В электронной аппаратуре очень часто необходимо выполнять различные регулировки, в первую очередь связанные с источниками тока и блоками питания. Необходимые выходные характеристики и другие параметры позволяет получить регулируемый стабилизатор тока. В основном используется модель LM317 лучше всего подходящая для проектирования.
Устройство и технические характеристики
Регулируемые стабилизаторы тока успешно применяются в схемах источников питания и различных зарядных устройств. Данные приборы предназначены для стабилизации тока на заданном уровне. Благодаря их низкой стоимости, существенно упрощается разработка схем большинства электронных приборов. Работу этих устройств наглядно демонстрирует простой регулируемый стабилизатор напряжения и тока.
Для этого следует воспользоваться идеальным источником тока, обладающим бесконечно большой электродвижущей силой и значительным внутренним сопротивлением. Такие параметры позволяют получить в цепи ток с требуемыми характеристиками, независимо от сопротивления нагрузки. Таким образом, идеальный источник создает ток, имеющий постоянную величину при изменяющемся сопротивлении нагрузки в пределах от короткого замыкания до бесконечности.
Чтобы поддержать величину тока на неизменном уровне, значение ЭДС должно изменяться от величины больше нуля до бесконечности. В результате, стабильное токовое значение получается, благодаря важному свойству источника тока: с изменением сопротивления нагрузки происходит изменение ЭДС источника тока так, чтобы токовое значение оставалось постоянным.
В отличие от постоянного тока, реальные источники тока способны поддерживать ток на нужном уровне лишь в ограниченном диапазоне напряжения на нагрузке и ограниченном сопротивлении нагрузки. Реальный источник может работать даже с нулевым сопротивлением нагрузки, а также в режиме замыкания на выходе без каких-либо сложностей. То есть, при случайном замыкании выхода, прибор просто перейдет на другой режим работы, где сопротивление нагрузки выше нуля.
Как правило, практикуется использование реального источника тока с реальным источником напряжения. В качестве таких источников выступают: электрическая сеть, напряжением 220 В, частотой 50 Гц, аккумуляторы, лабораторные блоки питания, солнечные батареи, бензиновые генераторы и другие поставщики электроэнергии. С любым из них осуществляется последовательное включение регулируемого стабилизатора тока. Выход этого прибора соответственно используется в качестве источника тока.
Диодные стабилизаторы тока
Простейшие регулируемые стабилизаторы тока хорошо подходят для зарядного устройства. Они изготавливаются в виде двухвыводного компонента, ограничивающего ток, протекающий через него. Величина и точность параметров тока заранее устанавливается изготовителем. Корпус регулируемого стабилизатора в большинстве случаев очень похож на диод малой мощности. Поэтому данные устройства из-за внешнего сходства нередко называются диодными стабилизаторами тока.
Использование диодных стабилизаторов делает электрические схемы значительно проще и снижает общую себестоимость приборов. Они не только отличаются простотой исполнения, но и существенно повышают устойчивость работы различных электронных устройств. Уровень стабилизации тока обеспечивается в пределах 0,22-30 мА.
Диодные стабилизаторы очень хорошо зарекомендовали себя при работе со светодиодами, поскольку они обеспечивают надежность и требуемый режим работы. Эти устройства могут работать в диапазоне напряжений 1,8-100 В, защищая таким образом светодиоды от выхода из строя под действием импульсных и продолжительных изменений напряжения. Яркость свечения светодиода, его оттенки и цветовая гамма полностью зависят от тока, протекающего по нему. Одного диодного стабилизатора вполне достаточно для нормальной работы сразу нескольких светодиодов включенных в последовательную цепь.
Данная схема легко преобразуется в другие формы в зависимости от питающего напряжения и марки применяемых светодиодов. Их ток может задаваться с помощью одного или нескольких стабилизаторов, параллельно включенных в цепь. Количество светодиодов в схеме определяется диапазоном изменения напряжения. Диодные источники тока применяются в создании осветительных или индикаторных приборов, питающихся от постоянного напряжения. Питание стабильным током обеспечивает постоянную яркость источника света даже в случае перепадов напряжения. Необходимый режим питания нагрузки регулируется путем параллельного включения определенного количества стабилизаторов. Такая конструкция может быть легко изготовлена своими руками.
Работа стабилизирующих устройств хорошо видна на примере оптопары или оптрона. В состав этого электронного прибора входит светодиодный излучатель и фотоприемник. В процессе работы электрический сигнал преобразуется в световой, затем он передается по оптическому каналу и далее вновь преобразуется в электрический сигнал. Если питание светодиода осуществляется с помощью резистора пульсации напряжения, это может вызвать колебания яркости. Данная проблема успешно устраняется регулирующим диодным стабилизатором. Это позволяет избежать существенных искажений цифровых сигналов, передаваемых через оптопару и повысить надежность информационного канала.
Стабилизаторы тока не следует путать со стабилизаторами напряжения. Стабилизация выходного тока характеризуется изменяющимся выходным напряжением, тогда как нагрузочный ток всегда остается одинаковым.
Среди многих регулируемых стабилизаторов широкой популярностью пользуется стабилизатор на полевом транзисторе, подключаемого последовательно с сопротивлением нагрузки. При такой схеме ток нагрузки лишь незначительно изменяется, в отличие от входного напряжения. Сами полевые транзисторы работают под управлением электрического поля, поэтому они и стали так именоваться. Конструкция этих элементов включает внутреннюю переходную емкость, через которую во время переключения протекает небольшое количество тока. Таким образом, затраты на управление требуют лишь незначительной мощности.