Circuito a corrente costante con confronto dei transistor / MOSFET

Esistono alcuni progetti per dispositivi a corrente costante, ma la maggior parte di essi utilizza un certo chip. Stavo cercando un modo per costruire la mia costante fornitura di corrente dalle parti che ho a disposizione. L'obiettivo è controllare un LED RGB con 10 W (10-12 V, 350 mA).

Dato che non ho quasi nessuna esperienza in elettronica (ultima lezione ~ 7 anni fa), volevo realizzare due progetti diversi da voi ragazzi.

Il primo è quello che ho preso direttamente da qui inserisci qui la descrizione dell'immagine

E il secondo che ho trovato era questo qui . È interessante perché ho un driver Darlington in giro. Ho leggermente modificato il circuito in modo che R1 non sia collegato all'alimentazione principale (confronta Fig.6 nel documento collegato) ma viene controllato da una porta PWM Arduino.

Questo sarebbe possibile o avrei bisogno di più parti per il supporto PWM?

Come pensi che quei due circuiti siano confrontati? inserisci qui la descrizione dell'immagine

Ps: I numeri di parte sono appena inseriti da CircuitLab, quindi per favore non prestare troppa attenzione a loro. Sicuramente userò parti diverse e consulterò preventivamente le loro schede tecniche.

MODIFICARE

Dopo un po 'di tempo ora ho effettivamente costruito il circuito uno (con il MOSFET). Ho anche aggiunto un filtro passa-basso per collegare un segnale audio. Insieme ad un Arduino come driver per i LED RGB, la luce pulsa al ritmo della musica.

Ho costruito il circuito del driver di corrente costante dall'alto tre volte per R, G e B
L'ingresso è collegato a tre pin PWM di un Arduino
Sulla base di un tutorial di Jeremy Blum , ho realizzato un semplice filtro passa-basso con 2 amplificatori operazionali, alcuni resistori e calotte e un potenziometro.
Ora è possibile collegare l'audio che è diviso in un singal per l'altoparlante e un input per l'amplificatore operazionale. Gli amplificatori operazionali amplificano il segnale che poi passa a un ingresso pin analogico Arduino
Con un po 'di codice in esecuzione su Arduino ora posso attivare la luce in base all'ingresso analogico
Ho aggiunto un regolatore di tensione (LM7809) per scendere da 12V a 9V per l'Arduino. Questo non è davvero necessario, ma ne avevo uno e volevo provarlo :)

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Mi sono divertito un po 'a costruirlo e ora voglio metterlo in una lampada e fare un po' di codice ...

led constant-current

— Martin H
fonte

In entrambi i casi, R1 = 100K è eccessivamente alto. Per il MOSFET, che ha una capacità di gate probabilmente dell'ordine di 1 nF, questo ti dà una costante di tempo di 100 us, il che significa che cambierà molto lentamente. Per Darlington, significa che hai solo circa 32 uA di unità base. Anche se il tuo Darlington ha un guadagno di corrente complessivo di 10.000 (improbabile), questo ti dà solo 320 mA di corrente del collettore.

— Dave Tweed,

Ho preso il valore del resistore 100K dal primo link che ho pubblicato. Il pin Arduino è 5 V e 20 mA max., Credo. Il TIP110 NPN Darlington utilizzato nel secondo circuito ha un guadagno di corrente di 2500. Questo significa che la mia corrente fornita deve essere 350mA / 2500 = 0.14mA? Questo mi darebbe un valore di resistenza di (5-0,7) V / 0,14 mA ~ 30k Ohm. Sembra più ragionevole?

— Martin H,

No, non proprio. Prima di tutto, la tensione di base del Darlington sarà dell'ordine di 1,8-2,1 V, che è di 3 V_be cadute, non solo di una. In secondo luogo, non c'è niente di sbagliato nel sovrapilotarlo di un fattore 10. La maggior parte della corrente in eccesso verrà deviata da Q1, il che è positivo, perché non si desidera che quel transistor operi sul bordo peloso della conduzione. Ciò renderebbe la corrente di base 1,4 mA e la resistenza di base dovrebbe essere di circa (5 V - 2,1 V) / 1,4 mA = 2100 ohm. Se usi 2200 ohm, 5%, dovrebbe andare bene.

— Dave Tweed,

@DaveTweed non è sicuro che la lentezza sia davvero un problema nel caso MOSFET. 100ns è abbastanza veloce per qualsiasi tipo di LED che lampeggia e poiché questo circuito è progettato per far funzionare M1 nella regione attiva, non è come se la commutazione lentamente introduca maggiori perdite di commutazione.

— Phil Frost,

@PhilFrost: dove hai preso 100 ns? In ogni caso, il punto del circuito è consentire al PWM di modificare il ciclo di lavoro della corrente che viene regolata dai due transistor. Se il MOSFET non può accendersi o spegnersi completamente abbastanza velocemente da seguire la forma PWM, semplicemente non funzionerà. 100 ns sarebbe un buon valore per la costante di tempo, ma ciò implicherebbe un resistore di gate da 100 ohm e la corrente sovraccaricherebbe il pin di uscita dell'Arduino. Per limitare la corrente di picco a 20 mA, la resistenza di gate dovrebbe essere di 250 ohm, fornendo una costante di tempo di 250 ns.

— Dave Tweed,

I due sono davvero gli stessi, funzionalmente. Entrambi funzionano regolando la tensione su R2 a circa 0,6 V, ciò che serve per polarizzare in avanti la giunzione base-emettitore di Q1. Se la tensione su R2 aumenta oltre questo, Q1 inizia ad abbassare il gate / base dell'altro transistor. Ma non può farlo troppo, altrimenti non c'è corrente in R2, e nulla per deviare in avanti l'emettitore di base di Q1. Pertanto, il circuito raggiunge l'equilibrio.

L'idea è quindi che poiché il LED e R2 sono in serie, la loro corrente è uguale. Se riesci a fare 60mA in R2.

Questo è solo approssimativamente vero, ovviamente, perché R2 e il LED non sono esattamente in serie. In entrambi i casi, gli errori vengono introdotti dalle correnti di base di entrambi i transistor. Fortunatamente, i guadagni attuali sono molto alti, quindi questi errori sono trascurabili. Dubito che ci sia qualche differenza pratica tra i circuiti, quindi selezionare in base a ciò che hai a portata di mano suona bene per me.

Tuttavia, se il tuo obiettivo è 350 mA nel LED, allora R2 deve esserlo $0.6V / 350mA = 1.71\Omega$ . Potresti voler usare anche una resistenza da 1 / 2W, poiché stai spingendo la fortuna con un 1 / 4W: $0.6V \cdot 350mA = 0.21W$ . Assicurati che il transistor selezionato per Q2 / Q3 o M1 sia in grado di gestire anche l'energia che deve dissipare, che sarà 12 V, meno 0,6 V in R2, meno la tensione diretta del LED, moltiplicata per 350 mA.

— Phil Frost
fonte

Hai ragione sui valori della resistenza. Non stavo prestando attenzione. Sono a conoscenza dei calcoli della potenza della resistenza

— Martin H,