Die beliebigen Wert Joule Thief - einzelne AA weiße Hochleistungs-LED-Treiber

Es gibt viele Joule Thief-Projekt rund um, aber die meisten scheint erfordern Sie einen Ferritkern-Transformator, eine verwirrende Aufgabe bist du neu in Elektronik, Spule und bietet wenig über seine Arbeitsweise außer knappe Anweisungen lernen.

Damit diese instructable bietet ein befriedigender Weise zu einer ordentlichen nützliche kleine Schaltung bauen so dass Sie, um die Bauteile zu berechnen, dass Sie vielleicht schon, auf die aktuelle möchten Sie an der LED liefern.

Herunterladen Sie das hochgeladene Bild der Schaltplan ist ziemlich traurigen, für eine bessere Aufnahme joule_thief.pdf

Auf den ersten Schaltplan linke Seite, ist das grundlegende Design, benötigen Sie:

2 x Allzweck-NPN-Transistor (z.B. 2n4401 oder 2n2222A oder 2n3904)
2 x 5 % Toleranz 1/8W Rating Widerstand
2 x 10 % Toleranz Kondensatoren (diese können Keramik, elektrolytische oder Polypropylen, was passt den Wert)
1 x Induktor (mehr dazu später)
1 X wechseln (SPST oder ggf. DPDT abhängig davon, wie die Schaltung funktioniert)
1 x AA Batteriehalter

Einige* weiße LEDs - Verwendung nur eine einzelne Diode fallen (~3.3v), eine Verbindung mehrere parallele bei Bedarf zu, aber diese Schaltung eignet sich nicht für einen Stapel von Dioden, wegen der Grenzen der umgekehrte Vbe-Panne bei ~ 5V.

* Mit Diode parallel ist nicht immer ideal, insbesondere mit weißen LED, wie forward Bias-Spannung nicht entsprochen werden kann, daher Sie Helligkeit von jedem von ihnen unterschiedliche bekommen können.

Kurz, wie diese Schaltung funktioniert

1. Auf einschalten, mit Rampen (0 -> 1,2 v)
2. Transistor Q2, Voreingenommenheit, eine ansteigende Strom durch die Drosselspule geliefert wird, ein Delta Stromänderung unterhält einen Spannungsabfall über den Induktor (V = L * di/dt), dieser Strom wird durch R1 und Gewinn bis durch die ßeta Q2 begrenzt
3. Q1 erhalten auch Vorurteile, aber mit einem schwächeren Strom gibt es eine IR Drop über R2 unten Vbe Q2, Vbe = kT/q*ln(Ic/Is)
4. Sobald der Strom durch die Induktivität erhöhen hält, die Spannung über der Induktivität bricht zu einer kurzen an der Versorgung-Schiene, mit der kapazitiven Kopplung von C2, zerrt dies die Basis von Q1 hoch, drehen es hart an
5. Q1 drehen schwer auf Shorts, C1, Vcesat (~0.3V), auch dies zieht Q2 aus.
6. Der Strom durch die Induktivität, nicht aufzuhören (als welche Induktor tun sollten) dump dann seinen Strom durch die LED nach vorne bias es (~3.3v), daher die Steigerung Aktion dieser Schaltung.
7. Unterdessen wird C1 jetzt geladen bis über R1 und erreicht die Spannung an C1 die Vorwärtsspannung Vbe (~0.7V) von Q2, herausstellt, reduzieren die Spannung über der LED (Ausschalten), Vcesat (~0.3V).
8. Wenn dies geschieht, kommt C2 in Aktion, stürzen die Vbe Q1 unter 0v, ihn auszuschalten.
9. Mit Q1 ab noch einmal der Strom durch R1 aufsteht ßeta mit Q2 Aufladung des Induktors aktuelle und der Zyklus wiederholt.
10. Bis die Batterie natürlich verbraucht...

Jetzt immer für die eigentliche Arbeit die Werte der Komponenten, den Strom für Ihre weißen LED zu fahren.

Die folgenden Schritte können Sie grob den Wert berechnen Sie müssen, je nach Ihrer Auswahl der Komponenten

• Lassen Vbatt 1,2 v =

Die Batteriespannung basiert auf wiederaufladbare, aber noch können Sie alkalisch = 1,5 v

• Entscheiden Sie, was den Nennstrom fahren Sie weiße LED

In diesem Fall wähle ich eine nominale ich_LED = 300mA

• Entscheiden Sie, den Wert der Induktivität, die Sie verwenden können

Jetzt dieser Schaltung es möglich ist, einen beliebigen Wert der Induktivität zwischen 1mH bis 10uH verwenden, das Ideal ist irgendwo dazwischen diese. Gewählten Wert wird verwendet für die Berechnung. Die Induktivität ist in der Regel schwieriger, in Bezug auf korrekten Wert zu erhalten und oft teurer als Kondensatoren oder Widerstand.

Ich wähle L = 100uH, mit max. Strombelastbarkeit von + 30 % von I_LED = 390mA

Können Sie differenzielle EMI macht Choke (diejenigen mit 2 führt), der bekannte Unterschied zwischen diesen und die speziell für DC-Wandler, der Wechsel ist so gemeint sagte, dass macht Drossel tendenziell haben unterschiedliche verlustbehaftete parallel parasitäre Impedanz und vermeiden der Höchststand der Impedanz bei selbst Resonanzfrequenz.

• Berechnen Sie den Wert von R1

Siehe (2) über die Funktionsweise dieser Schaltung... ßeta = ichSammler/i_Basis eines bipolaren Transistors

Lassen Sie ßeta₂ Q2 = 30, Vbe₂ = 0,8V, Vbatt = 1.2, ich_Lmax = 390mA

VBE₂ = 0,8 für Kollektorstrom (I_LED) in Hunderten von mA
VBE₂ = 0,7 für Kollektorstrom (I_LED) in zig mA

Die ßeta wird um 30 ausgewählt, da wenn ein bipolarer-Transistor in der Sättigung ist, seine ßeta Schwänzen aus und können so niedrig wie 10, aus einem Nennwert von 100 fallen.

R1 = (Vbatt - Vbe-₂ ) * ßeta₂ / ich_Lmax= 30.77, aufrunden auf nächst standard Wert, 33 Ohm.

• Die 'on' Zeit der LED finden, dies ist (6) und (7) über die Funktionsweise dieser Schaltung...

Induktor Spannung V_L = L * di/dt

V_L = Vbatt - Vcesat₂, di oder Delta i ist 30 % von I_LED x 2 = 180mA

Der Grund für die Auswahl von Delta ich = +/-30 % von I_LED ist, dass wir nicht die aktuellen Induktivität ist diskontinuierlich sein (dh aktuelle fließt durch die Induktivität sollte nicht auf Null gehen/beenden)

wo ich, Transistor Vce Sättigungsspannung wählte, Vcesat₂ = 0.3V, dies ist in der Regel zwischen 0.1 ~ 0,4V, abhängig von der nominalen ich_LED Sie haben ausgewählt und der Transistor für Kollektorstrom in zig mA, 0.1V, für Überschuss von Hunderten von mA verwenden 0.3V verwenden

Setzt man die Werte dt = (L * di) / (Vbatt - Vcesat2) = (100u * 180mA) / (1,2 v - 0.3V) = 20us

dt oder die LED "on" Zeit werden 20us

• C1 auf Schaltplan finden

R1 * C1 setzt die Zeitkonstante in die LED leuchtet, und wir haben vorherige erhalten die Figur 20us (dt)

Also C1 Gebühren bis Vcesat₁ (Q1) Vbe₂ (Q2 Einschalten bei 0.7V)

Seit Q1 Waschbecken ein Kollektorstrom von nur 10 mA, lassen Vcesat₁ = 0,1 v

C1 =-(dt / R1) / ln ((Vbe₂ - Vcesat₁) / Vbatt)

C1 =-(20us / 33 Ohm) / ln ((0.7V - 0.1V)/1.2V) = 420nF, im Idealfall Runden auf nächstgelegene Standardwert (Sicherstellung der Induktor geht nie unterbrochene) oder nächste nächste Gebrauchswert die 470nF ist, daher benutze ich dies.

• R2 und C2 finden

Nun, hier ist ein kurzer Schnitt auf diese R2 = 100 * R1 und R1 * C1 = 1,5 * R2 * C2, also C1 = 150 * C2

Also R1 = 33 Ohm, R2 = 3.3kohm
Und C1 = 470nF C2 = 3.13nF, Aufrunden oder nächsten nächsten Wert = 2.2nF

• Zusammenfassung der Komponenten, die Sie hatten trainieren

Denn ich_LED = 300mA:
L = 100uH
R1 = 33 Ohm
R2 = 3.3Kohm
C1 = 470nF
C2 = 2.2nF
Q1 und Q2 = 2n4401

• Eine Übung für ich_LED = 50mA, wimpy 5 mm LED

Wählen Sie L = 47uH, mit max ich_Lmax = 50mA + 30 % = 65mA

R1 = (Vbatt - Vbe-₂ ) * ßeta₂ / ich_Lmax

Lassen Sie Vbatt = 1,2 v, Vbe2 = 0.7V (10 mA für I_LED), ßeta2 = 30, ich_Lmax = 65mA

R1 = 230,76 Ohm ~ 220 Ohm

R2 = 100 * R1 = 22Kohm

LED 'on' Zeit dt = (L * di) / (Vbatt - Vcesat₂)

Für Vcesat₂ = 0,1 v (ich_LED ist zig mA) und di = 30 % von 50mA * 2 = 30mA

DT = 1.28us

C1 =-(dt / R1) / ln ((Vbe₂ - Vcesat₁) / Vbatt), Vbe₂ = 0.7V und Vcesat₁ = 0,1

C1 = 8.39nF ~ 10nF

C2 = 10nF / 150 = 66.7pF ~ 100pF

• Für 2AA Batteriebetrieb

Die schematische 2 zeigen, wie Sie einen Boost-Modus aufnehmen können, so dass Sie einen Wechsel zwischen normaler Helligkeit und hohe Helligkeit oder sogar einige Variablen Widerstand um die Helligkeit zu steuern haben.