Стабилизатор мощности для 10W светодиода на ATtiny13

[COKPOWEHEU]

Пытаюсь собрать импульсный стабилизатор мощности для 10-ваттного светодиода для питания от литий-ионного аккумулятора 3.6 В на основе контроллера ATtiny13A. Тактирование от встроенного RC-генератора на 9.6 МГц с делителем на 8 (то есть 1.2 МГц), сброс по напряжению (BOD) выключен, собака (WDT) тоже.

При включении яркость нарастает, потом сбрасывается до нуля, потом снова нарастает и так далее. Похоже на защиту от слишком большой мощности (строчка кода if(cur_pwr > pwr2hex(PWR_MAX_W))OCR0A = 1;  ). Если увеличить делей до 100 мс, даже не зажигается, просто мерцает на высокой частоте и минимальной яркости. Вывод ресета болтается в воздухе, но на тестовой прошивке (фиксированное значение OCR0A) не сбрасывается. Заметных просадок по напряжению на аккумуляторе нет (пульсации от 4 до 3.6 В), но вот на питании контроллера чуть ли не 8 В непонятно откуда: индуктивностей в схеме нет, добавление керамического конденсатора параллельно электролиту или параллельно диоду эффекта не дает. Также иногда при включении слышен высокочастотный звон, хотя детали вроде не болтаются, даже резистор.

По схеме: диод - диод Шоттки, парные конденсаторы C3:C4, C2:C5 это просто посадочные площадки под пленочные конденсаторы (по одной штуке) 10 мкФ, транзисторы IRLML0030 вроде, диод LED - тот самый мощный диод. Разъем программирования подпаян на проводках (МГТФы на фотках). Плата и светодиод (последний - через термопасту) прижаты к толстому латунному диску, соединенному с "землей".

Предполагаемая логика работы устройства: АЦП контроллера измеряет напряжение питания (через делитель R3-R4) и ток (падение напряжения на R1 с RC-фильтром R2-C2). Используется встроенная опора 1.1 В. Регулировка осуществляется ШИМом на OC0A (PB0) самым примитивным образом: если произведение тока на напряжение (в единицах АЦП) больше желаемого значения, уменьшаем заполнение, если меньше - увеличиваем. Если произведение напряжения на ток оказывается больше критического значения (10 Вт), заполнение сбрасывается в ноль - защита от недостатков регулировки. Длительность основного цикла увеличивается "тупой" задержкой чтобы напряжения на RC-фильтрах успевали выравниваться. На прерывании по спаду INT0 реализован приемник UART чтобы задавать другие желаемые значения мощности. Теоретически, не стоило затягивать это прерывание на время всего приема, но изменение яркости - операция редкая, а тайминги надо выдерживать строго, так что в данном случае это оправдано.

По отдельности все работает: изменение заполнения ШИМ меняет яркость диода, измеряются ток и напряжение, байты с UART принимаются. Но вот почему срабатывает защита от перегрузки, откуда может доноситься звон и откуда берется 8 В на контроллере - непонятно.

firmware.rar

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Yurkin2015]

У Вас коэффициент для расчёта мощности неправильный, с точностью до наоборот. Его гигантская величина при любых значениях acur*avcc даёт в результате  pwr2hex() гигантскую мощность в Ваттах, поэтому система затыкается сразу.

По-моему, коэффициент должен быть таким, что-то типа 6*10-5

P_koeff = U_ref_mV * U_ref_mV * (R_DH_Ohm + R_DL_Ohm) / R_DL_Ohm / R_sh_mOhm / 1024 / 1024 / 1000

 

А, не , всё нормально, у Вас ватты в код преобразуются, тогда обратная величина для P_koeff.

Тут просто можно прикинуть. Для 10Вт будет ток 3А, на 0.1Оме будет 0.3В, то есть в коде получим 300 для тока. Напряжение 3.6В делится в 6 раз, получим 0.6В или 600 в коде.

То есть при 10Вт мощность получим произведение 180000. То есть P_koeff должен быть порядка 18000.

Сколько у Вас в программе для коэффициент определено - я затруднился перемножить.

 

И, потом, провода до аккумулятора длинные и имеют какую-никакую индуктивность. Ток LED в несколько ампер коммутируется полевиками, получаем выбросы на индуктивности проводов, эти импульсы успешно выпрямляются диодом и накапливаются на конденсаторе питания. Я бы заменил диод на резистор в пару десятков Ом.

Изменено 27 июля, 2017 пользователем Yurkin2015

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[COKPOWEHEU]

Вот что-то, а коэффициент я проверял несколько раз. Дизассемблер говорит, что число умножается на 0x497B = 18`811.

Про провода тоже сначала подумал, но какая самоиндукция на куске провода 10 см. Резистор попробую, хотя и сомневаюсь что поможет.

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[artos5]

Вместо диода резистор стоит поставить. Поможет решить проблемы с помехами от шим . А диод применять в этой схеме даже особого смысла нет. 

[KomSoft]

Диод это чтобы при проседании напряжения конденсатор держал питание мк (сам придерживаюсь такой логики). А с проводами проще попробовать - отдельными на питание мк и на силу. Потому как неоткуда взяться 8в. Осциллограф что говорит.

[artos5]

А чего ему проседать то?  Косяки схемы и тонкие провода не в счет .

[KomSoft]

А вдруг? Я и не предполагал, что такое включение может работать как step-up. Теперь задумался, что может резистор лучше диода...

[COKPOWEHEU]

15 минут назад, KomSoft сказал:

неоткуда взяться 8в. Осциллограф что говорит.

Вот и мне удивительно откуда берется 8 В, но и цифровой прибор и электромагнитный показывают явно выше 4 В. Осциллограф показывает порядка 6 В с выбросами. Точную амплитуду выбросов не замерял, что-то около 1-2 В.

13 минуты назад, artos5 сказал:

А чего ему проседать то?

Если у аккумулятора высокое сопротивление, при замыкании на низкоомную нагрузку напряжение может сильно просесть, там же нет сглаживающего конденсатора или других фильтров. От этого диод и должен защищать. Правда, высокое внутреннее сопротивление это не про Li-ion.

Может, у самой батарейки  высокая индуктивность? Ну там, электроды спирально намотаны, не знаю.

[COKPOWEHEU]

Поменял диод на резистор 10 Ом, вроде полет нормальный. При полностью заряженном аккумуляторе (порядка 4 В) ток около 1.5 А, то есть мощность как раз 6 Вт, как настроено. Цифровой амперметр вместо тока показывает хз что.

Но тестировал недолго так что результат не окончательный, когда появятся новые баги, напишу.