电量去那儿了

Zedd

电量去那儿了

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       本文就像是流水账一般，给大家简单介绍一下LDO和DC2DC的差异，以及开发过程中出现的问题。

　　这段时间一直在做一个小项目，类似于手电筒，但是要实现线性调光的功能，由于本人比较懒，不想去写单片机啊之类的程序，更因为考虑EMC容易过，再加上单节电池供电，2V输出，压降不大，所以最初选用调压LDO的方案，而不是恒压LDO+单片机+PWM调光的通用方案。

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　　LDO是线性稳压IC，高效率，低噪声，并且为了兼容选用最常用的10K的电位器，综合考虑选了圣邦微电子的一个LDO-Adj，只用到了100mA，所以很快就设计完成并定稿。

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　　由于电路的简单，EMC也是一次性通过。使用2200mAh的松下电芯供电，LDO输出最大110mA左右，亮度也达到了预期的要求，超过4000Lux。此时LED用的是PCB板，运行时温度都70℃左右了，为了防止LED烧坏，在LDO之前增加了一颗自恢复保险丝MF-NSMF012，额定120mA，保护电流350mA，正好适用与我的设计参数，但是加了以后，只能使用15H？！此时根据实际测试运行时间的差异，已经意识到自恢复保险丝因为自身稳态阻值较大会存在一定压降，影响整机寿命。

　　好不容易定稿了，领导突然说亮度太低，至少要上万Lux，所以实验将老版本提高电压，虽然升压很简单，只改动一个反馈电阻，但是由于负载加重了，发热量大，不光LED撑不住，这颗LDO也进入了过温保护。虽然其参数上是能够满足500mA的输出，但是本体只能达到0.88W的功耗，压降较大时候本体发热较大，所以必须选择DC2DC的方案。与此同时，LED的背板也要改成铝基板。

　　仍然没有加单片机，而是可调压的DC2DC方案，很快就改版出来试验通过。理论上说，输出2V 300mA，电池输出应该不到200mA，一节3450mAh的电池怎么也能工作十几个小时，结果只运行了5H？！what？什么情况？理论知识和实际不相符了！为什么用了DC2DC反而效率下降这么多？正常来说，DC2DC电路一般使用电感储能来实现电压转换，本身损耗很小，效率高到90%，应该使用时间更长才对？

　　经过实际测量各个节点电压电流发现，此时使用的是MF-NSMF035，额定350mA，保护750mA的自恢复保险丝。规格书中描述额定0.3R，初始室温时候压降很小，通过电流后发热，其阻值逐渐达到4R左右，压降将近2V，这样电量一大半就被自恢复保险丝给消耗掉了，使DC2DC模块的输入电压大幅度降低，影响到了最终输出的稳定性。

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　　于是将这个保险丝换成了0R电阻，重新测试，300mA输出，3450mAh的电池可以运行14H，光通量>2W Lux，基本符合预期，也符合初中物理知识。使用铝基板以后，LED温度功率翻了三倍，但是温升反而降低了。

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　　结论如下：

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　　1、 LED是可以使用恒压控制的，要看具体场合，虽然恒压时候电流不可控，光通量不可控，而且电压电流光通量丝毫没有任何的线性关系，但是还是可以使用的。实际上用PWM调光也并不是线性可控的，由于电位器等器件差异，一样会存在光通量的差别。

　　2、 低负载的条件下，LDO的效率会很高，有可能DC2DC可能还会差一点；但是在大负载的时候，就只能用DC2DC了，LDO本体的发热量会极大的限制其效率。

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　　3、 自恢复保险丝，还是用在高压场合或者低功耗场合吧！最开始由于只有100mA，发热不到0.1W，1206的封装一点问题都没有，但是到了300mA以后，功率起步翻了9倍，这种器件发热越大——阻值越大——发热越大，恶性循环，最终将300mA的设计电流限制到了200多才稳定下来，本体都已经烫手了，所以电池电量都被消耗到它身上了。另一个不好的事情是这种器件是非线性也非突变的，普通熔断保险丝是达到保护值快速断掉，这种器件是慢慢阻值增加然后限流，跟温度有关系，但又不是线性，阻值却一直不断，温度降度以后又恢复，所以使用的时候 不能简单看看规格书。希望我这次的实践能给大家以后的设计有一定参考价值，datasheet得来终觉浅。

　　4、 国产的LED不一定不好，最初选用的是3030 1W的灯，国产的；调大功率以后本来想用飞利浦1713 2W的灯，结果悲哀的发现两家供应商给的样品都只能到600mA左右，而且光通量竟然和3030的一样，在14W Lux，功耗都两倍了，而年初的时候买的1713样品却可以轻松达到750mA，光通量可以达到20W Lux以上。所以无奈之下，放弃了1713的选型。不知道是假货还是飞利浦参数下降了。

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　　5、 必要时候，需要妥协某些设计参数，必要的时候也要设计很高的冗余。如果领导不要求改高亮，早就定稿了；如果一开始就选择DC2DC方案，也都不用改了；如果一开始就用铝基板，也不用改了……所以兼容性设计也是考验选型的重要因素，以后得好好注意这一点。

helendcany

这哪里是流水账 慢慢的知识点啊