Светилов
Назад

Стабилизация напряжения ДХО

Время на чтение: 10 мин
0
71

В последние годы автолюбители стали оснащать свои автомобили дневными ходовыми огнями. Хотя правила допускают в этом качестве использовать штатные осветительные приборы (противотуманки, фары и т.д.), многие предпочитают выполнять ДХО в виде отдельных блоков. И часть автомобилистов столкнулась с тем, что светодиоды, на основе которых выполнены фонари, выходят из строя, не проработав и года. Причину столь короткой службы никто детально не выяснял. Возможно, это связано с качеством LED от неизвестных производителей, или с тем, что изготовители намного завышают заявленный ресурс полупроводниковых изделий, а может быть все дело в недостаточном охлаждении.

Но существует устойчивое мнение, что светодиоды выходят из строя из-за нестабильного напряжения в бортсети авто или из-за кратковременных выбросов по цепи питания, амплитуда которых достигает нескольких десятков вольт. Спастись от этой беды пытаются установкой стабилизатора напряжения бортсети для ДХО автомобиля.

На сколько вольт должен быть стабилизатор

Если стабилизатор для ДХО используется с промышленными фонарями, то его выходное напряжение должно быть равно напряжению питания, обозначенному на корпусе прибора. В большинстве случаев это 12 вольт. Для самодельной системы надо рассмотреть ее схему.

Стабилизация напряжения ДХО
Схема фонаря из цепочки стабилитронов.

Обычно она состоит из последовательной цепочки 2..4 светодиодов и гасящего 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 цепочки из трех элементов надо обеспечить 3.6*3=10,8 вольт. Еще небольшое напряжение должно упасть на балласте (его величина определяется при расчете, 1..2 вольта). В итоге выходим примерно на 12 вольт.

Тип LEDМощность, ВтПадение напряжения, В
TDS-P003L4U1333,6
TDSP005L801156,5
ARPL-Star-3W-BCB33..3,6
STAR 3WR33,6
High Power 3 W33,35..3,6

Какие бывают стабилизаторы напряжения для ДХО

Самые простые и недорогие стабилизаторы – линейного типа. Они перераспределяют напряжение сети между регулирующим элементом (транзистором) и нагрузкой.

Стабилизация напряжения ДХО
Принцип работы линейного регулятора напряжения.

При уменьшении входного напряжения или увеличении тока нагрузки транзистор приоткрывается, и напряжение на нагрузке увеличивается. Если входное напряжение увеличилось или ток нагрузки упал, регулятор немного закрывает силовой элемент, и напряжение на нагрузке уменьшается. Так достигается стабильность. Достоинства таких стабилизаторов:

  • простота;
  • низкая стоимость;
  • можно купить в интегральном исполнении на фиксированное напряжение.

Среди минусов – большие потери мощности за счет рассеяния на регулирующем элементе (в связи с этим нужен эффективный теплоотвод) и необходимость заметного превышения входного напряжения над выходным.

От этих недостатков свободны импульсные стабилизаторы, они распределяют энергию во времени, но их проблема – сложность изготовления. Для самостоятельной сборки нужны определенные знания и квалификация.

Как правильно подобрать

Для подбора прибора промышленного изготовления надо задаться следующими параметрами:

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

Как подбирать выходное напряжение, сказано выше. Рабочий ток должен превышать ток потребления фонарей (или фонаря, если стабилизатор ставится на каждый прибор отдельно) с запасом. На последний параметр мало кто обращает внимание, а он может оказать критическое влияние на работу всей системы.

Читайте также: Как правильно выбрать ходовые огни на авто, чтобы не оштрафовали

Изучаем популярные схемы стабилизатора напряжения

В первую очередь надо выбрать схему устройства. В глобальной сети много рекомендаций собирать такие блоки 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 вольта).

Те, кто публикует такие схемы, обращают внимание на их простоту и отсутствие необходимости настройки, совершенно забывая об одной проблеме. Для нормальной работы на таком стабилизаторе должно падать не менее 2,5 вольт – об этом написано в любом даташите. Попросту, для хоть сколько-нибудь эффективной стабилизации на выходе, на входе должно быть не менее 14,5 вольт. В автомобиле с исправным генератором такого напряжения быть не должно, а при более низком значении применять такую схему бессмысленно. В качестве компромисса можно использовать девятивольтовый стабилизатор (LM7809), его работоспособность начнется от 11,5 вольт на входе, но при этом упадет яркость свечения фонарей. По требованиям ГОСТ минимальная сила света должна составлять 400 кд, и ниже этого предела опускаться нельзя.

Еще более бездумными выглядят рекомендации ставить на входе диод.

Стабилизация напряжения ДХО
Схема из сети – микросхема 7812 с диодом на входе.

Его назначение весьма сомнительно – защищать микросхему от обратной полярности при стабильном монтаже не надо. Но на кремниевом p-n переходе дополнительно упадет еще 0,6 вольта, и для нормальной работы понадобится не менее 15 вольт.

Схемы с интегральным линейником на 12 вольт (с диодом или без него) пригодны разве что для среза высоковольтных всплесков по шине +12 вольт (если таковые на самом деле присутствуют). То есть они могут служить своеобразным «барьером Зенера», но такой барьер можно сделать гораздо проще. Надо включить параллельно цепочке светодиодов стабилитрон Uст, немного превышающее рабочее напряжение. В нормальном режиме его сопротивление велико, он не окажет влияния на работу осветительного прибора. При превышении напряжения стабилизации (например, 15 вольт) он откроется и «срежет» излишек.

Стабилизация напряжения ДХО
Подключение стабилитрона параллельно фонарю.

Немного лучше работают стабилизаторы на микросхемах LDO (low drop out). Они выглядят подобно обычным линейным регуляторам, но им для нормальной работы необходимо падение всего в 1,2 вольта, и эффективная стабилизация начнется уже при 13,2 вольтах. Что уже лучше, но все равно недостаточно для нормального функционирования. Для работы в такой схеме подойдут микросхемы LM1084 и LM1085, но схема их включения несколько сложнее.

Стабилизация напряжения ДХО
Схема включения LDO LM1084.

Для получения выходного напряжения 12 вольт сопротивление резистора R1 должно быть 240 Ом, а R2 – 2,2 кОм. Имеется принципиальное препятствие для дальнейшего снижения падения – регулятор выполнен на биполярном транзисторе, и на его эмиттерном и коллекторном переходах должно упасть не менее 1,2 вольт. Это легко обходится применением полевого транзистора в качестве регулирующего элемента. Интегральные микросхемы, построенные по такому принципу, найти сложно, еще сложнее подобрать по нужным параметрам и они стоят дороже. А вот сделать самому такое устройство на дискретных элементах по силам даже радиолюбителю средней квалификации.

Стабилизация напряжения ДХО
Схема линейного регулятора на мощном полевом транзисторе.

Номиналы элементов:

  • R1 — 68 кОм;
  • R2 — 10 кОм;
  • R3 — 1 кОм;
  • R4,R5 — 4,7 кОм;
  • R6 — 25 кОм;
  • VD1 — BZX84C6V2L;
  • VT1 — AO3401;
  • VT2,VT3 — 2N5550.

Выходное напряжение задается соотношением R5/R6. При указанных номиналах на выходе будет 12 вольт, на входе понадобится не более 12,5. Это cерьезное улучшение. Но принципиального скачка можно добиться только применением импульсного источника питания. Такой преобразователь по схеме Step-Up можно собрать на микросхеме XL6009.

Стабилизация напряжения ДХО
Схема импульсника на XL6009.

Такой стабилизатор в готовом виде можно заказать на популярных интернет-площадках. Но есть проблема – производители из экономии часто устанавливают элементы, рассчитанные на ток не более 1 А (хотя микросхема способна выдать ток до 3 А). Или, например, могут быть не установлены входные или выходные оксидные конденсаторы. Даже диод Шоттки  N5824, указанный в даташите, при токах выше 1,5 А начинает греться.  Вместо него надо применить более мощный диод, например SR560. Все эти замены и упрощения ведут к перегреву платы и выходу ее из строя.

В видео показан пример сборки стабилизатора на 12 вольт.

Рекомендации по изготовлению

Для изготовления потребуются электронные компоненты для выбранной схемы. Приобрести их можно в специализированных магазинах или через интернет. Для устройства на интегральном линейном стабилизаторе корпус не нужен, но надо позаботиться о радиаторе. Также радиатор понадобится при изготовлении линейника на дискретных элементах. Более сложные устройства надо собирать на платах. Владеющие домашними технологиями смогут разработать и вытравить печатную плату самостоятельно. Остальным лучше воспользоваться макетной платой – отрезать необходимый кусочек и смонтировать элементы на нем.

Стабилизация напряжения ДХО
Монтаж на макетной плате.

Также надо подобрать или собрать корпус, не забывая об отводе тепла. Затянуть плату в термоусадку – не лучший вариант в этом плане. Также понадобится паяльник с набором расходников.

Общую инструкцию по изготовлению дать сложно – все зависит от выбранной схемы и предпочитаемых технологий. Но можно дать несколько советов тем, у кого опыта в изготовлении электронных устройств немного:

  • все соединения надо тщательно пропаивать (стараясь не перегреть элементы и проводники в изоляции) – условия эксплуатации будут сопряжены с тряской и перепадами температур, и некачественная пайка сразу даст о себе знать;
  • корпус конструкции должен исключать попадания внутрь воды и грязи – при установке устройства под капотом этих субстанций будет достаточно;
  • если корпус не используется, места пайки надо тщательно изолировать – по тем же резонам;
  • после сборки и проверки работоспособности не будет лишним покрыть плату со стороны пайки лаком и просушить.

Только тщательный подход к изготовлению может гарантировать хоть сколько-нибудь долгую работу самоделки в жестких условиях.

Читайте также

Самостоятельное изготовление ДХО

 

Установка на ДХО

Стабилизатор, вне зависимости от того, по какой схеме он собран, устанавливается в разрыв провода, идущего от выключателя или контроллера к фонарям дневных ходовых огней. Делается это в любом удобном месте. Если мощность регулятора достаточная для работы с двумя фонарями, можно включить его в разрыв провода питания двух фонарей, до точки разделения. Если нет – для каждой лампы ДХО потребуется два устройства.

Стабилизация напряжения ДХО
Подключение стабилизирующего устройства.

Надо не забывать подключать минусовой провод к общему проводнику автомобиля. Еще один часто возникающий вопрос – установка радиатора для линейного регулятора. Существует идея использовать в качестве элемента охлаждения кузов автомобиля. Его площадь велика, и он будет великолепно отводить тепло. При условии, что обеспечен надежный тепловой контакт между поверхностью микросхемы и поверхностью кузова. А это потребует, как минимум, удаление лакокрасочного покрытия в месте установки, а также сверления отверстия под винт крепления. В этом месте быстро образуется очаг коррозии. Поэтому данная идея не самая удачная. Лучше сделать небольшой отдельный радиатор из кусочка листового алюминия.

Видео: Подключение и проверка стабилизаторов L7812CV и LM317T для светодиодных ДХО на ВАЗ-2106.

Вопрос применения стабилизатора для дневных ходовых огней не так прост, как это кажется на первый взгляд. Для принятия решения о его применении и выборе способа установки требуется определенная техническая подготовка. Материалы обзора помогут сделать этот выбор.

Автор:
Попков Алексей
Поделиться
Комментарии:
Комментариев еще нет. Будь первым!
Имя
Укажите своё имя и фамилию
E-mail
Без СПАМа, обещаем
Текст сообщения
Отправляя данную форму, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности и правилами нашего сайта.

Adblock
detector