питание мощного светодиода Опции

[pfa]

Добрый день!
Прошу прощения за чайниковский вопрос.
Поиском пользовался - не помогло.

Необходимо запитать светодиод. Ток - 1А при напряжении порядка 3,8В. Регулировка яркости не нужна.
Входное питание - 3 батарейки либо аккумулятора (т.е. плавает 3-5В). Желателен высокий КПД.
Схемотехнических решений нашел массу, даже растерялся.
Насколько я понимаю, наиболее подходит преобразователь по топологии SEPIC.
В принципе, можно упасть до двух элементов, тогда подойдет Step-Up, я правильно понимаю?
Далее.
Я правильно понимаю, что при таких токах микросхемы с внутренними ключами не подойдут?

Посоветуйте, плиз, готовое рабочее решение на базе элементной базы, которую реально найти в Киеве (ну или просто - на максимально общедоступных элементах).

[pfa]

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.

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?

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?

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.

2. Лучше всего поставить недорогой тантал.

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

Приведите схему, пожалуйста. Со всеми номиналами.

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

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Stanislav]

...Только вот почему 2.7В, а не 4? Вроде бы 1В на аккумулятор - предельное значение?

2,7 вольта - предельно допустимое напряжение для 3-х аккумуляторов под нагрузкой, конечно.
Для четырёх аккумуляторов оно будет равно 0,9*4=3,6 (В). Это напряжение отключения. Минимально допустимое напряжение включения составит 1,0*4=4 (В), или даже немногим более. Связано это с тем, что под нагрузкой аккумулятор "проседает". Поэтому, схема защиты от переразряда (UVLO) должна обладать гистерезисом.
Если отключение делать при 4В, в акумуляторах будет оставаться слишком много неизрасходованной энергии.

...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.

Я писал о предельно допустимом импульсном токе. Для приведённого Вами СИД он равен 1А. Если средний ток через диод будет равен 1А при скважности, например, 2, то импульсный ток будет равен 2А, что быстро приведёт к деградации светодиода.

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

ESR на ВЧ меньше.

...Прошу прощения за некачественную картинку - я сейчас на работе и рисовать не в чем, поэтому выдрал из даташита.

Ещё раз: такая схема для питания СИД не годится. Нет ОС по току.

...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.

На гантели, ИМХО, лучше. Только марка феррита должна соответствовать частоте преобразователя.

...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.

Возможно, и так. Но лучше не экспериментировать с дорогим прибором, и пульсации тока снизить до минимума. Или выбрать среднее его значение меньшим предельно допустимого.

...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.

Обеспечение устойчивости в правильно рассчитанной схеме с НТ дросселя и вых. конденсатором не вызовет большой сложности - ОС-то токовая.
Насчёт величины ёмкости согласен: хватит и единиц-десятков микрофарад (в зависимости от частоты). Наверное, вместо тантала можно и керамику поставить...

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

Вы меня загипнотизировали - впрочем, ночью это бывает возможно. Конечно, на диоде будет выделяться более 600 мВт.

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.

Нет, это совсем не так. 150нС - минимальное "неактивное" время (duty cycle) в buck режиме, которое определяется ограничением на к-т заполнения в самой микросхеме. В этом нетрудно убедиться, внимательно прочитав всю страницу 7.
Сам процесс же переключения в мелких полевиках происходит очень быстро (если драйвер нормальный, и сами полевики шустрые) - единицы наносекунд, и на динамические потери ток через полуоткрытый канал при этом сильно влиять не должен. Впрочем, при таком напряжении ёмкостные потери на переключение также должны быть весьма малы.
На той же странице - время break-before-make установлено всего в 20нС.

...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.

Ничего не понимаю. На какой картинке?

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

Наверное, всё-таки о разном...

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.

Конечно, выбор М/С нельзя назвать удачным. Лучше, как я и писал, поискать с синхронным выпрямителем (напр., LM2651, или другую подобную). Кстати, у неё и UVLO напряжение отключения равно 3,8В - вполне подходяще, доп. защита не потребуется.

[wim]

Нет, это совсем не так. 150нС - минимальное "неактивное" время (duty cycle) в buck режиме, которое определяется ограничением на к-т заполнения в самой микросхеме. В этом нетрудно убедиться, внимательно прочитав всю страницу 7.
Сам процесс же переключения в мелких полевиках происходит очень быстро (если драйвер нормальный, и сами полевики шустрые) - единицы наносекунд, и на динамические потери ток через полуоткрытый канал при этом сильно влиять не должен. Впрочем, при таком напряжении ёмкостные потери на переключение также должны быть весьма малы.
На той же странице - время break-before-make установлено всего в 20нС.

Ничего не понимаю. На какой картинке?

Figure 1.
По Вашему совету внимательно прочитал всю страницу - последняя формула для buck-boost вот такая:
VIN = VOUT • (1 – DC4SW) = VOUT • [1 – (150ns • f)],
где очевидным образом присутствует время 150 нс. Полагаю всё-таки, что 20 нс - это защитный интервал между переключением верхнего и нижнего ключей в каждой паре, а время переключения самих ключей - 150 нс. Если бы это было "неактивное" время, формируемое схемой управление, оно бы присутствовало где-нибудь в явном виде - или в параметрах или на структурной схеме.