Радиолоцман Электроника en
расширенный поиск +
  

29-01-2018

Одноэлементная батарея зажигает любой светодиод

Журнал РАДИОЛОЦМАН, ноябрь 2017

Al Dutcher

EDN

Схема на Рисунке 1 позволяет зажечь светодиод любого типа от одноэлементной батареи с напряжением от 1 В до 1.5 В. В этот диапазон попадают щелочные, угольно-цинковые, NiCd и NiMH одноэлементные батареи и аккумуляторы. Основная область использования схемы – светодиодные фонарики, такие как красный фонарь астронома, не мешающий ночному наблюдению, или обычный фонарик общего назначения. Схему можно использовать с любыми светодиодами – от инфракрасного (1.2 В) до синего или белого (3.5 В). Устройство устойчиво к разбросу напряжений светодиодов и отдает относительно постоянную мощность. Кроме того, оно компенсирует изменения напряжения батареи. Схема представляет собой обратноходовой повышающий преобразователь без обратной связи, работающий в режиме прерывистого тока дросселя. Функцию основного ключа, передающего энергию в дроссель L1, выполняет транзистор Q2. Когда Q2 закрывается, L1 во время обратного хода отдает накопленную энергию в светодиод.

Одноэлементная батарея зажигает любой светодиод
Рисунок 1. Простая схема обеспечивает питание от одноэлементной
батареи светодиода любого типа и цвета.

Инвертирующий усилитель на транзисторе Q1 управляет инвертирующим ключом Q2. Резисторы R4, R5 и R2 образуют цепь обратной связи схемы. Две инверсии в петле обратной связи создают неинвертирующую, то есть регенеративную (положительную) обратную связь. Если заменить дроссель L1 резистором, схема превратится в классический двустабильный триггер. Дроссель блокирует постоянную составляющую сигнала обратной связи, оставляя только переменную. Таким образом, схема нестабильна, что заставляет ее генерировать. Время включения Q2 зависит от времени, которое требуется току дросселя L1, чтобы достигнуть уровня, при котором Q2 больше не может находиться в состоянии насыщения. На этом этапе схема выключается на время, пока энергия передается в светодиод, после чего процесс повторяется. Поскольку ток поддерживается индуктивностью, до тех пор, пока остается накопленная в ней энергия, она, по существу, является источником тока. Индуктивность может работать с любым напряжением, необходимым для поддержания постоянного уровня ее тока. Это свойство позволяет схеме на Рисунке 1 подстраиваться под напряжение светодиода.

Питание светодиода на Рисунке 1 осуществляется импульсами высокой частоты. Величина индуктивности дросселя может варьироваться в достаточно широких пределах, поскольку от нее зависит только частота генерации. В маловероятном случае, если индуктивность дросселя слишком велика, будут заметны мерцания светодиода. Если индуктивность слишком мала, на передний план выходят потери переключения, и падает КПД схемы. При номиналах компонентов, указанных на Рисунке 1, частота генерации составляет 50 кГц, что можно считать разумным компромиссом. Диод D1 предназначен для компенсации изменения напряжения батареи. Благодаря действию делителя напряжения в узле 4, D1 обеспечивает изменение уровня ограничения в процессе работы. Чем выше напряжение питания, тем выше уровень ограничения, и, соответственно, меньше глубина обратной связи. Q1 инвертирует это пороговое напряжение, чтобы уменьшить открывающее напряжение на базе Q2 при более высоких напряжениях батареи. Для этой схемы были выбраны транзисторы 2N3904, однако подойдут любые малосигнальные n-p-n приборы. В конце цикла заряда дросселя ток Q2 достигает высоких значений. За счет внутреннего сопротивления базовое напряжение, необходимое для открывания транзистора, увеличивается. Соответственно, делитель R2-R1 в базе транзистора Q1 поднимает коллекторное напряжение и, таким образом, управляет конечным током Q2.

Импульсы тока, управляющего светодиодом, имеют треугольную форму с пиковым уровнем приблизительно 120 мА и средним значением порядка 30 мА для красных светодиодов и 15 мА для белых. Такие уровни обеспечивают приемлемую яркость свечения без чрезмерной перегрузки светодиода. Потребляемый схемой ток равен приблизительно 40 мА. NiMH аккумулятор типоразмера AA емкостью 1600 мА·ч может питать светодиод примерно четыре часа. Дроссель L1 должен быть в состоянии без насыщения пропускать пиковый ток схемы. Общая стоимость показанного на Рисунке 1 устройства меньше цены белого светодиода. При желании количество светодиодов можно увеличить, используя более сильноточные устройства и большее число элементов батареи. В этом случае светодиоды можно включить последовательно. Если же вы включите их параллельно, светодиодам понадобятся выравнивающие резисторы. Чтобы получить удобный, хотя и не управляемый источник питания постоянного тока для других целей, выходное напряжение схемы можно выпрямить и отфильтровать.

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Single cell lights any LED

Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • ...позволяет зажечь светодиод любого типа от одноэлементной батареи с напряжением от 1 В до 1.5 В. Как-то технически неграмотно, батарея это уже несколько элементов и 100W тоже будет светиться? Или перевод такой корявый?
  • Можно ... хоть 200W вопрос только в затратах и целесообразности ... Схема не лучшая ... нет стабилизации тока ... неясно сколько выкинет дроссель при изменении внешних факторов ... Зная качество указаных элементов питания ... верх оптимизма ... ждать четырёх часовой работы от схемы ... слишком всё идеализированно ... Кто купил эту сатью ? ... :)
  • http://electrik.info/main/praktika/1...etodiodov.html https://www.rlocman.ru/forum/attachm...1&d=1518436504
  • Здравствуйте! Как у автор перевода, так и "комментаторов" видать не только с физикой, но даже с арифметикой слабо! Если разделить 1600мА/ч на 40мА - угадай мелодию - сколько это часов будет??? (С ручными и настенными - не путать!)
  • Эта хрень с её КПД ... БОЮСЬ ТАМ НЕ ОШИБКА ... ОПЕЧАТКА ... СМЕЛО ЧИТАЙ ... 400 мА ... ОНО БАТАРЕЙКА высосется таким током ... а вот насчёт акков ... они погорячились со временем ...
  • Не путайте автора перевода и автора статьи, это разные люди.
Полный вариант обсуждения »
Рекомендуемые публикации по теме:
Форум  »
Обсуждение: Простой индикатор заряда батареи на двухцветном светодиоде
Схемы  »
555 таймер управляет несколькими светодиодами от одной NiMH-батареи
Схемы  »
Простой индикатор заряда батареи на двухцветном светодиоде
Форум  »
Обсуждение: 555 таймер управляет несколькими светодиодами от одной NiMH-батареи
Форум  »
Какой светодиод применить с микросхемой STC4054 в зарядном устройстве для литиевых батарей?

При перепечатке материалов с сайта прямая ссылка на РадиоЛоцман обязательна.

Приглашаем авторов статей и переводов к публикации материалов на страницах сайта.

Срезы ↓
Тепловизор Testo 875-1i
Тепловизор Testo 875-1i
матрица 160x120 пкс, NETD < 50 мК
Цена: от 190 000 руб.
Доставка: Россия и страны СНГ
Тепловизор Fluke TiX580
Тепловизор Fluke TiX580
Диапазон измеряемых температур: от 20 до +800 °C
Цена: от 1 458 000 руб.
Доставка: Россия
Лазерный дальномер Leica Disto D1
Дальномер Leica Disto D1
Дальность измерения: 0.2 - 40 м
Цена: от 4 999 руб.
Доставка: Россия
радиолоцман вконтакте радиолоцман одноклассники радиолоцман facebook радиолоцман twitter радиолоцман google плюс
Рейтинг@Mail.ru