www.swiatelka.pl

Witam Serdecznie wszystkich użytkowników forum.
Jest to mój pierwszy post na tym forum a wiec do dzieła.
Sprawnośc akumulatorów litowo polimerowych jest duża ale napięcie na obciążeniu na nich praktycznie cały czas spada a nachylenie krzywej jest zależne od obciążenia.Bardzo ładną płaską charakterystykę rozładowania maja akumulatory LiFePo4 ale mają niestety niższe napięcie nominalne od litowo polimerowych i litowo jonowych o wartości 3.3V a przy dużym obciążeniu spadające nawet do 2.6V(akumulator A123 przy prądzie 60A)Przy prądach stosowanych w latarkach napięcie spadnie nominalnie góra do 3.2V tak że niestety 2 cele minimalnie.Popularne ogniwa jakie są stosowane w latarkach maja niestety marne parametry prądowe i pod względem rezystancji wewnętrznej ogniwa.

A wracając do tranzystorów i grzejących się przetwornic tranzystory mają nie tylko straty na rezystancji złącza a głownie na przełączaniu się tranzystora,pojemności złącza i to się wszystko sumuje do łącznych strat w przetwornicy które pracują przecież przy wysokich częstotliwościach.Straty w rdzeniu,straty na diodzie.

Witam
Temat mocno ucichł
Tymczasem udało mi się wykonać kilka nowych pomiarów drivera PWM df@cali. Driver udostępnił kolega Midi. Nie jest to jeden z najnowszych driverów, ale działanie opiera się na zasadzie regulacji prądu za pomocą modulacji szerokości impulsu - PWM.

Na początek chciałbym przytoczyć zmierzone rezystancje wewnętrzne kilku w pełni naładowanych akumulatorów Li-ion 18650, i tak:
1. UltraFire LC18650 2400mAH protected z DXa - 170mohm
2. Akumulatorki od Bociana, różowe, bez protekcji, kolejno: 100, 140, 240, 160 mohm

Tak więc widać, że jednak mają sporą rezystancję.

Oczywiście warunki pomiaru są takie, by uwypuklić problem. Tym razem jednak do badania użyłem akumulatora Li-ion (niestety nie wiem jakie miał Rwew) oraz diody LED o bardzo niskim Vf.

Dokonałem pomiarów drivera df@cali z ogniwa Li-Ion w pełni naładowanego - 4,12V pod obciążeniem. Dioda LED XR-E Q5 Low VF ~ 3,15V @ 700mA.
Zmierzona charakterystyka diody:


Oscylogram przedstawia spadek napięcia na rezystorze pomiarowym 0R1 w driverze oraz napięcie zasilania. Tak więc widać amplitudę prądu 2,46A (przebieg żółty - 246mV na rezystorze 0R1) i współczynnik wypełnienie ok. 60%. Przebieg zielony to napięcie akumulatora.


I jeszcze jeden:


Kolejny oscylogram przedstawia napięcie na diodzie - przebieg żółty 3,5V oraz napięcie zasilania. Przebiegi są odniesione do tego samego poziomu. Wracając do charakterystyki prądowo napięciowej badanej diody, wynika, że dla 3,5V powinno być, ups, ile? No nie ma tego na wykresie, ale zgodnie z tym co wcześniej było pokazane ok. 2,5A.


Zwróciłem uwagę także na fakt, że często widać jakieś dziwne nieregularne załączenia prądu. Także częstotliwość przełączania jest niska, około 1,5kHz.
Inna ważna rzecz - podobno na wyjściu jest kondensator, który wygładza impulsy prądu. Jak widać na oscylogramach, przebieg prądu (napięcia na rezystorze) właściwie jest prostokątny.

Prawdopodobnie obecne drivery mogą mieć nieco inne przebiegi, np. odnośnie częstotliwości, ale tutaj chciałem przede wszystkim zwrócić uwagę na występowanie silnych impulsów prądu, które zmniejszają jasność LED, a także powodują zimniejszą barwę światła, mimo średniego prądu na poziomie 1,2A.

df pisze:

pawelsz pisze:Mam driver Edima (starsza wersja 2trybowa) i mam driver df@cali- jeśli chodzi o ciepło, to w czasie pracy driver df@cali jest lekko ciepły, natomiast nie używałbym drivera EdiMa przy prądzie ok 1A w diodę przez czas dłuższy bez extra chłodzenia- jest po prostu gorący- dla mnie to o czymś świadczy- o stratach w driverze.

Toż to przecież cały czas staramy się Edimowi wytłumaczyć, ale widać chyba nieco inne działają u niego prawa fizyki
A na poważnie, Edim, jeżeli driver się grzeje, to znaczy, że są na nim straty mocy, a więc spada efektywność (sprawność).

Sorki, że odświeżam stary post, ale chciałbym uświadomić, że jak to było wcześniej podane, większość rezystancji szeregowej, niezbędnej dla poprawnej pracy regulalatora PWM, stanowi rezystancja wewnętrzna baterii i LEDa. Szeregowy MOSFET ma sporo mniejszą rezystancję. Wynika stąd, że ciepło strat wydziela głównie się w diodzie i baterii, a nie w regulatorze.

Edim, bardzo dziękuję za ciekawy materiał

krudnik pisze:większość rezystancji szeregowej, niezbędnej dla poprawnej pracy regulalatora PWM,

A Kolega jak zdefiniuje większość?
Bo matematyka mówi że driverek to 0,1OHMa R szeregowy+ ok. 0,04 OHMa mosfet=0,14 OHMa

Akkus protected jak wspomniał Edim to 0,17OHM-a, rezystancję dynamiczna leda trudno mi podać

hmm, nie wiedziałem że regulator PWM z definicji musi mieć rezystancję szeregową.
Ośmielę się stwierdzić że nie, zalezy od aplikacji...jest mnóstwo regulatorów bez sprzężenia zwrotnego.
Nasz ma, i ma tyle owej rezystancji szeregowej ile mu do działania potrzeba.

krudnik pisze:Wynika stąd, że ciepło strat wydziela głównie się w diodzie i baterii, a nie w regulatorze.

W diodzie zawsze będzie się wydzielało ciepło strat. Im jaśniej tym cieplej.

Porównując akkusa i driver...w zalezności czy protected czy nie to prawie taka sama moc strat...ten sam rząd wielkości więc "głownie" jest raczej naciągane...moim zdaniem.

No dobrze, Edim naocznie stwierdził, udowodnił, że LED sterowany PWM-em, zasilany z li-iona dostaje impulsowo większy prąd. Wnioski o zmianach barwy i jasności juz wczesniej wysnuliśmy...i co?
I jak ktos nie chce to nie stosuje takiego typu sterowania.
Zawsze mozna kupic najlepsze na rynku polskim sterowniki Edima, zapewniajace wierność kolorów , komfortowe warunki pracy leda, często większy zakres napięc wejściowych, może większą moc strat w sterowniku i mniejszą ilość trybów .....ale...
...dla każdego coś dobrego....a jeśli wśród starych "wyżeraczy" forum korzystających nawet ze starszych wersji driverka z PWM-em sa osoby które wyraźnie widza wadę takiego sterowania, proszę o opisanie swoich z PWM-em przygód.....
z życzeniami 100tys. godzin pracy (jakieś 11 lat) do 70% spadku jasności...Calineczka

Calineczka pisze: hmm, nie wiedziałem że regulator PWM z definicji musi mieć rezystancję szeregową.
Ośmielę się stwierdzić że nie, zalezy od aplikacji...jest mnóstwo regulatorów bez sprzężenia zwrotnego.
Nasz ma, i ma tyle owej rezystancji szeregowej ile mu do działania potrzeba.

Chodziło mi o trochę inny fakt - regulator PWM działa wyłącznie dzięki tym pasożytniczym rezystancjom. Gdy elementy były idealne taki regulator nie mógłby działać. Może powstać problem, gdy wymienimy np. beterie na nowszy model, który nagle będzie miała znacznie mniejszą rezystancję wewnętrzną. Producenci w katalogach zwykle nie gwarantują minimalnych wartości tych wewnętrznych rezystancji, a jedynie podają wartości maksymalne.

Calineczka pisze: W diodzie zawsze będzie się wydzielało ciepło strat. Im jaśniej tym cieplej.

Pytanie ile? Można rozważyć prosty przypadek - rezystor 1Ohm i płynący przez niego średni prąd 0.1A.
W pierwszy przypadku jest to prąd stały, w drugim PWM - przypuśćmy 1A przez 10% czasu (dla uproszczenia rachunków powiedzmy 1s pradu i 9s 'ciszy'). Należy obliczyć średnią moc (energie za 1 okres). Dla prądy stałego jest to łatwe 0.1A * 0.1V = 10mW. Dla PWM mamy 1W w czasie sekundu i potem 9s 0 - razem 1J w 10s - 100mW. Jak widać 10 razy więcej. Oczywiście w praktyce współczynnik wypełnienia jest znacznie większy niz 10%, więc różnica jest mniejsza.

krudnik pisze:Chodziło mi o trochę inny fakt - regulator PWM działa wyłącznie dzięki tym pasożytniczym rezystancjom

Szczerze jak czytam podobne teorie to ręce mi opadają i nie mam nawet ochoty polemizować.
Mam nadzieję że ktoś inny, Edim czy Df bedzie miał siłę tłumaczyć co to jest PWM i że aby modulować szerokośc impulsu żadne pasożytnicze(???) rezystancje potrzebne nie są. Możesz zrobić klucz PWM, są takie, bez jakiejkolwiek kontroli prądu, po prostu np. mosfet w szeregu z zasilaniem i obciążeniem i TEŹ JEST TO REGULATOR PWM. Uważam więc, powtarzam, że teorie

krudnik pisze:regulator PWM działa wyłącznie dzięki tym pasożytniczym rezystancjom.

są mocno naciągane.
Nie wiem czy ktoś zdefiniował REGULATOR PWM, być może chodzi Ci o konieczność istnienia sprzężenia zwrotnego, i tu również można regulować napięcie na odbiorniku a nie prąd odbiornika...wówczas nie ma potrzeby stosowania żadnych rezystancji szeregowych koniecznych do mierzenia owego prądu...

Witam
Krudnik ma sporo racji.
Jeśli chodzi o sterowanie PWM diody, która jest de facto zasilana prądowo, prawdą jest, że na prąd szczytowy wpływa rezystancja w obwodzie. Prąd średni jest regulowany przez sterownik.
Jeśli chodzi o rezystor, to też obliczenia są słuszne, ale nie mają one bezpośredniego związku z problemem.
Wracając do problemu jasności LED. Zgodnie z tym co podaje Cree dioda na wykresie Relative Flux vs. Curent dla 1000mA mamy ok. 220% tego co dla 350mA. Charakterystyka się spłaszcza. Nie widziałem charakterystyk dla dużo szerszego zakresu, ale można się spodziewać, że dla 2,5A będzie to np. 300% tej wartości.

Z oscylogramu mamy wartość współczynnika wypełnienia ok. 55% i prąd 2,46A

Czyli zakładając 250lumenów przy 1,2A, dla 2,46A ile może być? Powiedzmy 400 (bardzo optymistycznie - 350% wartości dla 350mA). W takim razie mamy przypadek, gdy przez ok. 55% czasu dioda dostaje ok. 2,46A, świecąc w tym czasie powiedzmy te 400 lumenów, natomiast przez 45% nie świeci. Czyli całkując mamy średnio 220 lumeny w porównaniu do wyjściowych 250lumenów przy stałym prądzie. Ale chyba nikt nie wierzy że to będzie aż 400lum@2,5A.

Natomiast patrzą na pomiary możemy w miarę precyzyjnie ocenić moc traconą w diodzie i dla stałego prądu wyniesie ona 3,33V*1,2A = 4W, natomiast dla PWM 3,5*2,46*0,55=4,74W.

Oczywiście można powiedzieć, że PWM daje dla oka złudzenie większej jasności, ale proszę jeszcze zauważyć jak dużą wartość przyjąłem dla tego prądu 2,46A.

EdiM pisze: Czyli zakładając 250lumenów przy 1,2A, dla 2,46A ile może być? Powiedzmy 400 (bardzo optymistycznie - 350% wartości dla 350mA). W takim razie mamy przypadek, gdy przez ok. 55% czasu dioda dostaje ok. 2,46A, świecąc w tym czasie powiedzmy te 400 lumenów, natomiast przez 45% nie świeci. Czyli całkując mamy średnio 220 lumeny w porównaniu do wyjściowych 250lumenów przy stałym prądzie. Ale chyba nikt nie wierzy że to będzie aż 400lum@2,5A.

Natomiast patrzą na pomiary możemy w miarę precyzyjnie ocenić moc traconą w diodzie i dla stałego prądu wyniesie ona 3,33V*1,2A = 4W, natomiast dla PWM 3,5*2,46*0,55=4,74W.

Oczywiście można powiedzieć, że PWM daje dla oka złudzenie większej jasności, ale proszę jeszcze zauważyć jak dużą wartość przyjąłem dla tego prądu 2,46A.

Pewnie zaskocze Ciebie i niektorych swiatelkowiczow, ale z diody Cree XR-E bin R2 przy pradzie 2,5A mozna uzyskac realnie ponad 500lumenow (dokladnie 502) przy miedzianym podlozu i aktywnym chlodzoniu - lodem i wiatrakiem.
Jednak jako, ze sa to "nieco" malo klasyczne warunki pomiaru to bez tych zabiegow uzyskuje sie z diody Cree XR-E bin R2 przy pradzie 2,5A i pasywym chlodzeniu ok. 440lm. To daje realnie ponad 360% jasnosci zmierzonej dla pradu 350mA i taka wartosc nalezaloby przyjac IMVHO w Twoich obliczeniach.

regards,
czarny_kruk

No to tylko potwierdziłeś, że moje szacunki są bardzo zbliżone. Różnica 350 a 360 to przecież mniej niż 3% wartości.
Jak by na to nie patrzył, to takie pomiary tłumaczą zaobserwowane efekty i tyle.

EdiM pisze:No to tylko potwierdziłeś, że moje szacunki są bardzo zbliżone. Różnica 350 a 360 to przecież mniej niż 3% wartości.
Jak by na to nie patrzył, to takie pomiary tłumaczą zaobserwowane efekty i tyle.

Zgadza sie. Jednak podkreslales, ze przyjete przez Ciebie parametry sa zawyzone i nierealne. Chcialem to sprostowac, gdyz jest inaczej.

a ja dopraszam się o definicję rezystancji pasożytniczej, bo nie wiem czy się bać jak coś lutuję...deratyzację robić czy cuś ?

(poprawione wyliczenia - źle przyjąłem wartość Rq - Dzięki Miodosławie!)

Vin - napięcie zasilania (4,12V - co aku ma przez ułamek czasu swojej pracy)
Vf - spadek na LED (przyjąłem mocno zaniżony na swoją niekorzyść Vf=3,33V, bo przy 2A Vf będzie znacznie większe, co przełoży się na jeszcze mniejszy niż obliczyłem prąd)
Rb - rezystancja źródła zasilania (baterii/akku) ~0,17 oma
Rq - rezystancja kanału na włączonym MOSFETcie ~0,04oma
Rfb - rezystancja rezystora pomiarowego - 0,1oma

I=U/R = (Vin-Vf) / (Rb+Rq+Rfb)

I = 0,79V / 0,31 = 2,5A

OK, rzeczywiście w tak skrajnym przypadku podana maksymalna wartość w impulsie jest osiągalna, co w połączeniu z PWM daje wartość średnią na diodzie tak jak napisałeś: 55% * 2,4 = ok. 1,2A

====

Natomiast dla bardziej typowych warunków pracy, przy Vin=3,7V i nawet tak niskim Vf=3,3V mamy max. prąd w impulsie:

I = 0,4 / 0,31 = 1,29A

co przy współczynniku wypełnienia w tym przypadku rzędu 93% da średni prąd ok. 1,2A

==========

Tak jak pisaliśmy, nasz układ był projektowany pod 1x Li-Ion i jego głównym celem było nowatorskie UI oraz wysoka sprawność - nawet jeżeli w super skrajnych przypadkach przez kilka pierwszych minut pracy barwa będzie o niezauważalny w praktyce ułamek procenta chłodniejsza (impulsowe ograniczanie wartości średniej prądu).

Chciałbym zobaczyć zestawienie sprawności obu układów w zakresie napięć odpowiadających 1x Li-Ion, czyli 3,0 - 4,2V najlepiej na dokładnie tej samej diodzie.
Bo (przynajmniej dla mnie) mnie komfort i długi czas pracy jest bardziej ważny niż delikatnie chłodniejsza barwa na świeżo naładowanym ogniwie i specjalnie selekcjonowanej diodzie z niskim Vf.

Pozdrawiam

df, pomyliłeś się nie w obliczeniach, a w podstawianiu danych! Zgodnie z przedstawionym przez Calineczkę opisem tranzystora ma on 0,04 oma, a nie 0,14 oma! Za to można do tego jeszcze dodać rezystancję włącznika, styków, etc. Ja jednak wierzę w podane przez Edima pomiary! Biorę też pod uwagę Twoje argumenty i wciąż mam w latarce "Wasz" sterownik

Dzięki Miodosławie!
(raz jeszcze przeliczyłem wartości, z wartością Rq = 0,04, a nie 0,14 jak było wcześniej.)