Расчет токоограничивающего резистора: Расчет токоограничивающего резистора для светодиода

Как рассчитать ограничительный резистор для светодиода

Содержание

1. Расчет токоограничивающего резистора для светодиода
2. Расчет резистора для одного светодиода
3. Расчет резистора при последовательном соединении светодиодов
4. Расчет резисторов при параллельно – последовательном соединении светодиодов
5. Расчет резистора при параллельном соединении светодиодов
6. Расчет ограничивающего ток резистора для светодиода, формулы и калькулятор
7. Расчет гасящего резистора для светодиода
8. Простой калькулятор для расчета гасящего резистора
9. Заключение
10. Расчет резистора для светодиода. Онлайн калькулятор
11. Расчет резистора для светодиода
12. Последовательное соединение светодиодов
13. Пример расчета сопротивления резистора при последовательном подключении.
14. Параллельное соединение светодиодов
15. Онлайн калькулятор расчета резистора для светодиода
16. Формула расчета сопротивления резистора онлайн калькулятора

Расчет токоограничивающего резистора для светодиода

В данной статье речь пойдет о расчете токоограничивающего резистора для светодиода.

Расчет резистора для одного светодиода

Для питания одного светодиода нам понадобится источник питания, например две пальчиковые батарейки по 1,5В каждая. Светодиод возьмем красного цвета, где прямое падение напряжения при рабочем токе 0,02 А (20мА) равно -2 В. Для обычных светодиодов максимально допустимый ток равен 0,02 А. Схема подключения светодиода представлена на рис.1.

Почему я использую термин «прямое падение напряжение», а не напряжение питания. А дело в том, что параметра напряжения питания как такового у светодиодов нет. Вместо этого используется характеристика падения напряжения на светодиоде, что означает величину напряжения на выходе светодиода при прохождении через него номинального тока. Значение напряжения, указанное на упаковке, отражает как раз падение напряжения. Зная эту величину, можно определить оставшееся на светодиоде напряжение. Именно это значение нам нужно применять в расчетах.

Прямое падение напряжение для различных светодиодов в зависимости от длины волны представлено в таблице 1.

Таблица 1 — Характеристики светодиодов

Цветовая характеристика	Длина волны, нМ	Напряжение, В
Инфракрасные	от 760	до 1,9
Красные	610 — 760	от 1,6 до 2,03
Оранжевые	590 — 610	от 2,03 до 2,1
Желтые	570 — 590	от 2,1 до 2,2
Зеленые	500 — 570	от 2,2 до 3,5
Синие	450 — 500	от 2,5 до 3,7
Фиолетовые	400 — 450	2,8 до 4
Ультрафиолетовые	до 400	от 3,1 до 4,4
Белые	широкий спектр	от 3 до 3,7

Точное значение падения напряжения светодиода, можно узнать на упаковке к данному светодиоду или в справочной литературе.

Сопротивление резистора определяется по формуле:

R = (Uн.п – Uд)/Iд = (3В-2В)/0,02А = 50 Ом.

• Uн.п – напряжение питания, В;
• Uд — прямое падение напряжения на светодиоде, В;
• Iд – рабочий ток светодиода, А.

Поскольку такого сопротивления в стандартном ряду нет, выбираем ближайшее сопротивление из номинального ряда Е24 в сторону увеличения — 51 Ом.

Чтобы гарантировать долгую работу светодиода и исключить ошибку в расчетах, рекомендую при расчетах использовать не максимально допустимый ток – 20 мА, а немного меньше – 15 мА.

Данное уменьшение тока никак не скажется на яркости свечения светодиода для человеческого глаза. Чтобы мы заметили изменение яркости свечения светодиода например в 2 раза, нужно уменьшить ток в 5 раза (согласно закона Вебера — Фехнера).

В результате мы получим, расчетное сопротивление токоограничивающего резистора: R = 50 Ом и мощность рассеивания Р = 0,02 Вт (20мВт).

Расчет резистора при последовательном соединении светодиодов

В случае расчета резистора при последовательном соединении, все светодиоды должны быть одного типа. Схема подключения светодиодов при последовательном соединении представлена на рис.2.

Например мы хотим подключить к блоку питания 9 В, три зеленых светодиода, каждый по 2,4 В, рабочий ток – 20 мА.

Сопротивление резистора определяется по формуле:

R = (Uн.п – Uд1 + Uд2 + Uд3)/Iд = (9В — 2,4В +2,4В +2,4В)/0,02А = 90 Ом.

• Uн.п – напряжение питания, В;
• Uд1…Uд3 — прямое падение напряжения на светодиодах, В;
• Iд – рабочий ток светодиода, А.

Выбираем ближайшее сопротивление из номинального ряда Е24 в сторону увеличения — 91 Ом.

Расчет резисторов при параллельно – последовательном соединении светодиодов

Часто на практике нам нужно подключить к источнику питания большое количество светодиодов, несколько десятков. Если все светодиоды подключить последовательно через один резистор, то в таком случае напряжения на источнике питания нам не хватит. Решением данной проблемы является параллельно-последовательное соединение светодиодов, как это показано на рис. 3.

Исходя из напряжения источника питания, определяется максимальное количество светодиодов, которые можно соединить последовательно.

Например у нас имеется источник питания 12 В, исходя из напряжения источника питания максимальное количество светодиодов для одной цепи будет равно: 10В/2В = 5 шт, учитывая что на светодиоде (красного цвета) падение напряжения — 2 В.

Почему 10 В, а не 12 В мы взяли, связано это с тем, что на резисторе также будет падение напряжения и мы должны оставить, где то 2 В.

Сопротивление резистора для одной цепи, исходя из рабочего тока светодиодов определяется по формуле:

R = (Uн.п – Uд1 + Uд2 + Uд3+ Uд4+ Uд5)/Iд = (12В — 2В + 2В + 2В + 2В + 2В)/0,02А = 100 Ом.

Выбираем ближайшее сопротивление из номинального ряда Е24 в сторону увеличения — 110 Ом.

Количество таких цепочек из пяти светодиодов параллельно соединенных практически не ограничено!

Расчет резистора при параллельном соединении светодиодов

Данное подключение является не желательным и я его не рекомендую применять на практике. Связано это с тем что, у каждого светодиода присутствует технологическое падение напряжения и даже если все светодиоды из одной упаковке – это не является гарантией, что у них падение напряжение будет одинаково из-за технологии производства.

В результате у одного светодиода, ток будет больше чем у других и если он превысить максимально допустимый ток, он выйдет из строя. Следующий светодиод перегорит быстрее, так как через него уже будет проходить оставшийся ток, распределенный между другими светодиодами и так до тех пор, пока все светодиода не выйдут из строя.

Решить данную проблему можно подключив к каждому светодиоду свой резистор, как это показано на рис.5.

Источник

Расчет ограничивающего ток резистора для светодиода, формулы и калькулятор

Часто при изготовлении разнообразных устройств возникает необходимость использовать светодиоды и светодиодные индикаторы. Будем полагать что вы знаете что такое светодиод и какие они бывают.

Подключение светодиода к источнику питания выполняется, как правило, через ограничивающий ток резистор (гасящий резистор). Ниже описаны принципы и формулы для расчета гасящего резистора, а также небольшой калькулятор для быстрого подсчета.

Расчет гасящего резистора для светодиода

Первым делом разберемся как выполнить расчет сопротивления гасящего резистора, от чего оно зависит и какой мощности должен быть резистор для питания светодиода от источника питания.

Рис. 1. Схема подключения светодиода к источнику питания через резистор.

Как видим из схемы, ток (I) через резистор и светодиод протекает один и от же. Напряжение на резисторе равно разнице напряжений питания и напряжения на светодиоде (VS-VL). Здесь нам нужно рассчитать сопротивление резистора (R), при котором через цепь будет протекать напряжение I, а на светодиоде будет напряжение VL.

Допустим что мы будем питать светодиод от батареи напряжением 5В, как правило такое питающее напряжение используется при питании микроконтроллерных схем и другой цифровой техники.

Вычислим значение напряжения на гасящем резисторе, для этого нам нужно знать падение напряжения на светодиоде, это можно выяснить по справочнику для конкретного светодиода.

Примерные значения падения напряжения для светодиодов (АЛ307 и другие маломощные в подобном корпусе):

• красный — 1,8. 2В;
• зеленый и желтый — 2. 2,4В;
• белые и синие — 3. 3,5В.

Допустим что мы будем использовать синий светодиод , падение напряжения на нем — 3В.

Производим расчет напряжения на гасящем резисторе:

Uгрез = Uпит — Uсвет = 5В — 3В = 2В.

Для расчета сопротивления гасящего резистора нам нужно знать ток через светодиод. Номинальный ток конкретного типа светодиода можно узнать по справочнику. У большинства маломощных светодиодов (наподобии АЛ307) номинальный ток находится в пределах 10-25мА.

Допустим что для нашего светодиода номинальный ток для его достаточно яркого свечения составляет 20мА (0,02А). Получается что на резисторе будет гаситься напряжение 2В и проходить ток 20мА. Выполним расчет по формуле закона Ома:

R = U / I = 2В / 0,02А = 100 Ом.

В большинстве случаев подойдет маломощный резистор с мощностью 0,125-0,25Вт (МЛТ-0,125 и МЛТ-0,25). Если же ток и напряжение падения на резисторе будет очень отличаться то не помешает произвести расчет мощности резистора:

P = U * I = 2В * 0,02А = 0,04 Вт.

Таким образом, 0,04 Вт явно меньше номинальной мощности даже для самого маломощного резистора МЛТ-0,125 (0,125 Вт).

Произведем расчет для красного светодиода (напряжение 2В, ток 15мА).

Uгрез = Uпит — Uсвет = 5В — 2В = 3В.

R = U / I = 3В / 0,015А = 200 Ом.

P = U * I = 3В * 0,015А = 0,045 Вт.

Простой калькулятор для расчета гасящего резистора

Теперь вы знаете как по формулам рассчитать гасящий резистор для питания светодиода. Для облегчения расчетов написан несложный онлайн-калькулятор:

Форму прислал Михаил Иванов.

Заключение

При подключении светодиодов не нужно забывать что они имеют полярность. Для определения полярности светодиода можно использовать мультиметр в режиме прозвонки или же омметр.

Использование гасящих резисторов оправдано для питания маломощных светодиодов, при питании мощных светодиодов нужно использовать специальные LED-драйверы и стабилизаторы.

Источник

Расчет резистора для светодиода. Онлайн калькулятор

Светодиод (светоизлучающий диод) — излучает свет в тот момент, когда через него протекает электрический ток. Простейшая схема для питания светодиодов состоит из источника питания, светодиода и резистора, подключенного последовательно с ним.

Такой резистор часто называют балластным или токоограничивающим резистором. Возникает вопрос: «А зачем светодиоду резистор?». Токоограничивающий резистор необходим для ограничения тока, протекающего через светодиод, с целью защиты его от сгорания. Если напряжение источника питания равно падению напряжения на светодиоде, то в таком резисторе нет необходимости.

Расчет резистора для светодиода

Сопротивление балластного резистора легко рассчитать, используя закон Ома и правила Кирхгофа. Чтобы рассчитать необходимое сопротивление резистора, нам необходимо из напряжения источника питания вычесть номинальное напряжение светодиода, а затем эту разницу разделить на рабочий ток светодиода:

• V — напряжение источника питания
• V_LED — напряжение падения на светодиоде
• I – рабочий ток светодиода

Ниже представлена таблица зависимости рабочего напряжения светодиода от его цвета:

Хотя эта простая схема широко используется в бытовой электронике, но все же она не очень эффективна, так как избыток энергии источника питания рассеивается на балластном резисторе в виде тепла. Поэтому, зачастую используются более сложные схемы (драйверы для светодиодов) которые обладают большей эффективностью.

Давайте, на примере выполним расчет сопротивления резистора для светодиода.

• источник питания: 12 вольт
• напряжение светодиода: 2 вольта
• рабочий ток светодиода: 30 мА

Рассчитаем токоограничивающий резистор, используя формулу:

Получается, что наш резистор должен иметь сопротивление 333 Ом. Если точное значение из номинального ряда резисторов подобрать не получается, то необходимо взять ближайшее большее сопротивление. В нашем случае это будет 360 Ом (ряд E24).

Последовательное соединение светодиодов

Часто несколько светодиодов подключают последовательно к одному источнику напряжения. При последовательном соединении одинаковых светодиодов их общий ток потребления равняется рабочему току одного светодиода, а общее напряжение равно сумме напряжений падения всех светодиодов в цепи.

Поэтому, в данном случае, нам достаточно использовать один резистор для всей последовательной цепочки светодиодов.

Пример расчета сопротивления резистора при последовательном подключении.

В этом примере два светодиода соединены последовательно. Один красный светодиод с напряжением 2В и один ультрафиолетовый светодиод с напряжением 4,5В. Допустим, оба имеют номинальную силу тока 30 мА.

Из правила Кирхгофа следует, что сумма падений напряжения во всей цепи равна напряжению источника питания. Поэтому на резисторе напряжение должно быть равно напряжению источника питания минус сумма падения напряжений на светодиодах.

Используя закон Ома для участка цепи, вычисляем значение сопротивления ограничительного резистора:

Резистор должен иметь значение не менее 183,3 Ом.

Обратите внимание, что после вычитания падения напряжений у нас осталось еще 5,5 вольт. Это дает возможность подключить еще один светодиод (конечно же, предварительно пересчитав сопротивление резистора)

Параллельное соединение светодиодов

Так же можно подключить светодиоды и параллельно, но это создает больше проблем, чем при последовательном соединении.

Ограничивать ток параллельно соединенных светодиодов одним общим резистором не совсем хорошая идея, поскольку в этом случае все светодиоды должны иметь строго одинаковое рабочее напряжение. Если какой-либо светодиод будет иметь меньшее напряжение, то через него потечет больший ток, что в свою очередь может повредить его.

И даже если все светодиоды будут иметь одинаковую спецификацию, они могут иметь разную вольт-амперную характеристику из-за различий в процессе производства. Это так же приведет к тому, что через каждый светодиод будет течь разный ток. Чтобы свести к минимуму разницу в токе, светодиоды, подключенные в параллель, обычно имеют балластный резистор для каждого звена.

Онлайн калькулятор расчета резистора для светодиода

Этот онлайн калькулятор поможет вам найти нужный номинал резистора для светодиода, подключенного по следующей схеме:

примечание: разделителем десятых является точка, а не запятая

Формула расчета сопротивления резистора онлайн калькулятора

• U – источник питания;
• U_F – прямое напряжение светодиода;
• I_F – ток светодиода (в миллиамперах).

Примечание: Слишком сложно найти резистор с сопротивлением, которое получилось при расчете. Как правило, резисторы выпускаются в стандартных значениях (номинальный ряд). Если вы не можете найти необходимый резистор, то выберите ближайшее бо́льшее значение сопротивления, которое вы рассчитали.

Например, если у вас получилось сопротивление 313,4 Ом, то возьмите ближайшее стандартное значение, которое составляет 330 Ом. Если ближайшее значение является недостаточно близким, то вы можете получить необходимое сопротивление путем последовательного или параллельного соединения нескольких резисторов.

Источник

Расчет токоограничивающего резистора для переменного резистора / Теория, измерения и расчеты / Сообщество EasyElectronics.ru

UPD: Вся приведенная ниже статья была написана мной исходя из в корне неправильного понимания смысла параметра «номинальная мощность» для переменного резистора.

Я предполагал, что это мощность, которую переменный резистор может рассеять при любом значении его сопротивления. Так вот это не так!

На самом же деле это та мощность, которую резистор безболезненно рассеивает находясь в состоянии максимального сопротивления.
При уменьшении же этого сопротивления мощность (а следовательно и максимально допустимый ток через резистор) падают пропорционально уменьшению его сопротивления!

Что любопытно, занимаясь (естественно чисто любительски и понемногу) электроникой вот уже года три я вообще нигде не встречал ничего на тему «как посчитать максимально допустимый ток через переменный резистор в реостатном включении». Видимо, всилу очевидности —

для тех, кто уже знает. Но тем не менее. Какое-то более внятное описание ситуации я нашел только по-английски в совершенно замечательном и подробном материале по переменным резитсорам Beginners’ Guide to Potentiometers:

Power — A pot with a power rating of (say) 0.5W will have a maximum voltage that can exist across the pot before the rating is exceeded. All power ratings are with the entire resistance element in circuit, so maximum dissipation reduces as the resistance is reduced (assuming series or ‘two terminal’ rheostat wiring). Let’s look at the 0.5W pot, and 10k is a good value to start with for explanation.

If the maximum dissipation is 0.5W and the resistance is 10k, then the maximum current that may flow through the entire resistance element is determined by…

P = I² * R… therefore

I =√P / R… so I = 7mA

In fact, 7mA is the maximum current that can flow in any part of the resistance element, so if the 10k pot were set to a resistance of 1k, current is still 7mA, and maximum power is now only 50mW, and not the 500mW we had before.

=== ВНИМАНИЕ! ВСЕ, НАПИСАННОЕ НИЖЕ, МАТЕМАТИЧЕСКИ ПРАВИЛЬНО, НО ИСХОДИТ ИЗ НЕВЕРНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ! ДЛЯ РАСЧЕТА НОМИНАЛА ПЕРЕМЕННОГО РЕЗИСТОРА ЭТИ РАСЧЕТЫ ПРИМЕНЯТЬ НЕЛЬЗЯ — ПОЛУЧЕННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ СИЛЬНО ЗАВЫШЕНЫ! ===

Вот, казалось бы, куда уж проще задача — при помощи переменного резистора получить простейщий регулируемый «эталон тока» (это я с токовыми шунтами и усилителем на ОУ играюсь). Вроде бы делать нечего, да?

Берем первый попавшийся перменный резистор — например R-0904N-A1K, подсоединяем его к какому-нибудь источнику напряжения в 5 Вольт, начинаем крутить… Естественно, не выкручивать его до нуля соображения все же хватает, ну так мультиметр подключен, показывает ток: 1мА, 5мА, 10мА, 80мА… Блин, сгорел.

Чего это он?

А у него оказывается максимальная рассеиваемая мощность — 0.05 Вт. То есть если пропустить через него на 5 Вольтах более 10 мА, то все… Он, в общем-то, хорошо еще держался. Долго.

Упс.

Ну, хорошо. Берем тогда монстроидальный R-24N1-B1K (на фотографии в начале статьи — он).
0.5 Вт рассеиваемой мощности, извините.

Ну и заодно будет нелишне поставить обычный резистор последовательно с переменным в качестве токоограничивающего. Чтобы уж точно не сжечь.
Ну и надо бы посчитать как-нибудь, каким номиналом токоограничивающий резистор ставить. Посчитать бы как-нибудь… А оно как-то не хочет считаться… Какое-то оно все ну совсем нелинейное получается.

Сначала я думал прикинуть номинал в уме. Минут через пятнадцать я понял, что в уме как-то не получается и взял бумажку. Еще через полчаса я тупо глядел на три исписанных листа формата А4 и не мог понять, где я ошибся. Два последовательно подключенных резистора не могут требовать для расчета таких сложных формул!

Я плюнул на все и в течении недели время от времени возвращался к бумажкам и формулам, понимая, что не могу ни осознать эти уравнения, ни решить их. Через неделю я загнал формулы в Excel и построил по ним графики. Вот только тут я и начал немного понимать что к чему…

Начинаем от печки, рисуем схему цепи и вспоминаем закон Ома:

Сила тока в цепи равна:

Мощность, выделяемая всей цепью, Вт:

Падение напряжения на токоограничивающем резисторе R1, Вольт:

Мощность, выделяемая на токоограничивающем резисторе R1, Вт:

Аналогично,

Падение напряжения на переменном резисторе R2, Вольт:

Мощность, выделяемая на переменном резисторе R2, Вт:

Теперь можно загнать эти формулы в Excel и попробовать численно прикинуть, как будут меняться параметры цепи при изменении R2.
Например, возьмем U = 5 Вольт, R1=15 Ом.

А картинка-то получилась… хм… любопытная.

Падения наприяжения на резисторах R1 и R2 ведут себя предсказуемо. По мере того, как растет сопротивление R2 на нем высаживается все большая и большая часть напряжения цепи. Что и понятно — когда R2 близко к нулю имеет значение только сопротивление R1, а при R2 = 150 Ом наличием R1 = 15 Ом (на порядок меньше!) можно смело пренебрегать.

Также предсказуемо падает и ток в цепи, и суммарная мощность, в ней рассеиваемая — напряжение не меняется, суммарное сопротивление растет. Все ожидаемо.

А вот график мощности, рассеиваемой на переменно резисторе W2 имеет весьма необычную форму — мощность, выделяемая на этом резисторе сначала растет, а потом падает.

Если подумать — так и должно быть, ведь пока сопротивление переменного резистора мало он мало влияет на силу тока цепи I (она фактически задается постоянным значением R1) и мощность, выделяемая на R2 растет вместе с ростом R2. А когда R2 велико, то уже R1 не влияет на силу тока, она определяется исключительно значением R2 и падает пропорционально его росту.

Но это я пока картинку не увидел — не осознал.

С практической точки зрения — стоит максимуму выделяемой мощности вылезти за паспортные ограничения резистора, так он и сгорит. Причем не сразу, а когда «неудачно карты лягут» и эта максимальная мощность выделиться.

Теперь при помощи того же Excel-я попробуем прикинуть как ведет себя мощность W2 для разных номиналов токоограничивающего резистора. Опять же при U = 5 Вольт.

Понятно, что чем больше R1, тем ниже максимум мощности, выделяемой на переменном резисторе R2.

И чтобы не превысить ограничения в 0.5 Вт достаточно взять токоограничивающий резистор где-нибудь в 15 Ом — неожиданно небольшое значение…

А теперь попробуем со всем этим взлететь все это посчитать.
Cамо положение максимума мощности нам не слишком интересно, нам важно только то, чтобы этот максимум не превосходил паспортных ограничений по мощности:

С учетом того, что   умножаем на него обе части неравенства и раскрываем скобки:

А теперь переносим все на одну сторону и собираем коэффициенты при одинаковых степенях R2:

Мы получили неравенство относительно квадрата переменного сопротивления R2.

Т.к. коэффициент при R2 в квардрате у нас больше нуля, то в левой части мы имеем параболу «рожками вверх». Неравенство будет выполняться при любых значениях R2 если квадратное уравнение в левой части не будет иметь решений.

А это, как известно из школьной математики, происходит тогда и только тогда, когда дискрименнант этого квадратного уравнения меньше нуля.

Дискриминант квадратного уровнения

считается по формуле

Подставим в нее коэффициенты нашего уровнения:

Раскроем скобки

… заметим, что в получившимся выражении два члена взаимно уничтожаются и избавимся от них

Квадрат напряжения больше нуля всегда, следовательно, чтобы дискриминант был меньше нуля необходимо:

Итак, для того, чтобы переменный резистор не вышел за пределы своих возможностей, необходимо применять токоограничивающий резистор с сопротивлением не менее, чем:

Для напряжения цепи 5 Вольт и ограничения по рассеиваемой на переменном резисторе мощности в 0.5 Вт получаем, что номинал токоограничивающего резистора R1 должен быть не меньше, чем 25/2= 12.5 Ом.

Однако, сам токоограничивающий резистор также имеет ограничения по рассеиваемой мощности.
Наибольший ток протекает через токоограничивающий резистор в момент, когда переменный резистор выведен в «0» и вся мощность рассеивается на токоограничивающем резисторе.

Исходя из этого (R2=0), получаем ограничение на токоограничивающий резистор

Тут уже для напряжения цепи 5 Вольт и обычного резистора с максимальной рассеиваемой мощностью в 0.25 Вт получаем, что номинал R1 не должен превосходить 100 Ом, что автоматически выполняет и ограничение по мощности на переменном резисторе, однако не позвволяет получить максимальный ток в цепи более 50 мА, что маловато.

Это ограничение можно обойти или взяв в качестве токоограничивающего резистора резистор помощнее или подключив несколько резисторов параллельно…

Что такое токоограничивающий резистор и его функция?

Введение

В цепи резистор соединен последовательно с другими компонентами, и в серии нет выходного сигнала. Следовательно, когда последовательные компоненты закорочены, напряжение, приложенное к резистору, не сожжет резистор. Такой резистор является резистором ограничения тока. Иначе его называют не токоограничивающим резистором, а резистором защиты или нагрузочным резистором.

 

Каталог

Введение

I Что такое токоограничивающий резистор?

II Как работает токоограничивающий резистор?

III Роль токоограничивающего резистора

IV Конкретные примеры работы токоограничивающего резистора0007

VI Расчет токоограничивающего резистора

VII Как выбрать токоограничивающий резистор  7.1 Как выбрать токоограничивающий резистор для светодиода?  7.2 Как выбрать токоограничивающий резистор стабилитрона?

Ⅷ Часто задаваемые вопросы

I Что такое токоограничивающий резистор?

Токоограничивающий резистор представляет собой защитный резистор, включенный последовательно, чтобы избежать перегорания прибора по току. Принцип заключается в уменьшении тока за счет увеличения общего сопротивления нагрузки. Как правило, оно также может играть роль парциального давления. Обычно в локальной цепи резистор, не имеющий других функций, включенный последовательно с потребителем, может рассматриваться как резистор 9.0003 токоограничивающий резистор для ограничения величины тока.

 

Многие компоненты имеют ограничение на максимальный входной ток. Если входной ток слишком велик, компоненты не будут работать должным образом или даже сгорят. Чтобы контролировать ток, добавьте резистор на входе, чтобы уменьшить силу тока и избежать ненужных рисков.

Светодиоды и токоограничивающие резисторы Простое объяснение

II Как работает токоограничивающий резистор?

Резистор RL — это нагрузочный резистор, R — резистор регулятора напряжения (также называемый резистором ограничения тока), а D — стабилитрон. В соответствии с принципом конструкции схемы регулятора напряжения, когда входное напряжение практически постоянно, RL становится меньше, ток, протекающий через RL, увеличивается, но ток, протекающий через D, уменьшается.

Токоограничивающий резистор используется для уменьшения тока на стороне нагрузки. Например, добавление токоограничивающего резистора на одном конце светодиода может уменьшить ток, протекающий через светодиод, и предотвратить повреждение светодиодной лампы.

 

III Роль токоограничивающего резистора

С точки зрения основного процесса выпрямления и фильтрации низкое и высокое напряжение одинаковы. Нарисуйте схему выпрямления и фильтрации, как показано на рисунке 1, а затем скажите: «Ключ к проблеме в том, что перед включением питания на конденсаторе нет заряда. Напряжение равно 0 В, а напряжение на конденсаторе мутировать нельзя.То есть в момент замыкания концы выпрямительного моста (между P и N) соответствуют короткому замыканию.Поэтому при включении питания возникают две проблемы:

Первая проблема заключается в наличии большого пускового тока, как показано кривой 1 на рисунке, который может повредить выпрямитель. Вторая проблема заключается в том, что напряжение на входе мгновенно упадет до 0 В, как показано кривой 2 на рисунке. Эти две особенности, схемы выпрямителя высокого и низкого напряжения абсолютно одинаковы. »

 

Рисунок 2. Далее: «Схема низковольтного выпрямителя должна быть понижена трансформатором. Обмотка трансформатора представляет собой большой индуктор. Он действует как барьер и может ограничивать пусковой ток во время закрытия, как показано на кривой 1 на рисунке (а). В выпрямительной цепи инвертора такого барьера нет, и пусковой ток гораздо серьезнее, как это показано кривой 1 на рисунке (б).

Что касается формы сигнала напряжения на входе, то фактически в цепи низковольтного выпрямителя вторичное напряжение трансформатора также мгновенно падает до 0 В, как показано на кривой 2 на рисунке (а). Но, отражая первоначальную сторону трансформатора, такое мгновенное понижение, буферизованное, как показано на кривой 3 в (а), не мешает другим устройствам в той же сети.

 

В схеме инверторного выпрямителя такого буфера нет, и его входное напряжение является напряжением сети. Следовательно, в момент замыкания напряжение сети должно упасть до 0 В, что повлияет на нормальную работу другого оборудования в той же сети, обычно называемое помехами. Следовательно, между выпрямительным мостом и конденсатором фильтра Токоограничивающий резистор RL необходимо подключить.

 

При подключении токоограничивающего резистора пусковой ток при включении питания будет снижен. В то же время мгновенное падение напряжения уменьшается на токоограничивающий резистор, который решает форму волны напряжения на стороне источника питания. Подождите, пока напряжение на конденсаторе поднимется до определенного уровня, а затем замкните накоротко токоограничивающий резистор.

 

Размер короткозамыкающего устройства (тиристор или контактор) зависит от мощности инвертора, но сопротивление и емкость токоограничивающего резистора не сильно отличаются. Что здесь происходит?

 

IV Конкретные примеры работы токоограничивающего резистора

О нем поговорим отдельно. Сначала посмотрите на токоограничивающий резистор RL. Строго говоря, в инверторе большой мощности допустимый ток выпрямителя тоже очень велик. Емкость фильтрующего конденсатора тоже должна быть большой, сопротивление токоограничивающего резистора — маленьким, а емкость (мощность) — большой. Но давайте посмотрим на пример. Предполагая, что значение сопротивления выбранного токоограничивающего резистора RL=50 Ом, каков максимальный пусковой ток, даже если напряжение источника питания равно значению амплитуды ULM=1,41×380=537 В?

Чуть больше 10А.

А если предположить, что емкость фильтрующего конденсатора 5000мкФ, то сколько время зарядки?

T=RLC=50×5000=250000 мкс=250 мс=0,25 с

Это постоянная времени зарядки, и время зарядки должно быть от 3 до 5 раз. То есть время зарядки составляет от 0,75 до 1,25 с. Равномерная точка клетки составляет около 1 с.

 

Такой зарядный ток и такое время зарядки приемлемы для инверторов большинства размеров? Поэтому, чтобы уменьшить количество типов других компонентов, производитель принял практику выбора токоограничивающих резисторов с одинаковыми характеристиками для инверторов с различными характеристиками.

 

Что касается емкости (мощности) резистора, так как время прохождения тока в RL очень короткое, всего 1 с, время достижения 10А короче. Поэтому в целом мощность не менее 20Вт. Посмотрите на обходной контактор КМ. По-прежнему используйте конкретные примеры, чтобы проиллюстрировать это.

 

Предположим, что мощность двигателя составляет 7,5 кВт, 15,4 А. Мощность инвертора 13кВА, 18А.

Вообще говоря, мощность промежуточного контура и входная мощность инвертора должны быть равны. При напряжении источника питания 380 В среднее значение напряжения постоянного тока составляет 513 В. Итак, насколько большим должен быть постоянный ток?

Три контакта контактора можно использовать параллельно, если достаточно контактора на 10 А.

Однако, если вы используете тиристор, вам все равно нужно использовать 30А.

Тогда, если мощность двигателя 75кВт, 139,7А. Мощность инвертора 114кВА, 150А. Каков размер подрядчика?

Следует выбирать контакторы с номинальным током 80 А.

 

В Причина сгорания Токоограничительный резистор

Почему токоограничительный резистор дымит и дует? Возможны три причины перегорания токоограничивающего резистора.

 

Первая возможность заключается в том, что емкость токоограничивающего резистора выбрана малой. Поскольку ток, протекающий в токоограничивающем резисторе, экспоненциально затухает, а его продолжительность очень мала, как показано на рисунке 4. Следовательно, его емкость может быть выбрана меньшей. Чтобы снизить стоимость компонентов, некоторые производители инверторов часто используют меньшие значения при определении емкости токоограничивающего резистора. Однако на практике ток IR, протекающий через токоограничивающий резистор, связан с сопротивлением RL токоограничивающего резистора и емкостью CF сглаживающего конденсатора. Сравнивая графики (а) и (б), RL велико: начальное значение тока мало, но продолжительность тока велика.

 

Сравнивая рисунок (b) с рисунком (c), известно, что CF велик, и продолжительность тока будет увеличена. Поэтому, строго говоря, пропускная способность RL также должна быть соответствующим образом скорректирована. Однако, как упоминалось ранее, нет строгих требований к процессу зарядки конденсатора фильтра. Поэтому четкого регламента по сопротивлению и мощности РЛ нет. В общем, если RL ≥ 50 Ом, PR ≥ 50 Вт не проблема.

(а) RL = 80 Ом, CF = 1000 мкФ (б) RL = 40 Ом, CF = 1000 мкФ (в) RL = 40 Ом, CF = 2000 мкФ

 

ухудшилось. У каждого устройства с электролитами есть особенность: им всегда пользуешься, его непросто сломать. Если вы не будете использовать его часто, он сломается. Если инвертор хранится на складе более года, вы должны сначала открыть крышку и посмотреть на фильтрующий конденсатор, чтобы убедиться, что это «барабанная упаковка»? Есть ли утечка электролита? Характерным признаком износа электролитических конденсаторов является, во-первых, увеличение тока утечки.

 

Инвертор, который долгое время не использовался, внезапно добавляет высокое напряжение, и ток утечки электролитического конденсатора может быть довольно большим. При первом включении питания внутри инвертора идет дым. Вполне вероятно, что электролитический конденсатор серьезно подтекает или даже имеет короткое замыкание. Напряжением постоянного тока выше 450В зарядка затруднена, короткозамыкающее устройство не срабатывает, а токоограничивающий резистор включен в цепь на длительное время. Конечно, он должен дымить и дуть.

 

Если электролитический конденсатор в это время не используется, его следует сначала добавить примерно на 50% от номинального напряжения, а время опрессовки должно составлять более получаса, как показано на рис. 5. Его ток утечки упадет, и он будет использоваться в обычном режиме.

Сначала с помощью мультиметра измерьте, не закорочен ли конденсатор. Если нет короткого замыкания, нет никаких отклонений во внешнем виде. Как показано на рисунке, через полчаса после включения конденсатор можно восстановить.

 

Третья возможность заключается в том, что обходной контактор KM или тиристор не действует. В результате токоограничивающий резистор включен в цепь надолго.

 

Байпасное устройство должно срабатывать, когда конденсатор фильтра заряжен до определенной степени (например, напряжение превышает 450 В). Поэтому при подтверждении исправности конденсатора фильтра при включении питания наблюдают, срабатывает ли обходное устройство при достаточном увеличении постоянного напряжения UD.

 

Один из конкретных методов состоит в том, чтобы подключить вольтметр PV1 параллельно токоограничивающему резистору, а также подключить вольтметр PV2 к обоим концам конденсатора фильтра, а затем подключить две последовательно соединенные лампочки к обоим концам токоограничивающего резистора. конденсатор фильтра в качестве нагрузки. Как показано на рис. 6. После включения питания, если PV2 показывает, что UD достаточно велик, но показание PV1 не равно 0 В, устройство байпаса не работает.

Подключите нагрузку к цепи постоянного тока. При отсутствии нагрузки в токоограничивающем резисторе не будет тока, даже если короткозамыкающее устройство не сработает, токоограничительный резистор не сможет измерить напряжение.

Поскольку электролитический конденсатор обладает определенным индуктивным свойством, он не может поглощать напряжение помех за короткое время, что легко приводит к неисправности «отключения от перенапряжения». Конденсатор C0 используется для поглощения напряжения помех.

 

VI Расчет токоограничительного резистора

Токоограничительный резистор (RS):

(1) Обеспечьте рабочий ток ВЗ.

(2) Защитите VZ от повреждения из-за перегрузки по току.

Два крайних случая:

1. (Входное напряжение VS)

VS = VS(Min), IL = IL(Max) (IL — рабочий ток нагрузки) Когда VS = VS(Max), IL = IL(Min)

 

VII Как выбрать токоограничивающий резистор

Как выбрать токоограничивающий резистор?

 

Во-первых, вы должны знать рабочий ток и рабочее напряжение выбранного светодиода. Как правило, рабочий ток светодиода 0805 составляет около 5 мА, а напряжение зависит от цвета светодиода; рабочее напряжение красного, зеленого, синего и белого светодиодов не соответствует друг другу. Подробнее см. по этой ссылке: Ток питания светодиода SMD 0805, токоограничивающий резистор и яркость

 

Возьмем красный светодиод в качестве примера, рабочее напряжение составляет 2 В, а рабочий ток установлен на 5 мА.

 

R = U / I = (4,2-2) / 5 = 440 Ом. Учтите, что вы питаетесь от батареи на 4,2 В, токоограничивающий резистор может быть чуть меньше, и вы можете выбрать 330 Ом.

 

Обратите внимание, что рабочий ток не должен быть слишком большим, иначе это повлияет на срок службы светодиода.

 

---

7.1 Как выбрать токоограничивающий резистор для светодиода?

Расчет относительно прост, но рекомендуется освоить метод расчета: метод следующий:

1, по формуле: U / I = R

2, по типичному напряжению в Спецификация светодиодов общего белого света, синий свет 3,2 В при 20 мА, желтый, красный 2,0 В при 20 мА

3. В соответствии с электрическим током светодиода. Обычная пиранья 20 мАч может достигать 50 мА, большая мощность может достигать 350 мА и выше

4. Начало расчета: В качестве примера взята обычная белая светоизлучающая трубка: R=U (падение напряжения на резисторе) /I ( ток через резистор) устанавливает напряжение привода на 12В; тогда R=(12-3,2В)/0,02А= 8,8В/0,02А=440

Ом Опыт: Чтобы продлить срок службы продукта, общий ток привода меньше, чем типичное значение тока привода. Например, обычные диоды около 15 мА.

 

---

7.2 Как выбрать токоограничивающий резистор стабилитрона?

Стабилитроны могут быть соединены последовательно для использования при более высоких напряжениях, а более стабильное напряжение может быть получено при последовательном соединении.

 

Зенеровский диод действует как регулятор напряжения. При уменьшении тока нагрузки падение напряжения на токоограничивающем резисторе уменьшается, а выходное напряжение растет, т. е. относительно увеличивается обратное напряжение стабилитрона, а ток стабилитрона IZ возрастает, что делает IRS также возрастающей, Падение напряжения на трубке токоограничивающего резистора RS увеличивается, выходное напряжение падает, а выходное напряжение остается неизменным. Недостатком является невозможность получения большого выходного тока.

Процентный коэффициент регулирования напряжения: %V.R

Стабильность напряжения, чем ниже коэффициент, тем лучше. Когда входное напряжение постоянного тока VS или ток нагрузки IL изменяются, выходное значение Vo может поддерживаться в определенном диапазоне.

VNL: выходное напряжение без нагрузки VFL: выходное напряжение при полной нагрузке

Пример: показанный выше регулятор имеет выходное напряжение 7,5 В при отсутствии нагрузки и 7,4 В при номинальном токе на выходе, и достигается стабильность напряжения регулятора.

Ⅷ Часто задаваемые вопросы

1. Что такое токоограничивающий резистор?

Токоограничивающий резистор регулирует и уменьшает ток в цепи. Это уравнение и калькулятор помогают определить значение резистора, который нужно добавить к светодиоду (LED) , чтобы он мог ограничивать ток, протекающий через светодиод. Расчет также определяет, сколько энергии потребляет светодиод.

 

2. Как найти токоограничивающий резистор?

Отдельные светодиоды

При расчете значения токоограничивающего резистора для одного светодиода основная форма закона Ома — V = IR — принимает вид: где: Vbatt — напряжение на резисторе и светодиоде. Vled — прямое напряжение светодиода.

 

3. Какова формула тока резистора?

Ток резистора I в амперах (А) равен напряжению резистора V в вольтах (В), деленному на сопротивление R в омах (Ом): V — падение напряжения на резисторе, измеренное в вольтах (В) .

 

4. Зачем светодиодам нужны токоограничивающие резисторы?

В случае светодиодных лент или коммерческого освещения устанавливаются токоограничивающие резисторы, чтобы свести к минимуму влияние колебаний источника напряжения. Эти светодиодные фонари часто указывают напряжение, при котором они работают, и что для них требуются светодиодные драйверы постоянного напряжения. Получите правильный блок питания для вашей конфигурации светодиодов.

 

5. Как найти токоограничивающий резистор для светодиода?

Вы должны быть уверены, что номинальная мощность (мощность) вашего резистора достаточна для используемой мощности. Уравнение для мощности: допустим, вы используете приведенный выше светодиод с напряжением питания 12 В, прямым напряжением светодиода 3,9 В и общим прямым током 1400 мА.

 

6. Уменьшает ли резистор ток или напряжение?

Вкратце: Резисторы ограничивают поток электронов, уменьшая ток. Напряжение возникает из-за разности потенциалов на резисторе.

 

7. Влияет ли резистор на напряжение?

Чем больше резистор, тем больше энергии потребляет этот резистор и тем больше падение напряжения на этом резисторе. … Кроме того, законы Кирхгофа о цепях гласят, что в любой цепи постоянного тока сумма падений напряжения на каждом компоненте цепи равна напряжению питания.

 

8. Какой резистор используется в качестве устройства ограничения тока?

Токоограничивающий резистор — это резистор, который используется для уменьшения тока в цепи. Простой пример — резистор, включенный последовательно со светодиодом. Обычно вы хотите иметь токоограничивающий резистор последовательно со светодиодом, чтобы вы могли контролировать величину тока через светодиод.

 

9. В чем разница между текущим напряжением и сопротивлением?

Напряжение – это разница заряда между двумя точками. Ток – это скорость, с которой течет заряд. Сопротивление — это способность материала сопротивляться потоку заряда (тока).

 

10. Каков предельный ток источника питания?

Ограничение тока — это защита чувствительных устройств от больших токов, которые могут возникнуть как во время нормальной работы, так и из-за неисправностей. Простейшей формой устройства ограничения тока является предохранитель.

 

---

Вас также может заинтересовать：

Классификация сопротивления и его параметры

Что такое термистор и как он работает?

Что такое резистор и его функция?

Лучшие продажи диода

Фото

Деталь

Компания

Описание

Цена (долл. США)

Альтернативные модели

Деталь	Сравнить	Производители	Категория	Описание

Заказ и качество

Изображение

Произв. Деталь №

Компания

Описание

Пакет

ПДФ

Кол-во

Цена (долл. США)

Доля

Защитный резистор для регулирования тока

Резисторы, возможно, являются наиболее типичными компонентами, используемыми в электрических цепях, и они играют важную роль в диодных цепях, таких как выпрямители и светодиодные ленты. Эти резисторы известны как токоограничивающие резисторы из-за их роли в этих цепях. Мы проанализируем эти электронные компоненты, чтобы показать, как вы можете рассчитать их идеальные значения для вашего проекта. Взглянем!

 

Содержание

Что такое токоограничивающий резистор?

 

Токоограничивающий резистор — это резистор, включенный последовательно в цепь для защиты от чрезмерного возгорания в приборе. Он работает по принципу уменьшения тока за счет увеличения общего сопротивления нагрузки.

Токоограничивающий резистор и переменный резистор на схеме лазерного диода

Большинство электронных компонентов имеют ограничение на максимальный ток, который они могут выдержать. Если вы превысите этот предел тока, детали не будут работать и могут сгореть. Таким образом, любой резистор, включенный последовательно со схемой, регулирует ток, проходящий через него, и вы можете называть его резистором-ограничителем тока.

Устройство типовое в светодиодных схемах для защиты от перегорания.

 

Почему токоограничивающие резисторы необходимы для цепей светодиодного освещения

 

Светодиодные фонари являются одними из самых основных устройств вывода в проектах с открытым исходным кодом, поскольку они обеспечивают обратную связь о состоянии цепи в простой для понимания форме. Например, они могут показывать, когда устройство включено. Однако подключение светодиода напрямую к источнику питания приведет к его перегоранию.

Вот почему.

Резисторы ведут себя в соответствии с законом Ома (V=IR), который является линейным. Таким образом, если значение сопротивления остается постоянным, увеличение напряжения на резисторе приведет к увеличению тока. А падение напряжения означает меньший ток.

Но светодиоды так не работают. Они являются диодами и ведут себя по кривой ВАХ. У них есть рекомендуемое или характерное прямое напряжение (обычно между 1,5 В и 4 В), которое необходимо достичь, чтобы включить светодиоды.

Цепи светодиодов с резисторами

Но как только они включаются, сопротивление светодиодов быстро падает, и диоды пропускают большие токи. Этот чрезмерный ток сделает их очень яркими и, возможно, перегорит. Нагрузочный резистор, включенный последовательно, регулирует протекающий через него ток и защищает компоненты.

Любая схема с диодами, например выпрямитель, требует для защиты этих последовательных резисторов.

Альтернативой является использование драйвера светодиодов постоянного тока, который выдает одиночный выходной ток при изменении напряжения. Но эти драйверы дороги и имеют ограниченную гибкость. Поэтому большинство людей используют блоки питания постоянного напряжения с токоограничивающими резисторами.

Драйвер светодиода

Расчет номиналов токоограничивающих резисторов для светодиодных цепей

 

Лучший способ увеличить срок службы светодиодов — ограничить ток, протекающий через них. Вот как рассчитать правильное значение резистора для вашего проекта.

 

Одиночные светодиоды

 

Закон Ома немного усложняется при расчете сопротивления токоограничивающего резистора для одиночных светодиодов, как показано ниже.

 

Светодиоды в серии

 

При последовательном соединении светодиодов формула становится более сложной, поскольку падение напряжения на них увеличивается. И это также снижает напряжение на резисторе. Но ток через резистор остается прежним.

Светодиоды, соединенные последовательно

Где n — количество светодиодов в серии.

 

Светодиоды параллельно

 

При параллельном соединении светодиодов ток через резистор увеличивается, но ток, протекающий через каждый светодиод, остается постоянным. С другой стороны, падение напряжения на резисторе и светодиодах остается неизменным.

Светодиоды, соединенные последовательно и параллельно

Но очень важно иметь n последовательных светодиодов в каждой параллельной ветви (m), и блоки должны иметь одинаковые прямое напряжение и ток. В противном случае формула будет неактуальна.

Например, рассмотрим эти четыре светодиода.

Светодиоды в виде массива.

Светодиоды расположены в виде массива.

Уравнение не применимо к первой принципиальной схеме, но работает для второй.

 

Токоограничивающий резистор: управление яркостью

 

Для некоторых светодиодных приложений требуются функции затемнения, например, при окружающем освещении. Для этой функции требуются два резистора.

• Резистор с фиксированной нагрузкой для ограничения тока (Rf)
• Переменный резистор для регулировки яркости (Rv)

Переменный резистор

Rf ограничивает ток, когда Rv имеет минимальное значение (0 Ом), поскольку через него протекает максимальный ток. Таким образом, вы можете рассчитать значение Rf, используя следующую формулу, когда Rv=0.

Регулировка Rv увеличивает сопротивление в цепи, уменьшая ток, протекающий через светодиод. Поэтому он самый низкий, когда Rv находится на максимальном значении.

Значение Rv можно рассчитать по следующей формуле.

 

Токоограничивающий резистор: Этапы проектирования схемы

 

Используйте следующие четыре шага, чтобы выбрать правильное значение резистора для ограничения тока.

• Используйте желаемые характеристики светодиода и рабочие характеристики в приведенных выше уравнениях, чтобы получить значения резисторов.
• Округлите идеальное значение резистора, чтобы получить реальное значение. Например, если расчет дает вам 133,42 Ом, реальное значение будет 130 Ом или 150 Ом с допуском 5%. Но вы можете выбрать другие значения в зависимости от конкретного приложения или того, что у вас есть.

 

Значение цветовой маркировки резисторов. Обратите внимание на цветовую маркировку допуска.

 

• Замените идеальные значения реальными значениями в уравнениях, чтобы проверить, соответствуют ли они требуемым рабочим характеристикам.
• Запустите эти расчеты, используя значения с крайними допусками. Резистор на 150 Ом не будет таким точным, как резистор на 130 Ом, потому что его 5%-ный допуск составляет 7,5 Ом. Таким образом, его диапазон будет составлять от 142,5 Ом до 157,5 Ом.