Форум РадиоКот

Суть истории такова. Имеется фонарик "Космос". Со времени покупки верой и правдой отслужил он с полгода, а затем в нём вышел из строя аккумулятор. АКБ обычный свинцово-кислотный, герметичный, 4V 2 AH. При вскрытии фонарика причина выхода из строя стала вполне очевидна: АКБ заряжался от встроенного преобразователя, а из индикаторов заряда был только двухцветный светодиодик, который, собственно, и выполнял роль сугубо индикатора. Об отключении АКБ после зарядки не было даже и намёка. А преобразователь представляет собой мелкий флай, без каких-либо стабилизаций тока и напряжения. Вот и после "окончания" зарядки этот преобразовательчик с непреодолимым упорством продолжал помповать энергию в аккумулятор, даже и не подозревая, что последний уже сполна наелся и ему уже начинает потихоньку плохеть
Так вот, искать подобную АКБ и ставить в фонарик обратно на убиение нет никакого желания (лёгкие пути не для нас же ) Тут-же вспомнил, что есть у меня несколько банок литиевых из отслужившей своё батареи ноута. Казалось бы, что может быть проще - ставишь и все! Если бы не одно "но": литий крайне негативно относится к перезеряду. И если старый свинцовый аккум тихонечко испустил дух от такого обращения, то с литием можно ждать весьма красочного фейерверка в данном случае
Также неплохо было бы иметь и схемку защиты от переразряда, но в моём конкретном случае скорее всего она не нужна: в фонаре стоят 12 белых светодиодов и падение напряжения на них примерно около трёх вольт, что вполне соответствует нижней рабочей границе для нормальной эксплуатации литиевых АКБ. Если сказать проще - батарейка разрядилась - фонарик погас. Сам.
Озадачился я после всех этих раздумий поисками чего-то подобного в интернетах. По итогу: пишут много, но ни одной готовой реализации я не нашёл. Есть какие-то подобные контроллеры у MAXIM, но они, как правило, довольно труднодоставаемы. По этой причине решено было сделать этот фонарь на легкодоставаемых и распространённых деталях. Собственно по этой причине и решил обратиться к коллективному разуму радиокота, ибо вместе изобретать всё-же веселее

А требования просты:
1.В фонаре уже имеется готовый преобразователь, предположительно 5 вольт и 0.3-0.6 ампер, без стабилизации, флайбек. Его нужно оставить и заряжать от него пересаженные акки. Батарея АКБ будет представлять собой несколько элементов, соединённых параллельно.
2.Гнездо зарядки - сетевой шнур. Нужно так и оставить: фонарь воткнут в розетку - заряжается. Нет - значит нет Отсюда вытекают следующие пункты:
3.По окончанию зарядки АКБ от зарядника должен отключаться, что очевидно. Применение совсем правильного алгоритма зарядки, конечно, приветствуется, но не является жизненно необходимым.
4.Когда АКБ не заряжается, то потребление от него должно быть минимальным при выключенном фонаре, дабы акки не сели, когда фонарь долгое время не используется.
5.Возможность пользоваться фонарём во время зарядки.
6.Ну и напоследок, свободное место на печатной плате, которым я располагаю для всех этих премудростей: 30*55 мм

Всякие разные идеи, как реализовать тот или иной узел (или целиком задуманное) весьма приветствуются! Спасибо всем, кто всё это осилил прочитать Надеюсь на содействие, т.к. вероятно, данная тема будет интересна не мне одному

От себя бы посоветовал следующее: вариант с очень высоким КПД, очень мощный (если запихнуть много Li-Ion аккумуляторов в параллель), но микра довольно дефицитная и дорогая. Зато КПД, слабо греется, мощь, можно реализовать разные яркости и т.п. Называется TPS63020 и токовый монитор к ней INA138. Собирал лично, отлично работает, заводится с первого раза, КПД в районе 80-92%. Вот схема и печатка во вложении:
http://s001.radikal.ru/i193/1211/2c/65263f8417ad.png
И к фонарю сразу купить светодиод Cree XM-L, и посадить его на радиатор, и снимать запросто до 10 Вт света. Микруха вытянет даже 4 А (но нам нужно 3 А макс.). Также к аккамулам присобачить простую плату защиты от li-ion для сотовых и т.п. Чтобы отрубало аккамул при напряжении ниже 2,5 В.
Если подешевле и попроще, то можно на MC34063, но КПД низковат будет, и плохо ведет себя при низком напряжении. Если получше, то можно взять NCP1529. Но ток максимум будет 1 А. Вот схема:
http://s08.radikal.ru/i181/1211/58/59af3f48be8e.png
Тоже собирал лично. Схема регулирует как ток, так и напряжение. На схеме вроде все понятно. Если нужно, также выложу печатку. КПД тоже высокий - 80-85%.
Или же воспользоваться повышающим преобразователем, если не нужна высокая яркость, а поставить последовательно 6 светодиодов или пачку 2 параллельно * 6 последовательно. Это чип TPS61040DBV. Схему можно глянуть на сайте http://chip-nn.ru/7.php
Далее что касается зарядника. Если по времени не критично, то тут все просто. Берется обычный БП от сотового телефона на 5 В 0,5...1,5 А, и делается схема на LTC4054. Ищется в инете. Единственное, ток зарядки будет всего 0,5 А, и заряжаться будет ооочень долго.
Или же взять какой-нибудь step-down на основе MC34063, NCP1529 и пр. В случае MC34063 с внешним транзюком можно выжать и 3 А, в случае NCP1529 до 1 А. На схеме показано, как ограничить не только напряжение, но и ток:
http://s08.radikal.ru/i181/1211/58/59af3f48be8e.png
Вроде все подробно расписал из того, чем сам занимался, и все схемы лично мной проверены. Если интересно, могу скинуть подробные печатки и все материалы, например, на почту.

Diver52, спасибо за участие, но поясню ещё раз.
Светодиоды уже есть. Матрица 12 штук параллельно (3 вольта). Ни на что менять не буду.
Преобразователь с нужными выходными параметрами тоже есть, конструктивно внутри фонаря. Его тоже ни на что менять не буду.
Мне интересен кусок схемы, который будет следить за зарядом батареи (3.7 вольт). Этот кусок должен отключать АКБ по мере её полного заряда от зарядного, по мере её полного разряда от нагрузки (опционально) и при этом не жрать батарейку во время хранения фонаря. Последнее особо актуально, т.к. схема мониторинга будет постоянно подключена к АКБ, а зарядка фонаря будет осуществляться втыканием оного в ризетку.
Вот, собственно, такую схему я и пытаюсь изобрести, но мысля пока не идёт.

вот внешняя зарядка для Li, заряжает до 4,2 В током около 300 мА.

Enman писал(а):вот внешняя зарядка для Li

За сколько времени сядет аккум, если АКБ не отключать от неё, а просто вынять зарядку из розетки?

часов за 100-300.... .........если так критично, реле можно добавить...

Вот только реле там и не хватало

МАХ 745 бери. 4А зарядный ток, от 1 до 4 ячеек лития заряжает, вход от мах напряжения на батареи +1 вольт до 24 вольт (ноутбучный питальник легко подойдет). Она маленькая и платка уложиться в нужный габарит.

Вот что я по этому вопросу нарыл: http://www.ekits.ru/index.php?productID=2551

Максы и прочие заказные побрякушки идут лесом. Ибо контроллер нужон ещё вчера
Тем временем, спаливши в симуляторе парочку транзисторов, родил я самый костяк схемы, что мне требуется. Всякие дополнительные рюшечки навесятся на неё без проблем. Что схема пока умеет: заряжать литиевую батарейку до определённого порога от более-менее стабильного источника тока. По окончании зарядки схемка полностью отключается от АКБ и её не сосёт. V1 - примерная породия на флайбек, который уже в фонаре присутствует. С1 - батарея лития.
Что схемка не умеет: всё остальное

Спойлер

Ну раз уже есть светодиодная матрица из 12 шт, то предположу, что ток будет нужен где-то 250 мА и один режим, да? Тогда вообще все делается просто. Будет самый дешевый и простой вариант:
Если найдете, в качестве драйвера для светодиодов можно использовать NCP1529. При токе 250 мА КПД будет чуть больше 90%. Кроме того, чип сам отрубится, когда напряжение будет меньше 3 В. Защитит Li-Ion аккумулятор. Схема простая, с минимумов обвеса.
А раз уже есть встроенный БП внутрь фонаря на 0,3-0,6 А, и как я понимаю, время зарядки не критично, то очень рекомендую взять LTC4054 (LTH7, LTADY). Можно найти почти в любом старом и дохлом сотовом телефоне. Для зарядки лития чип идеален - ток 500-700 мА выдаст, минимум компонентов (только токозадающий резистор и пара конденсаторов), не зарядит выше 4,2 В, при постоянном подключении потребляет микроамперы тока - при емкости, например, 3000 мА разрядит аккумулятор где-то за год-два. Думаю в Вашем случае то, что нужно. Главное, найти NCP1529 и LTC4054.

Вот это уже ближе к телу Попробую посмотреть LTC. Правда, планирую обойтись без драйвера, просто резистором. У него КПД получается в среднем под 80%, не много ведь уступает микре NCP1529, правда?

Diver52 писал(а):что ток будет нужен где-то 250 мА и один режим, да?

Ток пока и для меня остаётся загадкой, но режим точно будет один. Есть вероятность, что у этих мелко-мощных светиков (5 мм) может быть и по 50 мА на кристалл.

на счет 50 мА на кристалл мало вероятно. скорее всего, 20 мА, но не более 30 мА.
если на скорую руку, то со своей стороны могу посоветовать к существующему флаю переделать вторичную часть по моей схеме.

Володя, у меня флай без ОС. Нарисованный вариант был первым, о котором я подумал. Приходится изобретать на том, что есть.

печально...
может, тогда и весь флай сделать новый?

Оно то может и можно, но меня сомнения берут, что новоиспечённую поделку я смогу уместить в тот-же габарит, тем более, что тогда уж по любому она должна быть мощнее, т.к. батарея лития намечается около 8000 ма/ч, а переделывать только ради того, чтоб переделать - удовольствие сомнительное . Могу зафоткать, если интересно.

ну, сфоткай...
и дай точные размеры для размещения платы питания-зарядки.

Плата 58*29 Транс 13 высота, 13 ширина. Как видно, стоит впритык к корпусу. Вот как-то так.

Спойлер

Думаю у светодиодов по любому ток где-то в районе 25 мА - не советовал бы больше - скорее будут светиться тусклым синим, если кристалл начнет деградировать. Т.е. учитывая, что их 12 шт, ток нужен в районе 250...300 мА, не более. По поводу зарядки - можно еще проще сделать. Если ток уже ограничивается самим БП, то можно тупо поставить обычный стаб, настроив его на 4,2 В. Хотя другой вопрос в том, что в выключенном состоянии потребление тока гарантированно выше 2 мА. Чем хороша LTC4054, тем, что работает от 4,5...6 В (если память не изменяет) и жрет от аккамула микроамперы. Не знаю, найдутся ли варианты лучше. Другой вопрос, что емкость 8000 мА будет заряжать в районе 16 часов.
А так конечно можно и резистор поставить. Но я бы не использовал этот вариант, т.к. по мере разряда яркость будет падать. А на DC-DC преобразователе будет стабильная яркость. Хотя на вкус и цвет...

размеры транса соответствуют сердечнику Е13.
для Е13 расчет хорошо проходит для выхода 4,2 Вольт и 0,6 Ампера.
хотя не известно, как уже намотан этот транс...
можно на этом же трансе сделать новую схему, но с нормальной обратной связью.
а есть возможность разместить по окружности еще такие же маленькие платки? тогда можно разбить всю схему на 2-3 платы.
на одной - сетевая часть с выпрямителем по вторичке, а на другой - остальную схему управления.

я уже давно собирался, но руки так и не дошли, попробовать для светодиодов задать ток (ограничением мощности) по первичной стороне флая, за счет датчика тока- резистора в истоке (эмиттере) силового ключа. тогда не нужно будет городить ограничитель тока на вторичной стороне.
ведь для микросхемы HV9910, и ей подобных, так и делается.
а ограничение напряжения можно сделать проще, без применения ОУ только на тл431.