Самодельные фонари: Расчёты, схемы, модификации серийных.

Прочел... Но видимо невнимательно ??? :-[

upd. про регулировку тока нашел. Меня смутило что в первой таблице ток указан фиксированный и ни слова про его изменение. Про 700 мА найти не могу...

Интересно, а если две таких микрухи соединить через диоды Шоттки оно будет нормально работать? По закону Киргофа должно ;)

upd. 2. Очень понравилась схема на стр. 12 доки. при подсадке батареи сброс яркости.
 
...Про 700 мА найти не могу...
И не найдёте. Вывод сделан на основании особенностей конструкции и параметров ИМС.
Интересно, а если две таких микрухи соединить через диоды Шоттки оно будет нормально работать?
Да.
 
А через диоды Шотки это как ? Можно схему для 2-х микрух чтоб на 700ма-1А ?
У меня опять кощунственный вопрос :) А если эти 2 микрухи одну на другую напаять ? В одной 350..., в другой 350ма...
Или может можно транзистор какой добавить чтоб с МИНИМАЛЬНОЙ обвязкой 700ма выдавить...
 
А через диоды Шотки это как?
Соединить входы CTRL/SHDN напрямую, к выходу LED каждой - анод ДШ, катоды ДШ содинить вместе и подключить к аноду СИД.
А если эти 2 микрухи одну на другую напаять ? В одной 350..., в другой 350ма...
Или может можно транзистор какой добавить чтоб с МИНИМАЛЬНОЙ обвязкой 700ма выдавить...
Так. Это бессмысленно - 1 ИМС по цене 2-х. Форсированные режимы не обсуждаются. Включения с уменьшением надёжности не обсуждаются. Внешний транзистор подключить можно, но непросто.

Откуда эти вопросы? У вас, участники, на текущий момент есть выбор ИМС и схем практически под все распространённые задачи. Смотрите оглавление раздела.
 
Подкупает минимальное количество деталей в обвязке ;) Да я понимаю, что SMD будет занимать мизер места, но паять навесом несколько геморно, делать плату ради одного фонаря - тоже геморно или дорого (если заказывать).
 
Если вы желаете получить результат, то должны вложить усилия.
Я рекомендую разводить плату всегда. Нет ни одного случая, когда её отсутствие увеличило бы надёжность, кроме случаев выходных компонентов тяжёлых промышленных устройств.
Применение же планарных компонентов б/платы категорически недопустимо.
 
Я вот на таких платах сейчас собираю все схемы -
DOC000112287.jpg

ссылка http://www.chip-dip.ru/product0/678908986.aspx
 
DJ Сварщик написал(а):
Её можно использовать д/указанной вами задачи. Да. Поскольку ВАХ СИД 1Вт и 3Вт идентичны на начальном участке. Да. При питании 2-3В. Надёжность при этом недопустимо упадёт из-за нарушения температурного режима. Да.

А теперь мой вам вопрос: почему не прочли документацию?
Большое спасибо. В связи с этим возник вопрос: как греются 3х ватные СИДы при таком токе? Т.е. какй при таком питании нуже радиатор? Достаточно ли будет нескольких (до 5-7) квадратных сантиметров алюминия в замкнутом кормусе?
 
...как греются 3х ватные СИДы при таком токе?
Т.е. когда их включают с входной мощностью ~1W. Точно так же, как и СИД 1Вт: в воздухе с температурой 22C вам понадобится радиатор с суммой площадей S=20см2.
Достаточно ли будет нескольких (до 5-7) квадратных сантиметров алюминия в замкнутом кормусе?
Это зависит от материала корпуса: металл, даже железо лучше пластика, а пластики бывают разные. Чем больше пластиковый корпус, тем меньше придётся увеличить радиатор. Точные результаты можно получить только опытным путём - размягчение канифоли укажет на достижение опасных значений температуры.
Также подробную информацию вы можете получить из LUXEON Thermal Design Guide, если что-то в нём неясно, спрашивайте.
Как произошло такое, что вы используете СИД 3Вт с питанием 1Вт? Вы несёте экономический ущерб. Хотелось бы подробнее узнать о проекте, возможно есть другие решения.
 
DJ Сварщик написал(а):
Как произошло такое, что вы используете СИД 3Вт с питанием 1Вт? Вы несёте экономический ущерб. Хотелось бы подробнее узнать о проекте, возможно есть другие решения.
Ещё не использую. Пока только думаю.
На сколько я знаю, питать 1Вт СИД током 350мА можно только при условии бесконечности радиатора (иначе перегреется), т.е. на практике нереально. Вот и пытаюсь подобрать так, чтобы и светило ярко и грелось не критично. Под достаточным для мменя светом я понимаю яркость Tikka XP на новых батарейках на максимальном режиме. Предварительно выбрал сочетание 3Вт-ный СИД в половину или менее мощности по образу и подобию Mio XP. Разбирать MioXP я не разбирал, только в руках вертел, но снаружи радиатора я там не нашёл, а судя по размерам корпуса он там очень малой площади. Экономический же ущерб в данном случае считаю вполне приемлемым, т.к. разница в стоимости китайских 3Вт и 1Вт СИД на Митинском рынке составляет от 60 рублей.
В качестве корпуса планирую использовать "голову" от "коногона" СГД или СГГ.
 
Точно сказать так: внутри некоторого данного корпуса вы можете рассеять определяемую корпусом некоторую мощность, при этом температура повысится на значение, зависящее от мощности. То есть совершенно безразлично, будет ли там СИД 1Вт или 21Вт, на равных входных мощностях потребуются равные радиаторы и температуры будут также равны. СИД 1Вт на мощности 0Вт75 нагреется сам, нагреет корпус и радиатор абсолютно также, как и СИД 5Вт на мощности 0Вт75 при равных радиаторах и в одном и том же корпусе.
 
К вопросу о нагреве. Мой пятиваттник нагревается до 40 градусов на пластине 6*10 см за 10-15 минут. Максимум, что я видел - 52 градуса. С одной стороны пластина закрыта пенкой, с другой - схема и горелка.
 
Наткнулся на мысль о том, что Step-UP/Step-Down конверторы можно (и даже нужно) делать на микроконтролерах типа PIC12 или ATiny15. Можно контролировать и ток и режимы придумывать и прочее. Причем выйдет дешевле чем покупать ADP1111 за 4 бакса. DJСварщик, Вы можете нарисовать (наверно не очень правильное слово:) схему под заданные требования ? С программированием и программой обещаю не приставать - это я забацаю. А вот с придумкой схемы - проблемма :(

И еще. Как определить протекающий через СИД ток если последовательно с ним включен резистор к примеру 0.2 Ом ? По каким формулам это делается ?
 
Наткнулся на мысль о том, что Step-UP/Step-Down конверторы можно (и даже нужно) делать на микроконтролерах...
Да, в Internet можно найти много разного абсурда. Пожалуйста, дайте ссылку на источник этих мыслей.
Можно контролировать и ток и режимы придумывать и прочее. Причем выйдет дешевле чем покупать ADP1111 за 4 бакса.
Да, всё так, особенно в части режимов. Действительно, с помощью микроЭВМ можно очень просто управлять режимами. Но строить сами схемы считывания обратной связи и управления ключевыми транзисторами на них допустимо только в том случае, если (входное напряжение схемы никаким образом не может превысить на любое малое время значение, на которое схема рассчитана)&(параметры нагрузки определены полностью и контролируются все одновременно). Ни всплески, ни сверхтоки недопустимы.
Пример схемы: http://www.xdk.nwd.ru/skars_flashlight.html
Программа: http://www.elektor.com/Portals/0/Magazine/Downloads/2002/012019-11.zip

Вы можете нарисовать (наверно не очень правильное слово:) схему под заданные требования ?
Могу. Но не хочу. Задайте требования: частота, рабочий цикл, Uin, LED, Ufb (если есть)

Как определить протекающий через СИД ток если последовательно с ним включен резистор к примеру 0.2 Ом ? По каким формулам это делается ?
Сеньор пошутил? Закон Ома в линейном виде, 7-й класс школы. R=U/I, d'ici I=U/R=U/0.2, c'est-à-dire: U=0.5V, R=0.2R, I=0.5/0.2=2.5A, где U - напряжение, измеряемое на последовательном резисторе.
 
Да, в Internet можно найти много разного абсурда. Пожалуйста, дайте ссылку на источник этих мыслей.
Я имел ввиду ссылку, которую Вы приводите ниже, только она у меня из журнала радиохобби.
если (входное напряжение схемы никаким образом не может превысить на любое малое время значение, на которое схема рассчитана)
Можно ли достигнуть это, применив стабилизатор типа КРЕН или LM - ведь в моем случае (питание системы от аккумулятора 6В 4АЧ) его все равно придется использовать для питания микроЭВМ.
параметры нагрузки определены полностью и контролируются все одновременно
Параметры нагрузки это напряжение&ток или достаточно только ток ?
Задайте требования: частота, рабочий цикл, Uin, LED, Ufb (если есть)
Необходимы пояснения. Частота - имеется ввиду максимальная частота ШИМ ? В принципе без разницы. Ведь это только влияет на индуктивность которая будет использоваться ?
Uin. Изначально это аккумулятор 6В 4АЧ. Питать планируется СИД 3.6-4В, 0-1А(хотя лучше предусмотреть возможность питать током до 1.5-2А. Мало ли СИДы станут круче :). Поэтому надо видимо с помощью КРЕН стабилизировать напряжения питания микроЭВМ(а заодно и всей схемы) в пределах 4-5В на выбор.
LED могут быть CREE или иные с питанием 3.6-4В . Или необходимо определить точно ?
Ufb - это что ? :(
Сеньор пошутил?
Не пошутил. Т.е. измеряется не напряжение, а именно его падение ? Это можно сделать с помощью АЦП микроЭВМ ?
 
...Можно ли достигнуть это, применив стабилизатор типа КРЕН или LM...
Да, если вы питаете схему не от аккумулятора, а от менее предсказуемого источника - внешних сетевых блоков питания. Д/прочих случаев - аккумуляторов и первичных элементов, приемлемые характеристики можно получить однозвенным Г-фильтром на входе устройства. Обычно в радиолюбительских схемах эти фильтры вырождаются: роль дросселя выполняет индуктивность подводящей проводки или монтажа, а керамический конденсатор просто исчезает. Так делать нельзя.
Параметры нагрузки это напряжение&ток или достаточно только ток ?
Это ток, напряжение и температурный дрейф, связанные функциональным соотношением: Uled=F(Iled, Tj). Температурный дрейф функционально определён - описан в документациях на СИД и трудностей не представляет, там же описано и основное функциональное соотношение - зависимость напряжения на диоде от протекающего через него тока. Задача сводится к тому, чтобы ширина импульса управления не привысила такую, при которой катушка запасёт энергию, большую чем допустимо д/горячего СИД. Вопрос решается на этапе отладки: СИД искуственно разогревается и ширина увеличивается до тех пор, пока ток диода не станет равным 0.9 максимального. Полученная ширина и есть предел.

...Частота - имеется ввиду максимальная частота ШИМ ? В принципе без разницы. Ведь это только влияет на индуктивность которая будет использоваться ?
Да. Но контроллер не сможет обрабатывать последовательности при высоких частотах: либо не сможет генерировать нужную частоту, либо появится фазовая задержка: контроллер считает состояние, применит формулу, изменит ширину импульса управления, но условия к тому моменту изменятся и реакция контроллера будет не адекватна им - ситуация, которая не возникает при использовании аналоговых ИМС контроля ИИВЭП. Значит, чем меньше частота, тем лучше. Минимальная частота определяется допустимыми габаритами дросселя. Второй вариант - выборки. В схеме, питаемой от аккумулятора или гальванич. элемента, условия не могут меняться асимптотически или даже быстро. Можно иногда считывать показания и применять коррекцию ширины импульса, например, 1 раз за 1/4 секунды. Условие не определено.
Uin. Изначально это аккумулятор 6В 4АЧ. Питать планируется СИД 3.6-4В, 0-1А(хотя лучше предусмотреть возможность питать током до 1.5-2А.
Понижающая схема. Условие принял. Желателен контроллер с верхней границей диапазона питания >7В.
Напряжение обратной связи, считываемое с последовательного резистора при максимальном токе нагрузки (2А в вашем примере). Представляют, исходя из возможностей АЦП контроллера - напряжение должно легко распознаваться АЦП. Оно определяется, таким образом, типом контроллера и снижением эффективности, в процентах, которое может допустить пользователь. Условие не определено.
Т.е. измеряется не напряжение, а именно его падение ? Это можно сделать с помощью АЦП микроЭВМ ?
Допустим, включены последовательно СИД и резистор. Напряжение на концах цепи 5В2, напряжение на резисторе 0В1 (на СИД - 5В1). Тогда говорят, что напряжение на резисторе является падением напряжения.
Да, его можно измерить с помощью встроенного АЦП.
 
Да, если вы питаете схему не от аккумулятора, а от менее предсказуемого источника - внешних сетевых блоков питания. Д/прочих случаев - аккумуляторов и первичных элементов, приемлемые характеристики можно получить однозвенным Г-фильтром на входе устройства.
Поскольку врятли удасться найти микроЭВМ с верхним пределом питания в 6-7В, все равно придется использовать стабилизатор напряжения на КРЕНке.
Но контроллер не сможет обрабатывать последовательности при высоких частотах
Выбранная микроЭВМ (PIC12F683) работает на встроенном генераторе 8МГц. На внешнем - до 20 МГц, но это нежелательный вариант т.к. в схеме появляется еще и кварц. Габариты дросселя сильно не напрягают. Имеются в наличии в большом количестве на 100мкГн (с учетом разброса 80-120мкГн). Со вторым вариантом согласен. Можно просто просыпаясь из режима SLEEP по таймеру.
Желателен контроллер с верхней границей диапазона питания >7В
Боюсь такого у нас не найти. Выбрал из расспространенных - PIC12F683. Даташит: http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/41211D_.pdf
Представляют, исходя из возможностей АЦП контроллера - напряжение должно легко распознаваться АЦП. Оно определяется, таким образом, типом контроллера и снижением эффективности, в процентах, которое может допустить пользователь.
Учитывая, что это схема step-down эффективность может в итоге снижаться даже до 50-60%

Вот тут нечто подобное: http://www.speleogroup.org/attinya.html
 
Выбранная микроЭВМ (PIC12F683) работает на встроенном генераторе 8МГц. На внешнем - до 20 МГц, но это нежелательный вариант т.к. в схеме появляется еще и кварц. Габариты дросселя сильно не напрягают. Имеются в наличии в большом количестве на 100мкГн (с учетом разброса 80-120мкГн). Со вторым вариантом согласен. Можно просто просыпаясь из режима SLEEP по таймеру.
Конечный вариант зависит от того, сколько времени (или тактов) контроллер будет затрачивать на вычисление и от того, предпочтёте ли вы вычисление в непрерывном режиме, т.е. эмуляцию контроллером обычной ИМС ИИВЭП, или же замеры выборками с малой частотой. SLEEP, очевидно, реализовать не удасться, т.к. CCP1 (у PIC12F683) должен производить ШИМ-последовательность непрерывно. Т.е. сейчас частота - вопрос алгоритма и программы. Схема от частоты не зависит.
Учитывая, что это схема step-down эффективность может в итоге снижаться даже до 50-60%
Такой необходимости нет. Подразумеваются снижение в пределах 3-5%. Об общей эффективности следует сказать вот что: преобразователь на контроллере будет иметь меньшую эффективность, чем такой же на отдельной ИМС с внешним управлением ею контроллером из-за неприспособленности выходного каскада контроллера к работе на затвор МОП ПТ. Следут обратить внимание вот на что: контроллер может быть очень удобен в данном случае для управления линейным токовым стабилизатором MBI1801, правда, эффективность будет меньше: ~64% в начале и 67% - в конце разрядного цикла при начальном напряжении батареи 6В1 и напряжении СИД 3В9.
Эту схему можно адаптировать к вашей задаче.

Ниже приведёны эскизы схемы согласования контроллера PIC12F683 с узлом понижающего преобразования.
PIC_1.gif


Пояснения и принцип работы.
R1 and R2 образуют резисторный делитель, напряжение которого считывается АЦП контроллера и используется д/вычисления требуемой ширины импульса управления, при этом также учитывается значение "регистра" команд пользовательского интерфейса, заданного входами GP3, GP5 - задание команды может осуществляться кнопками - количеством и временем нажатий. При переходе напряжения ч/порог, определяющий разряд батареи, контроллер меняет режим, отключается или извещает пользователя иным способом. Может использоваться выход GP1/AN1 д/светодиодной индикации, в этом случае используют встроенный источник опорного напряжения.
Выход CCP1 формирует управляющую последовательность на затворе ключевого транзистора, при этом следует помнить, что включенному состоянию P-МОП соответствует 0 на выходе CCP1.
Вход AN3 используется д/контроля тока СИД считыванием напряжения на резисторе шунта R4, он опрашивается внутренним мультиплексором контроллера и измеряется тем же АЦП, что и AN0, но при определении ширины импульса этот сигнал мажоритарен, т.е. имеет больший вес.
Стабилизатор питания контроллера показан схематично, в его роли должна использоваться ИМС с малым падением Uin-Uout.

Во 2-й схеме изменён способ управления ключевым транзистором, т.к. выходы контроллера не обладают необходимой нагрузочной способностью и не могут, следовательно, обеспечить нужное время нарастания и спада сигнала управления, что приведёт к снижению эффективности преобразования. Т3 - 2N2907, T2 - 2N2222.
PIC_2.gif
 
Спасибо за приведенные схемы :) Есть несколько вопросов относительно 1-й схемы.
1.Можно ли сигнал на AN0 подать непосредственно с выхода 7805 ? Предполагается, что напряжение аккумулятора, при котором нужно переходить в режим пониженного энергопотребления и сигнализировать пользователю будет менее 5В (4.5-4,9В).
2. Каково назначение и номинал R3 ?
3. номинал R4 как можно меньше ? Или есть какие-то правила для выбора ?
4. По каким параметрам подбирать транзистор ?

Вторая схема отличается тем, что дает выигрыш в 3-5% о которых Вы говорили выше ?
 
1.Можно ли сигнал на AN0 подать непосредственно с выхода 7805 ?
Нет. На выходе стабилизатора напряжение постоянно, а д/контроля ширины импульса управления необходима информация о напряжении на входе преобразователя, т.е. напряжении батареи, т.к. преобразователь стабилизирует яркость СИД посредством компенсации изменения напряжения аккумулятора во время его разряда.
2. Каково назначение и номинал R3 ?
Ограничение скорости переключения д/устранения выбросов напряжения на МОП ПТ и диоде обратного хода. Чем больше скорость переключения, тем больше выброс; чем больше скорость переключения, тем больше эффективность. Резистор задаёт компромисс между снижением безопасности из-за выброса и эффективностью. Его номинал определяют по осциллографу, 0R5-10R.
3. номинал R4 как можно меньше ? Или есть какие-то правила для выбора ?
Исходим из АЦП. 10 разрядов, 1024 градации. Опорное напряжение либо задаёт предел, т.е. оно равно тому напряжению, при котором АЦП переполнится - "1111111111+1", либо оно делится внутренним делителем и какая-то его часть равна скольким-то ступеням градациям АЦП-преобразования; допустим, 1/4 опорного напряжения равна 0000001111. В этот вопрос я не вникал. Выясните его самостоятельно, он освещён в документации. Вы, видимо, станете регулировать яркость. Резистор выбирается так: он должен быть достаточно велик, чтобы при минимальной яркости напряжение на нём уверенно распознавалось АЦП, составляя, скажем, 2 разряда; но он должен быть достаточно мал, чтобы при максимальном токе на нём падала психологически допустимая мощность, например, 5-10% общей.
Пример: Imin=50mA, Imax=800mA, Uref=Ucc=5V00, опорное напряжение задаёт предел переполнения. Тогда 2 разряда - 4 градации: 5/1024*4=19.5mV при минимальном токе, отсюда значение резистора: R=U/Imin=19.5mV/50mA=0R39. Проверим, подходит ли это значение под 2-е условие - о потере мощности: при максимальном токе мощность потерь составит P=UR*Imax=R*Imax2=0.39*0.82=0.25W при мощности СИД 0V8*3V9=3W12, потери на резисторе ~8%.
Отсюда видно, что, чем, в определённых пределах, меньше опорное напряжение, тем меньше пороговое напряжение, устойчиво определяемое АЦП, тем, следовательно, меньше может быть резисторный шунт и потери на нём.
4. По каким параметрам подбирать транзистор ?
IRF7410, IRF7210, 7425, IRF7420, 7220, 7433, 7404 по убыванию пригодности. Критерии - P-типа, RDS(on) 4.5V (mOhms)<50. http://www.irf.com/search/product_line.html

Вторая схема отличается тем, что дает выигрыш в 3-5% о которых Вы говорили выше ?
Она даёт выигрыш, но другой - за счёт уменьшения потерь переключения. Он может составить 5-20%.
 
Сверху