Питание мощного светодиода

KIVi

Требуется придумать схему для питания светодиода. Светодиод мощный, осветительный 3 ватта 3.4 вольта. Источник питания - аккумулятор LiPo 3.8 вольт (при полном заряде напряжение 4.2 вольта, при разряде может упасть ниже 3.4 вольт - так что нужна схема, которая умеет не только повышать, но и понижать напряжение). Я хочу, чтобы он горел в максимальную яркость всё время работы, поэтому воткнуть резистор плохая идея (да хотелось бы КПД повыше, чем у такого варианта, чтобы светодиод светил дольше).

Знаю про всякие микросхемы-драйверы, но самые известные как правило не подходят по ряду причин - имеют только SMD-версию (я не умею пока паять SMD, когда-нибудь научусь, но не сейчас), нет в моём городе или слишком дорогие (мне подходит вариант не дороже 100 рублей с учётом всей обвязки).

Таким образом, мне либо нужно узнать какую-нибудь дешёвую микросхем-драйвер в DIP-корпусе, либо что-нибудь на дискретных компонентах (тут гугл мне пока помогает плохо - нахожу лишь схемы для слабых светодиодов на ток не более 20 мА).
Что можете посоветовать?

В идеале было бы не плохо универсальную схему, чтобы можно было питать светодиоды разной мощности (1-5 ватт, 3.4 вольта) и от разного входного напряжения (1 - 12 вольт), но в крайнем случае можно и схему под конкретные параметры.

Реклама

dandiv2006

По цене врят ли уложитесь (по крайней мере по ценам в нашем регионе), чтобы вышло как хотите.
Нужно ведь не только выкачивать энергию с аккума, но и вовремя отключить нагрузку с него, чтобы не убить аккумулятор глубоким разрядом, поэтому мне кажется лучше использовать специализированные микросхемы, которые специально сконструированы для питания светодиода от литиевого аккумулятора.

Реклама

KIVi

dandiv2006 писал(а):По цене врят ли уложитесь (по крайней мере по ценам в нашем регионе), чтобы вышло как хотите.
Нужно ведь не только выкачивать энергию с аккума, но и вовремя отключить нагрузку с него, чтобы не убить аккумулятор глубоким разрядом, поэтому мне кажется лучше использовать специализированные микросхемы, которые специально сконструированы для питания светодиода от литиевого аккумулятора.

У аккумулятора есть контроллер. Насколько я понимаю он через чур не даёт его разрядить. Пока не проверял на разряд (и не буду - мало ли), но, например, при КЗ он разрывает цепь. В принципе некий индикатор уровня заряда я планирую и он в эту цену не входит, буду собирать позднее. Сейчас мне надо лишь схему подачи стабильного тока на светодиод. В конце концов я вообще могу запитать схему от 3-4 пальчиковых батареек.

Вам нужно прочитать правила форума.
http://www.radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=19&t=6538
Нарушение правил форума п. 2.7

aen

с хорошей стабилизацией тока при таком напряжении высокого кпд не получится.
можно сделать на блокинг-генераторе без стабилизации тока. при этом по мере разряда аккумулятора яркость будет падать.
кстати, без стабилизации тока аккумулятор прослужит дольше, чем со стабилизацией.
к тому же, по яркости можно наглядно оценивать степень разряда аккума.
а сделать можно по приведенной схеме.

Драйвер инвертирующий.GIF: (4.1 КБ) 5930 скачиваний

достоинство схемы - она может и понижать и повышать напряжение. как раз то, что тебе надо.
второе достоинство - она универсальная. базовым резистором можно задавать максимальный ток (мощность) через светодиод.

Реклама

KIVi

Starichok51 писал(а): а сделать можно по приведенной схеме.

Как прикинуть базовое сопротивление по мощности светодиода?

И как мотать трансформатор? (на каком сердечнике и сколько витков)

Реклама

для светодиода пиранья базовый резистор у меня по-моему стоит 4,7 кОм. а трансформатор намотан на ферритовом кольце 10х6х4,5 2000НМ.
при маленьком токе проходит и феррит без насыщения.
еще я в шахтерскую фару вместо лампы поставил 3-ваттный светодиод. но к нему подводится мощность менее 1 Ватта. яркости вполне хватает и при такой мощности.
номинал резистора я уже не помню. а кольцо взято из порошкового железа от дросселя с материнки, так как феррит на таком токе уже будет насыщаться.
правда, я делал от одной батарейки для пираньи и от одного никель-кадмиевого аккума для фонаря.
для среднего напряжения 3,7 Вольта нужно заново подбирать и резистор и число витков, так как мои данные для 1,2 Вольта тут уже не годятся.

Реклама

Smoker

Я делал фонарик на блокинге со стабилизацией, питал от 3 вольт (2-е батарейки 373) 30 светодиодов. Включение было разное - все 30 в параллель - ток 650 мА, при посаженных батарейках потребление от батарей до 1 ампера (и это правильно, так как напряжение упало, а мощность нужно отдать). и последовательно-параллельно 15+15 - напряжение питания светодиодов 6 вольт, ток светодиодов 300ма от батареи все те же 650-700 мА при посаженных 1 ампер. Всего 3 транзистора и небольшая обвязка. Светит даже от одной батарейки 1.5 вольт.

Телекот

Тоже был опыт изготовления фонарика на Li-ion BL-5C. Сначала сделал на МС34063, потом на блокинг генераторе типа как у Starichok51, но КПД больше 60% получить не удалось.
Как ни странно победил линейный стабилизатор тока, и хота батарея разряжалась только до 3.5 вольта но светила в 1.5 раза дольше. Светодиод был на 3 вт, но из за плохого охлаждения ток я поставил 0,5а.
Потом если посчитать при полностью заряженной батарейке 4,2в на стабилизаторе теряется только 19%, а при напряжении 3,5в теряется 5% мощности. Когда на преобразователе МС34063 всегда теряется 40% мощности и больше при разряде батарейки. Там только на диоде теряется 13% мощности, плюс биполярный транзистор с напряжением насыщения 1,3вольта.
Если кому интересно вот схема стабилизатора тока, рисовал по памяти мог ошибиться, где то может конденсатор стоял.

Полевик нужен с малым напряжением открывания и с большим запасом по току. Можно и использовать н-канальные полевики, просто надо поменять проводимость транзисторов и полярность диода и батарейки. Не знаю можно ли вообще изготовить инверсный преобразователь напряжения с такими параметрами и КПД более 80%.

Smoker

На MC34063 терялось 40% при стандартном включении? По даташиту на микросхеме падает до 1.3 вольт в стандартном включении. У меня до 1.6 доходило, может от микросхемы зависело. Если поставить внешний р-канальный полевик, как в схеме
http://www.radiohlam.ru/pitanie/preobr_down_pol_p.htm , то возможно в данном случае КПД будет выше, так как на современных полевых транзисторах с миллиомным сопротивлением о падении при токах в несколько ампер можно забыть. Но я не проверял.

Телекот

Для нормальной работы полевика в преобразователе нужно достаточно быстро перезаряжать емкость затвора, значит нужен низкоомный резистор подтягивающий затвор. Который тоже будет кушать ток.
Во вторых при напряжении на затворе 3-3,5в мало найдётся полевиков с падением напряжения меньше 0,1-0,2в. Теперь посчитаем 0,2в падение напряжение на транзисторе, допустим 0,1в падает на измерительном резисторе, примерно 0,5в на диоде шотки, получаем 0,8в. Это 19% только статических потерь не учитывая потребление микросхемы и затворного резистора. Плюс динамические потери.
При любом раскладе КПД получается менее 80%, а у линейного стабилизатора при разряженной батарейки может достигать 95%.
Да и не много мы теряем разрежая батарейку только до 3,5в, при условии что бы не насиловать её большим током.

Да и надо учесть что Li-Po батарейки не выносят пере разряда, они практически сразу теряют ёмкость. Что заставляет принимать меры по блокировке схемы при снижении напряжения до 3.1 вольта.

KIVi

Если кому интересно вот схема стабилизатора тока

Спасибо. Попробую собрать, как время будет. В качестве биполярных транзисторов подойдут КТ315? А полевик какой? Извиняюсь за, возможно, глупые вопросы, но я ещё относительно новичок в электронике и часто встаёт проблема "какой транзистор надо взять для схемы".

Я делал фонарик на блокинге со стабилизацией, питал от 3 вольт (2-е батарейки 373) 30 светодиодов

А схему не вспомнишь?

Smoker

Вот схема.

KIVi

Smoker писал(а):Вот схема.

Судя по описанию, это то, что нужно. Попробую собрать, когда закуплюсь нужными деталями.

Телекот

Только батарейку не испорти, 2-3 разряда до напряжения меньше 3 в, и потеряешь большую часть ёмкости.

Smoker, а в "более совершенной" схеме на хрена стабилитрон на 6,2 Вольта?
и если такое маленькое кольцо - ферритовое, то при таких токах феррит будет насыщаться. и в результате кпд такой схемы будет низкий.
при использовании литиевого аккума светодиоды будут светиться на всю катушку через обмотку даже при неработающем преобразователе, так как 4,2 Вольта - много больше, чем требуется светодиоду. чтобы этого не происходило, нужно минимум две штуки диодов соединять последовательно.
и третья, нагрузочная, обмотка - лишняя, на выпрямитель можно снимать с коллектора ключа.

Smoker

Стабилитрон на плате запаян, а светодиоды проводочками к плате подключены. Когда не было стабилитрона проводочек оборвался и пробился затвор полевика.
Насчет 4.2 вольта действительно, нельзя так делать, но можно верхний коней правой обмотки посадить на землю. Тогда выход отвяжется от питания.
Давно было, уже не помню какой там кпд был, но не низкий. Кольцо не грелось. Но трансформаторы, кольца и ферриты для меня как антенно-фидерные устройства не совсем понятны.

Просто делал как получалось, без всяких расчетов, подбором.

KIVi
Думаю в твоем варианте, будет лучше то что Телекот предложил, разница небольшая в напряжении. И при расходовании энергии разница будет уменьшаться. У меня другая задача была, напряжение питания меньше, чем нужно для питания светодиода (батарейка до 1.4х2=2.8 разрядилась, и светодиоды светят слабо). Хотя заряд у батареи еще есть. И батарейки нужно до нуля садить, аккумулятор нет. У тебя напряжение выше чем напряжение светодиода, поэтому то что Телекот предложил я думаю лучше, почему он подробно объяснил. Моя схема больше для батареек и для того случая, когда нужно повышать напряжение, а не понижать.

KIVi

Итак, последняя схема у меня не заработала. В принципе я подумал... Разряд до 3.5В для аккумулятора будет как раз оптимальным (не слишком сильно). Так что понижающий преобразователь вполне подойдёт. После выходных, когда откроется радиомагазин, куплю детали и соберу схему Телекота. Пока есть время хотелось бы узнать точные названия деталей, а то их запасов у меня дома нет, так что надо сразу правильные брать.

UPD: Подойдёт полевой транзистор IRF5805PBF, а в качестве биполярных BC547? Не стоит ли воткнуть небольшой конденсатор параллельно светодиоду?

UPD2: Как настраивать силу тока на выходе?

Телекот

Биполярники любые маломощные. Ток регулируется резистором R3. Полевик в принципе должен пойти для тока 05а, от него зависит КПД схемы в конце разрядки. Хотя можно подобрать что нибудь по лучше.

jonpim

Необязательно что-то изобретать заново , если есть вокруг горы неисправного электронного хлама .
Вчера сделал фонарик из корпуса старого фонаря из гаража , 19 светодиодной автомобильной лампы чистого белого света (около 4800К) , переделанной на 3в (параллельное включение с несколькими защитными резисторами) ,платы дохлого ноутбучного HDD 60Gb , платы защиты от сотовой батареи (состоит из 6-лапой микросхемы One-cell Lithium-ion battery protection , аналоги SA57608 и сдвоенного мосфета) и живой банки литиевой батареи от ноутов.
Плата контроллера винта тонкая и режется легко канцелярскими ножницами - был вырезан степ-даун на 1.8 в и по даташиту переделан на 3.1 в . На плапте защиты аккума перепаян мосфет на более мощный . Для заряда без разборки в корпус фонаря был впаян контакт на стеклянном изоляторе
(кусок от диода КД202) и через диод шоттки , шунтированный 1 ком резистором припаян к плюсу на выходе платы защиты (резистор для внешнего замера напруги) . Ток от банки фонарь потребляет 400-450 ма .
Вокруг нас так много полезного электронного хлама .

KIVi

Придумал свою схему.

Она рабочая?

В моём понимании такая схема будет заряжать конденсатор C1 до напряжения, заданного делителем R2, после чего, пока напряжение конденсатора не упадёт из-за разрядки светодиодом, ток от батареи прекращается. Когда напряжение падает, транзистор вновь открывается и подзаряжает конденсатор.

Меня волнует, что транзистор может не успеть закрыться до превышения напряжения на конденсаторе критического для светодиода значения.

Плюс моей схемы в том, что даже после падания напряжения ниже 3.4 вольт, она продолжит питать светодиод, пока напряжения хватает на открытие полевика, при этом он будет просто непрерывно пропускать ток. Ну и настраивается она на напряжение, а не на ток, поэтому если сменить светодиод на светодиод другой мощности, не придётся ничего менять в схеме - она по-прежнему будет пытаться удержать на светодиоде 3.4 вольта, что соответствует максимальной яркости.