4W 1,2V LED boost driver

 

4W 1,2V LED boost driver, ξεπεράστε 4 φορές σε φωτεινότητα τον ισχυρότερο EDC φακό που κυκλοφορεί , μονής AA Ni-MH 1,2V

 Τα κυκλώματα μετατροπής τάσεων (switching) είναι γνωστά σε όλους , όλοι λίγο πολύ θα χρειαστήκατε να ανεβάσετε την τάση λειτουργίας μιας μπαταρίας για να τροφοδοτήσετε ένα Led ή μία διάταξη που δουλεύει σε υψηλότερη τάση από αυτήν που έχουν οι μπαταρίες μας και θα αγοράσατε τα γνωστά Κινέζικα modules boost/step-up.
Η μεθοδολογία είναι γνωστή και σε φακούς μονής μπαταρίας λιθίου που τροφοδοτεί ένα 6-βολτο , ακόμα και 13-βολτο Led όπως XHP35 Hi με βέβαια πολλές απώλειες που θεωρείται χαζή επιλογή αλλά στην ουσία είναι εφικτό σε ένα ικανοποιητικό ρεύμα τροφοδοσίας που αν μη τι άλλο αξίζει την προσπάθεια.
Στην εποχή μας βέβαια πιά έχει επικρατήσει η χρήση μπαταριών λιθίου που έχει ήδη ικανοποιητική τάση 3 - 4,2V και μπορεί εύκολα να πολλαπλασιαστεί μερικές φορές με ικανοποιητικό ρεύμα.
Υπάρχει όμως και μία άλλη κατηγορία πολύ μικρών σε μέγεθος συσκευών που ακόμη χρησιμοποιούν μονή μπαταρία Ni-MH όπως φακοί μπρελόκ κλειδιών , φωτιστικά κήπων που δουλεύουν με μία επαναφορτιζόμενη ΑΑ/ΑΑΑ Ni-MH των 1,2V , τάση πού είναι 2,5 φορές κάτω από την λειτουργία οποιουδήποτε LED που θέλει 3 βολτ να λειτουργήσει οπότε σαφώς απαιτείται Boost voltage converter να σηκώσει την τάση αυτή στα 3V πράγμα που θεωρητικά δείχνει απλό αλλά πιστέψετέ με δεν είναι καθόλου για πάνω από 30mA ρεύμα λειτουργίας ενός Led στα 3V , ειδικά αν η τάση εισόδου είναι κοντά στο ένα βολτ και ο σημαντικότερος λόγος ότι δεν υπήρχαν κατάλληλοι ημιαγωγοί και mosfet να δουλεύουν κάτω από 2 βολτ οπότε δεν μπορούσε ποτέ να επιτευχθεί απλός μετασχηματισμός ισχύος.

Τα ηλιακά led κήπων κάποια στιγμή χρησιμοποίησαν νέα γενιά micro-converters που δουλεύουν μέχρι η μπαταρία να κατέβει στα 0,8V  αλλά το καλύτερο από αυτά όπως σήμερα το QX5252 δεν μπορεί να δώσει πάνω από 40mA στο/α Led , και τα ακριβά εκτός Κίνας χρησιμοποιούσαν την σειρά Maxim  MAX757 σε players (5V) που και αυτά στα 1,2V εισόδου δε μπορούν να περάσουν τα 100mΑ.
Πάμε τώρα στους γνωστούς σε όλους φακούς EDC «μπρελόκ» μίας μπαταρίας AA , και σε αυτούς τους φακούς ισχύει αυτή η δυσκολία μετατροπής ισχύος γι’ αυτό κανένας στην πραγματικότητα δεν είναι πάνω από 80-100 Lumen όχι γιατί δεν μπορεί να δώσει ρεύμα η μπαταρία αλλά όπως εξήγησα δεν μπορεί να γίνει μετατροπή ισχύος από τα 1,2 βολτ.

Επειδή όμως ενημερώνομαι για νέους καινοτόμους ημιαγωγούς/mosfet ρομποτικής που αρχίζουν να δουλεύουν σωστά πλέον και στα 0,9 βολτ , άρχισα την έρευνα και σχεδίαση ενός τέτοιου απλού boost driver 5 εξαρτημάτων που να καταφέρει επιτέλους να δώσει υψηλό ρεύμα στο LED σε ένα φακό «κλειδιών» και να βγάλει τα πρωτοφανή 450 Lumen αν ένα νέας γενιάς Cree Led 3535 όπως XP-L HD W2 χρησιμοποιηθεί !
Πρώτα από όλα η λύση δόθηκε από νέα HF Mosfet transistors που το gate τους διεγείρεται από ήδη τα 0,9V οπότε μπορούν να συντηρήσουν την ταλάντωση υψηλής συχνότητας και στο μισό βολτ τάσης εισόδου !
Χρησιμοποιήθηκε ένα τέτοιο mosfet το FDT439N SOT-3 που έχει χαμηλό RDS(on)  και διαχειρίζεται παλμορεύματα 10A και το πάντρεψα μετά αρκετή έρευνα με τον controller XC9103D093MR (Sot-25) που ξεκινάει λειτουργία από μόλις 0,9V , δουλεύει σε συχνότητα 180KHz και μετά τον υπολογισμό ζεύξης και επαγωγής έφτασα το ρεκόρ της εξόδου 800mA / 3V με μία μόνο βαθμίδα 5 εξαρτημάτων , από μόνο 1,2V τάση εισόδου που όπως είπα με ένα νέας γενιάς Cree XP-L HD W2 flux θα πάρουμε πραγματικά 450 Lumen !!!

Παρακάτω παραθέτω το κύκλωμα ευρεσιτεχνίας που σχεδίασα που καμία εταιρεία φακών ΑΑ ακόμη δεν έχει καν πλησιάσει , να μαθαίνουν και αυτοί και να βγάλουν κανένα καλό μπρελόκ φακό για όσους δεν μπορούν να προβούν σε μία τέτοια κατασκευή ! 

Το πηνίο είναι περίπου 2,2μΗ που πανεύκολα μπορείτε να φτιάξετε σε ένα yellow toroidal 12mm με 8 σπείρες 1,2mm.
Η σχεδίαση της δύο όψεων PCB είναι σχετικά εύκολη με «καπέλο»  το πηνίο και γίνεται μικρότερη από 14mm διάμετρο με ελατήριο από πίσω για το + της ΑΑ μπαταρίας.
Όσο αφορά την μπαταρία Ni-MH , απαιτείται ισχυρότατου ρεύματος εκφόρτισης νέας γενιάς όπως οι νέες γνήσιες Panasonic και ο λόγος γιατί για να δώσει 0,8Α στο Led , απαιτούνται 3,4Α στα 1,2V τάσης της μπαταρίας.
Επειδή δε το FB του controller είναι γειωμένο ο μετασχηματισμός τάσεως ξεπερνάει τα 7 βολτ οπότε μπορείτε να λειτουργήσετε ακόμη και 6-βολτο LED όπως το XHP50 στα περίπου στα 120mA !
DTP PCB δεν είναι απαρραίτητη καθότι η θερμοκρασία που αναπτύσσεται στο Mosfet είναι εξαιρετικά μικρή και μόνο το LED θα χρειάζεται μία υποτυπώδη επιφάνεια ψύξης από αλουμίνιο.

 MOD φακών αξιώσεων δημοσιεύω κατά καιρούς στο https://www.car.gr/classifieds/my/?category=50&myclassifieds=1