Články

Měnič pro výkonovou LED napájenou ze 4 NiMH článků

Pro náhradu klasické žárovky ve svítilně za výkonovou LED jsem hledal vhodný měnič. Požadavkem bylo napájení 1W LED ze čtyř NiMH článků s ohledem na přiměřenou spotřebu a tedy výdrž baterie. Nejvhodnější řešení by nabízel speciální obvod např. LM3405 od firmy National Semiconductor, který nabízí třeba Farnell. Obvod umožňuje vzhledem k vysokému spínacímu kmitočtu realizovat měnič velmi malých rozměrů. Připojený mikrokontrolér potom regulaci jasu a hlídání podvybití článků.

Ve své konstrukci jsem však zvolil variantu zapojení z dostupnějších součástek převážně ze šuplíkových zásob. Měnič vychází ze zapojení jednoduchého propustného snižujícího měniče se třemi tranzistory. Upravené zapojení je na následujícím obrázku.

V zapojení jsem provedl několik změn. Aby se zvýšila účinnost měniče pro malá napětí, bylo nutné snížit rozhodovací úroveň napětí na snímacím rezistoru proudu LED (tvořeném kombinací R5, R6, R7). To zajišťuje rychlá dioda D3 (s úbytkem napětí v propustném směru kolem 500 mV) s rezistorem R1. S uvedenými hodnotami součástek je na snímacím rezistoru napětí 225 mV, což odpovídá doporučenému proudu 1 W LED kolem 300 mA. Proud je však nutné nastavit pomocí kombinace R5, R6, R7 vždy individuálně podle vlastních požadavků a použité diody D3.

Další úprava zabezpečuje jednoduchou ochranu proti rychlému podvybití NiMH článků a tedy přepólování nejslabšího článku v baterii. Toto zabezpečuje tranzistor T3 s příslušným odporovým děličem. Při poklesu napětí baterie pod cca 4 V dojde k uzavření tranzistorů T2, T4 a následně zhasnutí LED a snížení celkového příkonu pod 1 mA. Prahovou úroveň vypnutí lze nastavit kombinací rezistorů R9 a R10.

V měniči jsem použil rychlý tranzistor IRFU9024N, který vyniká nízkým odporem kanálu a kapacitou gatu. Maximální kmitočet spínání měniče se pohybuje mezi 100 až 200 kHz. Tlumivku L1 je vhodné vybrat s ohledem na spínací kmitočet a požadovaný proud s co nejnižším odporem vinutí. Kondenzátory by opět měly mít minimální sériový odpor, čemuž vyhovují speciální (low ESR) elektrolytické kondenzátory nebo tantalové kondenzátory na vyšší napětí (alespoň 25 V). Účinnost měniče je potom kolem 80%, oscilace nasazují při napájecím napětí asi 4,2 V, proud plynule roste a při jmenovitém napětí článků 1,2 V (celkem 4,8 V) dosahuje požadovaných 290 mA. Snížení proudu LED při napětí pod 4,8 V prodlouží čas svícení do vybití baterie a nižší jas indikuje, že baterii bude nutné brzy dobít. Svítilna s tímto měničem svítila s 2,7 Ah NiMH články výrobce GP více než 11 hodin.

Nahoru

Poslední aktualizace: 09. 09. 2011 21:19