Стабилизаторы напряжения являются важнейшей частью всех электронных схем, они дают непрерывное, устойчивое питание компонентам системы, обеспечивая стабильность её параметров и защиту при неисправностях в схеме или в первичном источнике напряжения. 12 вольт постоянного напряжения – наиболее востребованное, применяется для питания множества устройств, используемых отдельно или встроенных в различные конструкции.
Большинство систем питания построено по схеме линейного стабилизатора напряжения на 12 вольт, которая может иметь несколько вариантов исполнения:
Простейшим стабилизатором напряжения является стабилитрон, также называемый диодом Зенера – это диод, работающий постоянно в режиме пробоя. Напряжение, при котором наступает пробой, – это напряжение стабилизации, основной параметр стабилитрона. При параллельном включении нагрузки получается элементарный стабилизатор напряжения, примерно равного напряжению стабилизации.
Балластное сопротивление R определяет ток стабилитрона, указанный в спецификации. Такое решение отличается низким коэффициентом стабилизации, зависимостью от температуры и применяется при малых токах нагрузки для питания отдельных компонентов основной схемы. Возможно значительно увеличить выходной ток, если последовательно с нагрузкой установить мощный транзистор.
В этой схеме транзистор подключён последовательно с нагрузкой как эмиттерный повторитель, весь ток течёт через его переход. Уровнем на базе управляет стабилитрон: при возрастании тока на выходе на базу подаётся большее напряжение, проводимость транзистора увеличивается, и выходное напряжение восстанавливается. Мощность такого стабилизатора определяется типом транзистора и может достигать десятков ватт.
Важно отметить! В таком виде стабилизатор не защищён от перегрузки и короткого замыкания, при котором мгновенно выходит из строя. Для практического применения схема значительно усложняется: вводятся элементы ограничения тока и различные защитные функции.
Стабилизатор напряжения 12 вольт легко может быть реализован, если применить специализированный интегральный линейный стабилизатор из серии 78ХХ с фиксированным выходным напряжением. Для выходного напряжения 12 вольт выпускаются микросхемы 7812, у разных производителей они носят наименование LM7812, L7812, K7812 и т.д.
Отечественный аналог – КР142ЕН8Б. Производятся в корпусах TO – 220, TO – 3, D2PAK с тремя выводами. Эти микросхемы можно найти в блоках питания любой аппаратуры, они практически вытеснили стабилизаторы на дискретных элементах.
Основные характеристики стабилизатора в широко распространённом корпусе TO – 220:
Входное напряжение должно превышать выходное (12 вольт) минимум на 3 вольта во всём диапазоне выходного тока. На выходной ток до 100 мА выпускается вариант микросхемы –78L12. Типовая схема включения позволяет своими руками собрать надёжный стабилизатор напряжения 12 вольт с характеристиками, подходящими для многих задач.
Схема имеет параметры стабилизации, аналогичные применённой микросхеме.
В некоторых случаях целесообразно использование микросхем серии 1083/84/85. Это интегральные стабилизаторы с выходным током 3, 5, и 7, 5 ампер. Устройства относятся к типу Low Dropout (с низким падением напряжения) – для них разница между входным и выходным напряжением может быть 1 вольт. Схема включения полностью соответствует микросхемам типа 7812.
Описание нюансов сборки стабилизатора напряжения 12 Вольт на автомобиль, список нужных деталей, 3 варианта схем. + ТЕСТ для самопроверки. Разбирам ТОП 5 вопросов по теме и ТОП-3 паяльников для плат.
Автовладельцы часто устанавливают на своем автомобилем светодиодную подсветку. Но лампочки довольно часто выходят из строя, и вся созданная красота сразу же меркнет. Это объясняется тем, что светодиодные лампочки работают неправильно, если их просто подключить к электрической сети. Для них обязательно нужно использовать специальные стабилизаторы. Только в таком случае лампы будут защищены от перепадов напряжения, перегрева, поломки важных компонентов. Чтобы установить стабилизатор напряжения на свой автомобиль, необходимо разобраться в этом вопросе подробно и изучить простую схему, которую получится собрать своими руками.
Определение: СН 12 вольт для автомобиля – маленькое устройство, предназначающееся для гашения излишнего напряжения автомобиля, идущее от аккумулятора. В результате подключенные светодиодные лампы получают постоянную нагрузку в 12 вольт.
Бортовая сеть автомобиля обеспечивает питание от 13 В, но светодиоды для работы нуждаются всего в 12 В. Именно поэтому необходимо устанавливать стабилизатор напряжения, на выходе который будет обеспечивать именно 12 В.
Установив такое оборудование, обеспечит обеспечить нормальные условия для работы светодиодного освещения, что долгое время не выйдет из строя. Выбирая стабилизаторы, автомобилисты сталкиваются с проблемами, поскольку имеется очень много конструкций, и работают они все по-разному.
Подбирать следует стабилизатор, который:
Если имеются даже небольшие навыки в сборке электрической схемы, тогда стабилизатор напряжения необязательно приобретать в готовом виде. Для изготовления самодельного устройства человек потратить 50 рублей или меньше, готовая модель стоит несколько дороже. Смысла переплачивать нет, поскольку в результате получится качественный прибор, соответствующий всем необходимым требованиям.
Самый простой, но функциональный стабилизатор можно сделать своими руками без особых усилий. Импульсный прибор собрать очень сложно, особенно для новичка, а потому рассматривать стоит линейные стабилизаторы и любительские схемы на него.
Самый простейший стабилизатор напряжения 12 вольт собирается из схемы (готовой), а также резистора сопротивления. Желательно использовать микросхему LM317. Все детали будут крепиться к перфорированной панели или универсальной печатной плате. Если правильно собрать устройство и подключить его на свой автомобиль, то можно обеспечить хорошее освещение — лампочки перестанут моргать.
Чтобы своими руками сделать стабилизатор напряжения, следует найти или купить следующие детали:
Три светодиода нужно последовательно соединить с токоограничивающим резистором, выравнивающим электрический ток. Этот набор после следует параллельно подсоединить к следующему набору лампочек.
Чтобы собрать качественный стабилизатор напряжения, можно использовать трехконтактный регулятор напряжения постоянного тока, выпускающийся в серии L7812. Это устройство запитает не только отдельные лампочки в автомобиле, но и целую ленту из светодиодов.
L7812
Так делается стабилизатор напряжения 12В собственными руками.
Также для сборки качественного стабилизатора напряжения на автомобиль используют схему LM2940CT-12.0. В качестве корпуса используем абсолютно любой материал, за исключением древесины. Если в машине планируется установить свыше 10 светодиодных ламп, тогда к стабилизатору желательно прикрепить ещё и алюминиевый радиатор.
Возможно, некоторые уже имели опыт работы с таким оборудованием, и скажут, что нет никакой необходимости использовать дополнительные детали — сразу напрямую подключаем светодиоды и наслаждаемся работой. Так сделать можно, но в таком случае лампочки будут постоянно находиться в неблагоприятных условиях, а потому скоро сгорят.
Достоинства всех приведенных схем стабилизатора напряжения 12В собственными руками — простота сборки. Чтобы собрать стабилизатор, не нужно обладать какими-то особыми умениями и навыками. Но если предоставленные картинки вызывают только недоумение, тогда своими руками не следует пытаться собрать схему.
Не стоит пренебрегать советами. Они позволят создать более качественное соединение, а значит и долговечность стабилизатора.
Чтобы упростить себя работу по спайке стабилизатора, желательно купить качественный паяльник. В магазинах имеются агрегаты хороших и проверенных производителей, на которые следует обратить внимание:
Паяльника на 10 Вт хватит, чтобы сделать простую микроплату. При покупке изучите ручку – она не должна быстро греться. Древесины – идеальный вариант. Пластик быстро станет горячим, эбонит тяжелый, а потому работать с мелкими деталями – трудно.
Жало желательно выбирать из меди – легко очищать от нагара после работы. Жала бывают разной формы и продаются наборами. Новичку это не пригодится, а вот опытным людям будет удобно использовать насадки разной конфигурации.
Стабилизаторы напряжения для авто
В одном из своих я показал как сделать неплохой блок питания самому и жаловался, почему в продаже редко попадаются хорошие блоки питания. Этот блок питания мне понравился уже просто по картинке, но так как картинка бывает обманчива, я решил его рассмотреть поближе и испытать.
В обзоре будет описание, фотки, испытания и анализ небольшой ошибки при проектировке.
Продолжение читайте под катом.
Мои читатели наверняка помнят обзор «12 Вольт 5 Ампер блок питания или как это могло быть сделано.» Этот блок питания мне напомнил тот, что делал я в конце обзора:)
Но тесты и проверки это конечно хорошо, но начну я как всегда с того как это ехало и как приехало.
Приехал блок питания не один, про второй товар я расскажу в другой раз, думаю он будет не менее интересным. Ехал быстро, по треку добрался за 8 дней.
А вот к упаковке была претензия, но так как упаковку любят далеко не все, то я несколько фоток спрячу под спойлером.
Упаковка
Пришел заказ в обычном сером пакете, обмотанный поролоновой лентой.
Вот к такой упаковке у меня и были претензии. Упаковщик просто сложил два моих пакетика, обмотал лентой и склеил скотчем, но края остались открытыми.
В итоге пакетики и рулон ленты ехали отдельно. Очень повезло, что ехали недолго и сами по себе были упакованы в отдельные пакеты, иначе могли прорвать упаковку своими радиаторами и вылезти наружу.
Плата была упакована в привычный многим антистатический пакет, с не менее знакомой наклейкой.
Краткие характеристики:
Входное напряжение 85-265 Вольт
Выходное напряжение - 12 Вольт
Ток нагрузки - 6 Ампер номинальный, 8 Ампер максимальный.
Выходная мощность - 100 Ватт (максимальная)
Размеры платы не очень большие, 107х57х30мм.
Есть чертежик с более точными размерами, думаю он будет полезен.
Сама плата выглядит очень аккуратно, полностью соответствует фотографии в магазине, что меня приятно удивило. 
На плате присутствуют довольно большие радиаторы, а сама плата выполнена в открытом исполнении, т.е. предназначена для установки в какое нибудь устройство и своего корпуса не имеет.
Брал я ее не просто так, а по делу:) Есть идея переделки одного из моих устройств, но так как я был не уверен в качестве данного блока питания, то решил сначала заказать и попробовать только его, так что будет продолжение. Ну по крайней мере я надеюсь на это.
На плате присутствует входной фильтр, ограничитель пускового тока и безвинтовой клеммник по входу 220 Вольт.
На силовом трансформаторе есть наклейка DC12V-8.
Выходная обмотка трансформатора намотана в 5 проводов
Пайка очень аккуратная, выводы обкушены довольно коротко, ничего не торчит, флюс смыт полностью. Отсутствующих компонетов нет.
Плата двухслойная с двухсторонним монтажом.
Но есть мелкое замечание, на каждом из радиаторов припаян только один крепежный вывод.
На мой взгляд это не очень хорошо. Что помешало припаять оба - непонятно.
Причем на фото магазина все абсолютно точно так же.
Отмечу то, что выходное напряжение измеряется в точке, максимально близкой к выходному разъему, за это плюс, влияет на точность удержания выходного напряжения.
Основные компоненты платы поближе.
Установлен ШИМ контроллер CR6842S, который является полным аналогом более известного контроллера
Почти все установленные резисторы точные, не хуже 1%, об этом говорит четырехзначная маркировка.
Силовой транзистор 600 Вольт 20 Ампер, 0.19 Ома производства Infineon.
Еще одно мелкое замечание, слишком сильно закрутили крепежный винт и он вжал изолирующую втулку. Транзистор остался изолированным от радиатора, да и сам радиатор изолирован от других компонентов, но впечатление несколько подпортило.
Транзистор изолирован от радиатора пластинкой из слюды.
Немного отвлекусь, на фото виден мелкий электролитический конденсатор, судя по пайке его или впаивали потом или меняли, на работоспособность это никак не повлияло (ну или почти никак).
Дело в том, что при резком изменении нагрузки от нуля до 4 Ампер или более, БП может отключиться на 0.5 секунды. Я бы советовал заменить этот электролит на что нибудь типа 47мкФх50 В.
Если такие режимы не планируются, то можно оставить и так.
Выходная диодная сборка 100 Вольт 2х20 Ампер производства ST.
Радиатор на самом деле ровный, это он на фото так вышел:)
Так же видно пару выходных конденсаторов 1000мкФ х 35 Вольт, дроссель выходного фильтра и светодиод индикации включения блока питания.
Здесь разъем уже установили обычный, винтовой.
Хотя как по мне, для встраиваемой платы разъемы вообще вещь лишняя.
Выходные конденсаторы установлены с хорошим запасом по напряжению, это очень хорошо.
Попутно я проверил емкость и ESR этих конденсаторов, вышло так же неплохо.
Прибор показал суммарную емкость и ESR, если пересчитать на каждый в отдельности, то будет примерно 1050мкФ и 30мОм.
Конденсаторы врядли фирменные, но характеристики вполне нормальные, порадовало рабочее напряжение в 35 Вольт, Я в своих БП обычно и то применяю конденсаторы на 25 Вольт.
Ну и «что бы два раза не бегать», проверил входной электролит.
Написано 82мкФ 400 Вольт 105 градусов.
Емкость почти в норме, ESR в норме.
Производитель конденсатора Taicon.
Ну и конечно начертил схему этого блока питания. Нумерация большинства компонентов соответствует печатной плате.
Для тестирования блока питания приготовил вот такую кучку всякого разного:)
Ничего необычного:
Нагрузочные резисторы 3 штуки 10 Ом и одна наборка дающая в сумме 3 Ома (5 шт по 15 Ом включенных параллельно) + вентилятор.
Мультиметр
Бесконтактный термометр
Осциллограф
Всякие соединители и провода.
Тестирование блока питания
Процесс тестирования включал в себя последовательное увеличение нагрузки, при этом после каждого повышения нагрузки я ждал около 15 минут, потом измерял температуру основных компонентов и переходил на следующий шаг увеличения нагрузки.
Делитель осциллографа все это время был в положении 1:1.
1. Режим холостого хода. Напряжение 12.29 Вольта.
2. Подключен один резистор 10 Ом, Напряжение немного просело до 12.28 Вольта.
1. Подключено 2 резистора 10 Ом, напряжение 12.28 Вольта.
2. Подключено 3 резистора 10 Ом, напряжение 12.27 Вольта.
1. Подключена наборка сопротивлением 3 Ома + вентилятор, напряжение 12.27 Вольта
2. Наборка 3 Ома + резистор 10 Ом, напряжение 12.27 Вольта.
Небольшое замечание, при подключении нагрузки более 4 ампер БП может отключиться на 0.5 секунды и потом включится опять. Это происходит только при переходе из режима холостого хода, хотя бы небольшая нагрузка убирает этот эффект полностью.
1. Наборка 3 Ома + 2 резистора 10 Ом, напряжение 12.27 Вольта.
2. Режим максимальной нагрузки, наборка 3 Ома + 3 резистора 10 Ом, напряжение 12.27 Вольта.
Как я писал выше, в процессе тестирования я измерял температуры разных компонентов.
Измерялись температуры:
Силового транзистора
Трансформатора
Выходного диода
Первого по схеме выходного конденсатора.
Для более точных показаний измерялась температура непосредственно транзистора и диодной сборки, а не их радиаторов.
При мощности нагрузки 80 Ватт температуру измерил два раза, второе измерение было после дополнительного 10 минутного прогрева.
Резюме:
Плюсы
Качественная сборка
Довольно качественные компоненты с запасом.
Соответствие заявленным параметрам.
Отличная точность стабилизации выходного напряжения
Не вижу необходимости в доработке.
Низкая цена.
Минусы
Замечание к упаковке (минус магазину)
Не пропаяно по одному крепежному контакту на радиаторе.
Мое мнение.
Если честно, то мне этот БП понравился уже внешне на фотке магазина, и была уже некоторая уверенность в том, что я получу в итоге, но одно дело видеть, а другое - попробовать.
БП оставил положительные эмоции, отлично подойдет как встраиваемый в какое то из самодельных устройств.
Конечно не обошлось и без минусов, но они очень малы, в сравнении с плюсами.
Блок питания для обзора был предоставлен магазином banggood.
Надеюсь, что мой обзор будет полезен.
Конечно можно сказать, что я расхваливаю товар, но могу сказать, что блоками питания я занимаюсь около 15 лет, собрал за это время более 1000 штук, сколько отремонтировал и переделал, счет потерял. Потому нормальную вещь не похвалить не могу. Видел вещи и получше, особенно БП пром серии, но там и ценник другой.
Так же можно рассмотреть такого БП, но на меньшую мощность.
Небольшое замечание китайским инженерам
Блок питания показал очень хорошие результаты, но есть небольшое замечание к конструкции, вернее к печатной плате.
Трассировка некоторых цепей выполнена неправильно, и если бы была как надо, то уровень пульсаций можно было бы еще уменьшить.
Покажу на примере.
1. Как сделано в блоке питания, этот участок можно увидеть на плате, я его немного упростил для наглядности.
2. Как это можно сделать лучше без перемещения компонентов на плате
3. как сделать еще лучше, но уже с перемещением компонентов.
Дело в том, что в силовых цепях нежелательно иметь участки, где ток может течь в двух направлениях, так как это увеличивает уровень помех.
Ток должен течь только в одном направлении.
В исходном варианте по одним и тем же дорожкам сначала течет ток заряда конденсатора, потом через них же течет ток разряда.
От 0 до 12 вольт и током нагрузки до 1-го ампера представлен на рисунке 1.
Переменное напряжение 12 вольт выпрямляется диодным мостиком VD1…VD4, сглаживается фильтром С1 С2, подается на параметрический стабилизатор на стабилитроне VD1. Напряжение 12 вольт, выделенное на стабилитроне, приложено к резистору R2. С движка переменного резистора R2 напряжение подается на аналоговый ключ VT1 VT2, включенного по схеме составного транзистора. Степень открытия ключа зависит от положения движка переменного резистора R2, т.е. в нижнем по схеме положении регулятора, напряжение на базе равно нулю и транзисторы VT1 VT2 закрыты, напряжение в нагрузку не поступает. В верхнем по схеме положении регулятора R2, напряжение не базе максимально. Транзисторы открыты полностью, а напряжение с выпрямителя приложено к нагрузке, за исключением падения на переходе коллектор – эмиттер транзистора VT1.
В схеме регулируемого стабилизатора на рисунке 1 заложена схема по току на транзисторе VT3. ток на резисторе R4 превысит значение 1,2 ампера, за счет падения на нем открывается транзистор VT3, шунтируя тем самым переходом коллектор – эмиттер резистор R2, напряжение на R2 уменьшается, вызывая закрытие VT1 VT2.
Порог срабатывания по току подбирается сопротивлением R4, и при его сопротивлении 0,5 ома примерно равен 1,1…1,25 ампера.
Исключив из на рисунке 1 узел по току и заменив транзисторы VT1 VT2 на более мощные, можно построить регулируемый стабилизатор от 0 до 12 вольт с током в нагрузке до 3-х ампер. Схема такого стабилизатора представлена на рисунке 2.
В электрической цепи автомобиля часто применяют стабилизатор напряжения 12 вольт. Необходимость установки его объясняется тем, что автомобильные источники питания (аккумуляторная батарея и генератор) различных 12-ти вольтовых электроприборов выдают постоянный ток с напряжением от 12,5 до 14 В. Такие большие колебания способны привести к повреждению и выходу из строя чувствительных и дорогостоящих светодиодных лент, противотуманных фар, магнитол. Также помимо электрических систем автомобилей подобные устройства применяются в 12-ти вольтных блоках питания, способных понижать и преобразовывать переменный ток электрической бытовой сети в более подходящий для ряда приборов постоянный.
При выборе стабилизатора учитывают следующие характеристики:
Также при выборе стабилизатора необходимо учитывать отзывы их покупателей, которые можно найти на специализированных форумах и сайтах.
В зависимости от конструкции и способа поддержания 12-ти вольтного напряжения выделяют две разновидности стабилизаторов:
Наиболее распространены и популярны среди автолюбителей линейные устройства, отличающиеся простотой самостоятельной сборки, надежностью и долговечностью. Импульсный вид используется значительно реже из-за дороговизны деталей и сложностей самостоятельного изготовления и ремонта.
Линейный стабилизатор с транзистором
Классические стабилизаторы – это большой класс устройств, собираемых на основе таких полупроводниковых деталей, как биполярные транзисторы и стабилитроны. Среди них основную функцию по поддержанию напряжения на уровне 12 В выполняют стабилитроны – разновидность диодов, подключаемых в обратной полярности (к катоду такого полупроводникового прибора подключается плюс источника питания, к аноду – минус), работающих в режиме пробоя. Суть работы данных полупроводниковых деталей заключается в следующем:
В случае превышения напряжения, подаваемого на стабилитрон, относительно заявленного как максимальное производителем прибор очень быстро выходит из строя из-за эффекта теплового пробоя.
Чтобы любая модель стабилитрона служила максимально долго, рекомендуется по его спецификации уточнить тот диапазон напряжений, силы тока, в котором его следует эксплуатировать.
В зависимости от подключения различают два варианта классического стабилизатора: линейный – регулировочные элементы подключаются последовательно нагрузке; параллельный – стабилизирующие напряжение устройства располагаются параллельно запитываемым приборам.
Устройства собирают с использованием небольших по размерам микросхем, способных работать при входном напряжении до 26-30 В, выдавая постоянный 12-ти вольтный ток силой до 1 Ампер. Особенностью данных радиодеталей является наличие 3 ножек – «вход», «выход» и «регулировка». Последняя используется для подключения регулировочного резистора, который используется для настройки микросхемы и предотвращения ее перегрузок.
Более удобные и надежные, собранные на основе стабилизирующих микросхем выравниватели постепенно вытесняют собранные на дискретных элементах аналоги.
Простые, но при этом достаточно эффективные, надежные и долговечные стабилизирующие устройства можно сделать самостоятельно, используя при этом простые стабилитроны и специальные небольшие микросхемы типа LM317, LD1084, L7812, КРЕН (КР142ЕН8Б).
Процесс сборки такого стабилизирующего напряжение устройства состоит из следующих этапов:
Процесс пайки такого стабилизатора занимает не более 10 минут и с учетом недорогой микросхемы не требует больших капиталовложений. При помощи подобного устройства запитывают светодиодные фонари, ленты.
Сборка устройства для стабилизации напряжения автомобильной бортовой сети с использованием микросхемы LD1084 производится следующим образом:
Для сглаживания пульсации тока после диодного моста устанавливается еще один электролитический конденсатор емкостью 10 мкф.
Схема стабилизатора 12 В для светодиодов на плате L7812
Простой интегральный выравниватель на диоде Шоттки и двух конденсаторах собирают следующим образом:
От такого простого устройства можно запитывать мощные ленты из светодиодов и магнитолу.
Стабилизатор на микросхеме КРЕН
Схема стабилизатор напряжения на 12 вольт на основе платы крен (КР142ЕН8Б) включает в себя следующие компоненты:
Конструкция на плате КРЕН является самой простой и быстрой в сборке. При этом эффективность и область применения у нее такая же, как и у других самодельных аналогов.
