Накачка несколько ампер в течение 100 мкс

Это самый эффективный способ, который я могу придумать, чтобы сделать это. Есть зарядный насос MAX1682 , который дает вам 6,6 В на суперконденсаторе. Удвоитель напряжения довольно эффективен, вероятно, более 90%, но он не может обеспечить большие токи. Но каков средний ток?

Спасибо Расселу МакМагону за совет по поводу эффективности нагнетательного насоса. Похоже, что решение на основе индуктора было бы более эффективным, но потребовало бы большего количества компонентов. Взгляните на что-то вроде MAX17067 . Это также имеет то преимущество, что оно может производить более высокое напряжение, необходимое для трех светодиодов, соединенных последовательно. Вечером добавлю в схему.

Теперь важная часть. Вы заметите, что нет токоограничивающего резистора. Ограничение тока будет выполняться MCU в опасном стиле без обратной связи. Вам придется сделать это правильно путем расчета или проб и ошибок (или и того, и другого).

Подавая ШИМ на затвор Q2, вы сможете использовать индуктор в качестве эффективного ограничителя тока. Но таким образом вы не получите очень надежного тока. Это может не иметь большого значения, если 1) на светодиод подается достаточная мощность в 100 мкс и 2) не нарушается ограничение тока светодиода.

Вот симуляция, которую я сделал в Altium. Я использовал индуктор 5 мкГн (не 10 мГн, показанный на схеме). И я подал ШИМ с 12 мкс по времени, и 3 мкс по времени на ворота. Я не использовал конденсатор на 100 мкФ, вместо этого использовал источник постоянного напряжения. Таким образом, вы можете ожидать некоторого падения тока.

Красный — ток в амперах, синий — ШИМ-сигнал. Вы можете видеть, что вы приближаетесь к 5А в течение 20 мкс и после этого остаетесь довольно близко к нему.

Если вы хотите улучшить регулирование тока, вы можете добавить чувствительный резистор и использовать его для обратной связи с MOSFET.

Здесь у нас есть токоизмерительный резистор 0,5 Ом. При 5А это должно дать нам 2,5 В на отрицательном входе компаратора. Это сравнивается со значением банка. Если ток слишком велик, компаратор выключается, и наоборот. Скорость переключения будет варьироваться в зависимости от гистерезиса компаратора. Если скорость слишком высока, то вы можете увеличить гистерезис (и уменьшить скорость переключения), добавив резистор в несколько сотен кОм между выходом компаратора и его + входом.

Примечание. Необходимо использовать высокоскоростной компаратор (задержка распространения <0,1 мкс) с выходом с открытым стоком. Вы можете посмотреть на LMV7235 , который можно приобрести в Farnell примерно за один фунт.

Добавлен:

Схемы выше предполагают только один светодиод. Если вы все еще хотите использовать 3 последовательно, вы можете использовать два MAX1682, чтобы получить 13,2 В.

Также большое спасибо Телаклаво за совет по этому поводу.

Добавлен:

ОП заявил:

• Он хочет очень быстрое время нарастания тока.
• Не интересует эффективность
• Будет один импульс или два импульса с интервалом 80 мкс, затем долгая пауза.
• Требуется простая и надежная схема

Вот схема, которая представляет собой линейный регулятор тока. Это возможно только потому, что рабочий цикл очень низок. Эта схема, скорее всего, перегреет транзистор, если рабочий цикл слишком велик.

Мысли:

• Высокое напряжение от MCU или 555 включит светодиод. Низкое напряжение отключит его.
• Установите ток с помощью делителя напряжения или поместите его в кастрюлю, чтобы его можно было регулировать. Или используйте цифровой потенциометр или ЦАП, чтобы MCU мог его изменять.
• На схеме ток установлен на 3,3А. Вы можете установить его на все, что хотите.
• Я нарисовал только один светодиод, но он должен представлять три светодиода.
• Если вы используете только один светодиод, соответственно установите более низкое выходное напряжение повышающего регулятора.
• Я предлагаю генератор импульсов на основе 555 из соображений безопасности, поэтому было бы довольно сложно оставить ток включенным.
• Вы также можете сделать его более безопасным, выбрав повышающий регулятор с ограничением по току. Таким образом, даже если вспышка останется включенной, регулятор все равно просто ограничит ток.
• Я не могу сказать, какое будет время включения. Это будет зависеть от индуктивности вашей проводки.
• Вы должны тщательно разложить печатную плату, чтобы избежать электромагнитных помех.

Это средняя мощность

Мощность = 5 А$\times$10,5 В$\times$100$\mu$с / 10 мс = 0,525 Вт.

Средняя мощность легко практически для любого аккумулятора. Вам просто нужен магазин, чтобы приспособиться к пульсу.

Конденсатор, который будет «падать», скажем, на 0,5 В на 100$\mu$с должен быть

С = я$\times$т / В = 5 А$\times$100$\mu$с / 0,5 В = 1000$\mu$Ф.

Суперконденсатор подойдет здесь, если номинальное напряжение в порядке.

Э&ОЕ

Учитывайте эффективное последовательное сопротивление (ESR) и потери при передаче мощности.

В худшем случае максимальные входные уровни:

• Импульсный прямой ток, tp = 100 мкс
• IF = 5 А Vf = 3,5 В номинально!!
• IF = 1 A Vf = 2,0 В номинальное 2,5 В максимальное
• If = 0,2 А Vf = 1,5 В номинально

Также из спецификаций светодиодов рассчитайте ESR [мОм]

Vf ... Если[A]... . . . дельта V/дельта I

• 3.5 . . . 5
• 2.8 . . . 3 . . . 0,7/2 => 350 мОм
• 2.0 . . . 1 . . . 0,8/2 => 400 мОм
• 1,5 . . . 0,2 . . . 0,5/0,8 => 625 мОм
• 1.1 . . . 0,001 . . . 0,4/0,2 => 2000 мОм

(Грубая оценка СОЭ)

• ESR резко падает при увеличении тока.
• Вам нужен источник питания с конденсатором и переключением ESR < ~ 10% от 350 мОм = 35 мОм.

Теперь найдите подходящий конденсатор с низким ESR и включите его.

Может быть, развязать ESR батареи с дросселем, чтобы ограничить ток в пределах его спецификаций. И используйте подходящий предохранитель, чтобы предотвратить выход из строя батареи.

• Это переключатели с низким ESR $0,40 < 15 мОм с приводом 10 В, 35 А [FDD8778CT].
• Это конденсаторы с низким ESR $ 0,40 ~ 7 мОм , CAP ALUM 68 мкФ, 16 В, 20%, сквозное отверстие.
• При необходимости выберите большее значение мкФ.

Предполагая, что вы можете управлять зарядкой литий-ионных аккумуляторов, выберите 4 элемента по 3 В для 12 В на светодиоде и последовательный переключатель над землей.

Вы можете управлять с 5 В или лучше 12 В, чтобы транзистор мог усилить 3 В на выходе, чтобы получить 12 В на выходе, чтобы управлять полевым МОП-транзистором, чтобы получить 5 А от трех светодиодов 11,5 В, с падением 0,5 В от литий-ионного источника 12 В . Вы должны разработать общий предел тока с ESR цепочки плюс добавленный резистор для оптимизации значений, то есть падение 0,4 В при 5 А < 100 мОм непроволочного резистора.

Конденсатор проходит через цепочку литий-ионных аккумуляторов, возможно, с микропредохранителем и ферритовым дросселем, вставленным для хорошей практики.

Можете ли вы запустить PIC от самой низкой литий-ионной батареи в цепочке @ 3 В? С 3 светодиодами от 12 В с приводом затвора 12 В и управляемым плавким предохранителем 5 А на светодиоды.

Получил картинку?

Вор Джоуля может быть ответом на вашу проблему: это своего рода повышающий преобразователь, в котором вы размыкаете цепь с последовательным индуктором для создания высокого напряжения. Поскольку питание подается катушкой индуктивности, вам не нужно подавать ток напрямую от батареи.

Вы должны настроить схему, чтобы питать светодиод правильным током при повышении напряжения.