[027]

1. Проблема теплоотвода.

Какую мощность может рассеивать чип 7135? Смотрим даташит:

The maximum junction temperature ratings of AMC7135 should not be exceeded under continuous normal load conditions. When power consumption is over about 700mW (SOT-89 package, at TA=70°C) or 1000mW (TO-252 package, at TA=70°C), additional heat sink is required to control the junction temperature below 120°C.

Что можно перевести на русский технический примерно так:

Максимально допустимая температура кристалла AMC7135 не должна превышаться во время продолжительной работы с нормальной нагрузкой. Если рассеиваемая мощность превышает примерно 700 мВт (корпус SOT-89, при TA=70°C) или 1000 мВт (корпус TO-252 , при TA=70°C), требуется дополнительный теплоотвод для обеспечения температуры кристалла ниже 120°C.

где TA - температура окружающего воздуха (Operating Free-air Temperature Range).

Отсюда следует, что микросхема в корпусе SOT-89 способна отвести до 0,7 Вт тепла прямо в горячий воздух температурой до 75°C. Запомним эти цифры.

Сколько же на ней выделяется, несчастной, в реальных боевых условиях? Очевидно, что самый тяжелый случай, когда она работает в гордом одиночестве. Т.е. одночиповый драйвер на 350 мА. При этом напряжение на входе проседает меньше, и на диоде падает меньше. Поскольку разница этих напряжений расходуется исключительно на нагрев чипа, этот случай самый тяжелый.

Чем больше мы подключаем чипов в параллель, тем больше проседает напряжение на входе драйвера, тем больше падает на диоде, и тем меньше выделяется тепла на каждом чипе, несмотря на то, что суммарная мощность рассеяния возрастает.

Формулы расчета не сложны.

Рассеиваемая мощность:
P = Udrop * I
Udrop - это падение напряжение на чипе:
Udrop = ЭДС - Uvd - (Rb + Rsw + Raux) * I
где
ЭДС - напряжение холостого хода аккумулятора, В
Uvd - падение напряжения на диоде, В
Rb - внутреннее сопротивление аккумулятора, Ом
Rsw - сопротивление кнопки, Ом
Raux - прочие паразитные сопротивления, Ом (пружинки, резьбы, провода и т.д.).
I - номинальный ток драйвера, А
P - рассеиваемая мощность, Вт

Все это удобно смотреть в электронной таблице, составленной для драйверов от 1х7135 до 8х7135. Напряжения на диоде взяты из программы Ledcalc для диода XM-L.

Расчет мощности 7135.xls.

Можно поиграться с исходными данными в желтых ячейках и посмотреть, что будет. Как только расчетные цифры покраснеют, значит стабилизатор вышел из режима стабилизации и цифры недостоверны. Расчет надо делать по другой формуле, но практического смысла это не имеет - в этом случае рассеяние на каждом чипе не превысит 40 мВт.

Итак, даже если пуститься во все тяжкие и предположить заряженный до 4,4 В аккумулятор, очень низковольтный экземпляр диода (я поставил от балды 2,5 вольта, вместо 2,786) и нулевое сопротивление потерь, мы получим в самом худшем случае для одночипового драйвера 670 мВт, которые, напомню, он способен рассеять в горячий воздух безо всяких дополнительных теплоотводов.

См. первую строку (в остальных я напряжение на диоде не трогал):



Типичная же картина для типичного XM-L, очень хорошего фонаря, отличного аккумулятора Sanyo UR18650FM (для которого камрад HKJ намерил минимум 0,1 Ом) выглядит гораздо лучше:



Причем, рассеиваемая чипами мощность тут же станет уменьшаться по мере разряда аккумулятора.

Вывод: на обеспечение дополнительного отвода тепла от микросхем 7135 можно смело забить.

2. Применение драйверов 8х7135.

Раздел будет переписан с учетом новых данных.

3. Спасет ли AMC7135 аккумулятор от чрезмерного разряда?

Есть расхожее мнение, что указанный в даташите нижний предел напряжения питания в 2,7 В означает, что при более низком микросхема отключит нагрузку. Я проделал натурный эксперимент и убедился, что это не так.

В фонарик Convoy S2, версия 1400 мА, был вставлен мусорный 18650, и подвергнут длительной экзекуции. К концу издевательства, на пятые сутки, светодиод, наконец-то, полностью потух. Остаточное напряжение на вынутой банке составило 2,08 В.

В драйвере, к тому же, установлен защитный диод ("народный" драйвер Nanjg 105C). Падение напряжения на нем в лучшем случае 0,4 В, если там стоит диод Шоттки. Предпоследний замер, когда светодиод еще светился, показал 2,46 В. То есть, при напряжении питания 2,46 - 0,4 = 2,04 В, чипы 7135 вовсе не отключились. Как минимум, не все из четырех.

Таким образом, нижняя граница рабочего напряжения в даташите (2,7) означает лишь нижний порог, при котором производитель гарантирует стабилизацию с оговоренной точностью. Если напряжение меньше, микросхема продолжает работать и пропускать ток на диод.

Вывод: надеяться на автоотключение 7135 не приходится, даже если у вас "низковольтные" панасоники (3100 или 3400, с допустимым безопасным минимумом 2,5 В).

[kruvas]

 Сообщение от 027 :

Легко увидеть, что подобный драйвер для одного аккумулятора 18650 имеет только один смысл - ограничить ток через диод от свежей банки в первые минуты. Не более, чем. Ни о каком стабилизированном свете тут и речи быть не может.

С учетом очень незначительного роста яркости диода при увеличении тока от 2 до 3 ампер, мы получим всего лишь более мощную печку для отопления окружающего четверга. И то не надолго.

Такие дела.

как то самое интересное запихнули в конец без всяких пояснений и наглядных картинок, и даже без конкретных цифр.
хотя бы пример привели - через сколько стабилизация кончается, когда от него толку столько же как и от 6*7135 )

а 8*7135 имеет право на сущестование. какой-никакое, а буст ) пусть и недолгий.

про теплоотвод от 7135 и так более-менее понятно было. да даже если и не так, то они мелкие сошки, пушечное мясо. помрут - заменим )

[Dragony]

...А в других темах настойчиво утверждали, что микросхеме как воздух нужна тонюсенькая и узенькая полоска фольги под брюхом, иначе загнется...

[kruvas]

линейникам с внутренней защитой по моему вообще на все похрен. 7805 и подобные неубиваемые в плане температуры - просто снижают ток пока температура не упадет. это не светодиод, пайку расплавить он не даст )

[Dragony]

Не, 7805 без какого-нибудь теплоотвода включать не рискую - при перегреве просто отрубается (у меня так было как-то). Поэтому, хотя бы маленькую пластинку прикручивал. Хотя, и рассеиваемая мощность там другая - нужен перепад минимум в 3 В между входом и выходом.

[kruvas]

 Сообщение от Dragony :

при перегреве просто отрубается

отрубается - не сгорает, просто защита срабатывает. а про пластинку оно да, для 7805 у которой до 40 вольт на входе и 5 на выходе без радиатора не попользуешься на нормальных токах.
а вот 7135 другое дело, что и показано выше - перегреть их от лития трудная задача. плюс минусы общие на шине и прижаты кольцом вполне возможно и далее на корпус.

[Dragony]

Просто не доверяю я "торцевому" контакту "общей шины" с корпусом - зазоры видны невооруженным глазом. Да и толщина теплоотвода должна быть побольше...

[galex]

все таки хочу напомнить, что окружаеющий воздух - это не какой-то абстрактный воздух в помещении, а вполне себе очень небольшой объем в замкнутом пространстве гильзы. и если не будет сброса тепла через узенькую и тоненькую фольгу на корпус - нагреть его выше 75 градусов совсем не сложно должно быть. особенно около непосредсвенно чипов. а охлаждаться о пилюлю стоячий воздух будет очень неохотно/
ну и на закуску:

 Сообщение от 027 :

power consumption is over about 700mW

это не рассеиваемая, а потребляемая мощность.
а так же смотрим площадь фольги ниже, которая сама по себе может обеспечит желаемый нам перепад температуры (120-75) с учетом уже рассеиваемой мощности.

[fnksb]

Спасибо, интересно

 Сообщение от 027 :

Поиграйтесь с исходными данными и посмотрите, где покраснели циферки. Они означают, что драйвер вышел из режима стабилизации и яркость стала падать.

Легко увидеть, что подобный драйвер для одного аккумулятора 18650 имеет только один смысл - ограничить ток через диод от свежей банки в первые минуты. Не более, чем. Ни о каком стабилизированном свете тут и речи быть не может.

Но люди говорят, что как-то стабилизированный свет получают

Плюс еще вся эта конструкция греется в процессе, что тоже добавляет нюансов во все стороны... В частности, сама пилюля (с драйвером внутри) основательно нагревается от диода.

[Dragony]

...Хоть выносные термодатчики используй при экспериментах для замера температуры микросхем и светодиода...

[027]

 Сообщение от galex :

ну и на закуску:

Цитата:
Посмотреть сообщение Сообщение от 027 :
power consumption is over about 700mW
это не рассеиваемая, а потребляемая мощность.

Уверены? Буквальный перевод технических терминов чреват перлами типа "голый кондуктор бежит под трамваем".

 Сообщение от galex :

все таки хочу напомнить, что окружаеющий воздух - это не какой-то абстрактный воздух в помещении, а вполне себе очень небольшой объем в замкнутом пространстве гильзы.

Верно. В даташите речь об открытом воздухе.

 Сообщение от galex :

если не будет сброса тепла через узенькую и тоненькую фольгу на корпус - нагреть его выше 75 градусов совсем не сложно должно быть

Тоже верно. Вот только, чтоб нагреть башку до таких температур, нужно 6-8 чипов. Какая при этом выделяется на каждом из них мощность - см. таблицу. 0,22-0,12 Вт. Что очень далеко от заявленных в даташите 0,7.

Да и то... Пока диод башку прогреет... Смотрим тест Intl-Outdoor UR18650FM 2600mAh (Black). Через три минуты на банке под нагрузкой 3 А осталось 3,8 В. Подставляем 3,8В в таблицу (Rb при этом ставим = 0, ибо не ЭДС у нас, а напряжение под нагрузкой). Наблюдаем 60 мВт на чип.

Еще два теста, панаслоники 3100, раз, два. Там еще быстрее - за минуту и даже менее.
Анрил, в общем, довести в таких условиях чипы до перегрева.

Вот, наверное, в каком случае нужно бы задуматься о доп. теплоотводе: если малюсенький фонарик на одном чипе с какой-нить IMR или липолькой. Обычный мелкий литий не даст чипу как следует разогреться из-за просадки напряжения.

[galex]

 Сообщение от 027 :

Вот только, чтоб нагреть башку до таких температур, нужно 6-8 чипов.

в том то и дело, что не башку. а воздух внутри пилюли. всего лишь. сколько там, кубический сантиметр? а башку светодиод пусть греет.

 Сообщение от 027 :

Уверены? Буквальный перевод технических терминов

в переводе? уверен. в смысле - не очень
в том даташите неоднократно четко описана именно рассеиваемая мощность, dissipated power. и формула для нее дана. а в этой фразе - почему-то потребляемая. и это не буквальный перевод, а вполне устойчивый термин.
хотя я сам не понимаю, каким боком тут потребляемая (нагрузкой, ибо потребляемая собственно чипом до милливатта не дотягивает даже.)

[Dragony]

Тут, конечно, нужен баланс между "потребляемой" - видимо, от источника при наличии нагрузки, и "рассеиваемой" мощностью - т.е. "потерянной" на регулирующем элементе микросхемы. Если рассеиваемая мощность превысит допустимую - аллес капут. И еще - практически везде указывается температура корпуса, при которой эта мощность допускается. При повышении температуры допустимая рассеиваемая мощность снижается.
Да что я вам все это рассказываю... Вы это лучше меня должны знать.

[galex]

ниче не понял про баланс
рассеиваемая мощность считается как потребляемая чипом(мизерная)+падение напряжения на чипе х ток (стабильный)
т.е я сам не пойму, каким боком тут допустимая потребляемая указана как 700мвт.
потребляемая чипом в самом плохом случае менее 1 мВт. потребляемая нагрузкгой - чипу по идее без разницы. он выдает 350ма со своим каким то падением напряжения внутри. падение же на нагрузке может быть сколь угодно большим, главное чтобы до входа чипа не более 7в доходило.
но тем не менее все формулы приведены для рассеиваемой мощности, а предельные 700мвт указаны как потребляемая

 Сообщение от Dragony :

И еще - практически везде указывается температура корпуса, при которой эта мощность допускается.

ну так 120 градусов цельсия. которые достигаются рассеиваемой мощностью, тепловым сопротивлением переходов (те что в скобках, причем первые два от нас не зависят, а вот 3-е и есть та фольга и гильза-корпус) и температурой окружающей среды, которую сами же чипы и постоянно повышают. замкнутый круг, в случае плохого или отсутствующего теплоотвода θSA вносит огромную составляющую.
TJ = PD (θJT +θCS +θSA ) + TA

 Сообщение от 027 :

Подставляем 3,8В в таблицу

посмотрел таблицу. напряжения падения на диодах, как я понял, взяты для температуры кристалла 25 градусов (по умолчанию) и не учитывается снижение падения напряжения на рабочей температуре.
кроме того, 0.1ом для кнопки это ну очень много....

[Dragony]

Например, для транзисторов в справочной литературе приводили графики - зависимость максимальной мощности рассеяния (или максимального тока коллектора.. где как) от температуры корпуса. Так что - или максимально допустимая рассеиваемая мощность, или максимально допустимая температура. Но не одновременно... (в смысле - одновременно два максимальных параметра - недопустимо)
(если ничего не путаю )

[027]

Все правильно, такие графики нередко приводятся производителем. В том даташите, что есть у меня, приводится только расчетная формула
PD(MAX) = VOUT(MAX) × IOUT(NOM) + VIN(MAX) × IQ
из которой следует, что при максимально допустимом напряжении на входе (6 В) чип способен длительно выдерживать короткое замыкание. Т.е. рассеивать мощность до 2,1 Вт.

 Сообщение от galex :

посмотрел таблицу. напряжения падения на диодах, как я понял, взяты для температуры кристалла 25 градусов (по умолчанию) и не учитывается снижение падения напряжения на рабочей температуре.
кроме того, 0.1ом для кнопки это ну очень много....

Ну так подставьте свои. Я же выложил электронную табличку Расчет мощности 7135.xls.

[galex]

 Сообщение от 027 :

Т.е. рассеивать мощность до 2,1 Вт.

до 2.45 даже, ибо максимальное у него 7в (ну если выход считать входом.). но рассеивать не сам по себе, а с теплоотводом же, если долговременно. да, занудствую.

 Сообщение от 027 :

чип способен длительно выдерживать короткое замыкание.

какое такое замыкание? при кз там будет рассеиваться мощность менее 1мВт.

 Сообщение от 027 :

Ну так подставьте свои.

это я к вопросу, что

 Сообщение от 027 :

Ни о каком стабилизированном свете тут и речи быть не может.

[027]

 Сообщение от galex :

до 2.45 даже, ибо максимальное у него 7в

Спасибо за поправку, действительно, 6 - это максимальное рекомендованное из другой таблички.

 Сообщение от galex :

(ну если выход считать входом.)

Этой фразы я не понял. Входа у 7135 нет.

 Сообщение от galex :

но рассеивать не сам по себе, а с теплоотводом же, если долговременно.

Я где-то утверждал, что без?

 Сообщение от galex :

какое такое замыкание? при кз там будет рассеиваться мощность менее 1мВт.

Обыкновенное, по выходу.

[Maksym]

 Сообщение от 027 :

Вывод: на обеспечение дополнительного отвода тепла от микросхем 7135 можно смело забить.

Исключительно благодаря наличию защиты от перегрева и отключению стабилизатора по нагреву до критической температуры, чем он и занимается если его не припаять к приличному куску меди. На практике сталкивался не единожды.

 Сообщение от 027 :

Ни о каком стабилизированном свете тут и речи быть не может.

Может, если применять вместо разнофаеров Sanyo 2600.

[027]

Ну, если считать стабилизированным светом три минуты, то да.