Convertidor de impulso de LED de celda única

Vas a tener que revisar algunas cifras:

El transistor FMMT617 está clasificado en Vcemax de - 20 27 V (en typ max)
Incluso en el valor máximo, estará pensando en romperse con 10 LED de 2,8 V.
Podría operar, por ejemplo, una matriz de LED 5S2P, una pequeña resistencia en cada cadena en serie, digamos en el rango de 22 a 47 ohmios, caerá alrededor de 0,5 a 1 V y ayudará a estabilizar las dos cadenas paralelas.

Alternativamente, se podrían usar otros transistores. Un BC337-40 o su equivalente SMD PUEDE funcionar muy bien allí, incluso con una cadena 10S. .

Potencia de salida = 28 V x 23 mA = 644 mW
La tabla de eficiencia correspondiente a su circuito se encuentra en la página 7 de la hoja de datos .
A 0,8 V muestra una eficiencia de alrededor del 77 %. Estos gráficos son "típicos", por lo que dicen el 75%.
Entrada de potencia = Salida de potencia/eficiencia = 644 mW/0,75 = 860 mW
A 0,8 V como i = P/V, I = 0,86/0,8 = 1,07 A.
Eso es MEAN Iin, por lo que a medida que la corriente de entrada aumenta linealmente (para un inductor puro), Ipeak = 2 x Imean (ignorando el período de bajo toff), por lo que
pico = 2 x 1.07A = 2.15A. [!!!]

Tiempo para cargar el inductor:
i = Vt/L o t = iL/V
Usando su propuesta de 7.2 uH
t = 2.15 x 7.2E-6/0.8 ~= 19 uS.
Toff se establece en 1,2 1,7 3,2 uS
Así que el ciclo total ~~= 19 + 1,2 a 3,2 ~= 20 uS O 50 kHz operación que está bien como < 200 kHz máx.

Unidad base de transistores:
el nivel de la unidad parece ser muy inadecuado.
La corriente de accionamiento base del IC a Vcc = 0,7 V se muestra como 1,5 - 3,5 mA. (página 2 de la hoja de datos)
Pero el transistor Vcesat se muestra como 200 mV máx. en Ic = 2,5 A (sobre su corriente) e Ib = 50 mA, y 150 mV en Ic = 1 A e Ib = 10 mA (todavía aproximadamente 3 veces lo que tiene mejor caso y 6x lo que tiene en el peor de los casos. Usted dice 0.9V min pero eso no es mucho mejor que 0.7V.
Si usa una celda alcalina, entonces es en gran parte "plana" a 1V y bajar a 0.9V le da solo un pequeño% adicional de energía.

Un arreglo "mucho mejor" si puede acomodarlo es ejecutar los LED desde una sola celda LiIon con un regulador lineal. AT Vmax de digamos 4V (no 4.2) la eficiencia es 2.8/4 = 70% y se acerca al 100% a medida que la batería se descarga.
Al sujetar la batería con un regulador de derivación a, digamos, 4,0 V, puede cargarla de manera segura sin preocuparse por la carga de CCCV siempre que la corriente de entrada máxima esté por debajo de Imaxcell (normalmente C = 2 a 3 Ah normalmente para un 18650 y tal vez 1 Ah para un AA LiIon.

Un problema es que este convertidor no "arranca" el voltaje de su controlador desde su voltaje de salida. Esto PODRÍA hacerse con un esfuerzo adicional, pero otras alternativas pueden ser preferibles.

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Regulación:

Vout será establecido por los LED y Murphy, quien puede no creer sus cálculos :-). Tenga en cuenta que la energía en la bobina (= 0.5 x L x I_peak^2 x freq) es "la correcta" en la hoja de cálculo para dar
(VLED x 2) x (ILED x 5) x eficiencia
= potencia NOCIONAL requerida por los LED.
Sin embargo, la salida de energía proviene de
la energía en L
MÁS (Vbat -V_DS1 - Iout x Rl) x Iout.
Con 2 celdas nuevas, Vbat es de aproximadamente 3V, por lo que el voltaje adicional es
~~= 3 - 0.5 - 1V. = tal vez otro 1 a 1.5V extra que el voltaje del inductor "se encuentra encima". A medida que cae el voltaje de la batería, este voltaje disminuye Y el tiempo para cargar el inductor a Imax aumenta y la frecuencia de operación disminuye (debido al mayor tiempo de carga), por lo que este efecto puede variar sustancialmente con la condición de la batería.

SI el voltaje adicional del "pedestal" de la batería sobre la que se encuentra la energía del inversor es significativo, entonces el inversor necesita "perder" la energía adicional de alguna manera, por lo que los VLED aumentarán más y los ILEDS serán más altos y...
El peligro (poco probable pero posible) es que VLED se eleve lo suficiente como para destruir el IC. Incluso si el IC está bien, los VLED serán más altos, por lo que los LED serán más brillantes y la duración de la batería será más corta.

Si ejecuta el inversor sin carga o con, digamos, 1/2 carga, Vout aumentará y destruirá el IC. Si un LED falla, pierde una cadena de dos LED, por lo que la corriente en las otras cadenas aumenta en un 20 %.

Una forma de limitar Voutmax es "una buena idea".

Todo lo anterior sucede (o puede suceder) porque el inversor está regulado por I_L_max y no por Vout o Iout.

Los métodos para controlar la salida máxima incluyen:
1. Sujete Vout con un zener capaz de absorber cualquier exceso de energía. por ejemplo, un zener 6V8 de 1 vatio.
2. Conecte un zener de 5V6 de Vout al pin 4 Isense para que cuando el zener conduzca el inversor se apague.
3. Coloque una pequeña resistencia en una cadena de LED debajo de R existente de modo que este voltaje se pueda combinar con el voltaje en la resistencia de detección de corriente R1. Esto se vuelve "complicado sin un amplificador operacional combinado.
4. Alimente el voltaje de Vout a un divisor de resistencia y tome un diodo Schottky desde allí al pin 4 Isense.

Todos los métodos pueden tomar algo de "jugar".

Usar un opamp para detectar la condición de activación y conducir pin4 es probablemente lo más fácil. Un LM358 / LM324 barato sería lo suficientemente bueno. Sin dicha información, el sistema seguirá funcionando, pero es más difícil de controlar en un punto de funcionamiento exacto.

Agregado:

Teniendo en cuenta todo lo anterior, ¿recomendaría seguir con el método de arranque? Parece que los componentes comenzarán a sumarse. La conexión inicial con 2 x AAA en serie (la entrada del controlador está conectada a la batería) no producirá los LED más brillantes, pero será más eficiente, la batería durará más y no necesito agregar el diodo shotcky, zener y un cap en la salida.

Sin arranque está bien , SIEMPRE QUE en el nivel de batería más bajo tenga suficiente voltaje para el arranque Y suficiente unidad para un brillo LED adecuado.
Sin el Schottky Vstartup está bien.
En Vbat min = 1V, digamos que tiene 2V para Vcc, lo que da una unidad base de 2 a 2.5 mA. Su transistor NSS40201 tiene buenas especificaciones, pero como muestra la figura 6, página 4 (que muestra en su pregunta), incluso la unidad de 2,5 mA es inadecuada. Para obtener una unidad de 3 mA, necesita Vcc> 5V a 25C (menos V si IC se calienta). Esto sugiere que la disposición de arranque es necesaria.

Si está construyendo uno de estos, entonces puede mezclar y combinar para obtener algo que funcione. Si está construyendo, digamos, 10 o más, debe diseñar según las especificaciones del peor de los casos y no asumir que las especificaciones serán típicas o mejores. Pobre de mí.

¿Por qué AAA? Si el tamaño REALMENTE dicta esto, entonces 'así va'. De lo contrario, los AAA son 'desagradables'. Contenido de energía mucho más bajo que AA, peor rendimiento al final de la vida y aproximadamente el mismo costo que AA.
A LiIon le iría bastante bien aquí si puedes acomodarlo. No es probable que la eficiencia total de la descarga sea peor que con el IC.

El regulador lineal 3 x AA o AAA más puede ser una opción atractiva. Vmin = VLED/3 = 2,8 V decir/3 = 0,93 V.
Vmax nuevo = 3 x 1,65 V para alcalinos pero esto cae muy rápidamente a 1,5 V/celda = 4,5 V.
Eficiencia = 2,8/4,5 = 62 % ! , pero aumenta a medida que cae Vbattery. Sospecho que la eficiencia del inversor estará por debajo del 80% en sus últimos cálculos. Para una descarga lineal de, digamos, 1,4 a 1 V/celda, promedio = 1,2 V y eficiencia media = 2,8/3,6 = 78 %. Esto es probablemente mejor que su inversor en general.

¿Cuál es la aplicación?
¿Por qué AAA?