fuente de alimentación de 5v desde 18650s - alta potencia, bajo perfil

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Estoy tratando de usar 2 baterías 18650 para alimentar 288 APA102 LED. Los LED requieren 5V y tienen un consumo de corriente máximo de 60mA / LED para un total de 17.28A. También tendré un microcontrolador adjunto (actualmente arduino micro), alimentando algunos otros dispositivos de bajo consumo. Así que digamos que estoy apuntando a apoyar hasta 18A. Sin embargo, la mayoría de las veces, el sorteo actual será mucho menor.

Tengo entendido que puedo usar un convertidor buck o boost (según cómo estén cableadas las baterías) y el (los) transistor (es) de bypass externo para derivar la corriente adicional alrededor del convertidor (con el disipador de calor adecuado). Estoy curioso, sin embargo, ¿hay consideraciones para las configuraciones de buck vs boost? ¿Es mi entendimiento declarado incluso correcto? Y, por último, ¿tendré que proteger a mi arduino de alguna manera si estoy cambiando drásticamente la energía que sale de las baterías (por ejemplo, apagar las luces LED completamente apagadas)?

También estoy abierto a sugerencias de baterías alternativas, pero necesito todo para encajar en un cilindro de ~ 20 mm, y la densidad de energía es muy relevante para este proyecto.

    
pregunta Brian Faires

3 respuestas

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Los LED requieren 5V, para un total de 17.28A.

Bien, redondeamos eso a 100W.

Un 3000mAh 18650 clasificado para corriente continua de 20A, como se usa en los cigarrillos electrónicos, contiene 11 Wh. Con dos, eso es 22 Wh. Con un consumo de energía de 100 vatios no puede esperar más de 15 minutos de duración de la batería. Si se toman en cuenta las pérdidas del convertidor, lo más probable es que sean 10 minutos.

Supongo que estás de acuerdo con eso, ya que dices "Necesito todo para que quepa en un cilindro de ~ 20mm". Supongo que hizo su tarea, y si necesitara más de 10 minutos de duración de la batería, habría especificado un tamaño y peso adecuados para las baterías. Es tu problema.

  

Tengo entendido que puedo usar un conversor buck o boost (dependiendo de cómo estén cableadas las baterías)

Para este nivel de corriente, no necesita estrictamente un convertidor de inversión multifase, pero facilitaría el trabajo, utilizaría inductores más pequeños, reduciría las pérdidas de I2R ... Ex-National Semiconductors tiene varios chips que harán lo que quiera .

  

y los transistores de derivación externos para derivar la corriente adicional alrededor del convertidor (con el disipador de calor adecuado).

Uhhh? ¿Qué?

  

Sin embargo, tengo curiosidad, ¿existen consideraciones para las configuraciones de buck vs boost?

En corrientes de alto rendimiento, los convertidores reductores tienden a tener mayores eficiencias. También son más fáciles con las baterías, ya que extraer energía de una fuente de mayor voltaje requerirá menos corriente en las baterías.

    
respondido por el peufeu
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Esta no es una respuesta directa a tu pregunta, pero señala algo que debes ver.

Los LED requieren 5V

No, no lo hacen. Los LED que producen longitudes de onda visibles requieren aproximadamente entre 1.6 y 2.5 V. Algunos LED "blancos" realmente emiten rayos UV y usan fósforos para convertirlos en colores visibles, y pueden requerir hasta 3.5 V. Tal vez tenga módulos LED que requieren 5 V, pero los LED ciertamente no lo hacen de forma nativa.

Dado que el requisito de alimentación es un problema grave en este proyecto, debe mirar con cuidado cómo se requiere menos energía en primer lugar. Comience definiendo qué tipo de luz a qué intensidad realmente necesita, luego trabaje hacia atrás para encontrar los conjuntos de LED para emitir eso directamente. Si es posible, condúzcalos con corriente constante directamente desde un conmutador. La regulación del voltaje en lugar de la corriente lo obliga a poner la resistencia en serie con cada LED. Eso reduce el voltaje y por lo tanto desperdicia energía.

Incluso si intenta regular el voltaje, use un riel separado para cada tipo de LED. Cada riel se puede ajustar para que esté a solo unos 100 mV por encima del voltaje nominal del LED, de modo que la resistencia en serie no desperdicie mucha energía. Con una entrada fija de 5 V, hay otra conversión en marcha o una fracción considerable de la potencia se desperdicia en resistencias en serie.

    
respondido por el Olin Lathrop
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¿Has construido este proyecto? Estaba pensando en los controladores utilizados en linternas de alta potencia. Hay pcb de corte redondo de 22 mm que generan una gran cantidad de energía para ejecutar leds CREE, COB y SMD. Otra idea que consideraría es una configuración menos compacta que usa una batería Lipo como las que se usan en helicópteros, automóviles y aviones RC. Los uso y realmente puedes arrancar un auto con uno. Los lipos 3S son de 11.1 voltios y se clasifican desde 10C hasta 100C. Estoy pensando que si combinaras uno con un convertidor, podrías hacerlo funcionar. También creo que es mejor proporcionar más potencia de la necesaria y reducirla a sus necesidades que aumentarla. Esto permite un banco de energía que no se agotará rápidamente. Utilizamos los BEC (circuitos eliminadores de batería que básicamente son solo convertidores) para reducir la potencia increíblemente agresiva que sale de estas baterías para proporcionar sistemas para sistemas mucho más delicados como cámaras, controladores de vuelo y unidades de telemetría que funcionan con una potencia mucho más baja. Como 5v 250ma. Así que estoy seguro de que podrías lograr tu objetivo si aún no lo has hecho. También venden alarmas de batería por lipos cuando no están en circuitos protegidos. Tengo algunos y son increíblemente ruidosos, pero una buena cosa es que son ajustables en volumen y también pueden configurarse para alertar a cualquier voltaje que prefiera, tan bajo como 3v por celda. Si alguna celda en una lipo alcanza el nivel de alerta de voltaje establecido, la alarma se apagará. El nivel seguro para una lipo es de 3.2 min por celda. Cualquier cosa por debajo de 3v dañará la batería y la hinchará, y si el empaque se rompe, el litio del interior reaccionará con el oxígeno del aire y se quemará. Es por eso que las baterías de LiIon a veces explotan y reciben las noticias de las 6 en punto. Aquí hay un enlace de Google de estas alarmas de batería. Si lo desea, puede cablear fácilmente cada terminal de la alarma al lugar correcto en una serie de 18650. Simplemente comience con lo positivo y avance por la línea.

enlace

    
respondido por el Andre Porter

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