YX8018 – schematy, aplikacje, parametry, lampki solarne, boost, LED, Ni-MH, QX5252F

Pytanie

yx8018 schematy

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Najczęściej spotykany schemat z układem YX8018 to prosta przetwornica typu boost z jedną cewką (47 – 220 µH), zasilana z pojedynczego akumulatora 1 × Ni-MH / Ni-Cd (1,2 V) i ładowana bezpośrednio z panelu PV 2 – 3 V.
• Cewka L znajduje się między VDD (pin 4) a LX (pin 1), a dioda LED między LX (anoda) a GND (katoda, pin 2). Panel PV+ podaje napięcie zarówno na VDD (ładowanie), jak i na CE (pin 3) – dzięki temu w dzień układ wyłącza LED, a w nocy rozpoczyna pracę przetwornicy.
• Dzięki zmianie wartości cewki można regulować prąd LED wg zależności z datasheetu (np. 220 µH ≈ 6 mA, 47 µH ≈ 27 mA).

Kluczowe punkty
• 4-wyprowadzeniowy układ TO-94: 1-LX, 2-GND, 3-CE, 4-VDD
• Jeden akumulator, jeden panel PV, jedna cewka, brak zewnętrznego klucza
• Automatyczna detekcja zmierzchu na pinie CE
• Typowa sprawność 75 – 85 %, prąd LED zależny od indukcyjności

Szczegółowa analiza problemu

1. Struktura i wyprowadzenia

2. Schemat minimalny „1 × Ni-MH + 1 LED”

      Panel PV 2-3 V
          +                L 47-220 µH
          |                〱〱〱
 PV+ o----+-------------+--■■■--+----o LX  (1)
          |             |       |
          |             |       |<|  LED
          |             |       |   (biała)
          |             |       |
          |             |      GND o----o (2)
          |             |                |
          |             |                |
          +---- R(0-330k) ----o CE (3)   |
          |                              |
 Akku + o-+------------------------------+----o VDD (4)
          |
 Akku ‑ o------------------------------------o GND

Uwagi:
• R między PV+ a CE pozwala precyzyjnie nastawić próg zadziałania (standardowo brak rezystora – CE zwarty z PV+).
• Blokującą diodę Schottky między PV+ a akumulatorem można dodać, gdy panel cechuje się znaczną upływnością nocą.

3. Warianty aplikacyjne

a) Wiele LED (szeregowo) – przy LiFePO₄ lub Ni-MH x2; całkowite Vf ≤ 3,3 V.
b) Podwyższony prąd LED – zmniejszamy L (≥ 22 µH) lub stosujemy dwie równoległe diody LED.
c) Akumulator LiFePO₄ 3,2 V – wymagany prosty układ LDO/diody lub nadzornik 3,6 V, gdyż YX8018 nie obsługuje pełnego CC/CV.
d) Wysoka moc (≥ 80 mA) – zewnętrzny MOSFET sterowany z LX (jako open-drain) + większa cewka 10 – 22 µH.

4. Mechanizm pracy (boost „joule-thief”)

1. MOSFET zwiera LX do GND → L magazynuje energię.
2. Wyłączenie MOSFET-a → napięcie samoindukcji na LX > Vf LED → energia L rozładowuje się przez LED do masy.
3. Cykl ~100 – 500 kHz zapewnia ciągłe świecenie.

5. Zależność L--I_LED (dane z noty i pomiarów)

* Szacunkowo, przy 100 % sprawności ładowania.

6. Ładowanie akumulatora

– W najtańszej konfiguracji prąd PV płynie przez wewnętrzną strukturę IC (CE → VDD). Brak dokładnego ograniczenia prądu – panel ≤ 50 mA.
– Dla ochrony akumulatora warto dodać diodę Schottky (1N5819) i rezystor 10 Ω–100 Ω szeregowo.

Aktualne informacje i trendy

• YX8018 wciąż króluje w lampkach ogrodowych, lecz na rynku pojawiają się zamienniki QX5252F, ANA608 i nowe wersje YX8019 (większy prąd).
• Coraz częściej projektanci sięgają po scalone kontrolery z MPPT i pełnym BMS (np. BQ25505, CN3791) dla wyższej sprawności i obsługi Li-ion.
• Miniaturowe cewki ekranowane, LED typu 2835/3030 o skuteczności > 200 lm/W pozwalają obniżyć prąd przy zachowaniu jasności.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Analogią dla YX8018 jest „joule thief” – popularny układ edukacyjny. Różnica: YX8018 ma wbudowany MOSFET i automat zmierzchowy.
• Wartości L z rdzeniem toroidalnym (np. 10 × 6 mm, AL ≈ 100) zmniejszają straty rdzenia względem SMD 0608.
• Prosty wzór szacujący prąd LED (zakładając ~30 % wypełnienia impulsu):
\[ I{LED} \approx \frac{V{BAT} \cdot D}{L \cdot f} \]
gdzie f ≈ 250 kHz, D zależy od obciążenia (typ. 0,3).

Aspekty etyczne i prawne

• Ni-Cd objęte restrykcjami RoHS – w nowych projektach stosuj Ni-MH lub LiFePO₄.
• Zwróć uwagę na recykling zużytych akumulatorów i paneli PV.
• Lampki solarne montowane na zewnątrz powinny spełniać normy LVD (2014/35/UE) i EMC (2014/30/UE).

Praktyczne wskazówki

1. Dobór cewki – pomiar RDC < 2 Ω i prąd nasycenia co najmniej 3 × I_LED_peak (zwykle > 200 mA).
2. PCB – krótka pętla VDD-L-LX; masa gwiaździsta minimalizuje EMI.
3. Testy – obserwuj przebieg na LX oscyloskopem; poprawny impuls to ≈ 250 kHz, amplituda 3 – 5 V > Vbat.
4. Modyfikacja jasności – najłatwiej zmieniać L lub wstawić rezystor 1-3 Ω w szereg z LED.
5. Zabezpieczenie PV – dioda Schottky + kondensator 100 µF chronią układ przy burzach ESD.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• YX8018 nie posiada precyzyjnego ograniczenia ładowania – długotrwała praca na silnym słońcu może przeładować Ni-MH.
• Sprawność spada przy małym napięciu akumulatora (< 0,9 V).
• Brak funkcji UV-LO dla Li-ion – nie stosować z ogniwem Li-ion bez zewnętrznego BMS.

Sugestie dalszych badań

• Analiza YX8019/QX5252F pod kątem wyższego prądu i napięcia startu.
• Implementacja prostego MPPT na CE (np. mikrokontroler + PWM) zwiększa efektywność ładowania o 10-15 %.
• Symulacja w LTspice (model „joule thief”) dla optymalizacji L i LED.
• Porównanie z układami typu BQ25505 (ultra-low-power boost + MPPT).

Krótkie podsumowanie

Układ YX8018 pozwala zbudować niezwykle tani i prosty driver LED z automatycznym ładowaniem akumulatora z panelu PV. Kluczowe elementy to: cewka 47 – 220 µH, pojedynczy akumulator 1,2 V, panel 2 – 3 V oraz LED podłączona między LX a masę. Zmianą indukcyjności sterujemy prądem LED i czasem świecenia. Choć funkcjonalność jest ograniczona (brak precyzyjnego BMS), YX8018 nadal pozostaje najpopularniejszym rozwiązaniem w lampkach ogrodowych – a jego zrozumienie jest doskonałym wstępem do bardziej zaawansowanych, nowoczesnych kontrolerów solarnych.