Controlar los LED de alto rendimiento con un microcontrolador

2

Me gustaría construir un circuito para controlar con precisión la corriente a través de un par de diodos (LED y láser). Me gustaría minimizar el número de componentes si es posible. El consumo de energía no es una preocupación principal, por lo que los reguladores lineales y las resistencias de disipación están bien.

Estoy viendo un circuito basado en LM317 y esto funcionará bien para un constante o un potenciómetro Corriente sintonizada, pero quiero que mi corriente sea controlable por un microcontrolador. ¿Cómo podría lograr esto?

Si es posible hacer esto sin un amplificador operacional adicional, BJT o FET, explique ... En realidad, explique sin importar qué. :)

Mirando para conducir los LED individualmente (o en serie) a no más de 1A. (Vf < 4V)

    
pregunta Steven Lu

7 respuestas

3

Bien, entonces el TL4242 es demasiado caro. No hay problema, aún puede hacer una fuente actual utilizando componentes más comunes.

Elvoltajedeentradadefinelacorrientecomo\$I_{LOAD}=\frac{V_{IN}}{R_{SENSE}}\$.Elija\$R_{SENSE}\$enfuncióndelmicrocontrolador\$V_{DD}\$.Sisuministra\$V_{IN}\$conlaseñalPWM,lacorrientecambiaráentre\$I_{LOAD}\$ycero.

editar
NohabíamiradoelpreciodelTL4242,peroFedericotienerazón:elprecioesmuyrazonable.UstedgastaríamássiquisieracontrolarPWMelLM317.

editar:conducir2A
UnacosaquesedebetenerencuentaalseleccionarcomponentesesqueeltransistorreemplazalaresistenciaenseriequegeneralmentecontrolalacorrientedelLED.Sieltransistorfuerapuramenteuninterruptor,querríaquefueralomáseficienteposible,esdecir,disiparíamuypocapotencia.Enesecaso,unMOSFETseríalamejoropción,haymuchosdeellosquetienen\$R_{DS(ON)}\$demenosde\$100m\Omega\$.
Ahoraqueelelementodeconmutaciónesundispositivolimitadordecorriente,estonoestanimportante.PuedesusarunBJTaquí.Lostransistoresdepotenciapara2A\$I_{C}\$notienenunaalta\$H_{FE}\$,loquesignificaqueelopampdeberíasuministrarunacorrientebastantealtaenlabase,yestopuedeestarmásalládelaopampcapacidadesUntransistordeDarlingtoncomoel TIP110 es la solución.

    
respondido por el stevenvh
5

PWM es la forma de modular la salida, pero también se necesita algo más, ya que desea que la corriente sea precisa. Configúrelo de modo que cuando el pin del microcontrolador esté alto, obtenga la corriente máxima con buena precisión, luego baje de allí usando PWM.

A 300 mA desea mantener el LED apagado de la fuente bien regulada. Lo que sea que esté conduciendo, el suministro regulado es probablemente un poco más alto de voltaje y no tan bien regulado. Un buen truco es conducir el LED desde un NPN en el modo de sumidero de corriente controlado. Esto significa conducir la base directamente desde el pin de salida del microcontrolador, el emisor se conecta a tierra a través de una resistencia y el LED se conecta entre una fuente positiva y el colector. Si la fuente de alimentación del microcontrolador está bien regulada, entonces la tensión a través de la resistencia se fijará razonablemente y establece la corriente que el transistor tomará cuando esté encendido.

Por ejemplo, si el micro se está ejecutando desde una buena fuente de 3.3V, entonces el voltaje del emisor será de aproximadamente 2.6V. 2.6V / 300mA = 8.7 Ohms. Tendrá que experimentar un poco para obtener la corriente exacta que desea, ya que la caída exacta de B-E es difícil de adivinar, pero este será un buen punto de partida. De hecho, seleccionaría el tamaño del resistor estándar más cercano hacia abajo, como 8.2 Ohms, y luego calibraría el resto en el micro. Debería obtener un poco más de 300 mA con 8.2 ohmios, pero todo lo que obtenga debe ser bastante repetible. También será bastante independiente de la tensión no regulada a la que está conectado el LED, siempre que sea suficiente para ejecutar el LED. Digamos que usted mide 320mA cuando el pin de salida micro es alto. Luego ejecuta el PWM de 0 a 94.8% para obtener su escala completa de 0-300mA.

Para la mayoría de los propósitos, calcular este factor de escala una vez en el laboratorio y la codificación no será suficiente.

    
respondido por el Olin Lathrop
2

PWM es la forma típica de controlar el brillo de los LED. El LM317 es probablemente demasiado lento para esto, pero el TI TL4242 puede hacerse a pedido: es una fuente de corriente constante ajustable, controlada por PWM y capaz de entregar hasta 500 mA.

    
respondido por el stevenvh
1

No estoy seguro de cuál es tu objetivo final, pero ¿podrías eliminar la necesidad de una fuente actual por completo? Nuevamente, esto depende de lo que intenta lograr aquí y del hardware con el que está tratando. Pero, si su microcontrolador tiene hardware PWM (quizás el software PWM también podría funcionar), lo que tenía en mente era simplemente tener un MOSFET y una resistencia por diodo que quiera manejar.

El microcontrolador manejaría las puertas de los MOSFET (no podría publicar una imagen). Tenga la fuente del MOSFET atada al suelo y el drenaje al otro extremo del circuito. Usando PWM, puede controlar la corriente promedio sin mucho desperdicio de energía. Esto es muy similar a lo que sugirió @Olin Lathrop. Como dijo, debes elegir una resistencia que produzca la corriente máxima que deseas con buena precisión.

    
respondido por el dhsieh2
1

He cambiado de opinión. Sugerí esta fuente de corriente controlada por voltaje , pero pensando en ello me doy cuenta de que tiene sus problemas. La señal PWM cambia la entrada del opamp entre GND y V +, para activar y desactivar la fuente de corriente.
Esto es bastante exigente para el opamp, y tendrá que encontrar uno rápido (producto de alto ancho de banda de ganancia) para enfrentarlo. Y parece que riel a riel y rápido no van juntos fácilmente. Por eso quiero deshacerme del control operativo que maneja la señal PWM.
La idea es la siguiente: use un voltaje de entrada fijo para el opamp para que también tenga una corriente fija a través de sus LED. Ahora use la señal PWM para apagar el transistor Darlington de conducción. Puede hacer esto colocando un transistor NPN entre la base y la tierra del darlington y conduciéndolo con la señal PWM. No te olvides del transistor de base.
Cuando la señal PWM es baja, este transistor no conduce, el opamp controla el darlington y los LEDs ven la corriente programada. Cuando la señal PWM es alta, el transistor apaga el darlington y no hay corriente a través de los LED. Tendrá que colocar una resistencia en serie en la salida del opamp, de lo contrario, el transistor lo cortará. Calcule el valor de la resistencia de tal manera que, dado el \ $ H_ {FE} \ $ del darlington, obtenga el colector requerido actual.

    
respondido por el stevenvh
0

Debería poder usar la salida PWM con un filtro de paso bajo (resistencia en serie con el pin PWM y el condensador en paralelo con el extremo de la resistencia y masa). Use esto para impulsar el pin ADJ en el LM317.

Para obtener una corriente constante, necesitarás muestrear el voltaje a través de la derivación y usarlo para establecer la corriente.

    
respondido por el Joe
0

Si desea utilizar el LM317, simplemente puede reemplazar uno (o incluso ambos) de los resistores de ajuste con un potenciómetro digital. Estos son pequeños chips que emulan un bote pero están vinculados a una MCU a través de elementos como SPI o I²C para que la MCU controle la resistencia.

Microchip hace algunos, y ellos hacen muestras gratis.

    
respondido por el Majenko

Lea otras preguntas en las etiquetas