Modificare stabilizator tensiune in driver led + optimizare

Salut.

Am 35 de leduri albe THT 3V 20mA, fiecare cu rezistenta de 100 ohmi in serie si apoi puse in paralel.
Sursa de alimentare: un acumulator NiMe 3.6V 1000mAh. La incarcare completa atinge 4.2V.
Folosesc - deocamdata ca stabilizator 3.3V - acest circuit. La acea pagina gasiti schema si datasheet-ul circuitului integrat.
Exista altul mai bun ca driver led dar din motive obiective a trebuit sa ma multumesc cu acesta.
In montajul original ledurile erau folosite la un curent de 3.5mA (tensiune pe fiecare ~ 2.8V).
In cel actual - stabilizatorul alimentand ledurile puse in paralel (fiecare cu rezistenta lui) - curentul se dubleaza.
Nu-mi displace 100%, pentru ca am lumina aproape dubla, dar as fi preferat sa fie un pic mai mic si sa tina
acumulatorul mai mult.
Rezistentele de 100 erau puse din fabrica - sa le modific pe toate e de lucru - prefer sa modific curentul/tensiunea circuitului.

Probleme:
1. ca sa fie driver led ma gandesc sa mut una din rezistentele de 100 pe acest circuit intre FB si masa
iar la led sa ajung cu un fir (celalalt piciorus al ledului e deja conectat la V+). E ok sau e instabil/primejdios?
Pe FB circuitul masoara diferenta cu tensiunea de referinta (0.5V).
Problema e ca placuta si circuitul sunt asa de mici incat chiar si cu varful subtire al pistolului de lipit fac
"ravagii" daca incerc sa lipesc pe acolo.
Idei...?
2. circuitul intra in limitare liniara daca Vin e mai mare decat Vout. Adica nu mai merge eficient in comutatie
ci doar ca un divizor rezistiv cu transformarea diferentei de tensiune x curent in caldura 100%.
Deci deocamdata singura "plaja" in care e eficient e 1V..3.3V. Ceea ce nu e mult, tinand cont ca intre 3.3 si 4.2
se pierde o mare parte din putere...
O solutie posibila: circuitul integrat recomanda sa te duci pina la maxim 5.5V la Vin/Vout dar in datasheet zice
ca merge pina la 7V.
As putea sa pun la iesire 2 leduri in serie + o rezistenta de 100 >> tensiunea necesara ar fi cam 2.9 * 2 + 0.5 = 6.3 V.
In acest va fi mai eficient pe 3.3V..4.2V.
Probleme:
- Va fi mai ineficient la tensiuni de 1..2 V.
- e destul de dificil de modificat cablajul deci trebui sa fiu sigur 100% ca vreau sa o fac;
- nu sunt sigur cat va rezista circuitul la aceasta tensiune (chiar daca e amperaj mic).

Idei..?

Multumesc anticipat.

Nu poti lega LED-urile direct in paralel fara rezistenta. Caderea de tensiune si curentul pe fiecare LED difera si o sa ai in cazul asta un led care trage un curent foarte mare (si chiar se arde) si altul care poate abia ar lumina. Rezistetele trebuie sa fie prezente pentru a asigura echilibrarea curentilor pe fiecare LED. Ai putea sa le inlocuiesti cu valori mai mici, dar tot nu-i o solutie fericita dupa parerea mea.
Singura solutie buna ar fi sa folosesti  n LED-uri serie + rezistenta, eventual legate in paralel mai multe grupuri:
 MP3302-LED-driver-IC-circuit.png   17,91K   56 download-uri

https://www.monolith...P3302_r0.98.pdf

Cu TPS61200 nu poti alimenta grupuri serie de LED-uri, poti folosi cel mult un LED+rezistenta de FB ( + eventual mai multe LED-uri + resistente serie legate intre Vout si GND), pentru ca limita de tensiune de intrare si iesire ii mica (5.5V). Pe LED+rezistenta calculata pentru el o sa ai o cadere de tensiune de vreo 3.5+0.5V, deci sursa ar trebui sa scoata cam 4V.

Editat de gabyxm, 07 iulie 2018 - 08:22.

Multumesc pentru raspuns.

 gabyxm, on 07 iulie 2018 - 07:55, said:

Stiu asta, in mesajul precedent am spus in 2 locuri ca ledurile sunt in serie cu rezistentele de 100 de ohmi (fiecare led cu rezistenta lui)  si apoi puse in paralel.

 gabyxm, on 07 iulie 2018 - 07:55, said:

Pare un circuit bun, multumesc dar are o problema: merge numai pentru tensiuni mai mari de 2.5V. Iar daca vreau si eficienta mare (peste 80 trebuie sa trec de 3.3V).
Ideea e sa obtin ceva ce merge bine de la 1V (poate 1.5V) la 4.2V. Si sa pastreze curentul cat mai constant.
A, vad ca tensiunea de iesire recomandata e 6V - e tocmai la limita (2 x 2.9 V + 0.2V). Probabil nu va face figuri...

In ultimele saptamani am "rascolit" internetul cautand un led driver care sa indeplineasca aceste conditii:
1. Multicanal (cam 6 ar fi perfect);
2. sa fie eficient (>= 80%) in 1V..5V la intrare scotand tensiune de iesire mare pentru ledurile in serie + rezistenta la fiecare canal;
3. sa nu fie pretul si/sau costul trimiterii foarte mari.

 gabyxm, on 07 iulie 2018 - 07:55, said:

Stiu, dar problema e ca pe internet am gasit ori numai monocanal la 1V..5V, ori multicanal la 3..n V.
Si fiecare imi rezolvau doar juma de problema (adica doar o parte din plaja de tensiune necesara).
Asa ca deocamdata am luat doar din prima categorie.

 gabyxm, on 07 iulie 2018 - 07:55, said:

Am masurat tensiunea pe leduri la curent de sub 10 mA (cat utilizez acu) si e de 2.9 V. Sunt de calitate (alb cald cu eficienta mare).
Cu montajul meu trebuie sa scoata 2.9 + 0.5 = 3.4V.


Late edit:

Nu stiu daca e fezabil: sa utilizam cumva ambele circuite. Cat tensiunea e mica, sub 3.5V, TPS61200 o ridica la o valoare fixa (sa zicem 5V) si o trimite lui MP3302
care o ridica din nou si o trimite ledurilor.
Daca tensiunea de intrare e > 3.5 V, MP3302 o modifica direct.
Probabil va scade eficienta mult (produsul eficientelor ca valori subunitare). De exemplu 0.8 * 0.8 >> 0.64.

Editat de CosminCp3, 07 iulie 2018 - 08:51.

Acel circuit realizeaza o sursa in comutatie cu functie de stabilizator linear si se produce in 3 variante din care numai una se poate folosi asa cum doriti dv.

Pozele de pe site prezinta placa cu un integrat cu tensiunea fixa, nemodificabila (locurile unde nu exista piese, in partea superioara erau pentru potentiometru) . Daca aveti aceasta placa singura solutie, daca doriti eficienta maxima si vreti sa reduceti pierderile prin rezistente, este modificarea celor 35 de rezistente. Daca sunt smd poate este mai bine sa folositi metoda piggy-back (adica una peste alta) cea de a doua rezistenta calculata pentru curentul maxim necesar minus cea existenta. Varful la letcon se "subtiaza" cu o bucla de cupru (conductor electric) infasurata pe varful letconului si un capat se indreapta in jos. Metoda este pentru marirea luminozitatii peste cea initiala si/sau marirea eficientei circuitului.

Cu acest circuit din link, cu tensiune fixa, puteti modifica luminozitatea ledurilor folosind pinul SHDN aplicand un semnal PWM (cu un 555, in cel mai simplu caz), depinde de viteza lui de reactie care este frecventa maxima de lucru.

Ar mai fi o metoda care nu implica modificarea rezistentelor ledurilor, dar se bazeaza pe faptul ca merge pe premiza ca toate ledurile sunt identice. Se foloseste un condensator de filtraj mai mare si apoi se ia semnal de la unul din leduri. Acest semnal printr-un divizor cu doua rezistente si un tranzistor darlington, controleaza pinul SHDN (ii trebuie rezistenta de pull-up, uzual 10K). Ar fi o varianta cruda a PWM folosind incarcarea condensatorului de filtraj ca si componenta RC pentru a realiza un PWM cu frecventa redusa. Exista totusi o mica problema sau cerinta aici, pinul SHDN sa fie cu intrare Schmitt (nu am gasit in datasheet mentiunea). Eventual se poate folosi o combinatie NPN+PNP+NPN (Sziklay pair modificat) pentru a mari amplificarea mai mult si a iesi rapid din zona de nedeterminare in cazul in care intrarea nu este Schmidtt. Mai exista si varianta cu 74AHC14 in locul tranzistoarelor dar acesta nu lucreaza sub 2V.

Cam acestea ar fi variantele.

LE: TL431 poate face acelasi lucru ca acele tranzistoare dar va folosi un tranzistor pentru comanda integratului.

Editat de The Stressmaker, 07 iulie 2018 - 09:19.

Nu e mai simplu să cauţi alte baterii? cu 2 celule LiFePo4 înseriate ai 5-7V, caz în care poţi folosi orice regulator step-down de duzină, pt. 3,3 sau 3,5V. Şi nici nu se descarcă singure, aşa cum au prostul obicei cele NiMH.

@The Stressmaker

Multumesc pentru raspuns.

M-am uitat pe site si nu exista varianta step up sau step up / step down la care plaja de Vin sa includa intervalul 1V..4.2V si sa fie >= 80% eficienta in acel interval (la alimentarea unui led alb).
Nici macar 1.5V..4.2V nu este.

Da, micsorarea rezistentelor ar ajuta nitel la eficienta pe total. Dar problema principala e ca se pierde mult mai mult cu limitarea liniara a tensiunii atunci cand Vin e mai mare decat Vout.

Stiu si de modficarea puterii cu semnal dreptunghiular cu factor de umplere variabil pe EN.
Deocamdata nu ajuta la problema actuala.
Dar poate in viitor voi implementa cu un potentiometru...

@mihaicozac

O idee buna, multumesc.

Din pacate apar alte probleme: incarcatorul de la AC 230V si alternatorul nu vor mai incarca bateria asa de eficient, la fel si incarcarea de la panoul solar...

Probabil deja v-ati dat seama ca e o lampa de camping.
Avea 36 de leduri THT 5 mm, s-au stricat 2, am inlocuit unul cu un led dintr-o chinezarie
de lanterna. Nu e asa de performant dar decat nimic...
Ca o paranteza, am gasit pe internet leduri cu eficienta buna pentru THT (peste 50).
Problema e ca transportul costa mai mult, chiar daca iei mai multe leduri.

Intre timp am montat un DC-DC 5V 0.5A USB charger (luat ieftin cu 7 ron).
Am dublat si capacitatea bateriei - aveam 3 Energizer NiMh 1.2 V de 2A care zaceau
nefolosite si m-am gandit sa inlocuiesc acumulatorul de 1A vechi de 2 ani.
M-am asigurat ca-s incarcate la fel si le-am montat in serie.

Altceva: 2 prieteni m-au rugat sa le fac si lor rost de  o astfel de lampa.
Am incercat sa cumpar o lampa mai ieftina LS-360 (95 cu tot cu transport). Tot 36 de leduri, incarcare solara/dinam/bricheta masina/AC 230V.
Am desfacut-o si sa vedeti ce ieftineala:
- toate cele 36 de leduri erau puse in paralel fara rezistente (!);
- "acumulatorul" era cuplat direct pe leduri (fara circuit, balast, rezistenta, NIMIC!);
- "acumulatorul" cred ca de fapt erau 3 baterii AA de 1.5V puse in serie. De ce spun asta:
   - tensiunea insumata era de fapt 4.5V (ca la baterii, acumulatoarele de 1.5 V au de
fapt tensiunea nominala de 1.2 V si maxima 1.4..1.45 V);
   - se vedea clar ca elementele au fost inseriate ulterior; pe ele scrie 1.5V AA dar nu
scrie rechargable; a, si sunt mici ca de telecomanda;
   - am lasat-o aprinsa cateva ore, tensiunea a scazut la 4.13 V. Am rotit de dinam minute
bune, am masurat din nou, 4.14 V (!).
- incarcarea de la priza e foarte prost facuta, cablul e foarte scurt, izolarea galvanica
inexistenta (te poti curenta).
De fapt mi-au trimis o lanterna (costisitoare, dar LANTERNA nu lampa)...
Am reusit sa-i fac retur, tre' sa primesc banii inapoi la inceputul saptamanii.

Am tot cautat pe internet de atunci si am ajuns la aceste concluzii:
- in Romania peste 90% din lampile "36 LED solara dinam" sunt aceeasi chinezarie. NU LUATI
ASA CEVA;
- restul sunt cateva Vango de luminozitate mai mica si pret cam umflat.
In exterior:
- 50..60% sunt aceeasi lampa;
- din rest se disting AgpTek de calitate medie si Whetstone de calitate buna dar cu un pret
mai mare; daca reusesc sa gasesc una la un pret mai mic - majoritatea nu livreaza in
Romania sau livreaza la un pret de cosmar.

Ce parere aveti?

Editat de CosminCp3, 08 iulie 2018 - 07:10.

Folositi carcasa de la cea ieftina si puneti componente asemanatoare de la cea eficienta.
Daca vreti sa va tina mai mult, montati un circuit comandat printr-un buton care foloseste un mosfet comandat de un opamp sau un circuit cmos si care sa opreasca progresiv din sirururile de leduri odata cu scaderea tensiunii. Asa, pe langa functia de voltmetru, se mareste durata de functionare cu scaderea luminozitatii. Ma gandesc la un integrat de genul LM3914 sau comparatori din seria TL074. Atentie la consumul propriu al integratului si tensiunea minima de lucru cand alegeti varianta. TL074,TL084 au tensiune minima incepand de pe la 7-8V iar LM3914 are tensiunea de lucru minima in gama de lucru a modulului, 3V.
Pentru tensiune mai mare, unde modulul intra in stabilizare liniara, folositi PWM si apoi, la atingerea tensiunii minime la care intra functia boost acesta se dezactiveaza lasand sa actioneze functia boost a modulului.
Potentiometru puteti adauga daca cumparati modulul cu tensiune reglabila pentru ca cel din link e cu tensiune fixa.
Daca folositi acumulatori in serie se poate face incarcarea acestora destul de eficient daca "dinamul" este de fapt alternator cu magnet prin folosirea unui dublor de tensiune simplu cu 2 diode si 2 condensatori in locul montajului original.
Am incercat si eu sa fac o lampa de lucru folosind benzi de leduri, decizie neinspirata pentru 81 de leduri 5050 (banda leduri) intr-o carcasa 150x100x70 pentru ca in 5 minute de alimentare direct de la acumulator, si consumand la 13V cam 1,2A, ajungea la peste 65 grade. Managementul termal este un cui in talpa in carcasele de plastic etans.

PS: daca sunt baterii reincarcabile nu prea pot fi diferentiate de bateriile clasice doar masurand tensiunea, poate un cod existent pe ele lamureste problema, asta daca nu este evident ca sunt baterii obisnuite. Cred ca mai degraba la OPC pentru reclama mincinoasa si nu retur este solutia daca le-ati cumparat din Romania.
Chinezaria nu este facuta sa fie eficienta pentru cumparator dar are avantajul ca este relativ ieftina si, in caz de deteriorare sau pierdere, cumparatorul nu "plange" dupa ea.

 The Stressmaker, on 08 iulie 2018 - 09:44, said:

E o idee dar la 90 RON nu merita. Numai un acumulator de 3.6 V 1 A costa 55 RON.
Pe urma ma indoiesc ca ledurile au calitatea celor din lampa mea. Se obtine totusi lumina puternica prin folosirea la amperaj maxim (la a mea erau la 3.5 mA, l-am dublat dar tot nu e la maxim deci nu sunt "forjate").
Pe ansamblu pierdeam bani daca nu faceam retur.

 The Stressmaker, on 08 iulie 2018 - 09:44, said:

E buna si asta dar mai mult ma intereseaza sa mentin acelasi nivel de lumina pentru orice incarcare a acumulatorului; ca sa tina mai mult vreau sa il fac mai
eficient.
Nu cred ca e placut pentru nimeni ca lampa sa "fileze" de fiecare data cand o pui in functiune...
Si pe urma vreau sa mentin acelasi nivel de iluminare ca sa fie curentul prin leduri cat mai constant si sa tina cat mai mult. La pretul lor conteaza un pic...

 The Stressmaker, on 08 iulie 2018 - 09:44, said:

Nu stiu daca are magnet dar stiu ca are 3 fire si e redresat de 6 diode in "tripunte" deci e trifazat.
Stiu schema de dublare pentru monofazata dar nu-mi amintesc sa fi vazut vreodata una pentru trifazata.

 The Stressmaker, on 08 iulie 2018 - 09:44, said:

La lampa mea dupa cateva minute de dat la "manivela" creste tensiunea acumulatorului vizibil (minim cateva zecimi de V).
Cum am spus la aceea ieftina a crescut cu 0.01 V.
Tipu' de la firma m-a sunat si am vorbit cu el destul de mult, a fost foarte amabil si intelegator. A precizat ca ei nu folosesc/testeaza lampile ci doar le vand.
Mi s-a facut lehamite si am spus: daca aveti lampi BUNE, trimiteti-mi-le, daca nu, dati-mi banii inapoi.
Ieri am fost sunat ca imi dau banii.



Late edit:
Am gasit aceasta lampa
Pare mai buna (are USB si mai multe nivele de luminozitate) dar in rest pare a fi destul de asemanatoare cu ce am luat.
Daca iau 2 ajunge pretul final (cu tot cu transport) la 54.2 Euro. Deci 27.1 pe fiecare.
Merita oare?

Editat de CosminCp3, 08 iulie 2018 - 12:55.

Are locas de baterii ceea ce inseamna ca mai are un integrat, butonul si ledurile pe partea de lumina. Atat. Se bazeaza pe rezistenta interna a bateriilor pentru limitarea curentului maxim.
5V USB? mai degraba are firele de plus si minus legate direct la suportul de baterii.
Verificati daca accepta acumulatori NiMH.
Cred ca lampa aceea originala are alternator trifazat. Se poate face un dublor. Un exemplu aici (Eng): http://www.earth.org...utumn-2007.html sau aici (Eng): https://www.thebacks...ts.asp?TID=1138 cu mentiunea folosirii unor diode schottky in locul celor normale.
Daca PWM lucreaza la frecvente peste 1000Hz pulsatia nu este vizibila. Asa se poate mari eficienta in zona liniara a stabilizarii.
Parerea mea este ca degeaba ai un montaj ultraeficient daca se folosesc leduri de duzina. De aceea ziceam de refolosirea carcasei.

Ma indoiesc ca n-ar avea macar niste baterii amarate pe post de acumulator intern.
Si lampa din Romania avea locas de baterii dar avea ceva intern.

Nu cred ca are un integrat pe partea principala: nici macar lampa mea originala n-are.
Cel mult unul la charger-ul USB.

Cum sa verific daca lampa de la link accepta acumulatori?
Ce se vede la Info (si deci ce vedeti) e singura informatie disponibila...

Multumesc pentru scheme.
Lampa originala foloseste numai diode schottky - 9 la numar - din care 6 la redresarea a ce vine din alternator.

Nu vorbeam de pulsatia de la PWM, ma refeream la gasirea punctului de "echilibru" (Vin un pic mai mica decat Vout astfel incat sa treaca in step up).

Editat de CosminCp3, 08 iulie 2018 - 15:08.

Daca va ajuta (Eng): [ https://www.youtube-nocookie.com/embed/V__jUI9Sqsg?feature=oembed - Pentru incarcare in pagina (embed) Click aici ] . Pare un chinezism mai bun decat ma asteptam. Se pare ca se vinde sub diferite nume dar in esenta este acelasi lucru.

Editat de The Stressmaker, 08 iulie 2018 - 19:25.

Multumesc.
Cu cateva mesaje in urma am scris ca in exterior se gasesc AgpTek care e de calitate medie si WhetStone de calitate buna.
La ambele problema nu e sa gasesti cu 20..25 de dolari ci sa gasesti un vanzator care trimite in Romania respectiv nu-ti ia chiar si de 2 ori pretul unei lampi pentru transport.
Asta pentru ca sunt produse si vandute in US, si de acolo e cale lunga pina la noi...

Lampa de pe amazon.de e mai aproape de aceea avea transportul mai ieftin.

Editat de CosminCp3, 08 iulie 2018 - 21:12.

Pana la urma apare intrebarea : "clona are aceiasi parametri ca originalul?". Cred ca la aceasta intrebare se reduce discutia de pana acum, daca posibila clona, asemanatoare fizic cu originalul, contine aceleasi circuite. Parerea mea este ca nu.

Sunt de aceeasi parere.

Dar ideea e sa gasesc o clona destul de apropiata de original - la care costurile (pretul, transportul si imbunatatirile ulterioare) sa fie rezonabile.
O metoda e cumpararea mai multor bucati astfel incat sa se reduca costurile pe fiecare bucata (costul transportului ramane acelasi sau creste mai incet). Unii vanzatori chiar reduc costul transportului la comanda a mai multor bucati.
Deocamdata cumpar 2 - pentru cei 2 prieteni.
Daca mai apar alti interesati, cu atat mai bine.

Piesele pentru imbunatatiri ar putea fi comandate la fel toate in acelasi timp. Poate de la aceeasi firma ce vinde si lampile si combinam transportul.
Sau poate de la o firma din apropiere, apoi trimitem ambele la o cutie postala si de acolo gasim o metoda mai ieftina de a ajunge in Romania.

Acum vreo 15..20 de ani am vazut intr-o carte de electronica cateva experimente interesante.
Era vorba de cuplarea in serie/paralel a bateriilor reincarcabile astfel incat la incarcare sa vada bateriile in paralel respectiv la folosire sa le vada in serie.
Nu foloseau comutatoare - doar diode.
Din pacate nu-mi amintesc exact cum faceau si nici nu mai am cartea.

E posibil sa se faca asa ceva, de exemplu cu diode schottky si cu 2 acumulatoare de 3.6 V? Stiu ca si asa vor fi pierderi pe diode, sper sa fie minime...

Editat de CosminCp3, 10 iulie 2018 - 06:07.

Cred c-am gasit un circuit aproape perfect pentru ce-mi trebuie: MIC2282.

Pentru cateva leduri in serie (apoi puse in paralel)  functioneaza foarte eficient in
intervalul de tensiune cel mai important respectiv cu eficienta multumitoare in restul.

Schema tipica 3 leduri 100 mA:
 schema tipica led 100mA.png   63,17K   19 download-uri

Datasheet:
 MP3302_r0.98.pdf   258,18K   8 download-uri

Ce credeti?

Totusi am 2 probleme de rezolvat:
1. Oare e posibil sa pastrez cele 36 de rezistente de 100 ohmi (care acu sunt
inseriate cu fiecare led)? A, ca o paranteza - am gasit led de inlocuit pe cel ars si acum sunt din nou 36 leduri si 36 rezistente.
Acestea sunt calculate pentru o tensiune de comparat de 0.5..1V ca sa dea un curent de
5..10mA.
Dar tensiunea de comparat cu terminalul SNS e de 0.2V.
As putea sa pun un divizor rezistiv la terminal astfel incat cu rezistentele sa lucreze la
tensiuni de 0.5..0.75V dar pe terminal sa ajunga 0.2V.
Dar in acest fel ii micsorez sensibilitatea respectiv se pierde cam multa putere pe
rezistentele de 100.

2. Unde l-as putea gasi in Romania? Poate chiar in format gata montat pe circuit de
test - ca sa-l pot modifica usor in ceea ce-mi  trebuie...

Mutumesc anticipat pentru orice sugestii.

Editat de CosminCp3, 16 iulie 2018 - 05:18.

Adaugare (nu mai merge sa editez manual ultima postare): lampa are ledurile pe 3 PCB-uri. Fiecare PCB e asezat sa ocupe 120 grade si are pe verticala 6 leduri la stanga si 6 leduri la dreapta.
Deci ar fi practic sa aleg 12 in serie x 3 paralel sau 6 serie x 6 paralel.
Din cate vad la graficele de eficienta cea mai mare eficienta pentru Vin = 2.5..4.2V si curent de iesire de 10 mA se obtine cu 3..4 leduri in serie, deci ar fi mai  recomandabil sa folosesc 6 x 6 in loc de 12 x 3.
In acest caz rezistentele de 100 ar trebui puse cate 4 in paralel (!) pentru a obtine un curent de aproximativ 0.2V / (100 / 4) = 8 mA prin fiecare "ramura".

 mic2282.pdf   268,44K   9 download-uri
mea culpa, am urcat alt datasheet si nu mai pot modifica postarea.
Rog un moderator sa mute acest pdf in locul celui din postarea precedenta.
Multumesc.

Editat de CosminCp3, 16 iulie 2018 - 05:55.