Практически все недорогие коммерческие светодиодные фотовспышки имеют напряжение питания 4,5 В – три АА или ААА батареи – так как белые светодиоды требуют подачи напряжения от 3,3 до 3,5 В для полного включения. Таким образом, имеется несоответствие напряжений питания между светодиодными и традиционными 3В фотовспышками на лампах накаливания. Разница напряжений затрудняет, но не делает невозможным, переход со старых фотовспышек на новые светодиодные. Простая схема, приведенная на рис. 1, решает эту проблему.
Схема является просто умножителем напряжения, состоящим из шести элементов, которые вы можете установить на небольшой печатной плате (PCB) размером менее 1 дюйма2. В то же время, для этой схемы, важным является выбор применяемых компонентов и их номиналы. IC1, микроконтроллер ATtiny13 компании Atmel, служит генератором накачки заряда для увеличения напряжения. Частота встроенного в нее тактового генератора составляет 1,2 МГц при 3,5 В, а сама микросхема сохраняет работоспособность при напряжении вплоть до 1,8 В и имеет минимальное потребление энергии.
ATtiny13 выпускается в компактном корпусе, имеющем восемь выводов. Q1 - NPN-транзистор ZTX618 с малым напряжением насыщения, который может работать с током коллектора до 3 А. D1 - диод Шоттки с низким падением напряжения, для получения высокой эффективности работы схемы.
Когда вы подаете питающее напряжение 3 B на IC1, на выходах микросхемы появляются импульсы высокого уровня, которые открывают Q1. Коллектор транзистора оказывается подключенным к земле. Ток, протекающий через дроссель L1, линейно нарастает от 0А до некоторого максимального тока, пока выход IC1, не выключится (рис. 2). Работа схемы возможна только в том случае, если дроссель не входит в насыщение, таким образом, правильный выбор дросселя очень важен. В этот момент, накопленное магнитное поле дросселя резко уменьшается, вызывая появление обратного напряжения, которое переводит D1 в проводящее состояние. Энергия, запасенная в L1, переносится в C2, где она и накапливается, пока ее не будет достаточна для зажигания светодиодов. Связь между напряжением питания (VIN), индуктивностью (L), максимальным током (IPK), и временем включенного состояния микроконтроллера (TON) определяется формулой VIN = LxIPK/TON.
При напряжении источника питания 3 В должен использоваться дроссель с номиналом 10 мкГн и током насыщения более 1,5 А. Вы можете вычислить, что при этих параметрах, время включения микроконтроллера составляет 5 мкс. Программа, приведенная в Listing 1, реализует данное время включения генератора накачки заряда. Эта программа такая простая, что занимает всего 22 байта в 1 кбт области памяти программ. Функция управления генератором накачки заряда проста для понимания. Инструкция Sbi portb, 2 говорит микроконтроллеру выдать высокий логический уровень для включения накачки заряда. Так как микроконтроллер работает от встроенного генератора на частоте 1,2 МГц, каждая NOP (пустая) инструкция занимает один такт, или 0,83мкс на свое выполнение, таким образом, время включения транзистора составляет 5мкс. Аналогично, инструкция Cbi portb, 2 говорит микроконтроллеру выдать низкий логический уровень для выключения накачки заряда.
Измерения показывают, что схема работает на частоте коммутации 100 кГц и ее полезная отдача составляет 17 В / 35 мА для пяти светодиодов и 32 В / 20 мА для 10 светодиодов. В отличие от традиционных схем повышения напряжения, в этой схеме, в качестве делителей напряжения или датчиков, не используются резисторы, которые тратят энергию и вызывают нежелательный нагрев.
