Радіоаматорський портал - Потужний перетворювач для ліхтарика 3V

Продовження розмови про перетворювачах на основі блокинг-генератора. Основний недолік схем живлення світлодіодів безпосередньо від батарейки - при зниженні напруги до 2.5 вольт світлодіод світить помітно слабкіше, а то і взагалі гасне. Це вирішують запропоновані раніше схеми (модуль для харчування світлодіода і схема нічника) і багато інших на просторах Інтернету. Але у них є теж недолік, - при свіжої батарейці світлодіод світить з підвищеною яскравістю і підвищеним споживанням струму. При цьому збільшений струм споживання призводить до незначного підвищення рівня яскравості, це визначається вольт-амперної характеристикою світлодіода нагадує характеристику стабілітрона. Одного разу, коли світлодіодний ліхтарик здох в невідповідний момент (а батарейки тільки недавно міняв), вирішив переставити блок світлодіодів в старий радянський ліхтарик на дві батарейки 373 (3 вольта). Звичайно, просто переставити не піде, батарейки трохи сядуть і ліхтарик згасне. Вирішено поставити перетворювач, але одна справа 1-2 світлодіода з струмом споживання 30-40мА, а інша справа 30 світлодіодів зі струмом до 600 мА. Великий струм не проблема, можна зробити. Але, при новій батарейці світлодіоди споживають струм більше ампера і моторошно гріються, а головне - цей струм яскравості не додавати, тобто витрачається даремно. Можна застосувати спеціалізовані мікросхеми (а чи є вони взагалі на 600мА?), Але у мене під рукою не було, а купувати не хотів, поки прийде поштою і взагалі, глибоке переконання - радіоаматорство має приносити дохід, або не приносить збитків. Тому вирішив зібрати на рассипуху, яку купувати не треба. Основна вимога простота і невеликі габарити, - потрібно в ліхтарик вставити. На просторах Інтернету нічого подібного не знайшов, начебто щось було колись в журналі «Радіо», але шукати за останні 10 років не хотілося і не факт що там є те, що мені потрібно. Отже схема, по суті це той же блокінг-генератор. VT3 - ключовий транзистор середньої потужності, на невеликому радіаторі (10х10х2мм). Напруга насичення ключового тр-ра 0.3 вольта, саме тому я його і вибирав. VT1 - просто підсилювач, по ідеї можна застосувати транзистор Дарлінгтона і виключити VT1, але вони були у мене або дуже здорові, або маленькі. VT2 - забезпечує спільно з VD2 і R5 стабілізацію струму споживання. Як воно працює. При підвищенні напруги на верхній обкладці С3 до 4 вольт відкривається стабілітрон VD2 і струм тече через базу транзистора VT2, він відкривається і шунтує базу транзистора VT1, внаслідок чого, VT1 і VT3 закриваються і напруга на С3 зменшується. Чому до 4 вольт? Тому що стабілітрон 3.3 вольта і падіння емітер-база 0.7 вольт. Але на світлодіодах падає 3 вольта, при великій яскравості 3.2-3.3 вольта. Для цього і потрібен резистор R4 потужністю близько 0,5 вата (щоб не грівся, реально 3 х 0.125). Струм 600 мА (30шт х 20мА) помножений на 1.2 му дасть надбавку напруги на С3 0.72 вольт. Тобто то що і було потрібно. Начебто гут. Але проте немає, на резисторі виділяється марна потужність 0.5 пн. Якщо знайти стабілітрон на 2.6 вольт можна резистор виключити, але я в природі таких не бачив. Та й стабілізація залишала бажати кращого, а також була відсутня регулювання яскравості.

Тому, трохи подумавши, намалював трохи більш досконалу схему. Схема повторює стару, за винятком польового транзистора, підлаштування резистора і стабілітрона на 6 вольт. Польовий транзистор обраний з N-каналом з напругою відсічення 2.5-3 вольт. Якщо напруга на затворі, перевищить цю напругу, польовика відкриється (у відкритому стані опір одиниці Ом) і зашунтірует VT1. Рівень спрацьовування регулюється R5, їм також можна встановлювати бажану яскравість світлодіодів. R5 бажано 10 до менш, при великому опорі починаються глюки з зарядкою ємності затвора і зниженням яскравості світлодіодів. R4 вже має значно менший опір, хоча все працює і без нього, і без R5. Просто з цим більш плавно регулюється яскравість і можна використовувати польовика з більш високою напругою відсічення. Функція стабилитрона на 6 вольт в тому, що якщо відключити світлодіоди, напруга на затворі може перевищити максимально допустиму і польовий транзистор можна викинути в урну, а я їх люблю, особливо IRFD020 і IRF9020, сам не знаю чому. Замінити можна будь-яким N - канальним польовим з ізольованим затвором і напруга відсічення 2-3 вольта. Схема зберігає досить пристойну яскравість до 1.6 вольт. При 1.4 вольт світлодіоди гаснуть, так як на переходах база емітер транзисторів VT1 і VT3 падає 0.7 + 0.7 = 1.4 вольта. Якщо менше, то вони вже не можуть відкритися. Можна спробувати застосувати один транзистор з великим коефіцієнтом посилення, але не Дарлінгтон !!! - у нього всередині два приблизно за такою ж схемою включено. Підсумок, світлодіоди світять від трьох вольт з дуже пристойною яскравістю при струмі 0.5-0.6 А, при зниженні напруги до 2.1-2.5 В струм споживання збільшується до 0.7-0.9 А (і це правильно так як напруга впало а яскравість залишилася колишньою, значить потрібно збільшити споживаний струм, власне за це і боролися !!!) Робота мені сподобалася, поки обидві схеми перевірялися на макетке. Але вже для другої схеми готова плата, залишилося перенести все туди і сунути в ліхтарик.