Калькуляторы
Все они написаны для упрощения тех или иных расчетов, поэтому я объединил их в одну группу. Ниже приведено подробное описание каждой программы.
LED Calc
LED Calc — это удобная программа для расчета резистора для светодиодов. В программе необходимо указать напряжение источника питания, напряжение и ток светодиода, а также указать тип соединения (параллельное / последовательное) и количество светодиодов. После нажатия на кнопку Рассчитать программа выведет точное значение сопротивления резистора, стандартное значение (из ряда E24), а также мощность резистора и общую мощность потребляемую схемой. Ниже представлен интерфейс программы. Следует помнить, что данный способ подключения подходит для маломощных (10-50 мА) светодиодов. В более мощных случаях становится заметным низкий КПД и ухудшаются стабилизационные возможности.
MC34063 Calc
MC34063 Calc — это удобная программа для расчета преобразователей напряжения на микросхеме MC34063. MC34063 – универсальная микросхема для самых простых импульсных преобразователей. Как известно, по сравнению с традиционными линейными, импульсные преобразователи являются более эффективными. На MC34063 можно построить понижающие, повышающие и инвертирующие преобразователи без применения внешних переключающих транзисторов.
Основные технические характеристики MC34063:
- Широкий диапазон значений входных напряжений: от 3 В до 40 В;
- Высокий выходной импульсный ток: до 1,5 А;
- Регулируемое выходное напряжение;
- Частота преобразователя до 100 кГц;
- Точность внутреннего источника опорного напряжения: 2%;
- Ограничение тока короткого замыкания;
- Низкое потребление в спящем режиме.
Подробную информацию по микросхеме можно получить из документации
Программа позволяет рассчитывать все три топологии преобразователей. Тип преобразователя определяется автоматически из введенных параметров (Vin > Vout — понижающий, Vin LM317 Calc — это удобная программа для расчета стабилизатора напряжения с использованием микросхемы LM317. В случае если в схеме нужен стабилизатор на какое-то не стандартное напряжение, то прекрасным и простым решением будет использование популярного интегрального стабилизатора LM317T (корпус TO-220).
Основные технические характеристики LM317:
- Широкий диапазон значений выходных напряжений от 1,2 до 37 В;
- Высокий выходной импульсный ток: до 1,5 А;
- Максимальная рассеиваемая мощность 20 Вт;
- Встроенная защита от короткого замыкания;
- Встроенная защита от перегрева.
Подробную информацию по микросхеме можно получить из документации
Программа позволяет производить расчет выходного напряжения по известным значениям сопротивлений R1 и R2, а также расчет R1 (или R2) по известным значениям Vout и R2 (или R1). Для удобства в окне программы приводится схема стабилизатора. Программа выводит точное значение сопротивлений резисторов, а также стандартное значение (из ряда E24). При работе с программой необходимо учитывать, что окно ввода рассчитываемого значения, будет недоступно для ввода (поскольку это значение и будет рассчитано). Интерфейс программы представлен ниже.
Buck Calc
Buck Calc — это удобная программа понижающего преобразователя напряжения (buck-конвертор). Расчеты производятся согласно статье «Buck-Converter Design Demystified». Также в программу добавлена возможность расчета числа витков и индукции насыщения для катушки индуктивности с торроидальным сердечником (вводится желаемое значение индуктивности).
Калькулятор расчета сопротивления для светодиодов
Рассчитать онлан сопротивления для светодиодов
В схемах со светодиодами обязательно используются резисторы для ограничения. Они защищают от перегорания и преждевременного выхода из строя светодиодных элементов. Основная проблема заключается в точном подборе необходимых параметров, поэтому у специалистов широкой популярностью пользуется калькулятор расчета сопротивления для светодиодов. Для получения максимально точных результатов потребуются данные о напряжении источника питания, о прямом напряжении самого светодиода и его расчетном токе, а также схема подключения и количество элементов.
Как рассчитать сопротивление токоограничивающих резисторов
В самом простом случае, когда отсутствуют необходимые исходные данные, величину прямого напряжения светодиодов можно с высокой точностью установить по цвету свечения. Типовые данные об этом физическом явлении сведены в таблицу.
Многие светодиоды имеют расчетный ток 20 мА. Существуют и другие виды элементов, у которых этот параметр может достигать значения 150 мА и выше. Поэтому для того чтобы точно определить номинальный ток, понадобятся данные о технических характеристиках светодиода. Если же нужная информация полностью отсутствует, номинальный ток элемента условно принимается за 10 мА, а прямое напряжение – 1,5-2 вольта.
Количество токоограничивающих резисторов напрямую зависит от схемы подключения полупроводниковых элементов. Например, если используется последовательное соединение, можно вполне обойтись одним резистором, поскольку сила тока во всех точках будет одинаковой.
В случае параллельного соединения одного гасящего резистора будет уже недостаточно. Это связано с тем, что характеристики светодиодов не могут быть абсолютно одинаковыми. Все они обладают собственными сопротивлениями и такими же разными потребляемыми токами. То есть, элемент с минимальным сопротивлением потребляет большее количество тока и может преждевременно выйти из строя.
Следовательно, если выйдет из строя хотя-бы один светодиод из подключенных параллельно, это приведет к возникновению повышенного напряжения, на которое остальные элементы не рассчитаны. В результате, они тоже перестанут работать. Поэтому при параллельном соединении для каждого светодиода предусматривается собственный резистор.
Все эти особенности учтены в онлайн-калькуляторе. В основе расчетов лежит формула определения сопротивления: R = Uгасящее/Iсветодиода. В свою очередь Uгасящее = Uпитания – Uсветодиода.
Правильный расчет резистора для светодиода, подбор резистора по цветовой маркировке + онлайн калькулятор
Светоизлучающие диоды, характеризуются рядом эксплуатационных параметров:
- Номинальный (рабочий) ток – Iн;
- падение напряжения при номинальном токе – Uн;
- максимальная рассеиваемая мощность – Pmax;
- максимально допустимое обратное напряжение – Uобр.
Самым важным из перечисленных параметров является рабочий ток.
При протекании через светодиод номинального рабочего тока – номинальный световой поток, рабочее напряжение и номинальная рассеиваемая мощность устанавливаются автоматически. Для того чтобы задать рабочий режим LED, достаточно задать номинальный ток светодиода.
В теории светодиоды нужно подключать к источникам постоянного тока. Однако, на практике, LED подключают к источникам постоянного напряжения: батарейки, трансформаторы с выпрямителями или электронные преобразователи напряжения (драйверы).
Для задания рабочего режима светодиода, применяют простейшее решение – последовательно с LED включают токоограничивающий резистор. Их еще называют гасящими или балластными сопротивлениями.
Рассмотрим, как выполняется расчет сопротивления резистора для светодиода.
Расчет резистора светодиода (по формулам)
При расчете вычисляют две величины:
- Сопротивление (номинал) резистора;
- рассеиваемую им мощность P.
Источники напряжения, питающие LED, имеют разное выходное напряжение. Для того чтобы выполнить подбор резистора для светодиода нужно знать напряжение источника (Uист), рабочее падение напряжения на диоде и его номинальный ток. Формула для расчета выглядит следующим образом:
При вычитании из напряжения источника номинальное падение напряжения на светодиоде – мы получаем падение напряжения на резисторе. Разделив получившееся значение на ток мы, по закону Ома, получаем номинал токоограничивающего резистора. Подставляем напряжение, выраженное в вольтах, ток – в амперах и получаем номинал, выраженный в омах.
Электрическую мощность, рассеиваемую на гасящем сопротивлении, вычисляют по следующей формуле:
P = (Iн) 2 ⋅ R
Исходя из полученного значения, выбирается мощность балластного резистора. Для надежной работы устройства она должна быть выше расчетного значения. Разберем пример расчета.
Пример расчета резистора для светодиода 12 В
Рассчитаем сопротивление для LED, питающегося от источника постоянного напряжения 12В.
Допустим в нашем распоряжении имеется популярный сверхяркий SMD 2835 (2.8мм x 3.5мм) с рабочим током 150мА и падением напряжения 3,2В. SMD 2835 имеет электрическую мощность 0,5 ватта. Подставим исходные значения в формулу.
R = (12 — 3,2) / 0,15 ≈ 60
Получаем, что подойдет гасящий резистор сопротивлением 60 Ом. Ближайшее значение из стандартного ряда Е24 – 62 ома. Таким образом, для выбранного нами светодиода можно применить балласт сопротивлением 62Ом.
Теперь вычислим рассеиваемую мощность на сопротивлении.
P = (0,15) 2 ⋅ 62 ≈ 1,4
На выбранном нами сопротивлении будет рассеиваться почти полтора ватта электрической мощности. Значит, для наших целей можно применить резистор с максимально допустимой рассеиваемой мощностью 2Вт.
Осталось купить резистор с подходящим номиналом. Если же у вас есть старые платы, с которх можно выпаять детали, то по цветовой маркировке можно выполнить подбор резистора. Воспользуйтесь формой ниже.
На заметку! В приведенном выше примере на токоограничительном сопротивлении рассеивается почти в три раза больше энергии, чем на светодиоде. Это означает, что с учетом световой отдачи LED, КПД нашей конструкции меньше 25%.
Чтобы снизить потери энергии лучше применить источник с более низким напряжением. Например, для питания можно применить преобразователь постоянного напряжения AC/AC 12/5 вольт. Даже с учетом КПД преобразователя потери будут значительно меньше.
Параллельное соединение
Довольно часто требуется подключить несколько диодов к одному источнику. Теоретически, для питания нескольких параллельно соединенных LED, можно применить один токоограничивающий резистор. При этом формулы будут иметь следующий вид:
P = (n ⋅ Iн) 2 ⋅ R
Где n – количество параллельно включенных ЛЕДов.
Почему нельзя использовать один резистор для нескольких параллельных диодов
Даже в «китайских» изделиях производители для каждого светодиода устанавливают отдельный токоограничивающий резистор. Дело в том, что в случае общего балласта для нескольких LED многократно возрастает вероятность выхода из строя светоизлучающих диодов.
В случае обрыва одного из полупроводников, его ток перераспределится через оставшиеся LED. Рассеиваемая на них мощность увеличится и они начнут интенсивно нагреваться. Вследствие перегрева следующий диод выйдет из строя и дальше процесс примет лавинообразный характер.
Совет. Если по какой-то причине нужно обойтись одним гасящим сопротивлением, увеличьте его номинал на 20-25%. Это обеспечит большую надежность конструкции.
Пример правильного подключения резистора
Можно ли обойтись без резисторов?
Действительно, в некоторых случаях можно не использовать токоограничивающий резистор. Рассмотренный нами светодиод можно напрямую запитать от двух батареек 1,5В. Так как его рабочее напряжение составляет 3,2В, то протекающий через него ток будет меньше номинального и балласт ему не потребуется. Конечно, при таком питании светодиод не будет выдавать полный световой поток.
Иногда в цепях переменного тока в качестве токоограничивающих элементов вместо резисторов применяют конденсаторы (подробнее про расчет конденсатора). В качестве примера можно привести выключатели с подсветкой, в которых конденсаторы являются «безваттными» сопротивлениями.
