Търсене във форума

Здравейте, Макар, че тук се обсъждат предимно схеми на устройства, свързани с музиката, неведнъж се е случвало, да се говори за електроника от бита. От известно време, се занимавам с направа на разнообразни импулсни захранвания, предимно като част от устройства, но и за удоволствие. Има много прецизни и сложни схеми, като прецизни лабораторни захранвания, дори такива като импулсни електрожени, които обикновено имат относително сложни контролни схеми и защити. Голям кеф обаче ми прави, да чопля прости схеми за прости устройства, което се представят добре и вършат добра работа предвид пределната си простота. Понеже съм привърженик на философията, че едно нещо е най-близо до съвършенството не тогава, когато няма какво да добавиш към него, а тогава, когато няма какво да махнеш, предлагам на вниманието на всички инженери, електронни хобисти или просто Copy/Paste фенове във форума следната проста схемка, над която мислих известно време. Не съм срещал точно такова решение в мрежата, въпреки, че схемата на практика е прост осцилатор, а от гледна точка на импулсната схемотехниката е комбинация от някои схеми на фенерчета и 5V Standby самоосцилиращата схема на повечето по-евтини ATX импулсни захранвания. Схемката е импулсен повишаващ DC/DC преобразувател, предназначен за употреба във джобни фенерчета, която може да се ползва с една или две 1.5-волтови батерии и може да управлява светодиод с пад на напрежението в права посока по-голям от 3 волта(ако се ползват 1 или 2 батерии), или пад над 2 волта(ако се ползва 1 батерия), като светодиодът може има максимален ток в границите около 100-400 милиампера, като стойностите на съпротивленията R1 и R2, както и транзисторът( по коефициент hFE/бета) се избират в зависимост от желаният максимален ток при нови батерии и избраният модел светодиод. Макар с тази схема, да не откривам никак топлата вода, смея да твърдя, че тя е изключително подходяща за приложението си, поради ред причини: -Демонстрира КПД oт рода на 83% при 3V входно напрежение, като в по-голямата част от живота на батерията, KПД варира в границите 70-80%, а когато батерията е вече почти мъртва, пада до около 50%. С подбор на транзистор с голям коефициент на усилване, висока скорост и малко VCEon, както и подходящ изходен кондензатор с малко ESR и изправител с минимален пад на напрежение в права посока, възможно е да се постигне кпд с пик около 90% в началото, което в от сорта на 75-80% в по-голямата част от времето. Това е доста добро КПД за толкова проста схема, което много от по-сложните схеми със специализирани контролери, рядко конкурират. -Схемата е много проста, като има само един активен елемент. -Макар да не поддържа константен ток през светодиода, схемата постепенно намалява консумацията си с изразходване на батерията, което прави възможна максимално дълга приемлива експлоатация, без да имаме налице рязко спиране на светлината след определена граница на падане на напрежението на батерията. На практика в измерения прототип, всяко двукратно падане на входното напрежение, води до 3-кратно падане на тока през светодиода. Понеже окото има логаритмична сетивност към светлината, привидната яркост на фенерчето остава почти неразличима от първоначалната в първите 50% от жизнения цикъл на батерията, съвсем приемлива в 90% от времето, като осезаемо спадане на яркостта се наблюдава чак при съвсем крайно понижаване на входното напрежение. Въпреки това, светлина, достатъчна за да можете да видите ключалката си, схемата има дори при входно напрежение само 0.3 волта. Повечето популярни схеми, поддържащи константен ток, биха изключили доста преди предложената схема, оставяйки доста неизползвана енергия в батерията. Това прави настоящата схема доста "зелена". Като главен недостатък на схемата, може да се сметне това, че тя няма обратна връзка по ток, а транзисторът както и два резистора се подбират според светодиодът, който ще се ползва, и според максималният желан ток при нови батерии. Ето самата схемичка: *Транзисторът е BD139 Схемата на практика представлява осцилатор, като активен елемент е транзисторът Т1, а бобините L1 и L2 са навити на обща сърцевина и по този начин образуват трансформатор, като L1 участва в step-up конвертор и трябва да може да работи с ниски загуби поне до ток 1.2A при избраната честота на работа на конвертера, докато L2 служи за обратна връзка, за да имаме генерации. Интересно е, да се отбележи, че L2 помага както да се запуши транзисторът в едната полувълна, така и за по-бързото и рязкото му отпушване в другата. Схемата няма много възможности за регулиране на честотата на осцилациите, като главното средство за това е, промяната на индуктивностите на бобините, като е желателно да се придържате в някаква степен, към съотношението на индуктивностите им. Какъв ще бъде изходният ток при максимално входно напрежение(3.1V) зависи от максималният пиков колекторен ток на транзистора, който в тази схема е около 1A за 350-милиамперов бял светодиод, а той от своя страна зависи от подбора на съпротивленията R1 и R2, както и от коефициента на усилване по ток на транзистора. Стойностите се уточняват експериментално в прототипна фаза, предвид избраният светодиод и преобладаващото усилване по ток на транзисторите, с които разполагаме, като по-големи стойности на R1 и R2 компенсират по-голямо усилване по ток на транзистора и обратно. Тази стъпка е важна, тук като ако изходният ток при нови батерии е твърде голям, бихме могли да повредим светодиода. Възможно е и да се сложи филтров кондензатор ва входа на устройството, паралелно на батерията. Ако сложите такъв, желателно е прекъсвача на батерията да е поставен след него, точно преди L1. Това се прави с цел - при включване на устройството, заради самоиндукцията на L1, напрежението от дясната страна на L1 рязко "подскача", което позволява генераторът да тръгне и схемата да се включи при много ниски входни напрежения, от сорта на 0.55V. В началото, през светодиода не протича значителен ток, защото той е подбран така, че падът му на напрежение в права посока е по-голям от напрежението на батериите. Единствено през D1 може да протече по-значителен ток, който да зареди C2. Помощният изправител D1 и кондензаторът C2 осигуряват стабилно отпушващо напрежение за T1(токът тече през R1 и прехода база-емитер). Щом транзисторът започне да се отпушва, протича и колекторен ток, през транзистора и бобината L1. Това от своя страна, създава ЕДН и в краищата на L2, което представлява положителна обратна връзка по променлив ток, която осигурява осцилациите. Групата D6, R3 предотвратява прекомерното понижаване на базовото напрежение, когато транзисторът е запушен и по този начин предотвратява отпушването на "диода" колектор-база на транзистора. Схемата няма защити, както много от вас ще отбележат, но ако е оразмерена правилно, в нея има пасивна защита. Ако генераторът по някаква причина не тръгне, колекторният ток на T1 се определя само от входното напрежение и R1(които определят базовия ток). Следователно R1 може да се подбере такова, че да не е възможно да се превиши максималният колекторен ток на транзистора, ако генераторът не стартира. Това, което кара транзисторът да се отпушва до режим на насищане, не е токът през R1, а токът на обратната връзка(през R2, който е неколкократно по-малък от R1 и през C1, който се подбора с относително голяма стойност). Ако имаме налице генерации, тогава това, което определя максималният колекторен ток, вече не е R1, а е L1. Поради тази причина е много важно, при честотата на осцилация (1-8 kHz при максимално напрежение, в зависимост от избраните стойности) и избраният пиков ток, сърцевината на L1 да не навлиза в насищане, защото това би могло да повреди транзистора. Ако подборът на стойности е добър, на практика е доста трудно да повредите схемата, понеже в самия и принцип на работа са залегнали гореспоменатите естествени, пасивни защити. Всеки път, когато T1 се запуши, напрежението на колектора му скача рязко над захранващото напрежение(заради самоиндукцията на L1) и през изправителите(или изправителя, ако е само един) D2,D5, зареждат изходния филтров кондензатор C3 до напрежение, по-високо от входното. Когато това напрежение се изравни с напрежението в права посока на светодиода, той започва да свети с избраният максимален ток. Надявам се, че четивото е било интересно за вас. Ще се радвам много на предложения за доработки по схемата, както и на желаещи за по-подробен анализ, така че да могат да се изведат полезни зависимости. Също така, ако някой от вас обича да чертае платки и има 3D софтуер, бих се радвал и на предложения за платки(конвертора би могъл да се смести в обема на една AAA батерия също на по-голямата AA, а гонителите на максимално КПД могат да начертаят по-голяма платка за компоненти с по-малки загуби. Друг интересен принос би бил на хора, които разбират от електрохимия, за да се определи оптималната консумация за даден тип батерия. Именно затова правих и някои замервания. Тествах схемата при максимален ток 80мА, относително нова(но не много) алкална батерия AAA ANSMANN 1.5V (1.404V на празен ход), светодиод CREE от сериите XLamp при ток 80mA при 1.404V вход (около 35 лумена светлинен поток, не твърде ярко, но достатъчно, предвид факта, че работим с една батерия и не искаме батерията да свърши бързо). Интересно е, че батерията се възстановява след първоначалното изчерпване, и то в значителна степен. Това може да означава две неща: -Трябва задължително да има входен филтров кондензатор. -Трябва да се подбере по-малък консумиран ток, за да може консумацията да не изпреварва "регенерирането". Долу съм описал измервания за около 3 часа и 10 минути светене, 3 часа от които - с приемлива яркост. Предполагам, че с още 3-4 "цикъла" на регенериране-изхабяване на батерията, това време може да достигне поне 4 часа, ако не и малко повече. Може да ви е интересно, прегледайте. След като изключим фенерчето и изчакаме 10-на минути електрохимията в батерията да свърши малко работа, се наблюдава известно "съживяване" на батерията . Интересен феномен след първоначалният разряд е това, че напрежението пълзи нагоре вместо надолу за известно време, след първоначалното по-бързо падане. 00:01 1.232V 00:02 1.134V 00:03 1.001V -> възстановяване, напрежението пълзи нагоре известно време 00:04 1.015V 00:05 1.008V 00:06 1.003V 00:07 0.998V 00:08 0.994V 00:09 0.990V 00:10 0.987V 00:11 0.984V 00:12 0.981V 00:13 0.978V 00:14 0.975V 00:15 0.972V 00:16 0.969V 00:17 0.966V 00:18 0.963V 00:19 0.960V 00:20 0.957V 00:00 - включване 00:06 - възстановяване, напрежението пълзи нагоре 0.960V - 0.990V 00:28 - 0.750V - рязко спадане на напрежението 00:29 - почти пълно изчезване на светлината. 0:00 - включване(след половин час пауза) 0:07 - 830mV - възстановяване, напрежението пълзи нагоре 0:21 - рязко падане на напрежението, затъмняване Очаквам всякакви акъли .