Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения Инструменты

На смену популярной отечественной линейке КРЕНхх пришёл импортный стабилизатор на микрохеме L7812 (или просто 7812). Его схема включения не изменилась, да и характеристики улучшились незначительно. Подробнее смотрите в даташите к нему.

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

Технические параметры L7812

  • Корпус TO220
  • Номинальный выходной ток, А 1.2
  • Максимальное входное напряжение, В 40
  • Выходное напряжение, В 12

Цоколёвка показана на рисунке ниже. Там вы можете увидеть и отличия по подключению L7812 от L7912, работающего с общим плюсом.

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

При всех своих достоинствах, данный стабилизатор напряжения обладает максимальным током нагрузки в 1,5А, что зачастую не позволяет его использовать для питания различного рода токоемких устройств, к примеру автомобильную магнитолу. Однако неплохие характеристики этого стабилизатора и наличие защиты создали ему популярность. Описанная в datasheet схема увеличения максимального тока использует дополнительный мощный P-N-P транзистор.

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

Описанная же мной схема работает c N-P-N транзисторами, куда отлично впишутся КТ803/КТ805/КТ808, которые можно найти везде. Поэтому если вы живете в деревне и мощных P-N-P транзисторов вам не найти, как в 70-80-е годы прошлого века, смело собирайте.

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

Диод D1 компенсирует падение 0,6В на силовом транзисторе Q1, включенном по схеме эмиттерного повторителя. В качестве D1 пойдут 1N4007 и аналогичные. В качестве Q1 КТ803, КТ805, КТ808, КТ819 в металлических корпусах. Можно все оставить так, а можно сделать и так:

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

Как выбрать радиатор? Выделяемая на силовом транзисторе мощность приблизительно равна:

P=(Uвход-Uвыход)*Iнагр

Тогда приблизительно каждый ватт тепла необходимо рассеить на 10см2 охлаждающей поверхности.

Сам стабилизатор L7812 устанавливается на тот-же радиатор или на отдельный, по площади приблительно в 30 раз меньшей, чем у Q1.

Какой выбрать максимальный ток полученного стабилизатора? Здесь все зависит от тока, который вам нужен. Это должен быть такой ток, который не выходил бы за пределы допустимого для Q1. Предположим максимальный ток 3А. Падение напряжения на резисторе R1 – 0.6В. Тогда:

Рассеиваемая им мощность: P=(Uпад^2)/R1=1.8Вт, с технологическим запасом 50% вам потребуется резистор мощностью 4Вт.

Периодически возникающая потребность запитать всевозможные устройства, имеющие как правило разные требования к величине питающего напряжения, побудило наконец создать универсальный блок питания на нагрузку до 1,5 А. В инете масса схем подобного рода устройств. Я взял за основу одну простую и подходящую для меня на основе стабилизатора LM317, решил несколько доработать ее и воплотить в жизнь.

Дело в том, что в этой схеме регулировка выходного напряжения осуществляется переменным резистором 4,7 ком. Собрав схему на макетной плате, я понял, что такая регулировка уж очень неудобна, — очень сложно точно выставить нужное напряжение вращая движок резистора. Слишком большая чувствительность, и любое прикосновение к ручке вызывает значительное изменение напряжения на выходе. Я его заменил на дискретный галетный переключатель вот такого типа:

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

В результате нужное напряжение выбирается положением этого переключателя, коммутирующего соответствующие постоянные резисторы. Получилась вот такая схема.

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

Линейный регулируемый стабилизатор LM317 позволяет регулировать напряжения в диапазоне от 1,2 до 35 вольт. Мне нужен был следующий ряд — 1,5; 5; 9; 12; 15в. Это было выполнено путем подбора сопротивлений резисторов соответствующих положению переключателя на напряжения этого ряда. Правда один вывод переключателя я оставил не задействованным ( фактически разрыв в управляющей цепи микросхемы).

Это я оставил сознательно (пусть будет), так как в этом положении на выходе появляется входное напряжение за минусом незначительного падения на микросхеме. У меня это — 33 вольта. Может когда пригодится.

Теперь о питании. У меня применен тороидальный трансформатор ТТП-40 с действующим напряжением вторичной обмотки 25в. После входного фильтра (конденсатор С1) напряжение на входе микросхемы 35в. Это почти предел по входному напряжению данного стабилизатора, больше подавать на него не желательно.

При работе микросхемы на нагрузках с низким напряжением на ней выделяется значительное тепло. Поэтому она помещена на ребристый радиатор с площадью поверхности около 300 см2. Но его нужно чем-то охлаждать в закрытом корпусе. Решил поставить вентилятор, не очень злобный, 60х60 мм. Но желательно, чтобы он работал, когда на то есть основания, то есть соответствующая температура радиатора, иначе зачем гонять зря воздух с пылью. Появилась схема управления кулером.

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

Подстроечным резистором Р1 настраивается температура срабатывания реле на включение вентилятора. Я настроил примерно на 40 градусов по замеру пирометром Fluke. Но питание схемы – 12в. . Значит нужно где-то его брать. После диодной сборки выпрямителя и конденсатора фильтра основной схемы блока питания – 35в.

Можно конечно его подать на микросхемный стабилизатор типа L7812 и получить на выходе вожделенные 12в, но в таком режиме стабилизатор будет успешно работать еще и нагревателем воздуха, просаживая на себе эту дельту. Что ж городить и под него ацкий радиатор с гектар? Нет конечно. Нужно делать еще одну обмотку на трансформаторе с выходом примерно 15в.

Читать также:  Кнопка для реверса электродвигателя

А это вторая часть моего марлезонского балета. Трансформатор тороидальный и намотать на него очень не просто. Но начнем. Ибо глаза бояться, а руки чешутся.

Для начала нужно определить, сколько витков мотать. Ведь количество витков на первичной обмотке мне не известно. Делаем следующее. Наматываем поверх обмоток 10-20-30 (кто на сколько сподобится) витков любого провода и замеряем напряжение на получившейся новой миниобмотке. Я намотал 10 витков и получил 1, 28в.

Следовательно, чтобы получить 15в нужно 15 разделить на 1,28 и умножить на 10. Результат – 117 витков. Это не десять и не двадцать, козьи пляски на лугу гарантированы! Несмотря на предстоящий ужас делаем следующее приспособление, — челнок типа рыбацкого мотовильца.

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

Его я сделал из того, что было под рукой – вырезал из блистерной упаковки и для жесткости примотал изолентой к получившемуся челноку небольшой гаечный ключ (если бы был ключ рожковый с двух сторон, то можно было бы использовать его в качестве челнока).

При этом, когда вырезал ножницами по концам блистерного челнока пазы для укладки провода, я не стал отрезать средние части, а просто их загнул, чтобы было за что закрепить начало провода. Длина челнока по средним вырезам получилась 15 см, то есть 30 см – один виток на челноке. Замерил длину одного витка провода на самом трансформаторе.

Пересчитал, сколько витков намотать на челнок, чтобы гарантированно хватило намотать на трансформатор 117 витков плюс запас процентов 5, который как известно, что-то там не трет и не делает и того хуже, прости Господи. Это не сложно. Намотал на челнок необходимую длину провода, Рис.4 ( сечение провода рассчитывается из предполагаемой нагрузки на обмотку и мощности трансформатора, я мотал диаметром 0,4 мм).

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

И, собственно, закрепив изолентой начало обмотки, начал аккуратно мотать 117 витков. Вот что получилось.

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

В процессе намотки я решил не доматывать 10 витков, чтобы получить напряжение где-то около 14в, учитывая, что входной фильтр поднимет его до 15-16в, что мне и нужно. Лишние вольты на входе – лишние калории тепла на микросхеме стабилизатора. После намотки закрепил обмотку изолентой, сделал отводы и замерил напряжение – 14,08 вольт.

Ок! Не зря старался! Да, забыл. Когда собирал схему, чтобы не искать клеммы Vago ( на фото) дабы соединить щупы тестера и концы обмотки трансформатора, в дурном порыве соединил их зажимами типа “крокодил” от выключенного лабораторного блока питания.

Смотрю, что такое?! Напряжение чуть выше 6 вольт и транс начал греться, как конфорка стремительно. Отключил. Секунды чесал репу, а потом догнал, — я же нагрузил его потрохами выключенного лабораторника. Чуть не спалил. Нашел клеммы, соединил, как положено, без дурного фанатизма. Результат на фото. Мораль — никогда не делай быстрее, чем думаешь.

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

Быстро собрал схему стабилизатора на микросхеме L7812 по типовой схеме его включения, установив на входе электролит 2200 мкф 35в, а на выходе 100 мкф 35в, предварительно на макетной плате, чтобы проверить его работу от новой обмотки. В качестве нагрузки подключил 5 ваттный резистор 51 ом. Ток нагрузки в результате получился 235 мА, что примерно соответствует потреблению вентилятора охлаждения.

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

Дальше собрал схему стабилизатора питания блока управления вентилятором на плате и установил в корпус устройства, чтобы проверить работу всего в целом. Универсальный блок питания работал штатно. В качестве нагрузки использовался резистор 25 вт 10 ом.

На напряжениях от 9 до 15 вольт ток изменялся от 1 до 1,5А в строгом соответствии с законом Ома. L317-я благополучно грелась в своем седалище на радиаторе, но под контролем блока управления кулером, который включал вентилятор при нагреве в зоне микросхемы свыше 40 градусов и отключал его при остывании ниже оного предела с небольшим гистерезисом.

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

В качестве индикации напряжения и тока я применил цифровой китайский вольтамперметр. Очень удобная фишка. Единственно, что при выставлении переключателя на 1,5в индикация пропадает. Девайс рассчитан на минимальное напряжение 4 в.

Предварительно я откалибровал его на лабораторном блоке питания. Для этого в его схеме предусмотрено два подстроечных резистора.

Хочу обратить внимание на один важный момент касательно тороидальных трансформаторов. В основном они предусматривают их крепление посредством центрального болта и верхней шайбы. Так вот, очень легко создать короткозамкнутый ацкий типа виток, крепя его в стальном или любом корпусе из магнитного материала со всеми вытекающими из этого гнусными последствиями. Ток, индуцируемый в этом витке пойдет через центральный болт, корпус и вернется, откуда пришел с офигительным эффектом.

У меня применен стальной корпус. Я не стал крепить тор штатно через центральный болт, дабы не гневить судьбу и не думать, а вдруг верхний торец болта коснется верхней крышки, когда на нее поставишь бутылку или еще чего прижмешь не дай боже ( за нижнюю то ведь он надежно с изумительным контактом закреплен!). Поступил по другому. Просверлил в днище отверстия и закрепил тор четырьмя диаметрально противоположными кабельными полиэтиленовыми хомутами (Рис.9). И держит хорошо, и «козы» не будет.

Читать также:  Приспособления для дремеля своими руками

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

Вот в общем-то и все. Теперь есть и что питать, и чем питать. На переднюю панель корпуса изготовил в программе Front Desinger лицевую часть с учетом расположения элементов, распечатал на бумаге, заламинировал и наклеил. А это готовое изделие.

Каждый раз, читая новые записи в блогах сообщества я сталкиваюсь с одной и той же ошибкой — ставят стабилизатор тока там, где нужен стабилизатор напряжения и наоборот. Постараюсь объяснить на пальцах, не углубляясь в дебри терминов и формул. Особенно будет полезно тем, кто ставит драйвер для мощных светодиодов и питает им множество маломощных. Для вас — отдельный абзац в конце статьи. =)

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

Сразу хочу извиниться перед всеми, чьи рисунки вдруг попадут в эту статью. Спасибо за труд, отмечайтесь в комментариях. Я добавлю авторство, если нужно.

Для начала разберемся с понятиями:

СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ
Исходя из названия — стабилизирует напряжение.
Если написано, что стабилизатор 12В и 3А, то значит стабилизирует именно на напряжение 12В! А вот 3А — это максимальный ток, который может отдать стабилизатор. Максимальный! А не «всегда отдает 3 ампера». То есть от может отдавать и 3 миллиампера, и 1 ампер, и два… Сколько ваша схема кушает, столько и отдает. Но не больше трех.
Собственно это главное.

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

И теперь я перейду к описанию видов стабилизаторов напряжения:

Линейные стабилизаторы (те же КРЕН или LM7805/LM7809/LM7812 и тп)

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

Импульсные стабилизаторы — гораздо круче, но и дороже. Обычно для рядового покупателя это уже выглядит как некая платка с детальками.

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

СТАБИЛИЗАТОР ТОКА
В применении к светодиодам именно их еще называют «светодиодный драйвер». Что тоже будет верно.

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

Теперь — к светодиодам. Ведь весь сыр-бор из-за них.

Светодиод питается ТОКОМ. Нет у него параметра НАПРЯЖЕНИЕ. Есть параметр — падение напряжения! То есть сколько на нем теряется.

Если написано на светодиоде 20мА 3.4В, то это значить что ему надо не больше 20 миллиампер. И при этом на нем потеряется 3.4 вольта.

Не для питания нужно 3.4 вольта, а просто на нем «потеряется»!
То есть вы можете питать его хоть от 1000 вольт, только если подадите ему не больше 20мА. Он не сгорит, не перегреется и будет светить как надо, но после него останется уже на 3.4 вольта меньше. Вот и вся наука.
Ограничьте ему ток — и он будет сыт и будет светить долго и счастливо.

Вот берем самый распространненый вариант соединения светодиодов (такой почти во всех лентах используется) — последовательно соединены 3 светодиода и резистор. Питаем от 12 вольт.

Резистором мы ограничиваем ток на светодиоды, чтобы они не сгорели (про расчет не пишу, в интернете навалом калькуляторов).

После первого светодиода остается 12-3.4= 8.6 вольт.
Нам пока хватает.
На втором потеряется еще 3.4 вольта, то есть останется 8.6-3.4=5.2 вольта.

И для третьего светодиода тоже хватит.
А после третьего останется 5.2-3.4=1.8 вольта.

И если захотите поставить четвертый, то уже не хватит.
Вот если запитать не от 12В а от 15, то тогда хватит. Но надо учесть, что и резистор тоже надо будет пересчитать. Ну вот собственно и пришли плавно к…

Простейший ограничитель тока — резистор. Их часто ставят на те же ленты и модули. Но есть минусы — чем ниже напряжение, тем меньше будет и ток на светодиоде. И наоборот. Поэтому если у вас в сети напряжение скачет, что кони через барьеры на соревнованиях по конкуру (а в автомобилях обычно так и есть), то сначала стабилизируем напряжение, а потом ограничиваем резистором ток до тех же 20мА.

И все. Нам уже плевать на скачки напряжения (стабилизатор напряжения работает), а светодиод сыт и светит на радость всем.
То есть — если ставим резистор в автомобиле, то нужно стабилизировать напряжение.

Можно и не стабилизировать, если вы расчитаете резистор на максимально-возможное напряжение в сети автомобиля, у вас нормальная бортовая сеть (а не китайско-русский тазопром) и сделаете запас по току хотя бы в 10%.

Ну и к тому же резисторы можно ставить только до определенной величины тока. После некоторого порога резисторы начинают адски греться и приходится их сильно увеличивать в размерах (резисторы 5Вт, 10Вт, 20Вт и тд). Плавно превращаемся в большой утюг.

Читать также:  Как прочно склеить пластик

Есть еще вариант — поставить в качестве ограничителя что-нибудь типа LM317 в режиме токового стабилизатора.

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

Импульсный стабилизатор тока (или драйвер).

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

Ну а в заключении — к тому, что постоянно пытаюсь доказать в дискуссиях. И доказываю. Вот только каждому отдельно объяснять одно и то же — язык отвалится. Поэтому попробую еще раз в этой статье.

Постоянно наблюдаю такую картину — задают ток драйвером для мощных светодиодов (скажем — 350мА) и ставят несколько веток светодиодов без ограничительных резисторов и прочего. И ведь люди, то вроде бы и не самые ламеры, а совершают одну и ту же ошибку раз за разом. Рассказываю, почему это плохо и к чему может привести:

Из закона Ома для полной цепи:
Сила тока в неразветвленной цепи равна сумме сил тока на ее параллельных участках.
Многие так и считают — «каждая ветка по 20мА, у меня 20 веток. Драйвер отдает 350мА, значит на каждую ветку придется даже меньше — по 17.5мА. Бинго!»
А вот и не Бинго!, а Жопа! Почему?

Сила тока в каждой ветке будет равна, если у вас идеальнейшие светодиоды с абсолютно одинаковыми параметрами. Тогда и ток будет во всех ветках одинаков, и никаких ограничителей тока не надо — взяли и поделили общий ток на количество одинаковых веток. Но такое — только в сказках.

Если параметры чуть-чуть отличаются — получили в одной ветке 19мА, в другой 17, в третьей 20…
Общее количество тока так и остается неизменным — 350мА, а вот в ветках творится безумная кака. На взгляд и не определишь, вроде светят одинаково… И вот у вас одна ветка, самая прожорливая, начинает греться сильнее остальных. И жрать больше. И греться еще сильнее. А потом раз — и потухла.

И все эти ее миллиамперы разбежались по остальным веткам. И вот еще одна ветка, недавно вроде нормально горевшая берет и тухнет следом. И уже вдвое больший ток уходит на другие ветки, ведь общий ток жестко задан 350мА. Процесс лавинообразный и вот уже пришел кирдык всей этой схеме, потому что все 350мА усосались в оставшиеся светодиоды и никто-никто их не спас… А стояли бы, как полагается, по отдельному стабилизатору (хотя бы банальному резистору) на каждой ветка — работала бы и дальше.

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

Именно это мы и видим в китайских модулях и кукурузинах, которые горят как спички через неделю/месяц работы. Потому что светодиоды имеют адский разброс, а китайцы на драйверах экономят покруче, чем кто либо еще. Почему не горят фирменные модули и лампы Osram, Philips и тд?

Потому что они делают довольно мощную отбраковку светодиодов и от всего дичайшего количества выпущенных светодиодов остается 10-15%, которые по параметрам практически идентичны и из них можно сделать такой простой вид, какой и пытаются сделать многие — один мощный драйвер и много одинаковых цепочек светодиодов без драйверов. Но только вот в условиях «купил светодиоды на рынке и запаял сам» как правило будет им нехорошо. Потому что даже у «некитая» будет разброс. Может повезти и работать долго, а может и нет.

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

Да и токовый драйвер по-сравнению со стабилизатором напряжения и копеечными резисторами как правило дороже. Ну нафига стрелять в мишень для мелкокалиберной винтовки из танка? Цель-то поразим, вопросов нет. Но вместе с ней еще и воронку оставим. =))

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

Да и просто — сделать правильно и сделать «смотрите как я сэкономил, а остальные — дураки» — это несколько разные вещи. Даже очень сильно разные. Учитесь делать не как пресловутые китайцы, учитесь делать красиво и правильно. Это сказано давно и не мной. Я лишь попробовал в стотыщпятьсотый раз объяснить прописные истины. Уж звиняйте, если криво объяснял =)

Стабилизатор напряжения 7812: схема включения

Ну и напоследок тем, кому даже такое изложение было слишком заумным.
Запомните следующее и старайтесь следовать этому (здесь «цепочка» — это один светодиод или несколько ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-соединенных светодиодов):

1. КАЖДОЙ цепочке — свой ограничитель тока (резистор или драйвер…)
2. Маломощная цепочка до 300мА? Ставим резистор и достаточно.
3. Напряжение нестабильно? Cтавим СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ
4. Ток больше 300мА? Ставим на КАЖДУЮ цепочку ДРАЙВЕР (стабилизатор тока) без стабилизатора напряжения.

Вот так будет правильно и самое главное — будет работать долго и светить ярко!
Ну и надеюсь, что все вышенаписанное убережет многих от ошибок и поможет сэкономить средства и нервы.

Оцените статью
Добавить комментарий

Adblock detector