MOSFET reduce el tiempo de conmutación del LED: por qué y cómo resolverlo

En lugar de un MOSFET, considere una compuerta lógica CMOS rápida como controlador LED. Por ejemplo, AC04 con todas las puertas en paralelo. Obtendrá baja impedancia de salida, baja capacitancia de entrada y cortos tiempos de conmutación. Utilice un buen desacoplamiento y conexiones cortas, el circuito es bastante rápido.

Está bien. Veo que publicaste una foto de la configuración:

enlace

Vamos a analizarlo.

Hay un cable de pinza de cocodrilo de tierra ondulado conectado a la sonda de alcance, por lo que las mediciones de tiempo de subida rápida serán incorrectas debido a la inductancia de la sonda. Por lo tanto, realmente no confío en los trazados de alcance publicados.

Parece que hay cables largos que conducen a una fuente de alimentación fuera de la pantalla, lo que sugiere una alta inductancia en la fuente de alimentación ... pero el pequeño PCB de prueba es demasiado pequeño para distinguirlo.

Ahora, me pregunto si hay un condensador de desacoplamiento de suministro local en esta pequeña placa. También debe haber una resistencia limitadora de corriente en serie con el LED.

Como no se menciona ninguno en la descripción, aceptaré el peor de los casos: sin resistencia ni condensador.

• MOSFET se enciende. Parece limpio.
• La corriente del LED aumenta muy lentamente debido a la inductancia del cableado.
• MOSFET se apaga, también limpiamente.

Al apagar, suceden cosas interesantes. Como no hay un condensador de desacoplamiento local en el suministro, una vez que el FET está abierto, tenemos un tanque resonante LC de serie que incluye la inductancia del cable y las capacitancias del LED y del FET. Suena, produciendo las enormes oscilaciones en el apagado.

El timbre es lo suficientemente malo como para revertir la polarización del LED en más de 20 voltios, lo que garantiza una descarga rápida de su capacidad y, por lo tanto, un apagado rápido. Esto explica por qué se apaga mucho más rápido de lo que se enciende.

Además, si observa la traza de su detector de luz (azul), notará que el LED vuelve a encenderse un poco, cuando la corriente del timbre lo desvía. Pero eso también podría ser un acoplamiento entre su sensor y su cableado, si está cerca.

Ahora, el hecho de que publiques este rastro de alcance, con un timbre tan enorme, y no parece molestarte, me hace pensar ... que necesitas ayuda con cosas de alta velocidad.

Ahora ... en orden de complejidad:

Si su LED tiene Vf de unos pocos voltios, simplemente condéquelo desde un búfer robusto y rápido como el 74ACxx, con una resistencia, por supuesto. Use una pieza SMD, sobre el plano del suelo, con desacoplamiento sólido, diseño limpio, etc. Para un encendido y apagado más rápido, omita la resistencia limitadora de corriente con un capacitor pequeño, equivalente a la capacitancia del LED.

En lo que respecta a otros métodos, si desea un apagado rápido, también necesita una manera de descargar rápidamente la capacitancia del LED cuando lo apaga (que el esquema de la puerta lógica proporciona de forma gratuita) . Tu FET no hará esto. Encenderá el LED rápidamente, pero apagará.

Otras formas de hacerlo son lo suficientemente complejas ... primero debes probar las puertas lógicas en paralelo.

Estoy agregando una respuesta, ya que esto permite imágenes, los comentarios no.

Probé lo siguiente (basado principalmente en los comentarios de peufeu):

• Agregue una resistencia de orificio pasante de 100 nF en la parte superior del LED y la fuente del MOSFET.
• Use un 'inversor hexadecimal' TC74AC04P para controlar el LED. Conecté tres salidas del inversor para controlar el LED (esto era más simple porque estaban todas en el mismo lado) parte: enlace

Las mediciones se representan a continuación. La salida del LED se midió como se discutió en la pregunta original. No se usaron resistencias limitadoras actuales (sé que esta es la mejor práctica pero no estaba seguro de cómo determinar qué debo usar ya que estoy 'fuera de la hoja de datos').

Puede ver que el condensador de desacoplamiento detiene el sonido masivo y permite que el LED se eleve mucho más rápido. Sin embargo, el tiempo de caída podría ser más largo.

El inversor también funciona bien y si conecto todas las salidas debería producir más luz. Sin embargo, en mi aplicación realmente quiero:

• Para conducir 3 LEDs simultáneamente
• Reduzca el recuento de piezas ya que este circuito / componente se destruirá
• Use una unidad de 7V como los experimentos sugirieron que esto produjo la mayor cantidad de luz

Así que voy a utilizar el sistema MOSFET. Ya he hecho un prototipo y parece funcionar.

Gracias a todos por sus respuestas, especialmente a peufeu por su análisis detallado.

Para ese tipo de velocidad, piense en un mecanismo de transmisión basado en la corriente. Aka bjt.