Берегите себя

Берегите себя

1 сент. 2016 г.

Велофара ребенку из фонарика (на MAX1627)

Как-то мне в руки попалось кривое творение криворуких китайских ремесленников. По задумке, это должно было получиться фонариком с тремя режимами: тускло свечу, очень тускло свечу, а еще я умею истерично моргать, изображая стробоскоп! Источник света - линейная матрица из шести точек-светодиодов на "алюмишечке" (маркировка HX-159), с очень приятным светом. Осталось немного - довести изделие до ума и понять, куда его применить.




Корпус очень даже приятный на вид, ощупь, и прям-таки и просится использовать его как фару для детского велосипедика. Но без говна в Китае никак нельзя что-нибудь сделать. Питание - адъ и Пакистан: две таблетки 2032 последовательно. При том, что матрица кушает в ярком режиме примерно 0,1А от них, жить им недолго. А я не рантье, батарейки пачками покупать. Ну и драйвер, тоже из говна и палок, шестилапый SOT с неизвестной даже Гуглу маркировкой. Подав ему на вход крепкие 6В от лабораторного источника, я едва его не прикончил, даже тепловизор не пришлось включать - через секунду он раскалился до сотни градусов - в помойку его.
Вот кишки, взятые за исходник:
















Гугление светодиодной матрицы ни к чему не привело, лишь методом научного тыка выяснилось, что ток ей потребен 100-200 мА, при этом напряжение на ней составит 2,8-2,9В. А с учетом того, что у ребенка на велике уже есть батарейный блок на 9В, его и стоит взять за источник питания.
Методом последовательного и вполне естественного отбора в архив поисков ушла огромная и туповатая MC34063 каменноугольного периода, альтернатива нашлась быстро - я решил воспользоваться MAX1627, импульсным DC-DC преобразователем с 300 кГц частоты преобразования. С довольно малым дросселем. С защитами. С регулируемым, что важно, выходом, а значит, и ноженькой FB (feedback), позволяющей многие шалости. А учитывая, что данные "максы" мирно почивают в нашей помойке в составе разных плат из прошлого, выбор был приятен и очевиден. Улица должна давать мне всё. Дала она мне и бракованную макетку под родственную MAX1626, перепиливаемую во все что угодно, и фетку - P-канальный полевой транзистор с диодом Шоттки (IRF7534D1).
Борясь с миниатюаризацией электронных деталей, слепил источник из даташита, подключив ему на выход матрицу через резистор 10 Ом, с которого и взял опорное напряжение на FB - получив источник тока. Заработало сразу.
Строил я райские кущи, а вышла Сирия, не делайте так никогда. Вся мощность ушла в этот резистор, что он не одобрил. Не сгорел, но нагрелся и параметры свои изменил. Вся эта байда кушала неприлично, а при напряжении выше 8,5 В полевик распахивался и вся красота решения летела к чертовой бабушке.
Фича в том, что у Макса референсный опорный источник выдает 1,3В и напряжение на выводе FB должно составить ровно столько, и вся логика в том и состоит, что MAX1627 будет изо всех сил поддерживать напряжение на выходе таким, чтобы на FB "увидеть" 1,3В.
Для тех, кто в бронепоезде: получить 1,3В падения напряжения на резисторе можно. Это будет резистор номиналом единицы и десятки Ом. Соответственно, потери на таком резисторе окажутся неуживаемыми с высоким КПД. Формула простейшая, U=YR, где Y=0,1А и R=10 Ом. Значит на резисторе выделялось: 1,3В * 0,1А примерно 0,13Вт что при общей мощности 0,28Вт чуть ли не половина! Поднять КПД и продлить жизнь резистору можно, уменьшив его на два порядка. Но при этом падение на нем составит единицы милливольт. А оперировать такими величинами может специальное устройство, масштабирующий усилитель. Коэффициент усиления его должен быть равен отношению напряжения выхода 1,3В к расчетному напряжению на токоизмерительном резисторе (у меня чуть меньше 13 мВ). Разделив первое на второе (не забыв про размерность!), получим требуемый коэффициент усиления КУ (у меня почти 100), который определяется отношением величин резисторов делителя на инвертирующем входе операционного усилителя (ОУ). Теперь изменение напряжения на "плюсовом входе" ОУ, будет пропорционально изменять напряжение на FB "Макса", а тот, стараясь сохранить баланс, будет вынужден поднимать или занижать напряжение по выходу. Классический генератор тока.
Пришлось снова обшаривать помойку, копаться в схемах и даташитах. Улица должна была дать мне операционный усилитель, причем желательно однополярный, "рельсовый", и с питанием хотя б до 10В. Нет, не LM358 - не люблю, да и зачем мне спарка, да еще в таком огромном корпусе SOIC-8? После поисковых работ, "следящим за порядком" был назначен MAX4162EUK, прямо как с картинки, все параметры с запасом, вдобавок маленький SOT-23-5.





















Ну, осталось посчитать номиналы делителя.
Тут я тоже скопипастил чей-то файл, и оказалось с ним весьма удобно городить усилитель постоянного тока.





















Добавив недостающие детали из загашников, получил вот такое устройство:















Первый вариант был сожжен блуждающими по паяльнику токами (забыл отключить плюс от блока питания и полез попаять), а второй клон оказался вполне работоспособен. Дроссели ставил от 22 до 100 uH, 68 uH оказалось в точку по эффективности.
Но все равно огорчил КПД. Несмотря на все ухищрения он не превысил 80%


Зависимость КПД драйвера MAX1627 + MAX4162 от напряжения питания



















MAX1627 генерирует странные пачки импульсов, но частота между импульсами 300 кГц, как и обещали. Я подумаю об этом.





















Получился компактный драйвер, который по традиции был обут в термоусадку. До обувки это выглядело так (помните про улицу?):





















Я осмелился выжать с линейки светодиодов 0,54 Вт. Ток весьма стабилен во всем диапазоне напряжений питания, но КПД при снижении ниже 5В падает сильнее, чем если питание выше 5В.
Данный драйвер, несмотря на тривиальное схемное решение, могу рекомендовать всем.

PS. О гармонии мира: резистор R4 был заранее выбран прикидочным расчетом, 430 Ом, а вместо R3 стоял подстроечник 100 кОм, которым можно было отрегулировать выходной ток. Когда я получил искомые (и устраивающие меня) параметры выхода, я замерил R3 и оказалось, что его номинал 43 кОм, таким образом, КУ усилителя составил 100 ровно. ,

Всем добра и изобильных помоек!

2 комментария:

  1. Ых... Забавно. А R3 на схеме, сколько процентов? :)
    Это не придирка, просто у тебя не указано.

    ОтветитьУдалить