Hello All,
Tak ostatnio często się przewijają pytania o zasilanie LEDów, na dokładkę swego czasu JF podesłał mi linka do jednotranzystorowej mikroprzetworniczki, że aż mi przyszła ochota się pobawić :-)
Wnioski:
- Dążenie do prosty chwalebne jest i basta!
Klasyczny układ, dość mocno rozpowszechniony, jest bardzo ładny - naprawdę. I działa. Jednak wzięcie go w obroty w praktycznym wykonaniu ujawnia dość nieprzyjemne wady tego układu:
- Podawane zazwyczaj ilości zwojów sa zbyt duże i rdzenie się nasycają.
- Oszczędzanie na kondensatorach daje dość znaczny spadek sprawności.
- Zasilanie diod impulsowo niekoniecznie się sprawdza 8-O
Sprawdzałem rdzenie toroidalne:
6.3/3.8/2 - pochodzenie - Allegro, Al ok. 500 nH/zw^2, nasycenie ok. 2 AzwTN10 z materiału 3F3 firmy Ferroxcube (d. Philips), Al ok. 800 nH/zw^2, nasycenie ok. 3.5 Azw (teoretyczne - nawet nie sprawdzałem)
Tranzystor: BC337-16, o wzmocnieniu mierzonym miernikiem ok. 250.
Ogniwa R6 i R3 w stanie raczej podłym (świadomie!).
Diody LED białe, pochodzenie: Allegro, 5 mm - miały być 10000 mcd, szacuję na 2000-3000 mcd oraz 10 mm - te wyglądają faktycznie na 10000 mcd.
Uzwojenia na obu rdzeniach w takiej samej ilości zwojów 10+7, nawijane drutem miedzianym, srebrzonym, w teflonie o średnicy (bez izolacji)
0.3 mm. Nie bawiłem się w nawijanie bifilarne - po prostu 17 zwojów z odczepem po 10 zwojach.Połaczenie klasyczne, czyli środek uzwojenia do + (plus), 10 zwojów przez rezystor 1 kom do bazy tranzystora, 7 zwojów na kolektor tranzystora, emiter tranzystora przez rezystor 0.1 om (do pomiaru prądu) na - (minus). Dioda LED pomiędzy emiter a kolektor (anoda do kolektora).
Na rdzeniu 6.3 mm częstotliwość ponad 100 kHz, przebieg pokręcony jak paralityk. Sprawdzam co się dzieje na zasilaniu - koszmar. Blokuję zasilanie kondensatorem 100 nF, przebiegi poprawiają się znacznie, na kondensatorze piła Upp ok. 0.4V - dodaję tantala 10 uF/16V - piła spada do ok. 150 mV - do zniesienia. Prąd szczytowy rzędu 250 mA (25 mV na 0.1 om), dioda świeci radośnie ale nie powiem, żeby mnie to zadowalało. Po kształcie zbocza narastającego piły widzę, że z tego rdzenia więcej niż te 250 mA przy
7 zwojach nie ma sensu wyciskać. Zbocze opadające - takie sobie - na mój gust - zaskakująco powoli tranzystor się wyłącza.Biorę na tapetę rdzeń TN10 - piła się poprawia, widać wyraźnie spadek szybkości narastania prądu związany ze spadkiem napięcia zasilania, dioda swieci tak samo, częstotliwość trochę niższa. Zaczynam eksperymenty - dołączam druga diodę szeregowo z pierwszą. Świecą nadal tak sobie. Do rezystora bazowego równolegle dołączam drugi - poprawiło się :-) 380 mA w szczycie. Wyganiam syna na podwórze i każe iść z 'latarką' 100 metrów od domu - światło rzuce się w oczy bardzo ładnie - nie sposób go przegapić chyba nawet w dzień :-) Ale jako latarka słabe...
Kolacja, herbatka i genialny :-) pomysł #1 - zamiast 'zamykać' obwód diody przez zasilanie wykorzystam całą cewkę. Przełączam katodę diod z emitera na drugi koniec cewki. Nie dość, że poprawia się praca przetwornicy, spada jej częstotliwość, to jeszcze jakby ciut jaśniej świeci. Ale nadal nie jest to to, o co by mi chodziło :-(
Właże na Allegro poleczyć frustrację, oglądam LumiLEDa, którego cena skoczyła juz do 40 PLN i genialny pomysł #2: a może by jednak spróbować z napięciem stałym?
Kolejny tantal 10/16 i dioda BAT43, odpinam anodę LEDów od kolektora, wpinam w szereg BAT43, bocznikuję LEDy tantalem i włączam. Ale jasno! Sprawdzam prąd szczytowy tranzystora - 320 mA (bateria siada - ledwie ponad 1V). No to trzeba sprawdzić - odlutowuję jedną nogę tantala - świeci po staremu, podłączam tantala - świeci jasno :-) Wychodze na ciemny korytarz - widać! Podpinam trochę świeższą baterię: 1.35V i szybkie pomiary, żeby za bardzo nie siadło:
Szczytowy prąd kolektora: 350 mA Częstotliwość pracy: 54 kHz (okres: 18.4 us, w tym duty: 13.2 us) Napięcie na LED (2 sztuki szeregowo) 6.05 stałego Napięcia tętnień: zasilanie: ok. 140 mV p-p diody: ok. 40 mV p-p
I w ten, nieco może skomplikowany sposób, doszedłem do IMHO naprawdę sprawnej i zgrabnej przetwornicy na 2 LEDy (na jednym też działa ślicznie!) zasilanej z niskiego napięcia, bez kłopotliwego nawijania trafa - tylko jedno uzwojenie z odczepem :-)
Podsumowując potrzebne elementy:
Rdzeń ferrytowy o srednicy zewnętrznej 10.5 mm i współczynniku Al ok.
800.Ok. 20 cm drutu izolowanego o średnicy 0.3 mm lub ciut większej (może być drut np. z rozprutego kabla ethernetowego).
2 diody LED białe.Tranzystor BC337-16 (równie dobrze może być inny tranzystor NPN małej mocy, o prodze szczytowym rzędu 300 mA i wzmocnieniu co najmniej 200)
Dioda BAT43 (może być też 1N4148 - kosztem minimalnego spadku sprawności).
2 kondensatory tantalowe 10uF (mogą być większej pojemności)Rezystor ok. 500 om (najbliższa wartość: 510 om) - jego wartość jest wprost zależna od wzmocnienia tranzystora - im większe wzmocnienie, tym większa wartość rezystancji. W moim przypadku wzmocnienie tranzystora mierzone miernikiem wynosiło ok. 250.
Jeśli masz dostęp do oscyloskopu, to warto pomiędzy emiter tranzystora a minus zasilania dać na czas testów rezystor 'bezindukcyjny' 0.1 oma i obserwując przebieg na tym rezystorze, dobrać rezystor bazowy, tak aby uzyskać szczytowy prąd kolektora rzedu 350 mA dla 2 diod lub 200 mA dla jednej diody.
Jeśli nie masz oscyloskopu możesz ustalić punkt pracy porównując jasność diody/diod z jesnościa innej diody, zasilanej ze źródła prądu stałego (np. batera 9V + rezystor) ustawionego na 20 mA.
Zdecydowanie _NIE_ polecam prób mierzenia prądu diod podłączonych do przetwornicy z dwóch powodów:
- Pomimo filtracji nie jest to czysty prąd stały i często nawet mierniki ze środkowej półki nabierają się i fałszują wynik. O tanich miernikach w ogóle nie ma co mówić :-(
- Przypadkowe rozwarcie obwodu może skończyć się natychmiastowym zniszczeniem tranzystora i/lub tantala filtrującego.