Z blokového diagramu je patrné, jak celý obvod funguje. Zdroj referenčního napětí 1,25V je porovnáván se vstupem LBI, na který je přes dělič přivedeno vstupní napětí a slouží k signalizaci stavu baterie uvedením do stavu vodivosti tranzistoru N-FET, který je přivedený na výstupní pin LBO, a se vstupem FB, na který je převedeno také přes dělič výstupní napětí. Výsledek této komparace řídí časování spínání. Výstupní tranzistor typu N-FET je připojen k LX a GND. Je u něj hlídán maximální spínací proud 1,2A. Celý obvod je v pouzdře DIP 8.

Zapojení:

Napětí z baterie jde na konektor K1, který zajišťuje odpojení obvodu při nabíjení, které je zde přivedeno, dále pak k první sekci přepínače S, který má dva póly a tři polohy. Prostřední je využita pro klidový stav. V krajních je vždy připojen měnič, ale jen v jedné k jeho výstupu LED. Druhá poloha, kdy není připojena je tzv. standby režim, kdy je aktivní pouze pomocná dvoubarevná 3mm dioda, indikující stav baterie. Umožňuje to snadnější vyhledávání svítilny ve tmě, přičemž celkový odběr je jen velmi malý. Proto provoz v tomto režimu je možný po dobu několika měsíců.

Dále pak následuje typické zapojení obvodu MAX757. Rezistory R3, R4 je nastavena hranice indikace stavu baterie na 2 x 0,9V pro použití Ni-Cd, nebo Ni-MH. Tato hranice je volena tak, že odpovídá stavu vybití. Po indikaci této hranice už nelze dále pokračovat v činnosti. Docházelo by k poškozování akumulátorů. Pokud je žádoucí signalizovat mez úplného vybití akumulátorů v dostatečném předstihu tak, aby se uživatel mohl na tento stav dostatečně připravit plynulým dokončením své činnosti je nutné rezistor R4 nahradit hodnotou 150k, či větší. To záleží na potřebné době. Výstup této indikace je veden na tranzistory T1 a T2, které jsou připojeny k indikační LED. Úplnému vyčerpání kapacity akumulátorů a jejich destrukci podbíjením brání samotný obvod. Při nízkém napětí na vstupu v tomto zapojení snižuje proud do zátěže postupně až na minimální úroveň.

Pomocí trimru R5 lze regulovat velikost výstupního napětí v dostatečně velkém rozsahu. Vstup obvodu not SHDN je připojen na logický stav 1. Tak je obvod trvale v pracovním režimu. Je však možno ho využít i pro doplňovací funkce. Uzemněním vývodu not SHDN měnič přestane spínat a na výstupu se objeví vstupní napětí ponížené o úbytek na diodě D1. Výstup měniče je jištěn pojistkou 0,5A. I když samotný obvod není schopen dodat proud větší než 300mA, při zkratu výstupu nebo při teplotním přetížení LED se může na výstupu objevit proud špičkově daleko větší, omezený pouze dynamickým odporem diody D1.

Na součástky obvodu jsou kladeny následující požadavky: filtrační kondenzátory C1 a C2 musí být bezpodmínečně tantalové, pro nízký úbytek na diodě D1 musí být tato Schottkyho. Největší nároky jsou kladeny na cívku, konkrétně na hodnotu jejího sériového odporu. Ten by měl mít méně než 30mΩ, pro dostatečnou účinnost celého obvodu. Doporučené jsou tyto: Sumida CD54-220, CoilCraft DT3316-223, Coiltronics CTX20-1. Já osobně jsem použil tlumivku od GM elektronic SFT52501, která má ještě použitelné parametry.

Seznam součástek:

R₁ – 82k SMD
R₂ – 47k SMD
R₃ - 33k SMD
R₄^* - 120k SMD
R₅ – SMD trimr 10k velikost 4312
R₆,R₇ - 1M SMD
C₁ – 220µF tantal
C₂ – 100µF tantal
C₃ - 100nF
L₁ – 22µH, max. 30mΩ
D₁ – 1N5818 SMD
D₂ – 3mm dvoubarevná LED
výkonová LED – LXHL NW 98 - GES elektronic

T_{1 –} BC850C SMD
T₂ – BC860C SMD
IO – MAX757ESA - ECOM s.r.o
S₁ – přepínač miniaturní 3 polohový, 2pólový, 24V/1A
K₁ – panel male 3,5mm jack
F_{1 –} pojistka 0,5A SMD
*- vlastní volba hranice indikace vybití akumulátoru

Celý měnič je umístěn na jednostranně plátované desce 27 x 28 mm, mimo L1, D1 a D2 vše v provedení SMD. Výkonové cesty jsou voleny silnější.

Při osazovaní je třeba dbát zvýšené opatrnosti, je zde volena poněkud větší hustota součástek, než je zvykem. Může se tak jednoduše stát, že některé cesty nebo vývody se spojí, aniž by to bylo opticky dobře rozpoznatelné. Pokud je vyloučena takováto hrubá chyba, zapojení by mělo fungovat na první zapojení. Na výkonové LED je anoda označena drobnou tečkou u vývodu.

Při volbě vhodného napájecího článku jsem vycházel z předpokladu, že samotný měnič je schopen pracovat s velmi nízkým napětím, již od 0,7V. Minimální startovací napětí je ale vyšší, 1,1V. Teoreticky je tedy možné připojení článku 1,2V, to je ale na hranici použitelnosti. Z výchozího požadavku na provozní dobu delší než 10hod. přichází v úvahu použití dvou článků Ni-XX velikosti R20. Výsledné napětí 2,4V je plně dostačující. K dostání jsou běžně monočlánky s kapacitou nad 6Ah za přijatelnou cenu.

Pro nabíjení je možno použít automatický nabíjecí obvod U2402. V AR12/1997 lze nalézt příklad jeho zapojení. Jinak je možné použít jakýkoliv standardní nabíječ niklových článků. V nejbližší době by se na těchto stránkách měl objevit návod na vhodný nabíječ jako modifikace zapojení U2402 v SMD provedení.

Schéma a deska plošného spoje:

Vytvořené v programu EAGLE 4.12 ke stáhnutí :

• Schéma -  svit.sch
• Deska   -   svit.brd
  

Mechanické provedení:

Jelikož samotný měnič je spínaný na indukční bázi, byl jsem nucen pro dodržení alespoň minimálních požadavků na elektromagnetickou kompatibilitu požít obal z feromagnetického materiálu tak, aby došlo k částečnému odstínění nežádoucích kmitů. Z konstrukčního hlediska se mi zdálo nejvhodnější použití tenkého pocínovaného plechu. Vnitřek tvoří ocel, která je dostatečně feromagnetická. Plech je sice velmi tenký, ale za předpokladu dvouvrstvého pláště dostane skelet žádanou tuhost. Zvolil jsem válcové pouzdro, které se skládá ze dvou částí o různém průměru, které lze do sebe zasunout. Práce s pocínovaným plechem je velmi jednoduchá. Snadno ho lze ohýbat, dělit, pájet. K obalu je přímo připevněna výkonová LED, která je jím dostatečně chlazená. Po čtyřech hodinách provozu při pokojové teplotě vzroste teplota obalu na maximálně 42°C. Pokud není nutné dodržet elektromagnetické odstínění měniče postačí umístění do běžné PVC trubky. Po dobrém utěsnění může být toto pouzdro i vodotěsné. Tato možnost je zvláště vhodná pro potápění. Na trhu se totiž nevyskytuje žádná levná výkonná vodotěsná svítilna.

Závěr:

Po necelém půl roce používání mohu všem tuto konstrukci vřele doporučit. Je to nepostradatelný pomocník při mnoha činnostech, čemuž nasvědčují velmi kladné ohlasy okolí. Použitá výkonová LED má velmi intenzivní svit, který je mírně posunut do vyšších vlnových délek. To způsobuje silné osvětlení i na velké vzdálenosti. V dnešní době se objevuje velké množství vysoce svítivých diod v 5mm pouzdře. Jsou velmi oblíbené, ale v porovnání jejich svítivosti, která se u nejsilnějších rovná 20cd a svítivosti zde použité 1W LED, která má 180cd je patrné, že světelný tok je skoro desetinásobný. U mnohých levných svítilen se udává maximální dosvit v metrech. To je však údaj dosti zavádějící a nic nevypovídající. U výše uvedené svítilny můžu uvést, že poskytuje velmi dobré osvětlení až na vzdálenost 20m.

Desku plošného spoje jsem musel volit menších rozměrů. Začátečníci mohou mít potíže se zapájením součástek, které jsou blízko sebe. Je třeba dávat také pozor na elektrostatické pole při pájení IO. Proto jsme se v našem radioklubu rozhodli poskytnout zájemcům samotnou desku plošného spoje, nebo již osazenou a oživenou, kontakt na : [email protected].

Pokud by měl někdo nějaké připomínky, názory, náměty, tak mi napište [email protected].
Pište nesměle, nikomu přece neutrhnu hlavu :)

---

©2005    OK2CMX