ตัวควบคุมกระแสไฟแบบปรับได้บน LM317 สำหรับ LEDs

ความต้องการระบบรักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการแสดงความสนใจเป็นพิเศษในอุปกรณ์ที่ทำงานร่วมกับแหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับ LED ตัวกันโคลงปัจจุบันของ lm317 เป็นอุปกรณ์ที่เรียบง่าย ราคาไม่แพง แต่เชื่อถือได้ ซึ่งคุณสามารถซื้อหรือประกอบเองได้ ในกรณีหลังนี้ คุณจำเป็นต้องรู้กฎพื้นฐานของเครื่องมือวัด ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยเมื่อทำงานกับไฟฟ้า และเตรียมชุดองค์ประกอบมาตรฐาน

ความเสถียรของกระแสและแรงดันไฟมีไว้เพื่ออะไร?

จำนวนอุปกรณ์ไฟฟ้าในบ้านเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาจำนวนเครื่องใช้ไฟฟ้าเพิ่มขึ้นหลายเท่า เป็นผลให้ความต้องการระดับแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายไฟฟ้าเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ อาคารส่วนใหญ่ (ที่อยู่อาศัยและอุตสาหกรรม) และโรงไฟฟ้าต่างๆ ถูกสร้างขึ้นเมื่อ 30-40 ปีที่แล้ว

อุปกรณ์ที่ทันสมัยบางตัวผลิตขึ้นโดยมีตัวปรับความเสถียรในตัว - วงจรขนาดเล็กเพื่อป้องกันความเสียหายจากไฟกระชาก แต่ส่วนใหญ่ไม่มีอุปกรณ์เพิ่มเติมและแม้แต่การลดลงเล็กน้อยในเครือข่ายก็คุกคามที่จะเกิดเพลิงไหม้ เครื่องใช้ในครัวเรือนขนาดใหญ่ (ไม่ใช่ดิจิทัล) มีความเสี่ยงสูง โดยเฉพาะหม้อน้ำและเครื่องซักผ้า

เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายและให้แน่ใจว่ามีแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรในเครือข่ายจึงติดตั้งตัวกันโคลง นี่เป็นทางเลือกสำหรับทุกบ้าน หากอาคารมีกระแสไฟคงที่โดยไม่มีความผันผวนอย่างรุนแรง (ภายใน 220 โวลต์โดยมีข้อผิดพลาดสูงสุด 10%) จะไม่มีอุปกรณ์เพิ่มเติม แต่เมื่อไฟกระชากคงที่ การติดตั้งเครื่องกันโคลงจะช่วยประหยัดอุปกรณ์และจ่ายไฟได้

ประเภทของอุปกรณ์รักษาเสถียรภาพ

ก่อนซื้ออุปกรณ์ คุณควรทำความคุ้นเคยกับประเภทและคุณสมบัติหลักก่อน แต่ละแบบมีข้อดีและข้อเสีย ซึ่งออกแบบมาสำหรับระดับแรงดันไฟและจำนวนอุปกรณ์ที่แตกต่างกัน หลักการทำงานก็ต่างกัน

รีเลย์

ตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับบ้านพาร์ทเมนท์ส่วนตัวและในชนบท มีการติดตั้งขดลวดแม่เหล็กหลายอันบนหม้อแปลง ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าตก การสลับเกิดขึ้นระหว่างกัน ซึ่งช่วยให้รักษากระแสไฟในโหมดเดียวกันได้ ข้อเสีย ได้แก่ :

• เปลี่ยนการไหลของพลังงานในโหมดทีละขั้นตอน (กะทันหันเป็นระยะ);
• ความโค้งของไซนูซอยด์ของกระแสแรงดัน
• พลังงานต่ำในขณะที่หดตัว

ค่าใช้จ่ายของอุปกรณ์ดังกล่าวต่ำกว่าโคลงรุ่นอื่นมาก ความคิดเห็นของเจ้าของเป็นสิ่งที่ดีอุปกรณ์เพียงพอสำหรับเครือข่ายในบ้าน

อิเล็กทรอนิกส์

ตัวปรับความคงตัว "เติม" แบบอิเล็กทรอนิกส์มีสองประเภท - ไตรแอกและไทริสเตอร์ ในตอนแรก การสลับไปมาระหว่างขดลวดในโหมดอัตโนมัตินั้นดำเนินการโดยกลไกขนาดเล็ก - triac ประสิทธิภาพของเครื่องสูง ทำงานเร็ว ข้อดีที่สำคัญสำหรับการใช้งานในประเทศคือการทำงานที่ไร้เสียงรบกวน ประเภทที่สองไม่มีประสิทธิภาพ มักใช้เพื่อทำให้เครือข่ายในบ้านมีเสถียรภาพโดยไม่มีแรงดันไฟฟ้ามาก ข้อเสียเปรียบที่โดดเด่นที่สุดคือต้นทุน

เครื่องกลไฟฟ้า

ชื่ออื่นๆ ได้แก่ เซอร์โวมอเตอร์ เซอร์โวมอเตอร์ หลักการทำงาน - ด้วยความช่วยเหลือของไดรฟ์ไฟฟ้า อิเล็กโทรดคาร์บอนจะเคลื่อนที่ไปตามขดลวด ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าที่ไม่ขาดตอน มักจะซื้อสำหรับความต้องการของครัวเรือนและสถานที่ขนาดเล็ก (บ้าน, กระท่อมฤดูร้อน, สำนักงาน) ข้อดี - ราคา ความกะทัดรัด การสลับที่ราบรื่น ข้อเสีย - เสียงรบกวน ความเร็วในการเปลี่ยนช้า

Ferroresonant

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการใช้งานน้อยมากเนื่องจากมีอุปกรณ์ที่ทันสมัยกว่าเข้ามา เอฟเฟกต์เฟอร์โรเรโซแนนซ์เกิดขึ้นในระบบปฏิสัมพันธ์ระหว่างหม้อแปลงและตัวเก็บประจุ อุปกรณ์มีขนาดใหญ่ เสียงดัง และไม่ทำงานภายใต้การโอเวอร์โหลดอย่างกะทันหันและมีนัยสำคัญ ข้อดี - อายุการใช้งานยาวนาน ความสามารถในการใช้ในห้องที่มีความชื้นสูง

อินเวอร์เตอร์

อุปกรณ์ประเภทนี้มีประสิทธิภาพและมีราคาแพง ใช้ในชีวิตประจำวันและในโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ความแตกต่างที่สำคัญคือคริสตัลออสซิลเลเตอร์และตัวควบคุม ซึ่งแปลงแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตเป็นกระแสตรง และที่เอาต์พุตเป็นกระแสสลับ การสร้าง Double Shaping พร้อมกันช่วยให้คุณทำงานกับระดับกระแสไฟที่แตกต่างกัน - ตั้งแต่ 115 ถึง 300 โวลต์ ข้อดี - ไม่มีเสียงรบกวน ขนาดเล็ก การสลับและการควบคุมที่รวดเร็ว คุณสมบัติเพิ่มเติมอื่นๆ (เช่น การป้องกันเครื่องใช้ในครัวเรือนจากแรงดันไฟฟ้าเกิน)

ไดอะแกรมอุปกรณ์เชิงเส้น

ตัวปรับกระแสไฟบน lm317 เป็นอุปกรณ์ที่ทำงานบนวงจรสวิตช์แรงดันไฟฟ้าเชิงเส้น ไมโครเซอร์กิตดังกล่าวใช้สำหรับเครือข่ายที่ไม่ต้องการประสิทธิภาพสูงและใช้พลังงานมากเกินไป โดยเฉพาะเพื่อรองรับการทำงานของ LEDs ประโยชน์ที่ได้รับ:

• ป้องกันไฟกระชากอย่างกะทันหัน, ระดับพลังงานที่มากเกินไป;
• การกลับขั้วของกระแสที่องค์ประกอบอินพุต
• ขาดชิ้นส่วนและอุปกรณ์เพิ่มเติม

ข้อเสียรวมถึงประสิทธิภาพที่ต่ำกว่า - แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับเกินกว่าที่กำหนดจะถูกประมวลผลเป็นความร้อนดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการระบายความร้อนเพิ่มเติม

สำหรับการทำงานที่เสถียร จำเป็นต้องมีความแตกต่างในเชิงบวกของกระแสที่อินพุตและเอาต์พุต - ตัวปรับความเสถียรเชิงเส้นหยุดทำงานเมื่อลดลง 0.4V (แม้ที่ 0.5V) ดังนั้นวงจรจ่ายไฟบน lm317 ที่มีการควบคุมกระแสและแรงดันจึงไม่ถูกใช้สำหรับอุปกรณ์ขนาดใหญ่และเครือข่าย "หนัก"

ลักษณะสำคัญ

ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าบน lm317 ทำงานภายในช่วงของแหล่งจ่ายไฟบางช่วง ขีดจำกัดคือขั้นต่ำ 1.25V สูงสุด 37V ที่เอาต์พุต กำลังไฟไม่เกิน 1.5 แอมแปร์ ข้อผิดพลาดกับการเชื่อมต่อที่ไม่เสถียรสูงถึง 0.1%

ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าบนไมโครเซอร์กิต lm317 มีระบบป้องกันภายในเพิ่มเติม: จากไฟฟ้าลัดวงจร จากแรงดันไฟเกินจากความร้อน จากการกระจายแรงดัน "ส่วนเกิน" ที่มากเกินไป

การจำกัดความร้อนมีให้โดยไมโครเซ็นเซอร์พิเศษที่รับประกันการปกป้องอุปกรณ์จากพลังงานที่สูญเสียไป - หากเกิดเหตุการณ์นี้ อุปกรณ์จะปิดและไม่ได้รับผลกระทบ

กำลังไฟฟ้าและแรงดันไฟเข้า

เพื่อให้ตัวควบคุมกระแสไฟทำงานบนวงจร lm317 แรงดันไฟฟ้าที่ส่วนอินพุตต้องไม่สูงกว่า 40 โวลต์ ในกรณีนี้ ความแตกต่างของกระแสไฟขั้นต่ำที่อินพุตและเอาต์พุตต้องเกิน 2 โวลต์

เพื่อให้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าทำงานบน lm317 วงจรต้องไม่ได้รับโหลดที่มากกว่า 1.5A หากไม่มีการระบายความร้อนเพิ่มเติม ระดับจะลดลง กำลังไฟฟ้าโดยประมาณคำนวณโดยการคูณสองตัวบ่งชี้ - กำลังไฟฟ้าของกระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์ระหว่างอินพุตและเอาต์พุต

ที่อุณหภูมิแวดล้อมสูงถึง 30 ° C อนุญาตให้มีการกระจายพลังงานสูงถึง 1.5W (หากไม่มีฮีตซิงก์) ในระดับปกติของการกระจายความร้อน อนุญาตให้กระจายได้ถึง 20W

การออกแบบอุปกรณ์

วงจรจ่ายไฟโคลง lm317 ที่มีการควบคุมกระแสและแรงดันที่มีการจัดเรียงขั้นต่ำมีตัวต้านทานสองตัวซึ่งความแตกต่างในความต้านทานซึ่งควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตและตัวเก็บประจุค่าเฉลี่ยของกระแสบนองค์ประกอบรองรับคือ 1.25 V ความต้านทานไม่ควรเกิน 240 โอห์ม

ตัวกันโคลงในไดอะแกรม lm317 ทำจากพลาสติก ตัวเลือกที่เป็นไปได้: TO 220 และ 220FP, SOT23 และ D2PAK ระบบป้องกันภายในช่วยให้อุปกรณ์ทำงานได้ในกรณีที่มีการตัดการเชื่อมต่ออินพุตควบคุม

ไดรเวอร์พัลส์

ไดรเวอร์ที่มีระบบแรงกระตุ้นคือตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเดียวกัน แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับช่วยให้คุณสามารถควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ได้ หากระดับต่ำกว่า 2-3 แอมแปร์ ไม่จำเป็นต้องมีการกระจายความร้อนเพิ่มเติม

อุปกรณ์พัลส์ "ตัด" กระแสอินพุตเพื่อให้ได้ระดับแรงดันที่ต้องการที่เอาต์พุต มันสามารถทำงานกับเครือข่ายที่มีโหลดสูง จุดด้อย - คุณต้องมีแหล่งพลังงาน ค่าใช้จ่าย สนามแม่เหล็กไฟฟ้า "พิเศษ" ภายนอกแยกต่างหาก ประกอบเองที่บ้านยาก

ไดอะแกรมการเชื่อมต่อ

วงจรสำหรับเปิดหน่วยจ่ายไฟบน lm317 ที่มีการควบคุมกระแสและแรงดันช่วยให้สามารถใช้โคลงในเครือข่ายที่มีแรงดันไฟฟ้าที่ไม่ได้มาตรฐาน จำเป็นต้องมีตัวต้านทานอย่างน้อยสองตัวเพื่อให้อุปกรณ์ทำงานได้ ตัวบ่งชี้ที่สำคัญที่สุดคือแรงดันไฟฟ้าของจุดอ้างอิง ระดับของกระแสไฟขาออก

แหล่งจ่ายไฟเสถียรที่ง่ายที่สุด

จำเป็นต้องใช้ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าเพื่อป้องกันอุปกรณ์ในครัวเรือนและอุตสาหกรรมเท่านั้น ในห้องปฏิบัติการ อุปกรณ์ช่วยหลีกเลี่ยงกระแสไฟที่มากเกินไปและความเหนื่อยหน่ายของเครือข่าย ดังนั้น ผู้เริ่มต้นและช่างเทคนิคมืออาชีพจึงมักใช้บล็อกที่มีความเสถียรอย่างน้อยที่สุด

ข้อดีหลัก:

• ประกอบง่าย
• งานที่เชื่อถือได้
• ชิ้นส่วนราคาไม่แพงและราคาไม่แพง

ข้อเสีย ได้แก่ ประสิทธิภาพเอาต์พุตต่ำ การใช้หม้อน้ำขนาดใหญ่ และอุปกรณ์ขนาดใหญ่

อุปกรณ์มาตรฐานจะต้องมีองค์ประกอบหลายอย่าง:

• lm317 วงจร;
• ทรานซิสเตอร์พร้อมกล่องพลาสติก
• ไดโอด;
• ตัวต้านทานสองตัว
• ตัวเก็บประจุสองตัว
• สะพานไดโอด

จำนวนชิ้นส่วนขั้นต่ำและการออกแบบที่เรียบง่ายจะช่วยให้คุณประกอบตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็วและใช้สำหรับเครือข่ายขนาดเล็ก

ตัวชี้วัดขององค์ประกอบนั้นไม่สำคัญ ตัวอย่างเช่น ตัวต้านทานบน R1 สามารถอยู่ในช่วง 30 ถึง 50 โอห์ม และไม่ได้ติดตั้งไดโอด

แหล่งจ่ายไฟโคลงแบบบูรณาการ

อุปกรณ์ที่มีระบบการทำงานแบบบูรณาการถูกนำมาใช้ในตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า ระบบเสียง แอมพลิฟายเออร์ พาวเวอร์ซัพพลาย และอื่นๆ ทุกส่วนของโครงสร้างเชื่อมต่อกันด้วยคริสตัลซิลิกอนเพื่อให้ลำดับของโครงสร้างเป็นตัวกันโคลง ในวิศวกรรมไฟฟ้าใช้สองประเภท:

• ใช้เซมิคอนดักเตอร์
• ด้วยการใช้องค์ประกอบฟิล์ม (ไฮบริด)

วงจรมาตรฐานประกอบด้วยชิ้นส่วนทั่วไปหลายส่วน: แหล่งอ้างอิง แอมพลิฟายเออร์ ตัวควบคุม และกลไกการป้องกันสำหรับการปิดเครื่องและป้องกันการลัดวงจร

วงจรรวมเป็นอุปกรณ์ที่มีวงจรการทำงานที่สมบูรณ์ แต่ละแห่งมีทางเข้าออกและทางพื้นดิน

คุณสามารถใช้วงจรดังกล่าวกับตัวบ่งชี้แรงดันไฟฟ้าบางตัวเท่านั้น ขีดจำกัดที่อนุญาตคือตั้งแต่ 5 ถึง 24V สำหรับกระแสไฟ - น้อยกว่า 1A

วงจรรวมมีตัวจำกัดแรงดันไฟขาออก มีการติดตั้งระบบป้องกันความร้อนสูงเกินไปเพิ่มเติม

วงจรกันโคลงพร้อมแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุม

สะพานเรียงกระแสในอุปกรณ์ดังกล่าวช่วยให้คุณสามารถแปลงกระแสสลับเป็นกระแสคงที่ได้ ตัวเก็บประจุตัวหนึ่งกรองพลังงานกระเพื่อม ส่วนอีกตัวหนึ่งทำให้การเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าราบรื่นขึ้น ประเภทนี้ช่วยให้ตัวควบคุมทำงานที่ความถี่ DC ต่ำ

การเลือกตัวต้านทานจะดำเนินการตามค่าที่กำหนดที่อนุญาตสำหรับตัวกันโคลง ข้อผิดพลาดควรน้อยที่สุด ตัวเลือกที่ดีที่สุดคือการคำนวณที่แม่นยำ

พื้นที่สมัคร

ตัวกันโคลงที่ใช้ไมโครเซอร์กิต LM317 นั้นใช้เพื่อทำให้ตัวบ่งชี้หลักของอุปกรณ์ทางเทคนิคมีเสถียรภาพ อุปกรณ์ดังกล่าวประกอบได้ง่ายด้วยตัวเองและอุปกรณ์ที่ผลิตจากโรงงานมีราคาไม่แพง สำหรับคลาสนี้ มีข้อมูลการดำเนินงานและอายุการใช้งานที่ยอดเยี่ยม หากไม่มีไฟกระชากที่แรงเกินไป

ข้อเสียคือขีด จำกัด แรงดันไฟฟ้า - ไม่เกิน 3V ตัวกันโคลงที่ใช้เคส TO 220 เป็นรุ่นราคาประหยัดที่สุดซึ่งใช้ในหลายพื้นที่:

• เครือข่ายครัวเรือน (บ้าน);
• สภาพห้องปฏิบัติการ
• ไฟ LED (ไดโอดเปล่งแสง)

ระบบป้องกันแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ไมโครเซอร์กิต LM317 เป็นอุปกรณ์ที่เชื่อถือได้ เรียบง่าย และสะดวกสบาย ค่าใช้จ่ายมีขนาดเล็ก แต่ลักษณะเป็นบวก สารเพิ่มความคงตัวเหล่านี้มักใช้สำหรับไฟ LED ในรถยนต์