En este circuito de aquí, los generadores de funciones de la izquierda representan los pines de salida digital de un microcontrolador. Resulta que estoy usando un Arduino Uno para ese propósito en este momento y el componente relevante sería el ATmega328, por supuesto.
Ahora estoy teniendo algunos problemas con este circuito. Uno parece ser que los pines MCU no proporcionan el rango de voltaje de salida que esperaba. Incluso cuando se establece el ciclo de trabajo de PWM al 100%, uno de los pines solo sube a 4,1 V (medido con un multímetro), mientras que los otros van a aproximadamente 4,5-4,6 V. De manera similar, en el ciclo de trabajo de 0% de PWM no bajan completamente a 0, obtengo 0.28 V en uno de ellos. Mis cálculos se basan en que estos estén a 5 V, por lo que la corriente resultante no es precisa.
Mis indicadores de riel a riel (MCP6004) funcionan bien pero no en el rango inferior. Tengo el Vss conectado a tierra, pero cuando V + se vuelve a conectar a tierra, el Vout se mantiene a una tensión ligeramente positiva. Estoy leyendo Vout's de 0.8V, 0.2V y 0.65V de esta configuración particular. Me imagino que esto podría solucionarse si puedo proporcionar un Vss negativo, ¡pero pensé que se supone que estos opamps son de riel a riel! Entiendo que puede haber limitaciones físicas en la implementación de estos dispositivos, sin embargo, es posible que tenga que vivir con ellos.
Como resultado de todos estos factores, mis LED no se apagan cuando los pines de entrada se ponen a cero (y la MCU ni siquiera llega a cero, e incluso cuando el cableado V + es cero, Vout no lo alcanza) y La precisión del control de corriente durante la parte activa del ciclo de trabajo aún depende de la tensión de salida de la MCU, que varía.
Mi propósito original de agregar opamps al circuito fue permitirme controlar el voltaje del emisor en los transistores a través de los opamps, lo que me brinda una capacidad de regulación de corriente analógica y una eficiencia mejorada al permitirme bajar el valor de la resistencia de detección de corriente . Sin embargo, parece que ciertas limitaciones (en su mayoría provenientes del opamp) han resultado en un desempeño subóptimo.
Mi iteración de trabajo anterior de este circuito era más simple. No tenía amplificadores operacionales, y simplemente conducía la base de los transistores con el MCU fuera. Esto demostró ser funcional porque durante la parte de apagado de PWM a 0,3 V o por lo menos no fue suficiente para encender el transistor, y la corriente cero fluyó a través del diodo. Durante PWM-on, el voltaje del emisor se convirtió en Vin-Vbe (Vin = voltaje de pin de salida de MCU). La desventaja de esto es que mi resistencia de regulación actual no se pudo reducir significativamente. Supongamos que Vbe es 0.7V y tengo Vin = 1V (a través del divisor de voltaje en la salida de MCU). Entonces, V_emitter es de 0,3 V durante el ciclo y la configuración de la corriente sería difícil.
Lo que puedo hacer ahora es abandonar por completo el control de corriente analógico, y tratar de obtener lo más eficiente y pequeño (en términos de cantidad y tamaño de componentes) como sea posible. Por lo poco que sé sobre los MOSFET, parece que son el camino a seguir para hacer el cambio de potencia. No sé si necesitaré una resistencia desplegable (¿es eso incluso el término correcto?) En la Puerta o no, ya que ya no tendrá una ruta a tierra como la que proporciona la unión base-emisor. Una cosa que me pregunto es cómo puedo hacer las cosas eficientes cuando intento conducir 3 LED que tienen voltajes de avance que difieren en hasta 1.5V. Supongamos que en mi corriente objetivo, el Vf del LED rojo es 2.4V y el Vf del LED verde es 3.7V. En cualquier circuito razonablemente simple que los alimente a ambos, corriendo de un riel de alimentación de 5V, ¿casi la mitad de la energía utilizada para el LED rojo debe disiparse como calor?
Puede resultar que los controladores de LED especializados sean la opción más adecuada para una aplicación PWM. Tendré que experimentar con mis TL4242 que tengo. Son lo suficientemente pequeños como para que yo pueda hacer cosas increíbles, pero en realidad ni siquiera puedo probarlos hasta que consiga mis suministros para construir algunos PCB. Ese paquete de montaje en superficie es pequeño.
Otra cosa que puedo intentar es pasar a una fuente de alimentación de mayor voltaje y poner a tierra a la MCU a un potencial más alto para poder ofrecer un mejor alcance a mis opamps. Sin embargo, no estoy realmente seguro de cómo puedo hacer esto manteniendo una buena eficiencia. ¿Hay circuitos o circuitos integrados que puedan proporcionarme un potencial negativo con solo recibir un potencial positivo? ¿O eso violará la conservación de la carga o algo así?
A pesar de este proyecto, he llegado a apreciar lo difícil que es diseñar circuitos funcionales, pequeños y eficientes. Me gustaría agradecer en particular a los usuarios stevenvh y Olin Lathrop, ya que siempre han sido de gran ayuda para señalarme la dirección correcta.