Повышающий преобразователь светодиодов с одной ячейкой

Вам придется пересмотреть несколько цифр:

Транзистор FMMT617 рассчитан на Vcemax от - 20 до 27 В (типичное максимальное).
Даже при максимальном значении он будет думать о выходе из строя 10 светодиодов x 2,8 В.
Вы можете использовать, например, светодиодную матрицу 5S2P, небольшой резистор в каждой последовательной цепочке - скажем, в диапазоне 22–47 Ом, упадет примерно на 0,5–1 В и поможет стабилизировать две параллельные цепочки.

В качестве альтернативы можно использовать другие транзисторы. BC337-40 или его SMD-эквивалент МОГУТ работать там очень хорошо — даже с цепочкой 10S. .

Выходная мощность = 28 В x 23 мА = 644 мВт
Соответствующая таблица эффективности для вашей схемы находится на странице 7 таблицы данных .
При 0,8 В он показывает около 77% эффективности. Такие графики являются «типичными», скажем, 75%.
Входная мощность = выходная мощность/эффективность = 644 мВт/0,75 = 860 мВт.
При 0,8 В, поскольку i = P/V, I = 0,86/0,8 = 1,07 А.
Это СРЕДНЕЕ значение Iin, так как входной ток линейно возрастает (для чистой катушки индуктивности), Ipeak = 2 x Imean (без учета периода низкого тока), поэтому
Ipeak = 2 x 1,07 A = 2,15 A. [!!!]

Время зарядки катушки индуктивности:
i = Vt/L или t = iL/V
Используя предложенные вами 7,2 мкГн
t = 2,15 x 7,2E-6/0,8 ~= 19 мкСм.
Toff установлен на 1,2 1,7 3,2 мкс.
Таким образом, общий цикл ~~= 19 + 1,2 до 3,2 ~= 20 мкс или работа на частоте 50 кГц, которая допустима, поскольку < 200 кГц макс.

Транзисторный базовый привод:
уровень привода выглядит очень неадекватным.
Ток базового привода ИС при Vcc = 0,7 В показан как 1,5 - 3,5 мА. (страница таблицы данных 2)
Но транзистор Vcesat показан как макс. 200 мВ при Ic = 2,5 А (около вашего тока) и Ib = 50 мА и 150 мВ при Ic = 1 А и Ib = 10 мА (все еще примерно в 3 раза больше, чем у вас лучше всего) случае и в 6 раз больше, чем у вас в худшем случае.Вы говорите, что 0,9 В мин., но это не намного лучше, чем 0,7 В.
Если используется щелочной элемент, то он очень «плоский» при 1 В, а падение до 0,9 В дает вам лишь небольшой дополнительный % энергии.

«Намного лучшая» схема, если вы можете ее приспособить, состоит в том, чтобы управлять светодиодами от одной литий-ионной ячейки с линейным регулятором. При Vmax, скажем, 4 В (не 4,2) КПД составляет 2,8/4 = 70% и приближается к 100% по мере разрядки аккумулятора.
Зажав батарею с помощью шунтирующего регулятора, скажем, на 4,0 В, вы можете безопасно заряжать ее, не беспокоясь о зарядке CCCV, пока максимальный входной ток ниже Imaxcell (обычно C = 2–3 Ач, как правило, для 18650 и, возможно, 1 Ач для АА LiIon.

Проблема заключается в том, что этот преобразователь не «самозагружает» напряжение своего драйвера от своего выходного напряжения. Это МОЖЕТ быть сделано с дополнительными усилиями, но другие альтернативы могут быть предпочтительнее.

____________________________________________

Регулирование:

Vout будет задаваться светодиодами и Мерфи - кто может не верить вашим расчетам :-). Обратите внимание, что энергия в катушке (= 0,5 x L x I_peak^2 x freq) в электронной таблице «в самый раз» дает
(VLED x 2) x (ILED x 5) x эффективность
= УМНАЯ мощность, требуемая светодиодами.
Однако выходная мощность получается из
энергии в L
PLUS (Vbat -V_DS1 - Iout x Rl) x Iout.
С 2 новыми элементами Vbat составляет около 3 В, поэтому дополнительное напряжение составляет
~~= 3 - 0,5 - 1 В? = может быть, еще от 1 до 1,5 В дополнительно, что напряжение индуктора «стоит сверху». Когда напряжение батареи падает, это напряжение уменьшается, И время зарядки катушки индуктивности до Imax увеличивается, а частота работы падает (из-за более длительного времени зарядки), поэтому этот эффект может существенно различаться в зависимости от состояния батареи.

ЕСЛИ дополнительное «опорное» напряжение от батареи, на которой находится энергия инвертора, является значительным, то инвертор должен каким-то образом «потерять» дополнительную энергию, поэтому VLED поднимется выше, а ILEDS будет выше и ....
Опасность (маловероятная, но возможная) заключается в том, что VLED поднимется достаточно высоко, чтобы разрушить ИС. Даже если микросхема в порядке, VLED будут выше, поэтому светодиоды будут ярче, а срок службы батареи будет короче.

Если вы запустите инвертор без нагрузки или, скажем, с 1/2 нагрузкой, Vout возрастет и разрушит микросхему. Если один светодиод выходит из строя, вы теряете одну цепочку из двух светодиодов, поэтому ток в других цепочках увеличивается на 20%.

Средство ограничения Voutmax - "хорошая идея".

Все предыдущее происходит (или может произойти) потому, что инвертор регулируется I_L_max, а не Vout или I out.

Методы управления максимальным выходным сигналом включают:
1. Зафиксировать Vout стабилитроном, способным поглотить любую избыточную энергию. например, стабилитрон 6V8 мощностью 1 Вт.
2. Подключите, скажем, стабилитрон 5V6 от Vout к контакту 4 Isense, чтобы, когда стабилитрон проводит, инвертор выключался.
3. Поместите небольшой резистор в одну цепочку светодиодов ниже существующего R, чтобы это напряжение можно было объединить с напряжением на токоизмерительном резисторе R1. Без комбинированного операционного усилителя это становится «сложно».
4. Подайте напряжение с Vout на резистивный делитель и оттуда подключите диод Шоттки к выводу 4 Isense.

Все методы могут потребовать некоторой «игры».

Использование операционного усилителя для определения условия запуска и управления контактом 4, вероятно, проще всего. Достаточно дешевого LM358/LM324. Без такой обратной связи система по-прежнему будет работать, но ее труднее контролировать в конкретной рабочей точке.

Добавлен:

Учитывая все вышеизложенное, вы бы порекомендовали использовать метод начальной загрузки? Похоже, компоненты начнут складываться. Первоначальное соединение с 2 x AAA последовательно (вход драйвера подключен к батарее) не даст самых ярких светодиодов, но будет более эффективным, батарея будет работать дольше. и мне не нужно добавлять диод Шотки, стабилитрон и колпачок на выходе.

Не -бутстрап в порядке, ПРИ УСЛОВИИ , что при самом низком уровне заряда батареи у вас достаточно напряжения для запуска И достаточно диска для адекватной яркости светодиода.
Без Schottky Vstartup нормально.
При Vbat min = 1 В скажем, у вас есть 2 В для Vcc, что дает, скажем, базовый привод от 2 до 2,5 мА. Ваш транзистор NSS40201 имеет хорошие характеристики, но, как показано на рис. 6, стр. 4 (который вы показываете в своем вопросе), даже ток 2,5 мА недостаточен. Чтобы получить привод 3 мА, вам нужно Vcc> 5 В при 25 ° C (меньше V, если IC нагревается). Это говорит о том, что необходима компоновка начальной загрузки.

Если вы создаете один из нескольких из них, вы можете смешивать и сочетать, чтобы получить что-то, что работает. Если вы строите, скажем, 10 или более, вам нужно проектировать в соответствии со спецификациями для наихудшего случая, а не предполагать, что спецификации будут типичными или лучше. Увы.

Почему ААА? Если размер ДЕЙСТВИТЕЛЬНО диктует это, тогда «так оно и есть». В противном случае ААА «неприятны». Энергоемкость гораздо ниже, чем у AA, худшие характеристики в конце срока службы и примерно такая же стоимость, как у AA.
LiIon отлично справился бы с этим, если бы вы могли его приспособить. Общая эффективность разряда не должна быть хуже, чем у IC.

3 x AA или AAA плюс линейный регулятор могут быть привлекательным вариантом. Vmin = VLED/3 = 2,8 В скажем/3 = 0,93 В.
Vmax новое = 3 x 1,65 В для щелочных батарей, но оно очень быстро падает до 1,5 В на элемент = 4,5 В.
КПД = 2,8/4,5 = 62%! , но это значение возрастает по мере снижения Vbattery. Я подозреваю, что эффективность инвертора будет ниже 80% в ваших последних расчетах. Для линейного разряда, скажем, от 1,4 до 1 В/элемент в среднем = 1,2 В, а средний КПД = 2,8/3,6 = 78%. Это, вероятно, лучше, чем ваш инвертор в целом.

Что за приложение?
Почему ААА?