Een of meer waarde Joule Thief - één AA krachtige witte LED driver

Er zijn tal van Joule dief project rond, maar de meeste lijkt te eisen dat u een ferrietkern transformator, een raadselachtige taak als u nieuw bij elektronica bent, coil en biedt weinig om te leren over zijn functioneren behalve pregnante instructies te volgen.

Vandaar dit instructable biedt een meer bevredigend manier om het bouwen van een nuttige nette weinig circuit, waardoor u rond de onderdelen te berekenen dat u misschien al, de huidige u wilt leveren aan de LED.

Het geüploade image van schema is vrij jammerlijk, voor een betere opname, downloaden joule_thief.pdf

Op het eerste schema, linker kant, is het basisontwerp, zult u moeten:

2 x General-Purpose NPN-transistor (bijvoorbeeld 2n4401 of 2n2222A of 2n3904)
2 x 5% tolerantie 1/8W rating weerstand
2 x 10%-tolerantie condensatoren (dit kunnen keramische, elektrolytisch of polypropyleen, wat de waarde aanpast)
1 x Inductor (meer hierover later)
1 x schakelaar (SPST of desgewenst DPDT afhankelijk van hoe u wilt dat het circuit met functie)
1 x AA batterijhouder

Sommige* witte LEDs - gebruik slechts één enkele diode drop (~3.3v), sluit verschillende parallelle als moeten, maar dit circuit is niet geschikt voor een stapel dioden, vanwege de grenzen van omgekeerde Vbe verdeling op ~ 5V.

* Met behulp van diode parallel is niet altijd ideaal, dat in het bijzonder met witte LED, omdat de voorwaartse bias spanning kan niet overeenkomt met het goed, dus u kan krijgen variërende helderheid van elk van hen.

Kortom, hoe dit circuit werkt

1. Op te drijven, met een ramping levering (0 -> 1.2V)
2. Transistor Q2 bias omhoog, een toenemende huidige wordt geleverd door de spoel, een verandering van de delta in huidige onderhoudt een spanningsval over de spoel (V = L * di/dt), deze stroom wordt beperkt door R1 en winst omhoog door het ßeta van Q2
3. Q1 krijgen ook bias omhoog, maar met een zwakkere stroom als er een daling van de IR in R2, onder Vbe van Q2, Vbe = kT/q*ln(Ic/Is)
4. Zodra de stroom door de spoel toeneemt stopt, de spanning over de instortingen van de spoel naar een kort aan de aanbod-rail, met de capacitieve koppeling van C2, sleepboten dit de basis van Q1 hoge draaien hard op
5. Q1 turning hard op korte broek uit C1 naar Vcesat (~0.3V), dit ook Q2 trekt af.
6. De stroom door de spoel, niet ophouden (als wat spoel zou moeten doen) dan dump de stroom door de LED vooruit bias het (~3.3v), vandaar de stimuleren actie van dit circuit.
7. Ondertussen is C1 nu wordt opgeladen via R1, en wanneer de spanning over C1 bereikt de voorwaartse bias Vbe (~0.7V) van Q2, blijkt, het instorten van de spanning over de LED (uitgeschakeld) naar Vcesat (~0.3V).
8. Wanneer dit gebeurt, komt C2 in actie, kelderen de Vbe van Q1 hieronder 0v, uitgeschakeld.
9. Nogmaals de stroom door de R1 opstaat ßeta met Q2 opladen van de spoel huidige met Q1 af, en de cyclus herhaalt.
10. Totdat de batterij natuurlijk put...

Nu krijgt voor het echte werk, u de waarden van de componenten te rijden van de stroom die nodig is voor uw witte LED.

De volgende stappen kunt u ongeveer berekenen van de waarde die u nodig heeft, op basis van uw keuzen van componenten

• Laat Vbatt = 1.2V

De accuspanning is gebaseerd op oplaadbare, maar u kunt nog steeds alkaline 1.5V =

• Beslissen wat de nominale stroom rijden u witte LED

In dit geval kies ik een nominale ik_LED = 300mA

• Bepalen van de waarde van de spoel die u kunt gebruiken

Nu dit circuit is het mogelijk om te gebruiken voor elke waarde van de spoel tussen 1mH tot 10uH, de ideale ergens daar tussenin is dit. Gekozen waarde is gebruik voor berekening. De spoel is meestal moeilijker te verkrijgen in termen van de juiste waarde en vaak meer kosten dan condensatoren of weerstand.

Ik kies L = 100uH, met max stroombereik van + 30% van I_LED = 390mA

U kunt differentiële EMI macht choke (die met 2 leidt), het bekende verschil tussen beide en die specifiek voor Spanningsomvormers DC, schakelen is zo bedoeld zei dat macht choke neiging hebben verschillende lossy parallelle parasitaire impedantie en vermijden de piek in de impedantie met zelf resonantiefrequentie.

• Berekenen van de waarde van R1

(2) Zie over de wijze waarop dit circuit... ßeta = ik_verzamelaar/I_base van een Bipolaire transistor

Laat ßeta₂ van Q2 = 30, Vbe₂ = 0.8V, Vbatt = 1.2, ik_Lmax = 390mA

VBE₂ = 0,8 voor verzamelaar huidige (I_LED) in honderden mA
VBE₂ = 0.7 voor verzamelaar huidige (I_LED) in tientallen mA

De ßeta is geselecteerd bij 30 omdat wanneer een Bipolaire transistor in verzadiging, de staarten van haar ßeta uit en zo laag als 10, uit een nominale van 100 kunt neerzetten.

R1 = (Vbatt - Vbe₂ ) * ßeta₂ / ik_Lmax= 30.77, naar boven afronden op het dichtstbijzijnde standaard waarde, 33 ohm.

• Vind de 'aan'-tijd van de LED, dit is (6) en (7) over de werking van dit circuit...

Spoel spanning V_L = L * di/dt

V_L = Vbatt - Vcesat₂, di of delta ik is 30% van ik_LED x 2 = 180mA

De reden voor de selectie van delta ik = +/-30% van I_LED is dat we de huidige spoel is wees niet discontinue (dwz huidige stroomt door de spoel moet niet gaan naar nul/beëindigen)

waar ik koos, transistor Vce verzadiging spanning, Vcesat,₂ = 0.3V, meestal is dit tussen de 0,1 ~ 0.4V, afhankelijk van de nominale ik_LED u hebt gekozen en de transistor, voor de verzamelaar in tientallen mA, huidige 0.1V, gebruiken voor overmaat van honderden mA gebruiken 0.3V

Weergegeven als de waarden vervangen dt = (L * di) / (Vbatt - Vcesat2) = (100u * 180mA) / (1.2V - 0.3V) 20us =

DT of de LED 'on' tijd zullen 20us

• C1 vinden op schema

R1 * C1 sets de tijdconstante waarin LED brandt en wij hebben vorige verkrijgen de figuur 20us (dt)

Zo C1 kosten omhoog van Vcesat₁ (Q1) naar Vbe₂ (Q2 inschakelen op 0.7V)

Aangezien Q1 wastafel een collector stroom van slechts tientallen mA, laat Vcesat₁ = 0.1V

C1 =-(dt / R1) / ln ((Vbe₂ - Vcesat-₁) / Vbatt)

C1 =-(20us / 33 ohm) / ln ((0.7V - 0.1V)/1.2V) 420nF, een ideale ronde neer dichtstbijzijnde standaard waarde (zodat de spoel nooit gaat discontinue) of gebruik volgende dichtstbijzijnde waarde die 470nF is =, dus ik ben met behulp van dit.

• Vinden van R2 en C2

Nu hier een korte cut naar deze R2 is = 100 * R1 en R1 * C1 = 1.5 * R2 * C2, vandaar C1 = 150 * C2

Zo R1 = 33 ohm, R2 = 3.3kohm
En C1 = 470nF C2 = 3.13nF, oppakken of dichtstbijzijnde dichtstbijzijnde waarde = 2.2nF

• Samenvatting van de onderdelen die u had uit te werken

Want ik_LED = 300mA:
L = 100uH
R1 = 33 ohm
R2 = 3.3Kohm
C1 = 470nF
C2 = 2.2nF
Q1 en Q2 = 2n4401

• Een oefening voor ik_LED = 50mA, wimpy 5 mm LED

Koos L = 47uH, met max ik_Lmax = 50mA + 30% = 65mA

R1 = (Vbatt - Vbe₂ ) * ßeta₂ / ik_Lmax

Laat Vbatt = 1.2V, Vbe2 = 0.7V (tientallen mA want ik_LED), ßeta2 = 30, ik_Lmax = 65mA

R1 = 230.76 ohm ~ 220 ohm

R2 = 100 * R1 = 22Kohm

LED 'op' tijd dt = (L * di) / (Vbatt - Vcesat-₂)

Voor Vcesat₂ = 0.1V (ik_LED is tientallen mA) en di = 30% van 50mA * 2 = 30mA

DT = 1.28us

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

C1 = 8.39nF ~ 10nF

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

• Voor de werking van de batterij van de 2AA

De 2 schematisch weergeven hoe u een boost-modus, kunt opnemen zodat u een schakelaar tussen normale helderheid en hoge helderheid, of zelfs enkele variabele weerstand om controle van de helderheid.