Простой стабилизатор тока – диодный ограничитель

e153_Источники тока делятся на две категории: ограничители и стабилизаторы. Самый простой, недорогой способ задать ток в цепи это применить специальный двухконтактный прибор, ограничивающий проходящий сквозь него постоянный ток. Здесь поясняется как устроен и как он работает. Это продолжение статьи http://radio-technica.ru/transformatory/istochnik-fiksirovannogo-toka-ot-teorii-k-praktike.html Различные схемы включения, типы будут рассмотрены в другой статье.

Ограничитель тока соединяется с потребителем. Он позволяет задать ток в цепи, не меняющийся из-за колебаний напряжения питания схемы и изменений характеристик компонентов. Стабилизатор тока – электрический прибор, имеющий два контакта соединения с нагрузкой. В совокупности с обычным блоком питания диодный ограничитель тока образует простой стабилизатор тока. Название сформировалось под влиянием внешнего сходства с диодом.

 fonar grafik
Батарейка – источник медленно понижающегося  напряжения. Два параллельно соединенных диодных ограничителя фиксируют ток светодиода. Стабилизация тока стабилизирует силу света.
Если на диодном ограничителе напряжение выше 1,73 B, то ток в его цепи ограничивается и остается постоянным до 100 B, здесь произойдет пробой ограничителя. Номинальное отклонение величины тока ограничения 5 %.

 

Рисунок показывает, как устроить надежное питание светодиода от батарейки. Эта схема лучше, чем схема с применением интегрального стабилизатора напряжения. Важнейшая электрическая характеристика светодиода – номинальный ток, а не напряжение. Поэтому питание стабильным током обеспечивает правильный режим светодиода.

Также следует обратить внимание на важное преимущество. КПД этой схемы выше, а со снижением напряжения батареи устройство прослужит дольше. В отличие от схемы с интегральным стабилизатором напряжения здесь  отсутствует падение напряжения на регулирующем элементе.

График вольт-амперной характеристики полупроводникового прибора подтверждает название диодный ограничитель. Ток ограничивается только при протекании в одном направлении. Ток сквозь диодный ограничитель в обратном направлении у большинства типов допустим до 50 мА и не ограничивается. Это свойство иногда может быть полезным. Существуют типы приборов с погрешностью величины ограничения до 20 %.

Компоненты с током ограничения 10–30 мА имеют с возрастанием напряжения более заметную погрешность ограничения тока чем ограничители, рассчитанные на малые токи. Электрическая цепь из двух параллельно соединенных ограничителей, устанавливающих ток по 6 мА каждый, даст ток точнее, чем один компонент, рассчитанный на 12 мА. При использовании двух штук на 6 мА вместо одного на 12 мА раздвигаются пределы рабочего напряжения, заметно снижается наименьшее напряжение схемы.

Принцип работы диодного ограничителя тока

Ограничитель содержит всего один хорошо знакомый компонент – полевой N канальный транзистор c РN переходом. Зная как работает полевой транзистор легко разобраться в ограничении тока. Затвор и исток у полевика в ограничителе соединены, это один контакт, а сток полевика – другой контакт. Изготовитель проверяет начальный ток стока, являющийся величиной тока ограничения. В зависимости от тока ограничения присваивается тип прибора.

kp312

Характеристика транзистора 2П312. Соединение затвора и истока создает условия для протекания по каналу полевика начального тока стока, это изображено на верхних графиках. На остальных кривых стабилизация тока при имеющейся разности потенциалов между стоком и истоком.

t1Схема ограничителя тока.

Принцип работы ограничителя тока помогают понять графики характеристик полевика в различных режимах. На рисунке представлены характеристики  2П312А и 2П312АБ. Ограничителю требуется напряжение  от величины насыщения транзистора и более по модулю. Различные полевики при такой схеме включения могут ограничивать ток при минимуме напряжения от 0,9 до 2,8 B. При смене полюсов напряжения ток течет через PN переход. Ограничитель тока работает как диод, пропускающий прямой ток.

Ограничитель тока из полевого транзистора 2П312

t2Резистор между истоком и затвором.

Увеличение разности потенциалов затвора и истока с помощью резистора снижает напряжение насыщения как изображено на графиках характеристик полевика 2П312. При этом снижается ток ограничения, возрастает динамическое сопротивление. Для установки требуемого тока можно сделать ограничитель из полевого транзистора 2П312. По характеристике 2П312 видно, как изменяется ток ограничения с  изменением напряжения между затвором и истоком. Резистор позволяет снизить ток ограничения.

Резистор:

FORM_I_T

U си нас. – напряжение насыщения между стоком и истоком из характеристики транзистора,

I стаб – ток ограничения,

I сток нач. – ток стока начальный.

t3Ограничитель тока схема улучшена.

Схема с улучшенными характеристиками сложнее. VT1 стабилизирует потенциал на VT2. Верхний по схеме транзистор должен иметь более высокий I сток нач. по сравнению с VT2. Схемы с применением транзисторов сложнее и дороже, чем с применением диодных ограничителей тока. Полевики не дают точно предсказуемый ограничиваемый ток, по сравнению с отсортированными изготовителем диодными ограничителями тока.

С помощью ограничителей легко обеспечить оптимальный ток для работы элементов электрических цепей. Они входят в электрические схемы, надежно работающие в различных условиях.

Рассказ о различных типах диодных ограничителей массово выпускаемых известными производителями, их применение, описание стабилизаторов на токи порядка ампер в следующих статьях.

Денисов П. К., Симферополь

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Проверочный код *

Разработка сайта: cryptonic