¿Qué diseño elegir para un controlador de diodo láser o LED altamente estable?

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Estoy considerando varias opciones de diseño para manejar un diodo LED y / o láser de una manera muy estable y con poco ruido.

Las especificaciones son las siguientes:

  • actual: 1-100mA, ajustable (el ajuste puede ser digital, analógico o mediante un potenciómetro de ajuste); precisión actual: un pequeño porcentaje del punto de ajuste en el tiempo, temperatura, etc.

  • voltaje: los diferentes LED que puedo necesitar para conducir están entre 1.4V y 3V hacia adelante

  • ruido / ondulación en el LED: lo más bajo posible (10uV rms es un buen objetivo ** esta es una de las partes difíciles de la especificación)

  • tiempo de encendido / apagado: 0.1 ms o menos

Las opciones:

  • Usa un chip controlador de LED. Ventajas: están diseñados para controlar los LED :) Contras: la mayoría de ellos no tienen un rango de ajuste de cerca de 100: 1 (p. Ej., LED1642GW, se puede ajustar en un software que es bueno, pero el rango es de solo 3 mA a 40 mA). Tampoco tienen ninguna especificación de ruido. Muchos tienen más de un 1% de variación de la corriente respecto a la temperatura (a veces deliberada, la corriente cae a temperaturas más altas). Además, los controladores multi-LED tienden a tener un solo resistor que establece la corriente para todos los canales, no se controlan de forma independiente.

  • Use un LDO ajustable configurado como fuente actual (y use el pin habilitado para encender / apagar). Pros: el ruido está especificado y puede ser muy bueno. Contras: la resistencia de detección de corriente es también la resistencia de ajuste de corriente, debe ser una resistencia baja (digamos 1 kohm ajustable hasta 10 ohmios) y tiene una disipación de potencia bastante alta en el peor de los casos (0.1 W) para un potenciómetro. La activación y desactivación del pin de habilitación puede ser bastante lenta (a veces, la velocidad de encendido ajustable es buena, pero creo que el funcionamiento a kHz es algo raro)

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

  • Use un amplificador operacional, ya sea directamente o con un transistor de paso: lo puse en la tabla. Pros: control total sobre el comportamiento; ajustable en un amplio rango de corriente, incluido el ajuste de la corriente mediante el voltaje de entrada. Contras: parece bastante ruidoso y propenso a oscilar; el ruido de la entrada puede acoplarse a la salida; No he descubierto cómo hacer una versión de esto que sea razonablemente rápida para encender / apagar y también un ruido muy bajo. Si utiliza solo un suministro positivo, apagar el LED completamente no es muy sencillo.

simular este circuito

¿Cuál de estos suena como la mejor opción de diseño para esta especificación?

(Por cierto: necesitaré hacer una versión de 100 canales de este, con el estado actual y encendido / apagado de todos los canales controlables independientemente; esto podría ser simplemente 100 copias del mismo circuito. Uso de algunos de los 16- o los IC de controlador de LED de 24 canales podrían ser buenos, pero solo si la corriente de cada canal es controlable de forma independiente)

    
pregunta Alex I

1 respuesta

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Aquí hay una disposición que proporciona una excelente regulación, bajo ruido en las frecuencias bajas y altas, y también le permite cambiar el LED a frecuencias muy altas, sin comprometer el ruido.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

  • muchas tapas para filtrar el ruido, tanto grandes electros como pequeñas cerámicas
  • la referencia de voltaje tiene su ruido filtrado para dar una referencia silenciosa a la opamp.
  • el opamp da una corriente constante precisa
  • usamos un seguidor de emisor, ya que tiene una corriente constante intrínseca a altas frecuencias sin que el opamp haga nada
  • en lugar de encenderlo y apagarlo, dirigimos la corriente entre el led de prueba y un segundo led emparejado. Esto significa que las corrientes y los voltajes permanecen constantes durante la conmutación. El circuito de corriente constante puede tener un filtro de ruido, pero aún así puede cambiarse a velocidad.
  • Filtramos el suministro a los leds para reducir la entrada de ruido de la fuente de alimentación.
  • el inversor es CD4069 (18V cmos). Debe tener suficiente voltaje de suministro para encender las apuestas. es decir, 5V por encima del voltaje del colector de Q1. PFets también podrían ser utilizados.
  • el opamp no es crítico, pero debe ser de suministro único (funciona a 0) o riel a riel. LM358 prob OK, o TLV172. A bajas corrientes, el transistor es simple. En corrientes más altas, necesita cambiar a un darlington, o tal vez usar un transistor moderno y loco como zxt1053 , que gestiona HFE = 400 @ 1A

Este es el circuito que utilicé en instrumentos ópticos para turbidez, transmisión y fluorescencia.

Tenga en cuenta que, en general, el brillo real de los LED se está calibrando mediante otro fotodetector o trayectoria de luz (de referencia). El brillo varía según la edad del LED, y con la temperatura. Si necesita controlar el brillo absoluto, entonces utiliza un fotodiodo de referencia en el bucle de realimentación para controlar el brillo en lugar de la corriente.

    
respondido por el Henry Crun

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