Маломощный стабилизатор тока для питания лазеров

Разглядим простейшую схему стабилизатора тока на четырёх компонентах. Использовать её лучше для светодиодов и лазеров при их питании от хоть какого нестабилизированного по току источника.

Для светоизлучающих диодов и лазеров принципиально значение тока, протекающего через их. Когда кристалл греется, то миниатюризируется сопротивление и как следствие при постоянном напряжении питания возрастет ток, если он будет наиболее заявленного производителем, то устройство будет еще более греться и скоро опосля недолговременной работы может деградировать либо совсем выйти из строя, таковым образом один из плюсов этих устройств: большая длительности жизни аннулируется. Чтоб этого не вышло мы создадим устройство, следящее за значением тока и предотвращающее его изменение, даже при уменьшении сопротивления перегрузки.

Как работает
Всё отключено, подключаем источник питания к необходимым узлам — светодиод сияет «от 12 Вольт» и не сгорает, хотя рассчитан на ~2.7-3 Вольта МАКСИМУМ, ток, протекающей через него наименее 17 мА (при рекомендованном 20 мА). Светодиод светит из-за открытого транзистора T1, который раскрывается через резистор R1. Сейчас поглядим на токоследящий резистор R2, сущность в том, что напряжение на нём можно выяснить, перемножив его сопротивление на ток, протекающий через него (по закону Ома). На данный момент гляньте на 2-ой транзистор T2, меж его база-эмиттером и включён этот резистор-шунт. При увеличении тока через цепь светодиод-переход коллектор-эмиттер T1-резистор T2 на крайнем будет падать большее напряжение и когда оно достигнет такового значения, когда раскроется T2 (~0,6-0,7В), базе NPN транзистора T1 будет притянута к минусу, он прикроется — это поочередная отрицательная оборотная связь.

Испытание и стабильность
Подключаем амперметр впрямую к выходу (питание 10 В):

Непревзойденно, сейчас красноватый СИД 5 мм, 20 мА:
Но, если в случае индикаторного светодиода постоянно можно подключить резистор с огромным припасом, то при питании таковых требовательных устройств как оптические квантовые генераторы стабилизатор уже нужен, ибо уничтожить лазер просто.

Для такового лазера (650 нм 5 мВт) номинальный ток до 40 мА. Выходное напряжение составило 2,07 В, другими словами потребляемая мощность 35 мВт.

Да, стабильность данной схемы не совершенна, но изменение тока даже при таком значимом увеличении питающего напряжения некординально, вот график тестирования:

Расчёт токоопределяющего резистора
Напряжение насыщение UБЭ (для кремниевого биполярного транзистора 600-700 мВ) делим на хотимый ток:

R = UБЭ / I

Если заявленный ток перегрузки 20 мА, то возьмите с припасом в наименьшую сторону, к примеру 17 мА:

R = 0,65 В / 0,017 A = 38.23 Ом (берем 39 Ом как ближний)

Также нужно отыскать сопротивление R1, что будет зависеть от транзистора, мой C4106 имеет коэффициент передачи по току:

Необходимо знать меньшее напряжение питания и ток стабилизации, к примеру у меня это Uмин = 5 В, Iст = 17 мА, таковым образом чтоб была возможность обеспечить на выходе расчётный ток, ток базы должен составлять:

Ib = Iст/h21e (min) = 17 мА/20 = 0,85 мА
Тогда сопротивление резистора:

R1 = Uмин-UbeT1-UbeT2/Ib = (5,0-0,70-0,70)/0,85 мА = 4,23 кОм

Но необходимо брать с припасом в наименьшую сторону, другими словами не наименее 4.2 кОм.
Также при огромных значениях Iст необходимо не запамятовать о мощности резистора R2, она обязана быть не наименее:

P = I2*R = 17*17*39 = 11271 мкВт = 11,27 мВт

Интегральная схема
Платка вышла маленькой, разъёмы подключения угловые штыри, составляющие дискретные. Для маломощной перегрузки (как в примере) таковой мощнейший транзистор T1 быть может избыточен, но при большем токе стабилизации он как раз понадобится, потому что просто прикручивается на рассеиватель тепла.

current_source_pcb_smt_tht.zip

[5.3 Kb] (скачек: 3)

Демонстрация работы

Перечень компонент
T1 — 2SC4106 (лучше взять BD137/BD241);
T2 — BC547 (маломощный NPN транзистор в TO-92 корпусе);
R1 — 1 кОм 0,25 Вт (описывает ток базы и соответственно больший вероятный ток коллектора T1, при увеличении Iст номинал должен быть уменьшен);
R2 — 39 Ом 0,25 Вт (для Iст = 17 мА);