Фонарик на источнике тока, с автоматическим выравниванием тока в
светодиодах, так что светодиоды могут быть c любым разбросом параметров
(светодиод VD2 задает ток, который повторяют транзисторы VT2, VT3, таким
образом, токи в ветвях будут одинаковыми)
Транзисторы конечно тоже должны быть
одинаковыми, но разброс их параметров не так критичен, поэтому можно взять либо
дискретные транзисторы, либо если сможете найти, три интегральных транзистора в
одном корпусе, у них параметры максимально одинаковые. Проиграйтесь с
размещением светодиодов, нужно подобрать пару светодиод-транзистор так что бы
выходное напряжение было минимально, это повысит КПД.
Введение транзисторов выровняло
яркость, однако они имеют сопротивление и на них падает напряжение, что
вынуждает преобразователь повышать уровень выходного до 4В, для снижения
падения напряжения на транзисторах можно предложить схему на рис.4, это
модифицированное токовое зеркало, вместо опорного напряжения Uбэ=0.7В в схеме
на рис.3 можно воспользоваться встроенным в преобразователем источником 0.22В,
и поддерживать его в коллекторе VT1 при помощи операционика, также встроенным в
преобразователь.
Рис. 4. Фонарик на источнике тока, с автоматическим выравниванием тока в
светодиодах, и с улучшенным КПД
Т.к. выход операционника имеет тип
«открытый коллектор» его необходимо «подтянуть» к питанию, что делает резистор
R2. Сопротивления R3, R4 выполняют функции делителя напряжения в точке V2 на 2,
таким образом операционник поддержит в точке V2 напряжение 0.22*2 = 0.44В, что
меньше чем в предыдущем случаи на 0.3В. Брать делитель еще меньше, чтобы
понизить напряжение в точке V2, нельзя т.к. биполярный транзистор имеет
сопротивление Rкэ и при работе на нем будет падать напряжение Uкэ, чтобы
транзистор правильно работал V2-V1 должно быть больше Uкэ, для нашего случая
0.22В вполне достаточно. Однако биполярные транзисторы можно заменить полевыми,
в которых сопротивление сток исток гораздо меньше, это даст возможность
уменьшить делитель, так чтобы, сделать разность V2-V1 совсем незначительной.
Дроссель. Дроссель нужно брать
с минимальным сопротивлением, особое внимание следует уделить максимальному
допустимому току он должен быть порядка 400 -1000 мА. Номинал не играет такой роли как
максимальный ток, поэтому Analog Devices рекомендует, что-то между 33 и
180мкГн. В данном случаи, теоретически, если не обращать внимание на габариты,
то чем больше индуктивность, тем лучше по всем показателем. Однако на практике
это не совсем так, т.к. мы имеем не идеальную катушку, она имеет активное
сопротивление и не линейна, кроме того, ключевой транзистор при низких
напряжениях уже не выдаст 1.5А. Поэтому лучше попробовать несколько катушек
разного типа, конструкции и разного номинала, что бы выбрать катушку, при
которой самый высокий КПД, и самое маленькое минимальное входное напряжение,
т.е. катушку, с которой фонарик будет светиться максимально долго.
Конденсаторы. C1 может быть
любым. С2 лучше взять танталовым т.к. у него маленькое сопротивление это
повышает КПД.
Диод Шотки. Любой на ток до 1А,
желательно с минимальным сопротивлением и минимальным падением напряжения.
Транзисторы. Любые с током
коллектора до 30 мА, коэф. усиления тока порядка 80 с частотой до 100Мгц, КТ318
подойдет.
Светодиоды. Можно
белые NSPW500BS
со свечением в 8000мКд от Power Light Systems .
Преобразователь напряжения ADP1110, или его замену ADP1073, для его использования схему на рис.3 нужно будет изменить,
взять дроссель 760мкГ, а R1 = 0.212/60мА = 3.5Ом.
Фонарь на ADP3000-ADJ
Параметры:
Питание 2.8 - 10 В, КПД ок. 75%, два
режима яркости - полный и половина. Ток
через диоды 27 мА, в режиме половинной
яркости - 13 мА.
В схеме для получения высокого КПД
желательно использовать чип-компоненты.
Правильно собранная схема в настройке
не нуждается.
Недостатком схемы является высокое
(1,25V) напряжение на входе FB (вывод
8). В настоящее время выпускаются
DC/DC конвертеры с напряжением FB около
0,3V, в частности, фирмы Maxim, на
которых реально достичь КПД выше 85%.
Схема фонаря на Кр1446ПН1.
Резисторы R1 и R2 - датчик тока.
Операционный усилитель U2B - усиливает напряжение, снимаемое с датчика тока.
Коэффициент усиления = R4 / R3 + 1 и составляет примерно 19. Требуется такой
коэффициент усиления, чтобы при токе через резисторы R1 и R2 60 мА напряжение
на выходе открыло транзистор Q1. Изменяя эти резисторы, можно устанавливать
другие значения тока стабилизации.
В принципе операционный усилитель
можно и не ставить. Просто вместо R1 и R2 ставится один резистор 10 Ом, с него
сигнал через резистор 1кОм подаётся на базу транзистора и всё. Но. Это приведёт
к уменьшению КПД. На резисторе 10 Ом при токе 60 мА напрасно рассеивается 0.6
Вольта - 36 мВт. В случае применения операционного усилителя потери составят:
на резисторе 0.5 Ома при токе 60 мА = 1.8 мВт + потребление
самого ОУ 0.02 мА пусть при 4-х Вольтах = 0.08 мВт
= 1.88 мВт - существенно меньше, чем 36
мВт.
О компонентах.
На месте КР1446УД2 может работать любой
малопотребляющий ОУ с низким минимальным значением напряжения питания, лучше
подошёл бы OP193FS, но он достаточно дорогой. Транзистор в корпусе SOT23.
Полярный конденсатор поменьше - типа SS на 10 Вольт. Индуктивность CW68 100мкГн
на ток 710 мА. Хотя ток отсечки у преобразователя 1 А, она работает нормально.
С ней получился наилучший КПД. Светодиоды я подбирал по наиболее одинаковому
падению напряжения при токе 20 мА. Собран фонарик в корпусе для двух батарей
AA. Место под батареи я укоротил под размер батарей AAA, а в освободившемся
пространстве навесным монтажом собрал эту схему. Хорошо подойдёт корпус для
трёх батарей AA. Ставить нужно будет только две, а на месте третьей разместить
схему.
КПД получившегося устройства. Входные
U I P
Выходные U I
P КПД
Вольт мА
мВт
Вольт мА мВт %
3.03 90
273
3.53 62 219 80
1.78 180
320
3.53 62 219 68
1.28 290
371
3.53 62 219 59
Замена лампочки фонарика
"Жучёк” на модуль фирмыLuxeonLumiledLXHL-NW98. Получаем ослепительно яркий
фонарик, с очень легким жимом (по сравнению с лампочкой).
Схема переделки и параметры модуля.
Преобразователи StepUP DC-DC
конверторы ADP1110 фирма Analog devices.
Светодиодный электронный фонарь С питанием всего от одной пальчиковой
батареи типоразмера АА или AAA на микросхеме (КР1446ПН1), которая является полным аналогом
микросхемы МАХ756 (МАХ731) и имеет практически идентичные характеристики.
За основу взят фонарь, в котором в
качестве источника питания используются две пальчиковые батарейки
(аккумуляторы) типоразмера АА.
Плата преобразователя помещается в
фонарь вместо второго элемента питания. С одного торца платы припаян контакт
из луженой жести для питания схемы, а с другого - светодиод. На выводы
светодиода надет кружок из той же жести. Диаметр кружка должен быть чуть больше
диаметра цоколя отражателя (на 0,2-0,5 мм), в который вставляется патрон. Один
из выводов диода (минусовой) припаян к кружку, второй (плюсовой) проходит
насквозь и изолирован кусочком трубочки из ПВХ или фторопласта. Назначение
кружка - двойное. Он обеспечивает конструкции необходимую жесткость и
одновременно служит для замыкания минусового контакта схемы. Из фонаря заранее
удаляют лампу с патроном и помещают вместо нее схему со светодиодом. Выводы
светодиода перед установкой на плату укорачивают таким образом, чтобы
обеспечивалась плотная, без люфта, посадка «по месту». Обычно длина выводов
(без учета пайки на плату) равна длине выступающей части полностью вкрученного
цоколя лампы.
Схема соединения платы и аккумулятора
приведена на рис. 9.2.
Далее фонарь собирают и проверяют его
работоспособность. Если схема собрана правильно, то никаких настроек не
требуется.
В конструкции применены,
стандартные установочные элементы: конденсаторы типа К50-35,
дроссели ЕС-24 индуктивностью 18-22 мкГн, светодиоды яркостью 5-10
кд диаметром 5 или 10 мм. Разумеется, возможно, применение и других светодиодов
с напряжением питания 2,4-5 В. Схема имеет достаточный запас по мощности и
позволяет питать даже светодиоды с яркостью до 25 кд!
О некоторых результатах испытаний
данной конструкции.
Доработанный таким образом фонарь
проработал со «свежей» батарейкой без перерыва, во включенном состоянии, более
20 часов! Для сравнения - тот же фонарь в «стандартной» комплектации (то есть с
лампой и двумя «свежими» батарейками из той же партии) работал всего 4
часа.
И еще один важный момент. Если
применять в данной конструкции перезаряжаемые аккумуляторы, то легко следить за
состоянием уровня их разрядки. Дело в том, что преобразователь на микросхеме
КР1446ПН1 стабильно запускается при входном напряжении 0,8-0,9 В. И свечение
светодиодов стабильно яркое, пока напряжение на аккумуляторе не достигло этого
критического порога. Лампа гореть при таком напряжении, конечно, еще будет, но
вряд ли можно говорить о ней как о реальном источнике света.
Рис. 9.2 Рис
9.3
Печатная плата устройства приведена на
рис. 9.3, а расположение элементов - на рис. 9.4.
Включение и выключение фонаря одной
кнопкой
Схема собрана на микросхеме D-триггера
CD4013 и полевом транзисторе IRF630 в режиме "выкл." ток потребления
схемы - практически 0. Для стабильной работы D-триггера на входе микросхемы
подключен фильтр резистор и конденсатор их функция- устранение контактного
дребезга. Не используемые выводы микросхемы лучше никуда не подключать.
Микросхема работает от 2 до 12 вольт, в качестве силового ключа можно
использовать любой мощный полевой транзистор, т.к. сопротивление сток-исток у
полевого транзистора ничтожно мало и не нагружает выход микросхемы.
CD4013A в корпусе SO-14, аналог
К561ТМ2, 564ТМ2
Простые схемы генератора. Позволяют
питать светодиод с напряжением загорания 2-3V от 1-1,5V. Короткие импульсы
повышенного потенциала отпирают p-n переход. КПД конечно понижается, но это
устройство позволяет "выжать" из автономного источника питания почти
весь его ресурс.
Проволока 0,1 мм - 100-300 витков с отводом от середины, намотанные на
тороидальное колечко.
Светодиодный фонарь с регулируемой
яркостью и режимом "Маяк"
Питание
микросхемы — генератора с регулируемой скважностью (К561ЛЕ5 или 564ЛЕ5) которая
управляет электронным ключом, в предлагаемом устройстве осуществляется от
повышающего преобразователя напряжения, что позволяет питать фонарь от одного
гальванического элемента 1,5.
Преобразователь выполнен на
транзисторах VT1, VT2 по схеме трансформаторного автогенератора с положительной
обратной связью по току.
Схема генератора с регулируемой
скважностью на упомянутой выше микросхеме К561ЛЕ5 немного изменена с целью
улучшения линейности регулирования тока.
Минимальный потребляемый ток фонаря с
шестью параллельно включенными суперяркими светодиодами L-53MWC фирмы Kingbnght
белого свечения равен 2.3 мА Зависимость потребляемого тока от числа
светодиодов — прямо пропорциональная.
Режим "Маяк", когда
светодиоды с невысокой частотой ярко вспыхивают и затем гаснут, реализуется при
установке регулятора яркости на максимум и повторном
включении фонаря. Желаемую частоту световых вспышек регулируют подбором
конденсатора СЗ.
Работоспособность фонаря сохраняется
при понижении напряжения до 1.1v хотя при этом значительно уменьшается яркость
В качестве электронного ключа применен
полевой транзистор с изолированным затвором КП501А (КР1014КТ1В). По цепи
управления он хорошо согласуется с микросхемой К561ЛЕ5. Транзистор КП501А имеет
следующие предельные параметры, напряжение сток-исток — 240 В; напряжение
затвор—исток — 20 В. ток стока — 0.18 А; мощность — 0.5 Вт Допустимо
параллельное включение транзисторов желательно из одной партии. Возможная
замена — КП504 с любым буквенным индексом. Для полевых транзисторов IRF540
напряжение питания микросхемы DD1. вырабатываемое преобразователем, должно быть
повышено до 10 В
В фонаре с шестью параллельно
включенными светодиодами L-53MWC потребляемый ток примерно равен 120 мА при
подключении параллельно VT3 второго транзистора — 140 мА
Трансформатор Т1 намотан на ферритовом
кольце 2000НМ К10- 6'4.5. Обмотки намотаны в два провода, причем конец первой
обмотки соединяют с началом второй обмотки. Первичная обмотка содержит 2-10
витков, вторичная — 2*20 витков Диаметр провода — 0.37 мм. марка — ПЭВ-2.
Дроссель намотан на таком же магнитопроводе без зазора тем же проводом в один
слой, число витков — 38. Индуктивность дросселя 860
мкГн
Схема преобразователя для
светодиода от 0,4 до 3V - работающая от одной батарейки AAA.
Этот фонарь повышает входное
напряжение до нужного простым конвертером DC-DC.
Выходное напряжение составляет
приблизительно 7 вт (зависит от напряжения установленного диода LEDs).
Building the LED Head Lamp
Что касается трансформатора в
конвертере DC-DC. Вы должны его сделать самостоятельно.
Изображение показывает, как собрать трансформатор.
Ещё вариант преобразователей для светодиодов _http://belza.cz/ledlight/ledm.htm
