Dwie baterie 1.5V wystarczą, aby zasilić latarkę z 10 diodami LED

1107_got

Niemal wszystkie niedrogie komercyjne latarki LED zasilane są napięciem 4.5V z trzech baterii typu AA lub AAA – ponieważ białe diody LED wymagają od 3.3 do 3.5V, aby diody zaczęły świecić pełną mocą.
Tak, więc istnieje niedopasowanie napięć zasilania między diodami LED a tradycyjnymi żarówkami 3V.
Różnica napięć powoduje trudne, ale nie niemożliwe przejście ze starej latarki do latarki LED. Prosty układ pokazany na rysunku 1 rozwiązuje ten problem.
Układ jest typowym wzmacniaczem napięcia składającym się z sześciu elementów, które można zamontować na małej płytce drukowanej o wymiarach mniejszych niż 2.5cm × 2.5cm. Wybór elementów i ich wartości jest jednak ważny.
Układ IC1, mikrokontroler ATiny13 firmy Atmel, działa, jako pompa ładująca do zwiększania napięcia.
Częstotliwość wewnętrznego oscylatora wynosi 1.2MHz przy 3.5V i może działać przy napięciu tak niskim jak 1.8V przy niskim zużyciu energii. ATtiny13 jest dostępny w małej obudowie, posiadającej osiem wyprowadzeń.
Tranzystor Q1 – ZTX618 jest tranzystorem NPN niskim napięciu nasycenia, który może działać przy prądzie kolektora do 3A.
D1 to dioda Schottky’ego o niskim spadku napięcia zastosowana w celu uzyskania wysokiej wydajności obwodu.
Kiedy doprowadzisz napięcie zasilania 3V do układu IC1, na jego wyjściu pojawia się wysoki impuls, który włącza tranzystor Q1.
Jego kolektor ma skuteczne polaczenie z masą. Cewka L1 ładuje się liniowo od 0A do pewnego prądu szczytowego, dopóki sygnał na wyjściu układu IC1 nie osiągnie niskiej wartości logicznej, a tranzystor Q1 się wyłączy (rysunek 2).
11133_got

Obwód działa tylko wtedy, gdy cewka nie jest nasycona, dlatego ważne jest dobranie odpowiedniej cewki. W tym momencie nagromadzone pole magnetyczne w L1 zanika, powodując napięcia wsteczne, które wprowadza diodę D1 w stan przewodzenia. Energia zgromadzona w L1 jest przesyłana do kondensatora C2, który magazynuje energię do momentu, gdy nastąpi zaświecenie diod LED.
Zależność między napięciem zasilania (VIN), indukcyjnością cewki (L), prądem szczytowym (IPK) i czasem włączenia mikrokontrolera (TON) wynosi VIN = L × IPK/TON.
Dla napięcia zasilania 3V należy wybrać cewkę o wartości nominalnej 10μH i prądzie nasycenia większym niż 1.5A.
Można obliczyć, że przy tych parametrach czas włączenia mikrokontrolera wynosi μs.
Program, podany w Listingu 1 wykorzystuje tę wartość do czasu uruchomienia pompy ładującej. Ten program jest tak prosty, że zajmuje tylko 22 bajty w 1-kilobajtowej pamięci programu.
Funkcja sterowania pompą ładującą jest łatwa do zrozumienia.
Instrukcja Sbi portb, 2 wymaga od mikrokontrolera, aby wyprowadził wysoki poziom logiczny, aby włączyć pompę ładującą.
Ponieważ mikrokontroler działa z częstotliwością 1.2MHz z wewnętrznego oscylatora, każda instrukcja NOP (brak operacji) zajmuje jeden cykl zegara, czyli 0.83μs dla jego wykonania, więc czas włączenia wynosi 5μs.
Podobnie, komenda Cbi portb, 2 nakazuje mikrokontrolerowi, aby wyprowadził niski poziom logiczny, który wyłącza pompę ładującą.
Pomiary pokazują, że układ działa z częstotliwością przełączania 100kHz i że rzeczywiste napięcie wyjściowe wynosi 17V/35mA dla pięciu diod LED i 32V/20mA dla 10 diod LED.
W przeciwieństwie do tradycyjnego obwodu podwyższającego napięcie, obwód ten nie potrzebuje rezystora, który pochlania energię i generuje niepotrzebne ciepło, jako dzielnik napięcia lub czujnik. Autor: Gy Xu

pełny materiał w pliku pdf

Komentarze z Facebooka

Komentarze obecnie - OFF.