Как сделать стабилизатор напряжения на 12 вольт своими руками

Технические характеристики

7812 ещё называют регулятором с фиксированным напряжением в 12 В. При этом на вход микросхемы должно подаваться питание на 2-3 В больше, чем на выходе, иначе на нём не будет заявленных 12 В. Максимальный выходной ток может достигать 1,5 А с применением хорошего радиатора. Устройство технологически защищено: от теплового пробоя, короткого замыкания и превышения режимов безопасной работы (SOA). Что делает его практически «неубиваемым».

Максимальные параметры

Максимальными значениями характеристик для LM7812 считаются:

• предельное напряжение на входе микросхемы не более 35 В;
• сила тока на выходе до 1.5 А;
• температура кристалла при работе может достигать +150 ОС;
• температура хранения от -65 до +150 ОС;
• допустимый нагрев припоя не более +230ОС, с интервалом до 10 сек.

Рассеиваемая мощность ограничена внутренней защитой (Internally limited), корпусным исполнением изделия и применением теплоотвода.

При расчёте максимальной рассеиваемой мощности работающего устройства применяют стандартную формулу PDmax = (TJmax — ТА) / θJA. Где TJmax – предельная температура кристалла, а ТА – предполагаемая для окружающего воздуха. θJA – это тепловое сопротивление к внешней среде, которое напрямую зависит от корпусного исполнения.

Например, для распространенных устройств в пластиковых ТО-220 θJA=54ОC/Вт. В случае использования радиатора, необходимо учитывать величину теплового сопротивления кристалла (θJC), которая составляет порядка 4ОC/Вт для такого корпуса.

Электрические параметры

Несмотря на то, что рассеиваемая мощность не приводится производителями в даташит вместе с максимальными параметрами, её рекомендованное значение прослеживается в электрических характеристиках LM7812. В столбце «условия тестирования» указана допустимая величина PD не более 15 Вт, при изменении напряжения на входе до 27 В и токе на выходе до 1 А. Температура кристалла, при этом, должна находится в диапазоне от 0 до +125ОС.

Данные представленные в этой таблице получены путем тестирования с двумя сглаживающими конденсаторами на входе (до 0,22 мкФ) и выходе (до 0,1 мкФ).

Назначение и принцип работы

Стабилизаторы должны обеспечивать постоянный рабочий ток светодиодов когда в сети питания есть проблемы с отклонением напряжения от нормы (вам будет интересно узнать, как подключить светодиод от сети 220 вольт). Стабильный рабочий ток в первую очередь необходим для защиты LED от перегрева. Ведь при превышении максимально допустимого тока, светодиоды выходят из строя. Также стабильность рабочего тока обеспечивает постоянство светового потока прибора, например, при разряде аккумуляторных батарей или колебаниях напряжения в питающей сети.

Стабилизаторы тока для светодиодов имеют разные виды исполнения, а обилие вариантов схем исполнения радует глаз. На рисунке приведены три самые популярные схемы стабилизаторов на полупроводниках.

1. Схема а) — Параметрический стабилизатор. В этой схеме стабилитрон задает постоянное напряжение на базе транзистора, который включен по схеме эмиттерного повторителя. Благодаря стабильности напряжения на базе транзистора, напряжение на резисторе R тоже постоянно. В силу закона Ома ток на резисторе также не меняется. Так как ток резистора равен току эмиттера, то стабильны токи эмиттера и коллектора транзистора. Включая нагрузку в цепь коллектора, мы получим стабилизированный ток.
2. Схема б). В схеме, напряжение на резисторе R стабилизируется следующим образом. При увеличении падения напряжения на R, больше открывается первый транзистор. Это приводит к уменьшению тока базы второго транзистора. Второй транзистор немного закрывается и напряжение на R стабилизируется.
3. Схема в). В третьей схеме ток стабилизации определяется начальным током полевого транзистора. Он не зависит от напряжения, приложенного между стоком и истоком.

В схемах а) и б) ток стабилизации определяется номиналом резистора R. Применяя вместо постоянного резистора подстрочный можно регулировать выходной ток стабилизаторов.

Производители электронных компонентов производят множество микросхем стабилизаторов для светодиодов. Поэтому в настоящее время в промышленных изделиях и в радиолюбительских конструкциях чаще применяются стабилизаторы в интегральном исполнении. Почитать про все возможные способы подключения светодиодов можно здесь.

На интегральном стабилизаторе

Но и это не предел. Существенно улучшить характеристики источника питания можно применением  специализированных микросхем – так называемые интегральных стабилизаторов. Схема, изображенная ниже, не только имеет хороший коэффициент стабилизации, но и оснащена защитой от перегрузки, перегрева и короткого замыкания (все в составе микросхемы). Это уже полноценный стабилизатор.

Ну и, конечно, при использовании микросхем конструкция БП существенно упрощается. Создание ее требует минимума дополнительных элементов и не нуждается в расчетах и регулировке. Достаточно выбрать тип микросхемы и можно получить нужное выходное напряжение.

Ток, отдаваемый такими микросхемами, может достигать нескольких ампер (зависит от типа). Но если его недостаточно, то можно использовать транзисторный ключ, как мы это делали в случае со стабилитроном.

Ну и в завершении хотелось бы отметить один существенный недостаток вышеприведенных схем. Все они являются линейными или непрерывными стабилизаторами, в которых регулирующий элемент работает в линейном режиме. Такое решение достаточно просто, но имеет низкий КПД – ведь вся «лишняя» мощность бесполезно рассеивается на этом элементе.

К примеру, если построить БП на интегральном стабилизаторе КР142ЕН5А (см. схему выше) и выбрать Uвх. 15 В, то при токе в нагрузке 2 А на самой микросхеме будет рассеиваться мощность 2 * 10 = 20 Вт. Это вдвое больше полезной мощности, питающей саму нагрузку. То есть КПД такой схемы составить чуть более 30%.

В заключение. Существенно повысить КПД блока питания можно заставив работать регулирующий элемент в ключевом режиме, применив широтно-импульсную модуляцию (ШИМ). Но поскольку у нас разговор о простых стабилизаторах, а схемы с широтно-импульсным управлением относительно сложны, то здесь мы их рассматривать не будем.

Подбор стабилизатора 12 В

Бортовая сеть автомобиля обеспечивает питание от 13 В, но светодиоды для работы нуждаются всего в 12 В. Именно поэтому необходимо устанавливать стабилизатор напряжения, на выходе который будет обеспечивать именно 12 В.

Установив такое оборудование, обеспечит обеспечить нормальные условия для работы светодиодного освещения, что долгое время не выйдет из строя. Выбирая стабилизаторы, автомобилисты сталкиваются с проблемами, поскольку имеется очень много конструкций, и работают они все по-разному.

Подбирать следует стабилизатор, который:

1. Станет правильно функционировать.
2. Обеспечит надежную защиту и безопасность осветительной техники.

Простой СН, сделанный своими руками

Стабилизатор напряжения 12 вольт для светодиодов, подсветок автомобильных бортовых систем быстро и удобно выполнять, используя для этого микросхемы: LM317, LD1084, L7812, КРЕН 8Б и им подобные устройства. Несколько диодов, сопротивление и сама микросхема – вот составляющие такого СН.

Стабилизатор на LM317

В зависимости от варианта изготовления корпуса LM317 подбирают расположение деталей на плате.

LM317 с креплением на теплоотвод

Изготовление стабилизатора сводится к следующему:

• к выходу (Vout) припаивают сопротивление с номинальным значением 130 Ом;
• к контакту входа (Vin) присоединяют провод, подающий напряжение для стабилизации;
• регулировочный вход (Adj) подключают ко второму выводу резистора.

При подключении в качестве нагрузки светодиодных фонарей, лент и т.д. радиатор не требуется. Сборка занимает 15-20 минут при минимуме деталей. Используя несложную формулу, можно рассчитывать величину сопротивления R для получения определённой величины допустимого тока нагрузки.

Схема СН на LM317

Схема на микросхеме LD1084

Поддержанию напряжения 12 В неизменным для устройств светодиодной иллюминации, подключённой к бортовой сети автомобиля, поможет применение данной микросборки.

Даташит LD1084

Здесь для сборки самодельного СН в цепь обвязки микросхемы включаются:

• два электролитических конденсатора по 10 мкФ * 25 В;
• резисторы: 1 кОм (2 шт.), 120 Ом, 4,7 кОм (можно постоянный);
• диодный мост RS407.

Устройство собирается следующим образом:

• напряжение, снимаемое с диодного моста выпрямителя, подаётся на вход LD1084;
• на контакт, управляющий режимом стабилизации (Adj), присоединяют эмиттер транзистора КТ818, база которого соединена через два одноколонных сопротивления с цепями питания света фар (ближнего и дальнего);
• выходная цепь микросхемы соединена с резисторами R1 и R2, а также с конденсатором.

Кстати. Резистор R2 можно брать не переменный, а подстроечный, выставив с его помощью величину выходного напряжения 12 В.

СН для бортовой сети

Стабилизатор на диодах и сборке L7812

Подобная микросхема в связке с диодом и конденсаторами может снабжать светодиоды стабильным напряжением 12 В.

Схема построена по ниже изложенному принципу:

• диод Шоттки 1N401 пропускает через себя ток от плюсовой клеммы аккумулятора и подаёт его на вход микросхемы. При этом «+» электролита (конденсатора на 330 мкФ) также соединён с катодом диода;
• на выход L7812 присоединяют цепь нагрузки и «+» конденсатора ёмкостью 100 мкФ;
• все минусовые клеммы (от аккумулятора и обоих электролитических конденсаторов) соединяются с управляющим входом микросхемы.

Электролитические конденсаторы подбирают на напряжение не ниже 25 В.

Схема стабилизатора 12 В на ИМС L7812

Самый простой стабилизатор – плата КРЕН

Схемы с использованием крен довольно популярны. Так называют ИМС, в маркировку которых входят сочетания букв КР и ЕН. Это мощные СН, позволяющие выдавать на нагрузку ток до 1,5 А. Они имеют на выходе стабильные 12 В при подаче на вход напряжения до 35 В.

Схема с использованием этой микросхемы собирается так:

• напряжение с плюсовой клеммы АКБ (аккумуляторной батареи) на вход крен подаётся через диод 1N4007, он защищает цепь аккумулятора от обратных напряжений;
• минусовая клемма АКБ соединяется с управляющим электродом КРЕН;
• напряжение с выхода подаётся на нагрузку.

При необходимости микросхему прикручивают к радиатору.

КР142ЕН8Б, схема подключения

Сборка своими руками стабилизаторов напряжения на 12 В с использованием схем линейных и интегральных СН не составляет особого труда. При этом необходимо следить за температурой нагрева корпуса элементов и при Т0С выше допустимой устанавливать их на теплоотводы (радиаторы).

Регулировка инерционного стабилизатора изображения для фотокамеры

Если вы используете грузики, положение центра тяжести которых нельзя изменить (как на фото), то отрегулировать горизонт можно путём поворота вертикальной планки на небольшой угол в узле её крепления. Перед регулировкой, один из винтов отпускается, а второй затягивается не до конца. После чего, планка устанавливается в нужно положение, и оба винта затягиваются.

Если в камере нет электронного индикатора уровня, то для юстировки горизонтального положения камеры можно использовать внешний пузырьковый уровень.

Если отказаться от установки быстросъёмной площадки, и использовать стандартный фото винт, то такой стабилизатор можно изготовить за пару часов.

А вот идея, как можно приподнять фото винт от фотовспышки над горизонтальной планкой. Давным-давно использовал это решение здесь>>>

Мой опыт

У моего друга есть ВАЗ ПРИОРА, и он любитель засунуть LED лампы в габариты, фары подсветку и т.д. Без таких стабилизирующих элементов они реально долго не ходили (пару-тройку месяцев и все). Сейчас же один комплект дешевых вариантов ходит уже третий год, и все благодаря стабилизации!

Есть и минусы такие элементы ставятся в разрыв провода, который идет до источника, там даже указаны «IN» и «OUT» куда нужно подключать провод и откуда выводить. Стоимость за 5 штук примерно 160 рублей, то есть каждый примерно около 30. Друг выставил 11,8В подключил к платам провода и залил их клеевым пистолетом, теперь влага им не страшна.

Лично я сам купил такие платы и экспериментировал с ними, у меня есть блок питания который выдает от 15 до 24В. От него я запитал два провода и подвел на модуль, а уже с него на светодиод, выставил около 11,9. И знаете, как бы я не переключал в блоке питания напряжение, за платой оно стабильно держалось 11,9В без каких либо скачков (весь эксперимент будет на видео).

Так что вывод можно купить стабилизаторы (около 30р за штуку), сами лампочки (около 50р за штуку) и в ИТОГЕ получаете за 80 – 100р вариант, который будет работать ну очень долго (3 года точно).

Сейчас видео версия смотрим

Вот такой материал, думаю он вам был полезен, подписывайтесь на сайт и канал будет еще много интересных видео. Искренне ваш АВТОБЛОГГЕР.

(6 голосов, средний: 5,00 из 5)

Похожие новости

Как проверить генератор на машине, не снимая. Мультиметром и без.

Мощность генератора автомобиля. Как ее узнать (определить) и от .

Обгонная муфта генератора. Что это такое и для чего нужна. Важны.

Регулируемый блок питания своими руками

Блок питания необходимая вещь для каждого радиолюбителя, потому, что для питания электронных самоделок нужен регулируемый источник питания со стабилизированным выходным напряжением от 1.2 до 30 вольт и силой тока до 10А, а также встроенной защитой от короткого замыкания. Схема изображенная на этом рисунке построена из минимального количества доступных и недорогих деталей.

Схема регулируемого блока питания на стабилизаторе LM317 с защитой от КЗ

Микросхема LM317 является регулируемым стабилизатором напряжения со встроенной защитой от короткого замыкания. Стабилизатор напряжения LM317 рассчитан на ток не более 1.5А, поэтому в схему добавлен мощный транзистор MJE13009 способный пропускать через себя реально большой ток до 10А, если верить даташиту максимум 12А. При вращении ручки переменного резистора Р1 на 5К изменяется напряжения на выходе блока питания.

Так же имеется два шунтирующих резистора R1 и R2 сопротивлением 200 Ом, через них микросхема определяет напряжение на выходе и сравнивает с напряжением на входе. Резистор R3 на 10К разряжает конденсатор С1 после отключения блока питания. Схема питается напряжением от 12 до 35 вольт. Сила тока будет зависеть от мощности трансформатора или импульсного источника питания.

А эту схему я нарисовал по просьбе начинающих радиолюбителей, которые собирают схемы навесным монтажом.

Схема регулируемого блока питания с защитой от КЗ на LM317

Сборку желательно выполнять на печатной плате, так будет красиво и аккуратно.

Печатная плата регулируемого блока питания на регуляторе напряжения LM317

Печатная плата сделана под импортные транзисторы, поэтому если надо поставить советский, транзистор придется развернуть и соединить проводами. Транзистор MJE13009 можно заменить на MJE13007 из советских КТ805, КТ808, КТ819 и другие транзисторы структуры n-p-n, все зависит от тока, который вам нужен. Силовые дорожки печатной платы желательно усилить припоем или тонкой медной проволокой. Стабилизатор напряжения LM317 и транзистор надо установить на радиатор с достаточной для охлаждения площадью, хороший вариант это, конечно радиатор от компьютерного процессора.

Желательно прикрутить туда и диодный мост. Не забудьте изолировать LM317 от радиатора пластиковой шайбой и тепло проводящей прокладкой, иначе произойдет большой бум. Диодный мост можно ставить практически любой на ток не менее 10А. Лично я поставил GBJ2510 на 25А с двойным запасом по мощности, будет в два раза холоднее и надёжнее.

А теперь самое интересное… Испытания блока питания на прочность.

Регулятор напряжения я подключил к источнику питания с напряжением 32 вольта и выходным током 10А. Без нагрузки падение напряжения на выходе регулятора всего 3В. Потом подключил две последовательно соединенные галогеновые лампы H4 55 Вт 12В, нити ламп соединил вместе для создания максимальной нагрузки в итоге получилось 220 Вт. Напряжение просело на 7В, номинальное напряжение источника питания было 32В. Сила тока потребляемая четырьмя нитями галогеновых ламп составила 9А.

Радиатор начал быстро нагреваться, через 5 минут температура поднялась до 65С°. Поэтому при снятии больших нагрузок рекомендую поставить вентилятор. Подключить его можно по этой схеме. Диодный мост и конденсатор можно не ставить, а подключить стабилизатор напряжения L7812CV напрямую к конденсатору С1 регулируемого блока питания.

Схема подключения вентилятора к блоку питания

Что будет с блоком питания при коротком замыкании?

При коротком замыкании напряжение на выходе регулятора снижается до 1 вольта, а сила тока равна силе тока источника питания в моем случае 10А. В таком состоянии при хорошем охлаждении блок может находится длительное время, после устранения короткого замыкания напряжение автоматически восстанавливается до заданного переменным резистором Р1 предела. Во время 10 минутных испытаний в режиме короткого замыкания ни одна деталь блока питания не пострадала.

Радиодетали для сборки регулируемого блока питания на LM317

• Стабилизатор напряжения LM317
• Диодный мост GBJ2501, 2502, 2504, 2506, 2508, 2510 и другие аналогичные рассчитанные на ток не менее 10А
• Конденсатор С1 4700mf 50V
• Резисторы R1, R2 200 Ом, R3 10K все резисторы мощностью 0.25 Вт
• Переменный резистор Р1 5К
• Транзистор MJE13007, MJE13009, КТ805, КТ808, КТ819 и другие структуры n-p-n

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как сделать регулируемый блок питания своими руками

Стабилизатор для питания устройств от бортовой сети автомобиля

В этой статье речь пойдет о простой практической схеме регулируемого стабилизатора напряжения для автомобиля, гаража или дома. Статья подойдет для радиолюбителей любого уровня.

Напряжение электрической бортовой сети автомобиля составляет, как правило, 12,6 вольт . Однако это значение не слишком стабильно и может колебаться в некоторых пределах, в зависимости от состояния аккумулятора, режимов работы генератора и некоторых других факторов.

Кроме того, многие современные потребители (электронные приборы), требуют для своей работы напряжения питания ниже этого значения, например — 5 или 9 вольт . В этой статье приведена довольно простая схема регулируемого стабилизатора напряжения, позволяющая получить на выходе нужное вам стабильное значение.

С приведёнными на схеме номиналами радиоэлементов схема обеспечивает на выходе ток до 300 мА . Этот стабилизатор, также, имеет защиту от перегрузки и короткого замыкания в нагрузке. Ток нагрузки ограничен на уровне максимально допустимого значения 300 мА . Это значение (максимально допустимый ток) определяется номиналом резистора R2 .

Чем меньше его сопротивление, тем больше будет допустимый ток в нагрузке. Однако, при выборе максимального тока в процессе настройки, нужно контролировать и ток через стабилитрон VD1 (Д814А) и, при необходимости, выбирать стабилитрон с большим допустимым рабочим током. Кроме того, для более мощной нагрузки, следует заменить и силовой транзистор на более мощный. В качестве транзистора VT2 в большинстве случае будет достаточен тип КТ315 с любой буквой.

Нужное значение выходного напряжения выставляется с помощью переменного (подстроечного) резистора R4. В некоторых случаях может потребоваться, также, подбор постоянных резисторов делителя напряжения — R3 и R5 .

Все резисторы можно ставить мощностью от 0,125 ватт (МЛТ-0,125 , МЛТ-0,25). Мощный транзистор VT1 (КТ814Б) следует установить на радиатор, площадью порядка 30 см.кв (или больше , в зависимости от требуемой выходной мощности и типа используемого силового транзистора).

Можно использовать транзисторы типа КТ816, КТ818 и другие, требуемой мощности. Резистор R1* подбирается для обеспечения наиболее устойчивой работы стабилизатора при подключении нагрузки и его надёжного «перезапуска» после перегрузки или короткого замыкания на выходе.

Естественно, в настоящее время проще собрать подобный стабилизатор на одной специализированной микросхеме -регуляторе напряжения (серий КРЕН или импортных, типа LM317 или аналогичных).

Но у многих радиолюбителей часто имеются некоторые «запасы» подобных транзисторов и других радиодеталей, которым в настоящее время практическое применение найти бывает сложно. Поэтому и такой, транзисторный вариант, вполне может быть использован с пользой.

Источник