Самодельный светодиодный фонарик 1Вт

Автор: Роман Лут
Опубликовано 24.07.2013
Создано при помощи КотоРед.

Нашёл в интернете простую схемку, решил переделать фонарик на 1Вт светодиод:

Оказалось всё не так просто, пришлось повозиться. За простотой схемы скрывается неэффективность - при необходимых 350мА на светодиод, транзистор слишком сильно греется. Осциллограмма на базе выглядит так:

Вторая проблема - генерация определяется трансформатором, и скважность фиксирована - 50%. При питании от двух АА аккумуляторов, как в моём случае, из-за потерь в диоде и резисторе не получается поднять входное напряжение <2.1В до необходимых 3.6В.

Для второй попытки была найдена схема:

С ней ситуация, в принципе, такая же, только частота генерации задаётся уже конденсатором и дросселем. По-прежнему нет возможности регулировать скважность и поднять напряжение при севших батарейках.

Проблему перегрева транзистора можно решить, если добавить триггер Шмитта на 2-х транзисторах:

При этом импульсы на базе силового ключа становятся меандром, и нагрев прекращается.

Эта схема вполне работоспособна, её можно использовать при питании от 3-х АА батареек, только добавить цепь ограничения тока, как с самой первой схеме.

Других схем на “рассыпухе” я не нашёл. Конечно, существуют специализированные микросхемы, но они существуют абстрактно, где-то там, за тысячи километров и минимум две недели доставки, а выходные и ящик со старыми платами совсем рядом :), поэтому поиск был продолжен  по схемам boost up converters. В результате была найдена вот эта изумительная  схема импульсного преобразователя 6->14В со стабилизацией:

Как показала проверка на breadboard, схема продолжает работать при снижении входного напряжения вплоть до 1.5V практически без изменений.

Схема представляет собой триггер Шмидта, замкнутый сам на себя с задержкой на времязадающем конденсаторе. Длительность положительного импульса, открывающего силовой транзистор, фиксирована, и задаётся времязадающим конденсатором. Скважность регулируется изменением частоты следования импульсов, то есть изменением частоты колебаний схемы.

Для ограничения тока на светодиоде на уровне 350мА можно применить резистивный датчик как в самой первой схеме. Но сопротивление датчика придётся сделать большим, и, соответственно, потерять энергию на его нагревание. На самом деле, ток через светодиод сильно зависит от приложенного напряжения, и поэтому достаточно ограничить напряжение на уровне 3.6В.

Поскольку стабилитрона на 2.9В не нашлось, а TL431 жалко, была установлена цепочка из диодов D3-D7 для ограничения напряжения на уровне 3.3В, что соответствует току ~300мА через светодиод. Ток немного снижен для экономии батарей и ограничения нагрева самого светодиода.

Схема отлично показала себя в работе, и был собран вариант на smd деталях:

Транзисторы Q1,Q2 - любые NPN, Q3 - любой PNP. В качестве силового ключа взят транзистор MW882L в SOT-89 корпусе, выпаянный из видеокарты. Благодаря импульсам с крутыми фронтами на базе, транзистор не греется:

Я не нашёл его даташит, но, по идее, это транзистор с низким сопротивлением для преобразователей питания, аналог 2SC5706.

Дроссель выпаян из материнской платы от ноутбука, выглядит примерно так:



Дроссель был разобран и перемотан тонким проводом сколько влезет ( получилось 50uH, было 6.8uH). Схема будет работать с дросселями 20-100uH.

Резистор R10 впаивается только для отладки (замерять ток светодиода). В финале вместо него ставится перемычка.

Печатная плата:

вставлена в имеющийся фонарик, после доработки напильником:

Из-за простой схемы стабилизации, при снижении напряжения питания ток светодиода снижается. На самом деле в данном случае это даже хорошо, так как на севших батареях большим приоритетом является не яркость, а возможность сохранить свечение как можно дольше, эдакий “режим экономии батарей” при сильном разряде.

* средний ток и напряжение. В схеме присутствуют пульсации до 10%.

 

Материалы

1. LED driver electronic project using transistors

2. Two Transistors Single Cell Battery LED Driver

3. 2 Watt Switching Power Supply

4. My BJT/FET multivibrator boost converter beats Minty Boost!

5. Single and Two Cell White LED Drivers Without Inductors

Файлы:
Схема, плата в Proteus

Все вопросы в Форум.

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Очередная переделка фонарь - Китай - прома

Светодиодный УФ фонарик

Модернизация фонарика (альтернативная версия).

Походный фонарь с зарядкой от солнца

Фонарик на микросхемах стандартной логики

Свет в конце тоннеля.

Модернизация фонарика.

Кнопочный фонарик с регулировкой яркости и автоматическим зарядным устройством.

Простой фонарик.

Переделка фонарика в ВЕЛОфонарик.

Переделка фонарика

Глобальная доработка светодиодного фонарика