LED Versorgung mit 1,2 Volt

      LED Versorgung mit 1,2 Volt

      Nachdem ich mich mal wieder (wie immer zur bzw. vor der Weihnachtszeit) mit einem :D
      der so genannten Joule-Thief Wandlern auseinander gesetzt habe und auch mal diese
      gute Schaltung vom User Transistor aufgebaut habe wollte ich auch noch etwas
      experimentieren um andere Varianten zu versuchen. 8|

      Da mir Drosselwandler speziell in diesem kleinen Voltbereich zu hohe Ströme ziehen
      und auch EMV Technisch nicht so der Hit sind bin ich zu den Flusswandlern gekommen. ^^

      Es gibt zwar einige spezielle ICs für solche Anwendungen, alle mir bekannten basieren
      aber auf Drosselwandlern und verwenden offene Kerne, das mag ich nicht so besonders. :wacko:
      OK, wenn die Frequenz hoch genug ist können auch E-Kerne oder RM Kerne verwendet
      werden, die müssen dann selber gewickelt werden. ;(

      Ein weiterer Knackpunkt ist die Spannung am Eingang, die meisten ICs kommen unter
      1,10 Volt kaum noch auf einen guten Wirkungsgrad. ?(
      Von dem MCP1640 habe ich sogar das Evaluationsbord hier, von den angegebenen
      94% Wirkungsgrad ist bei 1,1 Volt am Eingang und bei 5V Ausgang nix mehr übrig.
      Gemessen habe ich in einer Konstellation gerade mal 50%, da war mein Aufbau bei
      Identischer Belastung und Eingangsspannung bei 66 %. :whistling:

      Unter anderem auch Schaltvorlagen und Tabellen von Siemens von 1961 sowie von Jörg Rehrmann
      auf dessen Homepage gaben mir einige gedankliche Vorlagen. :thumbup:
      Auch der Beitrag Versorgung aus einer Zelle im Mikrocontroller Forum war sehr hilfreich.

      Diese Schaltung aus einem alten Siemens Halbleiterbüchle diente dann als Ausgangspunkt: 8)



      Es sollte versucht werden, diverse Kleinverbraucher oder LED Dekoteile mit nur einer Zelle
      zu versorgen, ohne jetzt mal was bestimmtes im Auge zu haben.

      Nach einigen Versuchen und vielen Testspulen sind einige Wandler dabei herausgekommen,
      welche für die unterschiedlichsten Anwendungen optimiert worden sind und alle folgende
      Daten aufweisen können: :led:



      Eingangsspannung zwischen 0,8 Volt und 1,5 Volt (Funktion meistens ab 0,5V) :love:
      Ausgangsspannung je nach Zweck zwischen 3,0 und 12 Volt.



      Ausgangsstrom ebenfalls je nach Anwendung und Spule zwischen 50mA und 350mA.
      Wirkungsgrad immer über 70%, maximal bei bester Anpassung sind knapp 80% möglich. :!:
      Auch die 12V Ausführung mit dem Brückengleichrichter kommt auf 74% ^^
      Ein weiterer Vorteil dieser Schaltung ist die Galvanische Trennung von der Eingangs- zur
      Ausgangsspannung, damit kann z.B. auch ein LED Display zur Strom oder Spannungsmessung
      betrieben werden, die brauchen fast immer galvanisch getrennte Spannungen.



      Diese Ausführung bringt knappe 10 Volt am Ausgang bei 150mA und treibt ein 2,5W
      COB Modul vom Forumsbetreiber, das Teil macht schon ordentlich viel Licht und könnte
      als Beispiel für eine Zelt, Wohnwagen oder Keller Notbeleuchtung verwendet werden.



      Hier eine Messseihe von dem COB Modul mit diversen Primär Batterien.
      Es wurde bei 10mA mit der Aufzeichnung aufgehört, mit der D-Zelle leuchtet das Modul
      aber nach 24 Stunden immer noch heller als eine kleine Taschenlampe mit einer
      AA-Zelle und 3 x 5mm LED. (Diese billigen Werbeteile)
      Das 2,5W COB Modul leuchtet nach 60 Stunden immer noch. :thumbsup:



      Auch andere 12V LED Cluster sind gut zu betreiben 8|



      Diese Variante ist mehrfach aufgebaut worden und ist ein richtiger Hit. :thumbsup:
      Ausgangsspannung maximal knappe 6V, bei voller Beleuchtung (alle LED AN) noch
      knappe 5 Volt bei ca. 150mA. Vor dem µC noch einen LDO und die Schaltung mit
      dem Poti auf besten Wirkungsgrad eingestellt, das sind 82% oder so gewesen.
      Mit einer D-Zelle läuft die LED Säule 122 Stunden. :sleeping:



      Die RM6 Schalenkerne gibt es gerade bei Pollin als Restposten recht günstig.
      Bevor jetzt einer meckert das der Type N48 nicht für Leistungstrafos geeignet ist:
      Ich habe einen identisch bewickelten RM6 N87 Kernsatz damit verglichen,
      bei dieser relativ geringen Leistung ist kein Unterschied feststellbar.

      Schaltungsdetails:
      Primär wurden 2x 4 Windungen 0,5mm und 2x 4 Windungen 0,22mm miteinander
      verdrillt. Sekundär je nach geplanter Anwendung zwischen 10 und 40 Windungen,
      teilweise auch mit Mittenanzapfung und eine Diodenstrecke einzusparen.

      Als Transistoren wurden nach einigen Versuchen nur noch FMMT617 verwendet. :rolleyes:

      Es gibt Ausgangsspannungs- Varianten von 2 Volt bis 16 Volt, alle funktionieren einwandfrei.

      Bis jetzt hat sich diese Schaltung bewährt, auch nach dem abkühlen in dem Gefrierfach :evil:
      auf ca. -18 Grad schwingt die sofort an. Eine Wärmeentwicklung ist nicht feststellbar.

      Die Stromaufnahme aus der Batterie ist Schaltungsbedingt sehr gleichmäßig, auch weist
      die Ausgangsspannung nur eine sehr geringe Restwelligkeit auf und die EMV Störungen
      sind so gering das eine zusätzliche Drossel am Ausgang verzichtet wurde. 8)


      Bei den Versuchen kamen bezüglich der Batterien diese Ergebnisse raus:
      Die normalen alkalinen Primärzellen können zwar verwendet werden sind aber für
      diese relativ hohe Stromaufnahme nicht gut geeignet. :whistling:
      Es fliesen meistens Eingangsströme von knapp einem Ampere, das ist auch für eine
      gute Alkaline D-Zelle mehr als ihr gut tut.
      Auch die D-Zelle bricht nach kürzester Zeit auf ca. 1,2x Volt bei 1 Ampere Last ein.

      Das 2,5W COB Modul leuchtet nach 60 Stunden immer noch. 8o


      Eine relativ gute Alternative dürften größere NiCd oder NiMh Zellen sein, die werden
      aber langsam knapp. Es gab da mal gute Sanyo KR Zellen mit 7Ah.

      Speziell auch in Bezug auf eventuelle Energy Harvesting Projekte mit TEG oder
      Solarzellen sind solche Wandler mit Sicherheit eine gute und Preiswerte Alternative.

      Da eine gut eingestellte Schaltung bereits ab ca. 0,4 Volt anläuft könnte hier evtl.
      schon versucht werden aus einer Solarzelle etwas rauszuholen. :?:

      Für die Energiespeicherung denke ich im Moment eher an 1 Zellen Bleiakkus, die sind
      einfach unkomplizierter als die LiPo und Konsorten und mit 2V sind die Wirkungsgrade
      auch noch höher als bei durchschnittlich 1,2 Volt.

      So, viel genug geschrieben, ich hoffe das zumindest für den einen oder anderen eine
      Hilfe ist um evtl. selber so kleine Wandler zu erbauen.


      MfG Raimund

      Dieser Beitrag wurde bereits 9 mal editiert, zuletzt von „RH“ ()

      Jetzt habe ich mal den Schaltplan so gezeichnet, wie die Schaltung von mir aufgebaut wurde. ?(



      Mist, gerade noch einen Fehler entdeckt, :cursing: der 0,47µF Tantal kommt mit einer Seite an Minus
      UB und mit der anderen Seite an die Mittenanzapfung der Steuerspule, also rechts an den
      Trimmer und nicht wie gezeichnet links, Sorry. :whistling:

      Die Kondensatoren am Eingang und am Ausgang sind bei mir Tantal, es können aber auch
      normale Elkos mit niedrigem ESR sein.

      Die Ausgangseite ist alternativ gezeichnet, beide Varianten sind im Einsatz.
      Für direkte LED Versorgung mit 3Volt oder so ist die Variante mit den 2 Dioden
      vom Wirkungsgrad her besser, dafür ist aber eine extra Wicklung erforderlich.

      Für die 12 Volt Ausführung ist der Brückengleichrichter die bessere Wahl, da in den
      RM6 Kern beim besten Willen keine 2x 40 Windungen 0,28mm mehr reinpassen.

      Bei de Way:
      Das COB Modul hängt seit dem 28. 12. 2011 Früh an der D-Zelle und leuchtet jetzt
      immer noch gut sichtbar. Das sind jetzt 12 Tage an der Batterie. ^^

      MfG Raimund
      Es ist mir nicht möglich, diese Module für andere zu Produzieren oder irgendwie einen Bausatz
      dafür zusammen zu stellen, das müsst Ihr bitte bei Bedarf schon selber machen. ;(
      Die Infos dafür sind schon angegeben. (Wegen Anfragen per PN)

      Hier noch ein Foto der Platinenplanung, das ist einfach Raster 5mm und direkt so
      geritzt worden, kann auch (zur Not) mit einem scharfen Teppichmesser gemacht werden.



      Hier noch mal einige Platinen in Detailansicht.





      Das COB Modul ist jetzt seit 14 Tagen an der D-Zelle und leuchtet immer noch etwas.
      Die Ausgangsspannung beträgt jetzt 7,2 Volt, die aktuelle Batteriespannung ist 0,63 Volt.




      MfG Raimund