Народный драйвер для фонарика. Экономическая целесообразность применения "драйвера" в светодиодном фонаре

Как известно диод - это токовый прибор, питать его нужно постоянным током, а не напряжением. Светодиоды – тоже диоды, и их тоже нужно питать стабильным током. При стационарной установке светодиода проблема его питания легко решается с помощью резистора, который задает ток через светодиод. Рассчитать номинал резистора помогает закон Ома: R=(Uпит-Uпад)/I , где Uпит – напряжение источника питания в вольтах, Uпад – напряжение, которое падает на светодиоде (примерно 3-3,5В, зависит от тока через светодиод), а I – желаемый ток через светодиод в амперах. Далее подбирается резистор ближайшего номинала, который есть в наличии и все хорошо работает. При больших токах резистор будет сильно греться, так что стоит его брать по мощнее.

Минусом стабилизатора на резисторе является неспособность реагировать на изменение напряжения питания (ток через светодиод и как следствие его яркость будут падать по мере разряда батареи), а также никому не нужная рассеиваемая мощность на резисторе. Для решения этой проблемы существуют так называемые драйвера светодиода (стабилизаторы тока). Стабилизаторы тока бывают повышающими (Boost) и понижающими (Buck). Boost стабилизаторы используются, когда напряжение на батареях меньше, чем падение напряжения на светодиоде, а Buck – когда напряжение на батарея больше падения на светодиоде.
При проектировании своего «неубиваемого» фонарика я задумал использовать параллельную связку из литиевых аккумуляторов или 3шт. АА батарейки (т.е. питающее входное напряжение драйвера должно быть в пределах 3-4,5В). Для этой задачи необходимо использовать Buck драйвер, но при этом не используется около 20% запасенной энергии в батареях! Эти 20% можно выжать, вставив в схему еще и Boost драйвер, который будет включаться, когда для Buck драйвера будет слишком низкое напряжения питания. Все это очень муторно и громоздко, 2 драйвера + компаратор или микроконтроллер для переключения. Так дело далеко не зайдет. Почитав раздел светотехники на speleo.ru открыл для себя Boost/Buck стабилизатор с нужным мне диапазоном питающих напряжений и недурной эффективностью (достижимой при вдумчивой намотке индуктивности). Эта микросхема следит за питающим напряжение и автоматически переключает встроенные Boost/Buck драйвера. Силовые ключи в мостовой схеме интегрированы в саму микросхему, и позволяют коммутировать токи до 1А. Схема включения была взята из и немного модифицирована:


Конденсаторы С3,С4 – танталовые в СМД исполнении 68мкФ, С1 ,С2 ,С5 – керамические по 0,1мкФ. С намоткой индуктивности я связываться не стал, поэтому купил взял SUMIDA CDRH5D28RNP-5RØN на 5мкГн. Как видно, микросхема драйвера имеет 2 «канала», которые можно включать по отдельности или вместе с помощью высокого логического уровня на выводах EN1 , EN2 . Токи «каналов» задается с помощью 2-х резисторов R1 , R2 которые рассчитывается по формуле R1=3580*0.8/I1 , R2=3580*0.8/I2 . Главное, чтобы суммарный ток «каналов» был меньше 1А, иначе есть хорошая вероятность спалить внутренние ключи. Далее по задумке, в фонарике будет 2 режима, «ходовой» и «мощный» с соответствующими токами через диод 0,2А и 1А (мощный режим достигается путем включения 2-х «каналов» по 0,2А и 0,8А одновременно). То есть резистор R1 , задающий «ходовой» режим должен быть номиналом 15кОм, а R2 – 3,9кОм. Переключатся режимы будут с помощью тактовой кнопки, герметизированной кусочком резины и прижимной пластиной. То есть для этого нужно повесить еще микроконтроллер, который будет считывать нажатия кнопки и переключать режимы свечения диода. Включение/выключение фонаря будет производиться с помощью длительного (2с) удержания кнопки. А переключение «ходового» и «мощного» режима будет с помощью короткого нажатия кнопки (0,5с). Полная схема устройства с микроконтроллером:


Микроконтроллер взял тот, который был ближе всего под рукой. Им оказался в SO-14 исполнении. Прошивка его тривиальна, кроме обработки нажатия клавиши, где учитывается время удержания. Когда фонарик выключен – микроконтроллер переходит в Power-Down режим, и потребляет всего 0,1мкА (LTC3454 в SHUTDOWN режиме потребляет тоже всего ничего – 1мкА) и ощутимо подсаживать аккумулятор не будет. Также добавил еще один элемент, конденсатор С6 – 0,1мкФ на питании микроконтроллера.

#include

#include

1. #define EN1 2

   #define EN2 3

2. #define KEY 2

3. unsigned char mode= 0 ;

   unsigned char sleep_flag= 1 ;

4. void pause (unsigned int a)

   { unsigned int i;

5. for (i= a; i> 0 ; i-- )

6. void set_mode(void )

   if (mode== 0 ) PORTA&= ~((1 << EN1) | (1 << EN2) ) ;

   if (mode== 1 ) PORTA= (1 << EN1) ;

   if (mode== 2 ) PORTA= (1 << EN1) | (1 << EN2) ;

7. ISR (INT0_vect)

   { int count;

8. count= 0 ;

   count= count+ 1 ;

9. if (count== 1000 ) {

10. if (mode== 1 ) mode= 2 ;

    else if (mode== 2 ) mode= 1 ;

11. while ((PINB& _BV(KEY) ) == 0x00 )

    count= count+ 1 ;

    if (count== 9000 ) {

    if (mode== 0 ) mode= 1 ;

    else {

    mode= 0 ;

    sleep_flag= 1 ;

    set_mode() ;

12. while ((PINB& _BV(KEY) ) == 0x00 )

    set_mode() ;

14. return ;

15. int main(void )

    DDRB= 0x04 ; //PB2 как вход

    PORTB= 0x04 ;

16. DDRA= 0x0c ; //PA2,PA3 как выхода

17. pause(1000 ) ; //Пауза

18. GIMSK= (1 << INT0) ;

    MCUCR= (0 << ISC00) | (0 << ISC01) ; //Прерывание по низкому уровню на PB2

    MCUCR|= (1 << SM1) | (0 << SM0) | (1 << SE) ; //Разрешить power-down режим

    sei() ; //Разрешить прерывания

Замена драйвера в Yupard копии фонаря MagicShine MJ-810

В данной статье пойдет речь об особенностиях замены драйвера в довольно популярной копии (клоне) фонаря MagicShine MJ-810 . Популярность копии определяется в первую очередь доступной ценой, простотой конструкции и ремонта.

Для замены драйвера производим не полную разборку фонаря. Выкручиваем корону. Для этого удобно использовать подходящий по размеру пруток.

Особенность конструкции данного фонаря - алюминиевый стакан с драйвером часто бывает не зафиксирован и может выкручивать по резьбе, тем самым нарушается цетровка магнитых датичков относительно магнита, который находиться в кольце выбора режима.

Для того что бы избавиться от этой проблемы закручиваем алюминиевый стакан до упора по часовой стрелке.

Переводим фонарь в положение OFF (выкл.) и определяем месторасположение магнита в кольце выбора режимов. Это удобно делать с помощью маленького шарообразного магнита.

Ставим метку маркером на алюминиевом стакане. Теперь мы знаем точку выключения OFF. Эта точка нужна нам для точного и правильного совмещения магнитных датчиков драйвера с магнитом в кольце.

Выкручиваем алюминиевый стакан с драйвером. Отпаиваем провода от светодиода. Вытаскиваем драйвер. Для замены есть две версии: Вариант 1 стандартынй драйвер - Драйвер c магнитным управлением 5-12 В (три режима яркости, строб и SOS). Для тех кого раздражает режимы мигания Вариант 2 модернизированная версия - Драйвер c магнитным управлением 5-12 В VER.2

Устанавливаем новый выбранный драйвер в алюминиевый стакан таким образом, что бы совместить точку выкл. OFF драйвера (смотри выше на фото) с синей меткой на алюминиевом стакане. Возможно придется сделать новый пропил в стакане для этого. Совместив точку выкл.OFF драйвера с меткой на стакане мы тем самым совмещаем и расположение магнита в кольце точно напротив точки выкл. OFF драйвера. Теперь при переключении режимов вращая кольцо магнит будет распологаться точно напротив магнитных датчиков.

При установке драйвера в стакан очень важно обеспечить надежный электрический контакт драйвера и корпуса стакана. Не будет контакта - фонарь работать не будет. Минус питания на драйвер подается через корпус фонаря и корпус алюминиевого стакана. Для надежного контакта нужно очистить посадочное место драйвера в стакане от грязи и окислов установить драйвер и зафикисровать его в стакане обжав или расклепав вержнюю кромку стакана. Далее производим сборку в обратном порядке. Припаиваем провода к светодиоду. Вкручиваем до упора стакан в корпус фонаря. Проверяем совмещение метки на стакане с магнитом в кольце. Далее устанавливаем в фонарь аккумуляторы и проверяем работоспособность фонаря. Убедившись, что фонарь работает исправно - выключаем, вынимаем аккумуляторы и только после этого устанавливаем изолятор между светодиодом и рефлекторм фонаря. Сборку -разборку фонаря нужно проводить без аккумуляторов. Далее правильно устанавливаем стекло с уплотнителем (если его перевернуть не той стороной нарушиться герметичность). Закручиваем корону - замена драйвера и сборка фонаря завершена.

Перечислим неисправности фонаря которые могут возникать:

• Неправильная установка драйвера или смещения стакана относительно магнита в кольце выбора режимов
• Отсутствие контакта между драйвером и алюминиевым стаканом
• Несправность драйвера (может возникнуть при переполюсовки и неправильной установке аккумуляторов)
• Неисправность светодиода (или кривая пайка светодиода на подложку). Рекомендуется использовать качественные светодиоды XM-L2 правильно припаянные на подложку star SinkPAD
• Неисправность аккумуляторов (на свежезаряженных аккумуляторах напряжение 4В на каждом и 8В на двух последовательно соединенных).

Давно присматривался к этим микросхемам. Очень часто что-нибудь паяю. Решил взять их для творчества. Эти микросхемы куплены ещё в прошлом году. Но до применения их в деле так и не доходило. Но не так давно моя мать дала мне на починку свой фонарик, купленный в офлайне. На нём и потренировался.
В заказе было 10 микросхем, 10 и пришло.


Оплатил 17 ноября, получил 19 декабря. Пришли в стандартном пупырчатом пакетике. Внутри ещё пакетик. Шли без трека. Был удивлён, когда обнаружил их в почтовом ящике. Даже на почту идти не пришлось.


Не ожидал, что они настолько маленькие.

Микросхемы заказывал для других целей. Планами делиться не буду. Надеюсь, что у меня найдётся время воплотить их в жизнь (планы). Ну а пока немного другая история, приближенная к жизни.
Моя маман, гуляя по магазинам, увидела фонарик с хорошей скидкой. Что больше ей понравилось фонарик или скидка, история умалчивает. Этот фонарик вскоре стал и моей головной болью. Попользовалась она им не более полугода. Полгода проблемы, то одно, то другое. Я купил ей на место этого штуки три других. Но делать всё равно пришлось.

Фонарик хоть из недорогих, но имеет ряд существенных достоинств: в руке лежит удобно, достаточно яркий и кнопочка в привычном месте, алюминиевый корпус.
Ну а теперь о недостатках.
Питается фонарик от четырёх пальчиковых элементов типа ААА.


Поставил батарейки все четыре штуки. Измерил ток потребления – более 1А! Схема простая. Элементы питания, кнопка, ограничительный резистор на 1,0 Ом, светодиод. Всё последовательно. Ток ограничивается только сопротивлением 1,0 Ом и внутренним сопротивлением элементов питания.
Вот, что имеем в итоге.


Странно, что безымянный светодиод оказался живым.


Первым, что сделал – изготовил пустышку из старой батарейки.


Теперь будет питаться от 4,5В, как все китайские фонарики в основной своей массе.
И самое основное, вместо сопротивления поставлю драйвер AMC7135.
Вот стандартная схема его подключения.

Для этой микросхемы требуется минимум обвязки. Из дополнительных компонентов желательно установить пару керамических конденсаторов, что бы не было самовозбуждения микросхемы, особенно если к светодиоду идут длинные провода. В даташите есть вся необходимая информация. В фонарике длинных проводов нет, поэтому конденсаторов я в реальности не ставил, хотя в схеме обозначил. Вот моя схема, переработанная под конкретные задачи.


В данной схеме через кнопку-выключатель большой ток больше не будет течь в принципе. Через кнопку протекает только ток управления и всё. Ещё одной проблемой меньше.

Кнопку я тоже перебрал и смазал на всякий случай.

Вместо сопротивления теперь стоит микросхема с током стабилизации 360мА.


Всё собрал на место и измерил ток. Подключал и батарейки и аккумуляторы, картина не меняется. Ток стабилизации не меняется.


Слева – напряжение на светодиоде, справа – ток, через него протекающий.
Что же я добился в результате всех переделок?
1. Яркость фонаря практически не меняется при эксплуатации.
2. Разгрузил кнопку включения-выключения фонаря. Теперь через неё протекает мизерный ток. Порча контактов из-за большого тока исключена.
3. Защитил светодиод от деградации из-за большого протекающего тока (если с новыми батарейками).
Вот, в общем, и всё.
Как правильно распорядиться сведениями из моего обзора каждый решает сам. Я же могу гарантировать правдивость своих измерений. Кому что-то неясно по поводу этого обзора, задавайте вопросы. С остальным – кидайте в личку, обязательно отвечу.
На этом ВСЁ!
Удачи!

И ещё хотел бы обратить внимание на тот факт, что у моего фонарика выключатель стоит на плюсе. У многих китайских фонариков выключатель стоит на минусе, а это будет уже другая схема!