Вообще-то я так, в порядке изврата... Не принимайте всерьёз.
Всё-таки определитесь с количеством батареек. Если их будет 2 или 4, и достать дефицитные микросхемы драйверов не удастся, лучше всего последовать совету M.A.Tappman-а, добавив к штатной М/С импульсного регулятора датчик тока и усилитель, примерно так:

Параметры схемы можно определить из соотношения:
Iсд*R4*(1+R2/R1)=Uос,
где Iсд - требуемый ток светодиода, Uос - номинальное напряжение на входе ОС конвертера.
Резистор R4 можно выбрать очень маленьким - как уже писали, миллиом 20 или даже меньше. Опер должен оставаться работоспособным при напряжениях на входах, близких к "-" питания, а также снижении питания до минимума. Возможно, rail-to-rail по выходу.
Резистор R3 можно не ставить - допустимо подать сигнал непосредственно на вход ОУ.
Да ничего особенно хорошего. Требует внешних силовых элементов, и КПД невысокий будет. Схему на рис.2 нельзя делать ни в коем случае, если светодиод жалко (кстати, какой у Вас?). Я бы предпочёл интегрированный степ-ап или степ-даун конвертер с внешним усилком, если хороший драйвер найти не удаётся. Только для получения максимального КПД нужен конвертер с синхронным выпрямителем - при таком выходном напряжении это существенно.
В приведённых схемах отсутствует ОС по току светодиода, а измеряется ток через силовой транзистор. Теоретически, зная частоту, индуктивность катушки и пиковый ток через неё, можно высчитать ток через светодиод. Однако, такое решение обладает рядом недостатков:
- не может быть реализовано для режима степ-даун;
- не будет правильно работать в режиме непрерывных токов дросселя (а он предпочтителен, для максимизации КПД);
- будет иметь большую погрешность стабилизации тока через СИД, вследствие разброса параметров элементов, а также температуры и по мере старения.
Во избежание этого, ОС по току СИД всё же лучше заводить... А можно ещё и термокомпенсацию в неё ввести, чтобы увеличить срок службы светодиода.

Мы, конечно, можем считать ток через диод постоянным, однако он - импульсный и при коэффициенте заполнения 0,5 потери на диоде будут ровно вполовину меньше, т.е. 225 мВт. И будут ещё меньше при уменьшении входного напряжения, что для умирающей батарейки окажется приятным бонусом.

Динамические потери в данном случае будут определяться длительностью активного состояния ключей, которое составляет, согласно описанию, 150 нс. Для простоты - при одинаковых входном и выходном напряжениях =4В динамические потери будут равны 0,5*V*I*DC4sw=300мВт. В сумме:
- статические 300 мВт;
- динамические 300 мВт;
- на токосъёмном резисторе 100 мВт
Итого 700 мВт, что даёт кпд 85%. По графику - на 2-3% меньше, каковые, очевидно, расходуются на дросселе.

Для SEPIC динамические потери при прочих равных условиях будут в 2 раза меньше (в 4 раза потому что один ключ, но через него течёт удвоенный ток нагрузки).

Потери в драйверах - вещь неоднозначная, у одиночного низкоомного ключа они, возможно, будут больше, но ведь и ключ один, а не четыре.

Огромное спасибо!
Попробую реализовать.
Работать будет от 4-6 никель-металлгидридных пальчиковых аккумуляторов.

Собрал схемку на LM2575 как в даташите.
Конденсаторы поставил электролитические, индуктивность - какая под руку попалась, что-то около 100мкГн, на гантеле.
Нагрузил пока лампочкой.
От 5 аккумуляторов при падении напряжения на нагрузке 3.3В и токе 0.3А КПД получается порядка 81-82% без выходного конденсатора и 78-80% с выходным конденсатором. Мультиметр, однако, весьма неточен, поэтому утверждать, что КПД действительно зависит от наличия или отсутствия выходного конденсатора не буду.
В связи с этим вопрос: а нужен ли этот конденсатор? Его отсутствие позволит уменьшить габариты и (теоретически) повысить КПД, а светодиод, насколько я понял, спокойно относится к высокочастотному пульсирующему питанию.
Кроме того, имеет ли значение, какие конденсаторы ставить, и если да - какие лучше - электролит или керамика?

Обнаружил, что схема странно себя ведет под нагрузкой. Если на холостом ходу все происходит в точном соответствии с даташитом (т.е. напряжение на входе ОС поддерживается равным 1.23В), то под нагрузкой наблюдается сильная просадка выходного напряжения и напряжение на входе ОС становится уже 1.05-1.1В. Подскажите, чем это можно объяснить?
Возможно, дело в неоптимальном выборе индуктивности - в ближайшее же время заменю ее самонамотанной, однако токи не так велики, чтобы это имело большое значение. Хотя я могу ошибаться.

Светодиод- спокойно, а вот микросхеме на входе ОС нужно постоянное напряжение. Стал быть - нужен конденсатор. Кстати, на сайте national.com есть онлайн-калькулятор, оно там всё само посчитает и даже детальки предложит из буржуйского каталога.

Конечно, потери в диоде будут зависеть от скважности импульсов тока, через него текущего. Но, так как конкретной схемы не приведено, я взял наихудший случай.
Если ток через СИД будет равен 1А, то через шоттку при к-те заполнения 0,5 половину цикла будет течь ток, равный 2А (ток дросселей считаем постоянным). Что вызовет падение напряжения на нём порядка 0,65В. При этом потери составят 325 мВт, что, конечно, меньше потерь на постоянном токе в 1,4 раза, но сравнимо с потерями на обоих силовых транзисторах LTC-шки. Прибавьте к этому потери на силовом ключе, а также в двух дросселях, и всё равно получите КПД ниже.
Приятного бонуса для умирающей батарейки (из 3-х элементов) не получится, ибо при этом сильно возрастут потери в ключе на транзисторе, приведённом Вами (транзистор хороший, не спорю, но только порог включения великоват для таких применений).
В общем, предлагаю Вам нарисовать "рабочую" схему SEPIC драйвера, а потом обсудить её достоинства и недостатки.

Мне кажется, что Вы ошиблись с переводом. Если это не так, ткните носом, где это написано, пожалуйста.
PS. Если под активным состоянием подразумевается включенное (conductive), то каким образом эта величина может влиять на динамические потери?
Нет, не совсем правильно.
Во-первых, КПД в пограничном регионе у М/С минимален и составляет 82-83 %, что, по-видимому, определяется увеличением статических потерь на транзисторах и, в особенности, обратных диодах. Динамические потери будут также больше, примерно в 2 раза, но они особой роли не сыграют.
Во-вторых, из графика на первой странице видно, что КПД при выходном токе 150мА в переходном режиме (Vin=3,8В) составляет около 93 %, что соответствует общим потерям в 280 мВт. Теперь из них нужно вычесть статические, а также потери в дросселе, что весьма затруднительно (у меня по первой прикидке получилось более 100мВт).
Впрочем, признаю, что ошибся - динамические потери в ключах могут превышать 50 мВт - при подсчёте на 3,8 умножить забыл...
Увеличение индуктивности дросселя до ~20мкГ даст прибавку КПД в 2-3%, думается. Если навесить внешние шоттки - ещё пару процентов выиграем в переходном режиме.
Завтра постараюсь посчитать аккуратнее...

Динамические потери в силовых ПТ от тока нагрузки зависят слабо (если они достаточно шустрые, и драйверы затворов хорошие).

Не спорю. Но все четыре транзистора работают только в переходном режиме; в остальных случаях - только 2 из них.
Кроме того, у таких мелких транзюков тотальный заряд затвора составляет что-нить около 1-2 нКл при 4В, что делает потери в драйверах затворов ничтожно малыми.

Тогда степ-даун, однозначно. Если не удастся найти светодиодный драйвер, можно и с усилителем.

5 аккумуляторов, вообще говоря, не нужно - достаточно четырёх. Только придётся ещё сделать схему отключения преобразователя при падении напряжения на них < ~2,7В, чтобы не переразрядить.
1. Кондёр нужен обязательно. Питание светодиода импульсным током, превышающем в пике максимально допустимое значение, быстро приведёт к его деградации (падению яркости). Всё-таки, какой СИД собираетесь пользовать?
2. Лучше всего поставить недорогой тантал.

Приведите схему, пожалуйста. Со всеми номиналами.

Да-да-да, как раз сам задумался
Думаю, сделаю по рецепту A.T.Tappman из этой ветки, блиго, свободная секция операционника должна остаться.
Только вот почему 2.7В, а не 4? Вроде бы 1В на аккумулятор - предельное значение?


Планирую использовать Luxeon III Blue (LXHL-LB3C).
Ну или его аналог от Edisson opto.
Что кондер нужен - уже понял. После того, как вернул его на место, просадка напряжения ушла.
А вот по поводу питания импульсным током - интересно. Сейчас очень многие делают регулировку яркости ШИМом (даже Пецл балуется). Причем аргументируют как раз тем, что импульсный ток не вреден и регулировать просто.


Спасибо. Оффтопный вопрос: а чем они лучше электролита? Током утечки?


Прошу прощения за некачественную картинку - я сейчас на работе и рисовать не в чем, поэтому выдрал из даташита.
Выходной конденсатор 300мкФ
Входной 100 мкФ
Резисторы на делителе переменные, для регулировки использую диапазон 2-10КОм
Индуктивность неизвестная, вокруг 100-150 мкГн
Завтра/послезавтра сделаю LC-метр, узнаю точно.
Кстати, второй оффтопный вопрос: на чем лучше мотать индуктивность? Есть некоторое количество ферритовых колечек и несколько гантелей. Насколько я понимаю, гантель предпочтительнее, т.к. колечко из феррита с высокой проницаемостью быстро входит в насыщение.

Сообщение отредактировал pfa - Sep 13 2007, 12:49

ИМХО, лучше на гантельке. В кольце зазор делать придётся, да и мотать на нём неудобно.

Согласен, и даже больше – потери будут 0,65*2*0,5=0,65 Вт. Значит, шоттка отпадает.


с. 7:
When VIN approaches VOUT, the buck-boost region is reached where the conduction time of the four switch region is typically 150ns.
Я понимаю это как суммарное время переключения одной и второй пары ключей, каковое время далее указано как ограничение максимального коэффициента заполнения в переходной области. Из рис. 1 следует, что в каждом интервале периода коммутации к паре последовательно соединённых ключей прикладывается сумма входного и выходного напряжений. Считая, что напряжения на верхнем и нижнем ключах распределяются примерно поровну, эквивалентную схему для расчёта динамических потерь в переходной области можно представить в виде последовательно соединённых источника напряжения равного полусумме входного и выходного напряжений, ключа с временем переключения 150 нс и нагрузки 1 А, откуда и получены 300 мВт для Vin=4 В.
PS. Под активным состоянием подразумевается процесс включения (выключения), показанный на картинке, каковой процесс аппроксимируется линейным изменением напряжения на ключе и тока в нём. Мощность потерь пропорциональна коммутируемым напряжению и току и длительности процесса переключения и обратно пропорциональна частоте коммутации.



Если мы говорим об одном и том же, то прямо пропорциональны току нагрузки.


Задача получения максимального кпд сама по себе интересна. Как-нибудь дождливым осенним вечером можно будет попробовать …

Господа, еще раз прошу прощения за ламерство - но не могли бы вы привести обобщенную схему компаратора? Чтобы при падении напряжения ниже Umin на выходе было Vs, в других случаях - 0. Схему уважаемого A.T.Tappman изучил очень внимательно, но при попытке посчитать заблудился в обильно произрастающих тут и там сопротивлениях и разветвлениях соединений.

У меня придумалась вот такая схемка. Выход идет на ON/OFF вход МС.
Причем R1=Uref*R2/(Uin-Uref)
Я прав?

Сообщение отредактировал pfa - Sep 14 2007, 21:58

pfa, так у меня там совершенно стандартный компаратор нарисован... На DA3 опора (может быть любая, просто у меня этих MAXов несколько завалялось), на R4,R7 делитель. R12 просто снизил коэфф. усиления, ибо возбуд был. Вот и всё, ничего лишнего.

Про DA3, R4, R7 понятно.
Не сразу понял назначение R6 и R12. Но теперь все понятно, спасибо.
Кстати, что означает фраза " ибо возбуд был"?

Довольно часто получалось так, что во время переключения начиналась дикая генерация на выходе. Лечилось путём снижения коэффициента усиления (в данном случае введением R12).

Зачем? Не забывайте, что стабилизируется не напряжение, а ток. Соответственно, сигнал на ОС пропорционален току. Для того, чтобы в такой схеме сигнал ОС был постоянный нужен в первую очередь не конденсатор, а режим непрерывного тока дросселя. Также очевидно, что этот режим предпочтителен (с точки зрения КПД) в данном случае, поскольку нагрузка постоянная. Пульсация тока в светодиоде будет равна пульсации тока дросселя. Если выбрать ее равной, к примеру, 10% от номинального значени - плохо ни светодиоду, ни системе ОС не будет. В крайнем случае понадобится инерционное звено (RC-цепочка) на выходе уситителя датчика тока.
Удаление ескостного элемента из силового контура очень хорошо сказывается на обеспечении устойчивости системы стабилизации. И если оставлять его - то уж точно не 300 мкФ. Думаю, 1 мкФ достаточно будет.

Спасибо!
А как обеспечить режим непрерывного тока дросселя?
Я так понимаю, поставить дроссель с большей индуктивностью?
И еще вопрос.
Какое наименьшее сечение провода можно брать для намотки дросселя на ток 1А?
Если мотать теми проводами, что у меня есть, он приобретает совершенно монстровидные размеры.

Возникло желание смоделировать этот источник тока. Посмотрел документацию - не понтно две вещи:
1. Как организована коррекция ОС (для обеспечения устойчивости). На структурной схеме никаких корректирующих звеньев не обозначено.

Внешняя коррекция в типовой схеме включения также не предусмотрена. Обошлись без коррекции или просто ее не показали на структурной схеме?

2. Вроде как изначально шел разговор о преобразователе с высоким КПД. А у этой схемы падение напряжения на открытом транзисторе может достигать 1.2B (если я правильно понял). Тогда выходном напряжении 3.2В высокий КПД не получится.