¿Puedo obtener una corriente constante en la salida de un convertidor Buck (para conducir un LED)?

Sí, es posible calcular el ciclo de trabajo para lograr una corriente LED específica, dado un conjunto específico de condiciones . Si sabe que la fuente de alimentación de 12 V se mantendrá fija, conozca el voltaje directo del LED y use una caída directa razonable a través del diodo, entonces se puede hacer.

En realidad hice algo como esto en un producto comercial, excepto que la tensión de alimentación era de una batería y podría variar. La fórmula desde el voltaje de la batería hasta el ciclo de trabajo PWM no es lineal y no es fácil de resolver en tiempo real en un micro pequeño. Sin embargo, esto se hizo con una mesa. Configuré la tabla para tomar directamente la lectura en bruto de A / D de 8 bits y generar el valor para escribir en el registro de ciclo de trabajo de PWM. Todas las conversiones y cálculos (que incluían una brecha y una raíz cuadrada) fueron realizados por el preprocesador utilizando matemáticas de punto flotante y el resultado se cargó en la tabla en el momento de la compilación. Funcionó bastante bien. La corriente del LED se mantuvo dentro del 10% del objetivo en todo el rango de voltaje de la batería.

El diseño tiene demasiados problemas para que valga la pena intentar solucionarlo. Mejor es usar un circuito que esté diseñado para funcionar correctamente y mejor aún es aceptar algunas pérdidas de sentido para aumentar (no disminuir) la simplicidad y la capacidad de diseño.

Un MOSFET de canal N (como se muestra) debe tener su puerta activada por encima de su origen mediante Vgs_operating. Por lo general, esto es de 3 a 6 voltios y rara vez es inferior a 1 V con incluso MOSFET de Vgsth muy bajos. Como la fuente tiene un potencial de V + = 12V cuando el MOSFET está activado (como notas de brhans), la puerta debe ser ARRIBA de V + por Vgs_operating. Es decir, de 13 a 18 V dependiendo del MOSFET utilizado. Por lo tanto, necesita un voltaje más alto que + 12V para que el 555 conduzca la compuerta (desde un controlador de arranque u otra fuente, o para usar un MOSFET de Cannel P).

Mientras que una fuente de voltaje puede implementarse en lazo abierto usando Vout ~ = Vin x Dt / T, intentar usar esto para configurar una corriente de LED en lugar de voltaje es aproximadamente imposible (para valores de aproximadamente cerca de "ciertamente").

Es probable que el LED Vf sea un poco más de 2V a 200 mA, pero si asumimos que es 2V como se muestra, entonces, si se usa una resistencia de detección de corriente de 0.1V en la conexión del cátodo del LED a tierra, entonces habrá una pérdida de eficiencia de ~ = Vsense / V_LED = 0.1v / 2v = 5% incurridos. Esto puede ser aceptable en realidad.

El NCP3065 / NVC3065 de bajo costo y fácil de usar tiene un voltaje de detección de 0.235V. Esto se puede reducir con algunas resistencias adicionales. La eficiencia general no es maravillosa (ver fig 17 & fig 20 en Hoja de datos NCP3065 . Será más alto de lo que se muestra allí, ya que los gráficos son de 700 mA o más.

Los ICs de salida síncrona modernos por unos pocos dólares permitirán un Vsense más bajo.

Se podría usar un sensor de efecto Hall para proporcionar una detección de corriente de pérdida aproximadamente cero.

Debería lograrse una eficiencia general del 90% +.

Suponiendo que el MOSFET estaba cambiando correctamente, no funcionaría.

El circuito se aproximará a una fuente de voltaje fijo de voltaje 12V * (ton / (ton + toff)) y una baja impedancia de salida. Eso no dará como resultado una corriente controlada a través del LED; tenderá a conducir a demasiada o muy poca corriente.

Si lo necesita para suministrar una corriente constante, necesitará un sensor de resistencia en algún lugar y algún tipo de retroalimentación (no necesariamente un bucle cerrado alrededor del LED, pero al menos la corriente del interruptor debe controlarse).