Partie électronique


Choix du driver de LED

La technologie des LEDs de puissance évolue vite, et les circuits intégrés permettant de les piloter aussi. Notre choix s'est porté sur un nouveau circuit fabriqué par National Semiconductor, le LM3404 dont voici la datasheet. C'est un générateur de courant constant à découpage spécialement conçu pour cet usage. Thierry en explique le fonctionnement sur son site, et il a même prévu une feuille de calcul Excel pour déterminer la valeur des composants.


Schéma retenu

schema.jpg

La nomenclature est la suivante :

Repère Désignation
Cb Condensateur céramique X7R 10nF 50V boîtier CMS 1206
Cf Condensateur céramique X7R 100nF 50V boîtier CMS 1206
Cin Condensateur tantale 15µF 10V boîtier CMS 1206
Co Condensateur céramique X7R 1µF 25V boîtier CMS 1206
D1 Diode Schottky 1A PRLL5817 boîtier SOD87 (datasheet)
K1 Interrupteur unipolaire on-on APEM 5636A + capuchon étanche APEM U1331
L1 Inductance de puissance 47µH Coilcraft MSS7341-473ML (datasheet)
Led1 Seoul Z-LED P4 Rank U (Z-W4218-2-U)
Ron Résistance 68Kohms 0,25W boîtier CMS 1206
Rsns Résistance CMS 0,33ohms 1W (datasheet)

Tous ces composants hormis la LED et la self L1 sont approvisionnables chez Radiospares.

Résumé du choix des composants annexes au LM3404 :

Tous les composants ont été calculés avec la feuille XLS de Thierry précédemment citée.

Les points de départ étaient les suivants : nous alimenterons la Seoul P4 sous un courant constant (thérorique) de 700mA, avec une tension d'entrée comprise entre 7,2V et 9V. La tension Vf théorique aux bornes de la LED sera de 3,6V pour ce courant.

vf_p4.jpg

A savoir : le LM3404 est prévu pour fournir un courant max de 1,2A, avec une tension d'entrée comprise entre 6V et 42V.

Avec les données précédentes, nous obtenons les valeurs calculées suivantes (pour 7,2V) :

Dans un soucis de miniaturisation, il y a quelques "points chauds" dans le choix des composants :


L'alimentation

Dans un soucis de commodité (chargeur d'accus, disponibilité, coût...), nous souhaitons utiliser des accus NiMh ou des piles alcalines de type AA. Donc pour obtenir 7,2V il faut mettre 6 accus NiMh 1,2V en série. Il existe des coupleurs tout faits dispos chez Selectronic, avec une prise type pile 9V.

coupleur.jpg

Ceci nous donnera donc en théorie un peu plus de 6 heures d'autonomie avec des accus 2300mA/h. Ce n'est pas utile de faire du calcul de précision pour déterminer l'autonomie réelle, même en connaissant le rendement du LM3404, car celle-ci sera en grande partie dûe à l'état des accus et à leur capacité réelle avec un tel courant de décharge.

Les boîtiers éclairage et alimentation seront séparés, il faudra un câble entre les 2. Le boîtier éclairage contenant la LED et la carte électronique est prévu pour être fixé sur le cintre et le boîtier d'alimentation sous la potence, le câble sera donc très court (entre 20cm et 30cm), il est donc là aussi inutile de se lancer dans un calcul de chute de tension car celle-ci sera très faible. C'est donc plutôt la connectique choisie qui détermine la section des fils : le boîtier éclairage sera muni d'un presse-étoupe et du câble avec un connecteur jack d'alim classique au bout. Le boîtier alimentation quant à lui accueillera une embase jack femelle.

connect.jpg

Le fil utilisé sera du KU01 gauge 22 (section 0,38mm²) recouvert d'une gaine thermorétractable noire, ainsi que d'une surépaisseur côté fiche jack mâle afin de garantir un minimum d'étanchéité à ce niveau.


Le circuit imprimé

Toujours dans un soucis de miniaturisation, il est aussi plus pratique d'intégrer des composants CMS sur un circuit imprimé que sur une "plaque à trous". Nous avons ainsi décidé de réaliser un typon avec le logiciel TCI amplement suffisant pour ce genre de travail.

Le résultat est le suivant (cliquez sur l'image pour télécharger le fichier Tci) :

circuit_tci.jpg

La carte, sans le découpage des coins, est un carré de 21,59mm. Aucun calcul de taille de piste n'a été effectué, celles-ci étant volontairement surdimensionnées. Les empreintes pour D1, L1 et Rsns ont été faites manuellement avec des pistes. Les pastilles "+" et "-" accueilleront les fils d'alim tandis que les pastilles "A" et "K" (pour anode et cathode) serviront à connecter la LED.


Remarques

1°) Il existe un autre circuit très pratique pour piloter une LED mais à 350mA cette fois. Ce circuit est le LTC3490 de Linear Technology détaillé aussi par Thierry sur cette page. Il nécessite moins de composants externes mais surtout il peut être alimenté entre 1V et 3,2V car il contient un élévateur de tension.

2°) Suivant la manière dont vous fabriquez ou faites fabriquer vos circuits imprimés, attention à la génération des fichiers Gerber par TCI (problème de "." et de ","). Ce problème sera peut-être corrigé dans une future version (la version courante à la date d'écriture de cette page est la 3.5). Voici un exemple concret en ce qui concerne le circuit imprimé présenté ici avec le fichier Gerber original généré par TCI et le fichier corrigé (les fichiers Gerber sont de simples fichiers texte).

3°) A titre d'information pour visualiser un fichier Gerber il existe un logiciel gratuit, à usage pro surtout, GC-Prevue. Il suffit d'importer un fichier Gerber via File => Import et cela donne ceci :

gerber.jpg

Très utile pour vérifier le circuit avant de le faire fabriquer, le format Gerber étant un standard.