Obr. 1. Měnič pro dvě LED
Fig. 1. Two LED voltage converter
Pokusil jsem se navrhnout jednoduchý měnič do svítilny, který by umožňoval napájet z jednoho akumulátoru NiCd (NiMH) větší počet LED. Většina měničů, které jsem dosud nalezl, byla schopna napájet z jednoho článku jen jednu LED. I když požadovaného cíle (4 LED) jsem nedosáhl, má zde uvedené zapojení některé zajímavé vlastnosti.
Obr. 1. Měnič pro dvě LED
Fig. 1. Two LED voltage converter
Inspirací k tomuto zapojení mi byly svítilny, jejichž popis naleznete na http://elm-chan.org/works/led1/report_e.html a http://elm-chan.org/works/led2/report.html . Poměrně úspěšně se mi podařilo dosáhnout především lepší účinnosti a většího výkonu při napájení napětím 1,25 V. Základem měniče je jednočinný samokmitající měnič. Při pokusech se ukázalo, že velmi záleží na použitém tranzistoru. Tranzistor musí mít velmi malé saturační napětí a pokud možno velké zesílení. Vyzkoušel jsem různé tranzistory, nejlepší ze zkoušených byl BD243C, velmi však asi záleží na výrobci, jiné kusy tranzistorů BD24x fungovaly o dost hůře. Druhý se v pomyslné hitparádě umístil v těsném závěsu tranzistor BD433, určený původně do nf zesilovačů napájených malým napětím (do auta). Speciální "low saturation" tranzistor ZTX450 zklamal, byl jen o málo lepší než BC639. Protože pouzdro TO220 tranzistoru BD243 mi přišlo nevhodně velké, použil jsem tranzistor BD433.
Na účinnost měniče má velký vliv kapacita C2. I s jinými tranzistory bylo optimum s kapacitou C2 asi 20 nF. Zkoušel jsem také kondenzátor s větší kapacitou se sériově zapojeným malým odporem, výsledky však byly horší. Další součástkou, která měla vliv na účinnost, byl kondenzátor C1. Kondenzátor musí mít velmi malý sériový odpor, jinak účinnost dost klesne. Nejlepší účinnosti (asi o 5 % lepší) jsem dosáhl s kondenzátory 1000 mikrofaradů na místě C1 a C3, získanými z vadné základní desky PC, z obvodů měniče napětí pro procesor. S diodou jsem neexperimentoval, použil jsem osvědčenou Schottky diodu 1N5819.
Báze tranzistoru je napájena přes R1 z výstupu měniče. Toto uspořádání zmenšuje závislost výstupního proudu na vstupním napětí a navíc umožňuje funkci měniče od velmi malých napájecích napětí. Tranzistor však musí mít velké zesílení, aby mohl být odpor R1 co největší. Proud procházející R1 zatěžuje výstup měniče a zhoršuje tak účinnost.
Obr. 2. Výstupní proud LED a účinnost při napětí do 1,5 V
Fig. 2. Output current and efficiency for
supply voltage to 1,5 V. R1 set current 20 mA at 1,25 V
Obr. 3. Výstupní proud LED a účinnost při napětí do
3 V
Fig. 3. Output current and efficiency for
supply voltage to 3 V. R1 set current 20 mA at 2,4 V
Závislost výstupního proudu a účinnost pro dvě nastavení měniče je na obr. 2 a 3. Trimrem R1 byl nastaven proud LED 20 mA pro napětí 1,25, resp. 2,4 V. Při napětí 1,25 V byl maximální výstupní proud měniče asi 25 mA. Při dalším zmenšení odporu R1 měnič vysadil. Pro úplnost udávám, že napájecí proud měniče byl v prvním případě (při napájecím napětí 1,25 V) 168 mA, ve druhém (při 2,4 V) 73,5 mA. Napětí na sériově spojených dvou LED a rezistoru 10 ohmů (proud jsem měřil jako úbytek napětí na tomto rezistoru) při proudu 20 mA bylo 6,85 V.
Obr. 4. Transformátor měniče
Fig. 4. Transformer.
Primary winding 47,5 t AWG 28, secondary 9,5 t AWG 28 ... 35.
Primary inductance approx. 75 µH
Důležitou součástkou měniče je transformátor. Jádro jsem použil z radiální tlumivky 09P-331K (GM), na které jsem navinul 47,5 a 9,5 závitu drátem o průměru 0,3 mm. Indukčnost vinutí s větším počtem závitů je asi 75 µH.
Jaroslav Belza
16. 3. 2003