)/Iled
Пример: питание 6В, диод 1Вт, ток 280мА:
R=(6-3.4)/0.28=9.29R, ближайшее стандартное значение - 9R1. Мощность резистора должна быть больше напряжения на нём (Uover), умноженного на ток СИД.
Иногда режим измерения тока тестера сам вносит погрешность в опыт, тогда нужно использовать замер напряжения: действительно, ток СИД вы получите, измерив напряжение на последовательном резисторе и разделив это напряжение на сопротивление резистора.

Вариант с ОУ будет прорабатываться.

Да, это оптимальный вариант.
Советую вам переписать и установить: http://ltspice.linear.com/software/swcadiii.exe , это поможет проводить простые опыты виртуально, б/сборки стенда.

 

[pushistui]

У меня есть отладочная плата) я на ней собираю. Единственная сложность-не использую всех её возможностей, которая она представляет. А инструкции на русском нет. Из беглого перевода с англ ничего особо полезного я не нашёл.

Программу закачаю. Какой её вес?
Ошибку в расчёте я понял. Однако при подкл сопротивления на 5.1 ом ток был макс - 135 ма.
Это нормально? Сегодня у меня голова уже ничего не считает-оверфлоу)

 

[Dhaitya]

Программу закачаю. Какой её вес?

7.17Мб

Однако при подкл сопротивления на 5.1 ом ток был макс - 135 ма.
Это нормально?

Нет. Либо ошибка тестера, либо резистор не на 5R1, либо под нагрузкой падает выходное напряжение источника питания - адаптера, - до 4В.

 

[pushistui]

Итак вопросы

Можно ли перерисовать схему с нарисованными направлениями токов, у транзистора пометить Э К и Б
Какими параметрами мы регулирем ток на выходе для наших условий в схеме?
Затвор полевого транзистора?
использование резистора R2
смысл деления напряжения R3 и R4
приблизительная стоимость компонентов
что произойдёт если исключить систему диод+R5

 

[pushistui]

C тестером тоже есть вопросы.

блин-листок с расчётами исчёз...

вобщем при измерении силы тока на разрыве цепи-с амперметром сила тока заметно падает.
Каким внутр сопротивлением обладает тестер и как узнать истиную характеристику тока?