attiny85 zasilanie bateryjne dioda 1W
• ATtiny85 możesz bezpośrednio zasilić z ogniwa Li-Ion/Li-Po (2,9–4,2 V) lub z 3 × AA/Ni-MH (3,0–4,5 V), pod warunkiem że napięcie nie przekroczy 5,5 V.
• Do diody LED 1 W (≈ 3,2 V / 350 mA) konieczny jest zewnętrzny driver prądowy – co najmniej tranzystor logic-level MOSFET z rezystorem, a optymalnie przetwornica stałoprądowa (buck/boost).
• ATtiny85 steruje driver (pin PWM lub EN), sam pobierając mikroampery w uśpieniu; LED otrzymuje stabilny prąd, a bateria pracuje z najwyższą sprawnością.
Kluczowe punkty
– zakres napięć ATtiny85: 2,7–5,5 V (1,8 V dla wersji „V”).
– prąd pinu I/O ≤ 40 mA ⇒ wymagany klucz/driver dla 350 mA.
– Li-Ion 1 s lub 3×AA + driver CC 350 mA zapewnia >85 % sprawności i stałą jasność.
• ATtiny85
– VCC typ. 3,3 V (z baterii lub LDO)
– prąd aktywny 0,3–1 mA @ 1 MHz; ≤ 1 µA w trybie PWR-DOWN
• LED 1 W (biała)
– Vf = 3,0–3,6 V; If = 300–350 mA
– moc cieplna ≈ 0,7 W ⇒ radiator ≤ 20 K/W
| Źródło | Zakres U | Zalety | Wady | Driver LED | Efektywność systemu |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 × Li-Ion 18650 | 4,2→2,9 V | wysoka pojemność, 10 A impuls | wymaga ochrony, Vf LED ≈ Ubat | Buck-boost CC (TPS63070, LT3518) lub boost CC (MT3608 mod.) | 85–92 % |
| 3×AA alkal./Ni-MH | 4,5→3,0 V | łatwa wymiana, brak ładowania | pojemność mniejsza, rezystancja wewn. | Buck CC (PT4115, PT4117) lub liniowy AMC7135 | 70–90 % |
| 1×LiFePO₄ | 3,6→2,5 V | brak przeładowania >3,6 V | Vf LED ≈ Ubat (niski zapas) | Boost CC | 80–88 % |
3.1. Najprostszy włącznik: MOSFET + rezystor
Li-Ion → LED → R = (Ubat-Vf)/I ≈ 1,5 Ω/2 W → DRAIN MOSFET → GND
Gate MOSFET ← PB0 (PWM) przez 100 Ω • Straty rzędu (Ubat-Vf)/Ubat ⇒ 15–25 %
• Jasność spada wraz z napięciem baterii.
3.2. Liniowy stałoprądowy AMC7135 (350 mA, dropout ≈ 120 mV)
• Sprawność ≈ Vf/Ubat → 75–85 % przy Li-Ion 4,2→3,5 V
• Wejście “EN” można sterować pinem ATtiny (aktywne logic-high 2,5 V).
3.3. Impulsowy driver CC
• Buck (PT4115, MP1584 CC-mod) – gdy Ubat > Vf+0,3 V
• Boost (MT3608, TPS61088) – gdy Ubat < Vf
• Buck-Boost (LT3474, TPS63070, RN1305) – pełny zakres 2,5–5 V
Często mają pin DIM/EN do sterowania PWM (100 Hz–20 kHz) z ATtiny85. Sprawność 88–95 %.
• Fuses: internal 1 MHz, BOD 2,7 V (lub 2,5 V przy Li-Ion)
• Tryb PWR-DOWN gdy LED OFF:
set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN);
sleep_enable();
power_all_disable();
sleep_cpu();• Timer0/1 PWM 500–1 kHz, 8-bit, do płynnej regulacji jasności.
• ADC wewnętrzny 1,1 V ref do monitoru napięcia baterii (dzielnik 1:2; pomiar co 1 s po przebudzeniu).
Ifull = 350 mA, LED duty = 100 %
IµC_avg = 0,3 mA aktywne + 0,01 mA sleep
Itotal ≈ 350,3 mA → t ≈ 8,5 h
Przy PWM 25 %: Itotal ≈ 88 mA → t ≈ 34 h
• Nowe układy buck-boost LED (TPS61390, MAX77650) umożliwiają pracę z jednej baterii Li-Ion w pełnym zakresie 2,5–4,35 V z >90 % sprawnością i wewnętrznym FET-em 0,08 Ω.
• Popularne gotowe moduły CC 350 mA oparte na PT4115 lub AL8805 kosztują <2 € i mają pin DIM — idealne do projektów hobbystycznych.
• Coraz częściej stosuje się sterowanie dwoma prądami (H-mode/L-mode) zamiast ciągłego PWM, by wyeliminować EMI (trend w latarkach EDC).
• Rds(on) MOSFET-a logic-level (IRLML6344, AO3418) przy Vgs=3 V jest <40 mΩ → straty 0,35² A × 0,04 Ω ≈ 5 mW.
• Dla diody czerwonej (Vf≈2,2 V) wystarczy boost 5 V→2,2 V? Nie. Red VF < Ubat 1 s Li-Ion, więc stosuj buck lub liniowy.
• Temperatura złącza (Tj) ≈ Ta + RθJA × Pd; dla 1 W LED na „gwiazdce” RθJA ≈ 20 K/W → ΔT ≈ 14 K.
• Ogniwa Li-Ion wymagają układu PCM — przepisy transportowe ADR/IATA zabraniają wysyłki urządzeń z niezabezpieczonym akumulatorem.
• Normy EMC (EN 55032) – przetwornica impulsowa >150 kHz musi mieć LC-filtr i masę gwiazdową; hobbystyczne projekty z MOSFET+rezystor zwykle nie wymagają testów.
• Ochrona użytkownika przed oślepieniem: PWM >1 kHz eliminuje artefakty, lecz bardzo wąskie impulsy (<5 µs) mogą generować szum RF – wymagane ograniczenie w niektórych krajach (np. FCC Part 15).
• Prosty rezystor + MOSFET działa tylko tak długo, jak Ubat > Vf; poniżej ~3,1 V LED gaśnie.
• Liniowy driver AMC7135 wymaga min. 3,4 V; Li-Ion przy 3,0 V już nie zapewni pełnego prądu.
• Przetwornice impulsowe generują EMI – w aplikacjach audio lub czujnikowych konieczne jest ekranowanie i filtrowanie.
• Porównaj układy buck-boost: TPS63070 vs. LT3474 pod kątem wpływu ripple na pomiary ADC.
• Zbadaj wpływ częstotliwości PWM (122 Hz–31 kHz) na subiektywne migotanie (IEEE 1789-2015).
• Testuj algorytmy oszczędzania energii (śledzenie stanu baterii coulomb-counter MAX17048).
Projekt „ATtiny85 + dioda 1 W na baterii” wymaga oddzielenia logiki (µC) od zasilania LED. Najbardziej efektywne i stabilne jest użycie:
• ogniwa Li-Ion 1 s,
• impulsowego drivera stałoprądowego 350 mA z pinem EN,
• ATtiny85 taktowanego 1 MHz, uśpionego między impulsami,
co daje 8–9 h świecenia przy pełnej mocy lub >30 h przy 25 % PWM z jednej baterii 3000 mAh.
Takie podejście gwarantuje wysoką sprawność, stałą jasność i minimalne ryzyko uszkodzenia zarówno mikrokontrolera, jak i LED.