sumidero de corriente de baja pérdida

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Estoy trabajando en un dispositivo alimentado por batería que tiene 4 controladores LED individuales. La salida de los LED se controla con señales PWM separadas desde una pequeña MCU.

Esto tiene que ser de bajo costo, y una forma de bajo costo para regular la corriente a través de los LED es usar sumideros de corriente, pero tengo problemas para encontrar un buen circuito.

Elcircuito1essimple,baratoyrobusto,yesindependienteenelniveldelaseñalPWMsiemprequesealosuficientementealtocomoparaencenderelMOSFET.LadesventajaesquelacaídadevoltajesobreR(ajuste)tienequeserde0.5a0.7voltiosantesdequeQ2comienceaconducir.ElLEDconelVfmásaltotieneunatensióndirectade3.6V(máx.).Unapérdidaconstantede0.5-0.7voltiosesbastantealtacuandoseusan4celdasAA.

Elcircuito2espotencialmentemáseficienteyaquenohaycaídadediodo.PuedousarunapequeñaR(juego),digamosunacaídadevoltajede0.1voltios.Dadoqueambosterminalesdelamplificadoroperacionaltienenquetenerelmismopotencial,tendréqueconducirelamplificadoroperacionalconunaseñalPWMde0.1voltiosyesoparecemuypequeño.Unagrandesventajaqueveoesquelacorrienteestádirectamenterelacionadaconelvoltajedeentradaenelpinnoinversor.MepreocupaelruidoenlaseñalPWM.

¿Algunaideaparaunsumiderodecorrientedebajocostoyaltaeficiencia?¿Unamejoraenloanteriorounenfoquediferente?

EDITAR:Paraaclarar,"eficiencia" puede no ser la descripción correcta, el objetivo es obtener más energía de las baterías. Una diferencia de 0,6 voltios significa más potencia durante la vida útil de las baterías.

    
pregunta morten

2 respuestas

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Lo que me viene a la mente para un espacio libre mínimo es un circuito espejo actual:

Advertencia: no lo he intentado yo mismo.

Esto debería funcionar para voltaje de batería de hasta 3.8 V o un poco más.

Probablemente funciona mejor con un par de transistores emparejados. Estos están disponibles a menos de $ 0.40 cada uno en pequeñas cantidades (encontré el BCM61B de NXP en una búsqueda rápida), por lo que este es un costo bastante bajo.

El resistor en el emisor de la izquierda está allí, de modo que el LED obtiene un múltiplo de la corriente activada a la derecha (aproximadamente (2.5 - 0.7) / R), lo que mejorará la eficiencia energética del circuito. Sin embargo, sospecho que aportará cierta variabilidad en la corriente del controlador LED de una ubicación a otra, por lo que tendrá que hacer algunos experimentos para ver si esto es un problema.

    
respondido por el The Photon
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Dividir R3 en 2 partes.

Coloque un TL431 (2.5V) o TLV431 (1.25V) o un regulador de pinza más barato si puede encontrar una ( nota 1 ) desde el punto central de la división R3 hasta el suelo.

El regulador de la abrazadera ahora mantiene constante la unidad de voltaje.
 Cuando la unidad está baja, el regulador está apagado y no hay corriente de la unidad.
 Cuando la unidad es alta, la abrazadera establece el límite superior.  El tiempo de respuesta de la pinza puede establecer un límite superior en la frecuencia PWM, pero también lo hará el amplificador operacional. Obteniendo "bastante dudoso" por 100 kHz. Posible con la debida atención a la ficha técnica.

  • Nota 1: el diodo zener se puede utilizar como pinza con cierta pérdida de precisión. Incluso si N de estos se dirigen en paralelo, es probable que se conduzcan desde el mismo tipo de entrada, por lo que el Zener se comportará de manera similar en todos los casos.

Para una solución entre el regulador Zener y la abrazadera, el costo de los circuitos N es tener un solo regulador de la abrazadera y conectar el punto medio de la división R3 a través de un diodo al regulador de la abrazadera. Puede producir un resultado totalmente aceptable. Siempre que la pinza sea alimentada por una resistencia separada para darle una corriente de retención, la pinza no se apaga cuando PWM está apagada, lo que es una ventaja.

Digikey tiene TLV431 en $ US0. 54/1, $ 0.484 / 10, $ 0.32 / 100, $ 0.186 / 1000, $ 0.142 / 10000

¿Aproximadamente $ US0.07 en China o Hong Kong en 3000? cantidad LR432 - Leshan Radio - pieza original basada en Motorola (sociedad conjunta).

Variaciones entre canales cuando se usa una pinza común:

La variación puede ser aceptable si la salida de luz se utiliza para aplicaciones de visión humana "normales".

Me imagino que podría sujetar a cada uno a 0.1V entre sí y probablemente a 0.05V. Muy fácilmente probado. Si la abrazadera es rígida con la carga, que puede estar dentro de límites muy ajustados, entonces la variación está en el diodo Vf con la corriente y entre los diodos. La corriente variará ligeramente con el voltaje de activación y el valor de la resistencia de activación, pero la tensión puede variar solo un 10% como máximo (0.3 V en 3V3) y la resistencia puede ser de un 1%. La caída de diodos es teóricamente una función solo de las propiedades del silicio, la temperatura y la corriente.

Si utilizas un 0,5% de TLV431 o equivalente a 1,25 V, la pinza sería aproximadamente un Vbe (= diodo Vf) superior a aproximadamente 1,9v. El diodo Vf varía con la corriente y la temperatura como arriba.

Variando 1.9V por +/- 0.1V ~ = +/- 5% y probablemente real del 5% en total.
 Con Rset, R2, R3 = 1%, todavía obtienes un% o pocos errores, por lo que el error de sujeción no es mucho más.

Ojo / cerebro puede ver

  • 50% de diferencia entre dos luces que no se ven simultáneamente

  • o diga 25% de lado a lado iluminando una escena general o

  • Un pequeño porcentaje - quizás 5% - 10% de rango, con luces "lavando las paredes una al lado de la otra.

¿Si estuvieras usando esto para, por ejemplo, mezclar RGB +? Colores o similares te pueden interesar más. Pero creo que la distinción de variación de tono puede ser bastante insensible para la mayoría de las personas. He realizado pruebas de nivel de luz como anteriormente, pero no variaciones de tono, pero mis impresiones generales sobre el tono vienen después de observar una gran cantidad de LED "en el camino".

    
respondido por el Russell McMahon

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