Стабилизация напряжения ДХО

В последние годы автолюбители начали оснащать свои автомобили дневными ходовыми огнями. Хотя правила допускают использование в этом качестве штатных осветительных приборов (противотуманные фары, фары и т.д.), Многие предпочитают выполнять ДХО в виде отдельных блоков. А некоторые автолюбители сталкиваются с тем, что светодиоды, на основе которых сделаны фары, выходят из строя, не проработав год. Подробно причину столь короткого обслуживания никто не выяснил. Возможно, это связано с качеством светодиодов неизвестных производителей или с тем, что производители сильно завышают заявленный ресурс полупроводниковой продукции, а возможно, все дело в недостаточном охлаждении.

Но есть твердое мнение, что светодиоды выходят из строя из-за нестабильного напряжения в бортовой сети автомобиля или из-за кратковременных всплесков по силовой цепи, амплитуда которых достигает нескольких десятков вольт. От этой проблемы пытаются избавиться, устанавливая стабилизатор напряжения на ДХО автомобиля.

На сколько вольт должен быть стабилизатор

Если стабилизатор для ДХО используется с промышленными светильниками, его выходное напряжение должно быть равно напряжению питания, указанному на корпусе устройства. В большинстве случаев это 12 вольт. Для самодельной системы необходимо рассмотреть ее схему.

Стабилизация напряжения ДХО

Схема фонаря из цепочки стабилитронов.

Обычно он состоит из 2..4 светодиодов и демпфирующего резистора. Для нормальной работы светодиода на нем должно падать его номинальное напряжение. Например, для светодиода ARPL-Star-3W-BCB падение напряжения составляет 3,6 В. Для трехэлементной цепи необходимо обеспечить 3,6 * 3 = 10,8 вольт. Еще небольшое напряжение должно упасть на балласт (его величина определяется при расчете, 1..2 вольта). В итоге гасим примерно 12 вольт.

Тип светодиода Мощность, Вт Падение напряжения, В
TDS-P003L4U13 3 3,6
TDSP005L8011 5 6.5
ARPL-Star-3W-BCB 3 3..3,6
ЗВЕЗДА 3WR 3 3,6
Высокая мощность 3 Вт 3 3,35… 3,6

Какие бывают стабилизаторы напряжения для ДХО

Самые простые и дешевые стабилизаторы — линейного типа. Они перераспределяют сетевое напряжение между регулирующим элементом (транзистором) и нагрузкой.

Стабилизация напряжения ДХО

Принцип работы линейного регулятора напряжения.

По мере уменьшения входного напряжения или увеличения тока нагрузки транзистор слегка открывается, и напряжение на нагрузке увеличивается. Если входное напряжение увеличивается или ток нагрузки уменьшается, регулятор слегка закрывает силовой элемент, и напряжение на нагрузке уменьшается. Так достигается стабильность. Преимущества таких стабилизаторов:

  • простота;
  • бюджетный;
  • доступен во встроенной версии для фиксированного напряжения.

К недостаткам можно отнести большие потери мощности из-за рассеяния на регулирующем элементе (в связи с этим требуется эффективный теплоотвод) и необходимость значительного превышения входного напряжения на выходе.

Импульсные стабилизаторы лишены этих недостатков, они распределяют энергию во времени, но их проблема — сложность изготовления. Для самостоятельной сборки требуются определенные знания и квалификация.

Как правильно подобрать

Для выбора устройства промышленного производства необходимо указать следующие параметры:

  • выходное напряжение;
  • рабочий ток;
  • минимальное входное напряжение (максимальное обычно составляет несколько десятков вольт, такого напряжения в автомобильной сети нет).

Как выбрать выходное напряжение, описано выше. Рабочий ток должен с запасом превышать ток потребления фонарей (или фонаря, если стабилизатор устанавливается отдельно на каждый прибор). Мало кто обращает внимание на последний параметр, и он может критически повлиять на работу всей системы.

Изучаем популярные схемы стабилизатора напряжения

В первую очередь нужно выбрать схему устройства. В мировой сети существует множество рекомендаций по сборке таких блоков на интегральных линейных стабилизаторах 7812 (КР142ЕН8Б).

Стабилизация напряжения ДХО

Схема стабилизатора на 7812 из интернета (явная ошибка: на входе должно быть не менее 14,5 вольт).

Те, кто публикует такие схемы, обращают внимание на их простоту и отсутствие необходимости настройки, напрочь забывая о проблеме. Для нормальной работы на такой стабилизатор должно падать не менее 2,5 вольт — это написано в любом техпаспорте. Просто для хотя бы эффективной стабилизации на выходе вход должен быть не менее 14,5 вольт. В автомобиле с исправным генератором такого напряжения быть не должно, а при меньшем значении использовать такую ​​схему нет смысла. В качестве компромисса можно использовать девятивольтовый регулятор (LM7809), его работоспособность будет начинаться с 11,5 вольт на входе, но яркость подсветки уменьшится. Согласно требованиям ГОСТ, минимальная сила света должна составлять 400 кд, и вы не можете опускаться ниже этого предела.

Рекомендации по установке диода на входе кажутся еще более безрассудными.

Стабилизация напряжения ДХО

Схема из сети представляет собой микросхему 7812 с диодом на входе.

Назначение его весьма сомнительное: при стабильной установке не обязательно защищать микросхему от переполюсовки. Но на кремниевом pn переходе тоже упадет еще 0,6 вольт, а для нормальной работы потребуется не менее 15 вольт.

Цепи со встроенной линией 12 В (с диодом или без него) подходят только для отключения перенапряжения на шине +12 В (если она действительно есть). То есть они могут служить своеобразным «барьером Зенера», но такой барьер можно сделать намного проще. Необходимо параллельно цепи светодиодов подключить стабилитрон Uст, немного превышая рабочее напряжение. В штатном режиме его сопротивление высокое, на работу осветительного прибора это не повлияет. Если напряжение стабилизации будет превышено (например, 15 вольт), он откроется и «отсечет» превышение.

Стабилизация напряжения ДХО

Подключение стабилитрона параллельно горелке.

Стабилизаторы на микросхемах LDO (low dropout) работают немного лучше. Они выглядят как обычные линейные регуляторы, но для правильной работы им требуется падение напряжения всего 1,2 В, а фактическая стабилизация начинается с 13,2 В. Что лучше, но все же недостаточно для нормальной работы. Для работы по такой схеме подходят микросхемы LM1084 и LM1085, но схема их включения несколько сложнее.

Стабилизация напряжения ДХО

Схема подключения LM1084 LDO.

Для получения выходного напряжения 12 вольт сопротивление резистора R1 должно быть 240 Ом, а R2 — 2,2 кОм. Существует принципиальное препятствие для дальнейшего снижения падения: регулятор выполнен на биполярном транзисторе и на его эмиттерный и коллекторный переходы должно приходиться не менее 1,2 вольт. Этого легко избежать, если использовать в качестве регулирующего элемента полевой транзистор. Интегральные микросхемы, построенные на этом принципе, сложно найти, еще сложнее подобрать их по нужным параметрам, и они дороже. Но сделать такое устройство на дискретных элементах сможет сам даже рядовой радиолюбитель.

Стабилизация напряжения ДХО

Схема линейного регулятора на мощном полевом транзисторе.

Классификация элементов:

  • R2 — 10 кОм;
  • R1 — 68 кОм;
  • R3 — 1 кОм;
  • R4, R5 — 4,7 кОм;
  • VT1 — АО3401;
  • VD1 — BZX84C6V2L;
  • ВТ2, ВТ3 — 2Н5550.
  • R6 — 25 кОм;

Выходное напряжение задается соотношением R5 / R6. При указанных значениях на выходе будет 12 вольт, на входе потребуется не более 12,5. Это огромное улучшение. Но кардинальный скачок может быть достигнут только при использовании импульсного источника питания. Этот повышающий преобразователь может быть собран на микросхеме XL6009.

Стабилизация напряжения ДХО

Импульсная схема для XL6009.

Такой готовый стабилизатор можно заказать на популярных интернет-сайтах. Но есть проблема: производители из экономических соображений часто устанавливают элементы, рассчитанные на ток не более 1 А (хотя микросхема способна обеспечить ток до 3 А). Или, например, могут не быть установлены входные или выходные оксидные конденсаторы. Указанный в даташите диод Шоттки N5824 также начинает нагреваться при токах выше 1,5 А. Вместо него следует использовать более мощный диод, например SR560. Все эти замены и упрощения приводят к перегреву платы и выходу ее из строя.

На видео показан пример сборки регулятора на 12 вольт.

Рекомендации по изготовлению

Производство требует электронных компонентов для выбранной схемы. Купить их можно в специализированных магазинах или в Интернете. Для устройства на основе интегрального линейного стабилизатора корпус не требуется, но необходимо позаботиться о радиаторе. Кроме того, радиатор понадобится при прокладке линии на дискретных элементах. Более сложные устройства нужно собирать на досках. Владельцы бытовой техники смогут самостоятельно спроектировать и гравировать печатную плату. В остальном лучше использовать макетную плату — вырезать нужный кусок и смонтировать на нем элементы.

Стабилизация напряжения ДХО

Монтаж разделочной доски.

также необходимо выбрать или собрать корпус, не забывая при этом о тепловыделении. Усадка платы в этом плане — не лучший вариант. Также вам понадобится паяльник с набором расходных материалов.

общие инструкции по изготовлению дать сложно — все зависит от выбранной схемы и предпочитаемых технологий. Но можно дать совет тем, у кого мало опыта в производстве электронных устройств:

  • все соединения необходимо тщательно пропаять (стараясь не перегреть элементы и проводники в изоляции) — условия эксплуатации будут связаны с тряской и перепадами температуры, а некачественная пайка сразу даст о себе знать;
  • корпус конструкции должен исключать попадание воды и грязи — при установке прибора под вытяжкой этих веществ будет достаточно;
  • если корпус не используется, места пайки нужно тщательно заизолировать — по тем же причинам;
  • после сборки и проверки работоспособности не лишним будет покрасить плату со стороны пайки и просушить.

Только тщательный подход к производству может гарантировать как минимум долгую работу самоделок в сложных условиях.

Установка на ДХО

Стабилизатор вне зависимости от того, как он собран, устанавливается в разрыв провода, идущего от переключателя или контроллера к дневным ходовым огням. Делается это в любом удобном месте. Если мощности регулятора достаточно для работы с двумя лампами, можно включить его в разрыв провода питания двух ламп, до точки разделения. Если нет, то на каждую лампу ДХО требуется по два устройства.

Стабилизация напряжения ДХО

Подключение стабилизатора устройства.

Нельзя забывать подключить отрицательный провод к общему проводу автомобиля. Еще один часто задаваемый вопрос — установка радиатора для линейного регулятора. Есть идея использовать кузов в качестве охлаждающего элемента. Его площадь большая, и он отлично подходит для отвода тепла. При этом обеспечен надежный тепловой контакт между поверхностью микросхемы и поверхностью корпуса. А для этого потребуется как минимум удаление краски на месте установки, а также просверливание отверстия под крепежный винт. В этом месте быстро образуется очаг коррозии. Поэтому идея не самая лучшая. Лучше сделать небольшой отдельный радиатор из куска алюминиевого листа.

Видео: подключение и проверка стабилизаторов L7812CV и LM317T на светодиодные ДХО на ВАЗ-2106.

Проблема использования стабилизатора дневных ходовых огней не так проста, как кажется на первый взгляд. Чтобы принять решение о его применении и выборе метода установки, требуется некоторое техническое обучение. Материалы обзора помогут сделать этот выбор.

Оцените статью
Добавить комментарий