Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
PCBway
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Przetwornica do latarki, konstrukcja.

Wszechelektronik 11 Mar 2016 02:16 8883 22
  • Przetwornica do latarki, konstrukcja.
    Witam.
    Długo zastanawiałem się, czy zaprezentować tu jakieś swoje konstrukcje, aż w końcu postanowiłem spróbować. Nie idzie mi za bardzo opisywanie czegokolwiek, więc będzie dość krótko. Na początek najmniejsza, jaką udało mi się wykonać, przetwornica do latarki. Elektronikę zwykle buduję głównie z tego, co mam pod ręką, z tanich i łatwo dostępnych elementów, tak też i było w tym przypadku, niestety często jest to okupione nadmiarowym skomplikowaniem.
    Układ powstał jakieś 3 lata temu, w momencie, gdy pojawiła się do kupienia bardzo mocna dioda MK-R firmy Cree. Napięcie przewodzenia tej diody wynosi około 12V, a chciałem ją zasilić z jednego akumulatora 18650, stąd potrzeba stworzenia przetwornicy, a że miejsca w latarce było tyle co nic, wyszedł mi taki oto zabawny potworek. ;)

    Zastosowana konfiguracja oczywiście step-up podwyższająca napięcie. Za generację PWM odpowiada układ czasowy ICM7555, następnie dwutranzystorowy driver steruje mosfetem Si9926. Częstotliwość pracy możliwie najwyższa, aby maksymalnie zmniejszyć wielkość kondensatorów i dławika (coś koło 200kHz). Stabilizacja prądu opiera się na porównaniu napięć z bocznika rezystorowego i napięcia referencyjnego tl431, w komparatorze lm393. Jest też zabezpieczenie termiczne mosfeta i przed zbyt niskim napięciem akumulatora. Przy granicznym napięciu latarka powoli przygasa, aż do zerowego prądu diody, zostaje jedynie niewielki prąd spoczynkowy układu, niestety brakuje tu automatycznego całkowitego odcięcia. Dalej, włącznik mechaniczny został zamieniony na doskonale działający kontaktron, a włącza go pierścień z magnesem znajdujący się na korpusie latarki. Po wielu miesiącach użytkowania stwierdzam, że jednak nie jest to rozwiązanie idealne, lepiej by było coś wciskać niż kręcić. :) Chciałem wykorzystać pierścień do regulacji jasności, wtedy potrzebny byłby jeszcze czujnik Halla, ale niestety już i tak za tłoczno się zrobiło. :)

    Schemat był mazaniną na papierze, więc raczej nie nadaje się do pokazania.
    Obecnie diodę użyłem w innym projekcie, a przetwornica sobie leży luzem. Nadal jest sprawna, a latarka używana była dość często. Największa wada użytkowa, to ogromny apetyt na prąd, który i tak nie osiąga założonej wartości. Maksymalny prąd diody MK-R nie zostaje osiągnięty, przy ok. 70% mocy zaczyna działać zabezpieczenie termiczne, za gorący mosfet, pewnie przez zbyt mały radiator.

    Przetwornica do latarki, konstrukcja. Przetwornica do latarki, konstrukcja. Przetwornica do latarki, konstrukcja. Przetwornica do latarki, konstrukcja.

    PCB nie była trawiona, lecz frezowana, frezarką ręczną...
    Przetwornica do latarki, konstrukcja. Przetwornica do latarki, konstrukcja. Przetwornica do latarki, konstrukcja.
    -----
    Przy okazji rysowania od nowa schematu, zauważyłem kilka zmian o których zapomniałem. Zamiast tl431 jest lm285, ref ma 1.2V. Wpisałem wartości jakie są obecnie na płytce, r18 zamieniony na zworę, c5 (odpowiada za częstotliwość) może się różnić, nie pamiętam jaki wstawiłem, reszta chyba się zgadza.
    Przetwornica do latarki, konstrukcja.

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    Wszechelektronik
    Poziom 10  
    Offline 
    Wszechelektronik napisał 42 postów o ocenie 102, pomógł 0 razy. Jest z nami od 2011 roku.
  • PCBway
  • PCBway
  • #3
    SylwekK
    Poziom 30  
    Pracy włożonej sporo, ale mam wrażenie, że trochę przkombinowałeś. Pokaż schemat.
  • #4
    krychast
    Poziom 20  
    Cytat:
    Schemat był mazaniną na papierze, więc raczej nie nadaje się do pokazania.
  • #5
    SylwekK
    Poziom 30  
    @krychast, pozwól podjąc decyzję autorowi ;) sam nie raz pokazywałem tu rozmaite maziaki i jakoś to nikomu nie przeszkadzało, a bardzo chętnie taki szkic bym zobaczył (i pewnie nie tylko ja), a to ze względu właśnie na takie komplikowanie układu. Demonstrowałem już tu swoją przetworniczkę do LED i wiem, że takie rzeczy można zrobić o wiele mniejszym nakładem pracy.
  • #6
    oskar777

    Poziom 26  
    Ja mam do autora inne pytanie czy ten krążek alu wystarcza by tę diodę schłodzić? Muszę zrobić chłodzenie do cree xt-c dioda 3-5w a chciałem dać krążek 50mm x 10mm
  • #7
    Wszechelektronik
    Poziom 10  
    Musi być dobry kontakt z obudową, u mnie posmarowany jest pastą termo i mocno wciśnięty. Sam krążek nie da rady, jego zadanie polega na przekazaniu ciepła na obudowę. 10mm na pewno starczy, ważny jest ścisły kontakt, bo dopiero obudowa stanowi właściwe chłodzenie. Nie mierzyłem dokładnie, ale przy ponad 10 watach, latarka zaczynała mocno grzać w ręce, a diodzie nic się nie stało.
    Co do schematu, może się pojawi, jak uda mi się go zregenerować. :)
  • #8
    oskar777

    Poziom 26  
    Ja to potrzebuję do oświetlenie sufitowego więc krążek nie ma żadnego kontaktu z innymi elementami, spróbuję dać z 3-4cm krążek na 5cm średnica, co o tym sądzisz?
  • #9
    gosztekseba
    Poziom 31  
    Podziwiam stworzony projekt oraz włożoną w niego pracę. Ja jednak rozwiązałbym to w inny sposób - inna kostka. Swoją drogą dziwi mnie to, że NE555 działa poprawnie przy 3.7V już nie mówiąc przy rozładowanym ogniwie. Według noty minimalne zasilanie to 4.5V. Ja zastosowałbym tutaj przykładowo stary dobry MC34063 (SMD) jako sterownik co pewnie zmniejszyłoby wymiary płytki i poprawiłoby sprawność. Ciekaw jestem jak wygląda przebieg na wyjściu przetwornicy. Dysponuje kolega oscyloskopem? Pozdrawiam

    EDIT:

    Sugerując się schematem nie zauważyłem, że kolega użył ICM7555. Zwracam honor.
  • #10
    Wszechelektronik
    Poziom 10  
    Tak właśnie, ICM "chodzi" już od 2V, i przy okazji o wiele mniej prądu potrzebuje. MC34063 znam, niestety ma inny rodzaj modulacji, nie PWM co może czasem skutkować dziwnym zachowaniem, ma też za niską maksymalną częstotliwość. Oscyloskop mam, jak znajdę czas to podłączę, sam jestem ciekaw, bo kiedy robiłem układ nie miałem takiej możliwości.

    @oskar777 W takim razie zaczyna się liczyć bardziej powierzchnia niż grubość, i lepszy byłby typowy radiator z żeberkami. Gruby krążek będzie się dłużej nagrzewał, a i tak później osiągnie za wysoką temperaturę, zbyt mała średnica. Mam lampkę LED ~8W też na diodach cree, chłodzenie blacha aluminiowa 10x10CM i parzy, musiałem dokręcić dodatkowy radiator.
  • #11
    yogi009
    Poziom 42  
    No tak... Wykonanie powinno się znaleźć w rubryce "Jak nie budować prototypów" :-) Zastosowanie 555 obniża wydajność konstrukcji, może spróbuj w następnej wersji użyć jakiegoś specjalizowanego scalaka.
  • #12
    Wszechelektronik
    Poziom 10  
    Przetwornica do latarki, konstrukcja.
    1V,2us/dz.
    Moc wyjściowa ok 10W, obciążeniem był zener 12V zanurzony w wodzie, bo LEDa obecnie nie mam jak podłączyć. Częstotliwość jednak jest mniejsza ~140khz.
    Napięcie zasilania 3.7V, prąd 3.6A przy wyższym napięciu nieco spada, niestety przy niższym też spada, stabilizacja jako tako działa dopiero od 3.5V w górę. Być może da się coś z tym zrobić, ale na pewno nie na tej płytce. :)
    I jeszcze przebieg na drenie:
    Przetwornica do latarki, konstrukcja.
    5V,2us/dz
  • #13
    jaszczur1111
    Poziom 33  
    Szacun za wykonanie płytki. Pomysł słaby z mojego punktu widzenia. Trzeba zbudować taką przetwornicę jak są w lampkach ogrodowych solarnych albo podobną.

    1. Działa od 0.8V
    2. Jest dużo łatwiejsza w wykonaniu
    3 Zapewne ma większą sprawność

    Ja kiedyś kupiłem super latarki, bo działają na rozładowanej baterii 1.5V.

    Po obejrzeniu schematu zastanawiam się po co prostować napięcie wyjściowe?
    Można dać 2 ledy przeciwstawnie. Zresztą tak zrobiłem kiedyś w lampie ogrodowej i obie świeciły jednakowo, w sumie 2 razy więcej światła.
  • #14
    gosztekseba
    Poziom 31  
    jaszczur1111 napisał:
    Szacun za wykonanie płytki. Pomysł słaby z mojego punktu widzenia. Trzeba zbudować taką przetwornicę jak są w lampkach ogrodowych solarnych albo podobną.

    1. Działa od 0.8V
    2. Jest dużo łatwiejsza w wykonaniu
    3 Zapewne ma większą sprawność

    Ja kiedyś kupiłem super latarki, bo działają na rozładowanej baterii 1.5V.

    Po obejrzeniu schematu zastanawiam się po co prostować napięcie wyjściowe?
    Można dać 2 ledy przeciwstawnie. Zresztą tak zrobiłem kiedyś w lampie ogrodowej i obie świeciły jednakowo, w sumie 2 razy więcej światła.


    Jaki prąd uzyska kolega ze sterownika lampki ogrodowej? Po co łączyć dwie zwykłe diody, skoro autor posiada jedną, ale dość mocną PowerLed, a straty na szybkiej diodzie są do pominięcia. Pozdrawiam
  • #15
    jaszczur1111
    Poziom 33  
    Chodzi mi o układ podobny, o odpowiednio większej mocy. Cały czas idzie o zasilanie. Latarka opisana przez autora wymaga akumulatora 3.6V. To 3 ogniwa 1,2 albo pakiet gotowy. Wszystko fajne tylko że jak latarka sobie leży miesiąc a potem biorę ją do ręki to poświeci chwilę albo i nie. Żeby działała pewnie muszą być drogie aku z gotowością. (teraz takie są dostępne) By utrzymać gotowość na bateriach trzeba 3 szt. W mojej latarce siedzi jedna i w dodatku tak jak opisałem zadowala się rozładowaną w znacznym stopniu.

    Nie chodzi o to że krytykuję projekt tylko oczekuję lepszych rozwiązań i nie wyważania otwartych drzwi. A w ogóle to jakie napięcie jest potrzebne do tej diody skoro można zasilić większość tego typu diod bezpośrednio z 3.6V?

    Tu zdjęcia latarki opisanej przeze mnie.Problem polega na tym że bardzo trudno się rozbiera część z przetwornicą i diodami i nie pokażę wnętrza. W jednej z takich latarek zostawiłem baterię na zbyt długo i wylała się uszkadzając płytkę przetwornicy (swoją drogą nie przypuszczałem że dzisiaj produkuje się takie baterie co się wylewają).
  • #16
    gosztekseba
    Poziom 31  
    jaszczur1111 napisał:
    A w ogóle to jakie napięcie jest potrzebne do tej diody skoro można zasilić większość tego typu diod bezpośrednio z 3.6V?


    KLIK
  • #17
    ukixx
    Poziom 20  
    Projekt widzę fajny ale jeśli chodzi o słabe osiągi przy niższym napięciu zasilania to w zasadzie przy drobnej modyfikacji można to poprawić. A konkretnie dać dwie diody schottky, np. podwójną BAT54C (obudowa SOT-23) i zasilać układ przed kontaktronem z ogniwa oraz napięcia wyjściowego (K do kontaktronu, A1 do ogniwa, A2 do wyjścia). Trzeba wtedy by było obniżyć napięcie z wyjścia do ok 5-6V np. szeregowo wpiętą diodą zenera C7V5 ze względu na zastosowany tranzystor SI9926.

    Poza tym szkoda, że nie miałeś diody na 6V, dla 12V potrzebujesz wypełnienia jakieś 70-80%.

    jaszczur1111 napisał:
    Latarka opisana przez autora wymaga akumulatora 3.6V. To 3 ogniwa 1,2 albo pakiet gotowy. Wszystko fajne tylko że jak latarka sobie leży miesiąc a potem biorę ją do ręki to poświeci chwilę albo i nie.


    A słyszał kolega o ogniwach litowo-jonowych :?: Naładowane ma 4.2V, rozładowane ok 3V. Poza tym takie ogniwo może leżeć i rok czasu i nic mu się nie stanie. Autor na samym początku napisał, że do zasilania służy ogniwo 18650.
  • #19
    Freddy
    Poziom 43  
    ukixx napisał:
    Poza tym takie ogniwo może leżeć i rok czasu i nic mu się nie stanie
    Pod warunkiem, że stopień naładowania jest 40-60%.
  • #20
    Wszechelektronik
    Poziom 10  
    ukixx napisał:
    Projekt widzę fajny ale jeśli chodzi o słabe osiągi przy niższym napięciu zasilania to w zasadzie przy drobnej modyfikacji można to poprawić. A konkretnie dać dwie diody schottky, np. podwójną BAT54C (obudowa SOT-23) i zasilać układ przed kontaktronem z ogniwa oraz napięcia wyjściowego (K do kontaktronu, A1 do ogniwa, A2 do wyjścia). Trzeba wtedy by było obniżyć napięcie z wyjścia do ok 5-6V np. szeregowo wpiętą diodą zenera C7V5 ze względu na zastosowany tranzystor SI9926.

    Dobry pomysł :) tylko pojawia się problem z zabezpieczeniem przed rozładowaniem - nie zadziała, trzeba R12 podpiąć bezpośrednio do aku, co spowoduje upływ prądu przez ten rezystor.
  • #21
    ukixx
    Poziom 20  
    To spróbuj wtedy odciąć R13 od masy, np. popularnym 2N7002 dając bramkę na zasilanie. Nie sprawdzałem czy wejście LM393 będzie wtedy pobierało prąd ale teoretycznie nie powinno więc powinno zadziałać. A tak poza tym to dopatrzyłem się na schemacie diody zenera 3V3 na zasilaniu, po co ona tam siedzi :?:
  • #22
    Wszechelektronik
    Poziom 10  
    Zener nie jest niezbędny, daje je często z przyzwyczajenia, dodatkowe zabezpieczenie na czas eksperymentów, a później zostaje na stałe. :) Oprócz tego ma niewielki wpływ na stabilność napięcia, pomijalne znaczenie.
  • #23
    ukixx
    Poziom 20  
    To już lepiej wymień go na jakiś z przedziału 5V6-6V8. Naładowane ogniwo to 4.2V, zener 3V3 to daje 0.9V i przy 22R popłynie niepotrzebnie dodatkowe 41mA prądu. Sam układ 7555 pobiera zaledwie kilkadziesiąt µA.