Регулируемый линейный светодиодный драйвер? Линейный, а не ШИМ

Я работаю над продуктом, для которого требуется светодиод для выходных токов, варьирующихся от 0 мА до 350 мА и как можно больше уровней между ними (я полагаю, будет достаточно ~ 1000). Я НЕ МОГУ выводить ШИМ-сигнал на светодиод, потому что это противоречит назначению моего продукта (это важно).

Кто-нибудь знает интегральную схему, которая позволяет контролировать ток на таком уровне? В противном случае у кого-нибудь есть идея, как я мог бы построить схему для этого? Я думал об источниках тока, управляемых напряжением, построенных на операционных усилителях, но у меня нет опыта работы с ними и я не знаю каких-либо конкретных схем.

Он также должен иметь возможность работать от батарей.

Светодиод будет двигаться по воздуху с чрезвычайно высокой скоростью и должен поддерживать сплошной луч света, а не мигание. Вот почему я не могу использовать ШИМ.

Почему нельзя использовать ШИМ? Даже после сглаживания сетью RC?
Вы задали другой похожий вопрос: electronics.stackexchange.com/questions/19877/… . На какой из них вы действительно хотите получить ответ?
Вероятно, не хочет иметь дело с часами PWM или шумом переключения.
Светодиод будет перемещаться по воздуху с чрезвычайно высокой скоростью, и использование ШИМ сделает его мигающим светодиодом, а не сплошным потоком, проходящим по воздуху. Если вы не знаете, как это сгладить? У меня нет большого опыта работы с ШИМ, чтобы знать, возможно ли это вообще.
Какова требуемая скорость изменения яркости светодиодов?
Было бы действительно очень хорошей идеей изложить ваше требование достаточно подробно, чтобы у нас была половина шанса ответить на него с первой попытки, а не делить его на 2 вопроса, если они существенно не отличаются (что может быть) . Вы МОЖЕТЕ сделать ШИМ настолько быстрым, что он не будет визуально мерцать в движении. Знание того, едет ли он на мустанге, сверхскоростном поезде или пуле, поможет. / Вы МОЖЕТЕ использовать ШИМ и сгладить его до постоянного тока, чтобы НЕ было мерцания (визуального или другого). / Никто не может различить 1000 уровней яркости на глаз. Расскажите нам, зачем вам нужно так много уровней, и мы поможем вам.
1000 уровней интенсивности — это перебор. Как говорит Рассел, никто не может выделить столько уровней. IMO 32 (5 бит) или около того.
Светодиоды, быстро перемещающиеся по воздуху, используют ШИМ. Они просто используют высокую частоту модуляции (в диапазоне МГц). Преобразуйте размер «пикселя» во время и убедитесь, что за это время есть несколько циклов ШИМ. Кроме того, RC-фильтр на выходе ШИМ может сгладить ситуацию, но он менее эффективен.
Рассел, о «Вы МОЖЕТЕ использовать ШИМ и сгладить его до постоянного тока, чтобы НЕ было мерцания», не могли бы вы взглянуть на мой вопрос electronics.stackexchange.com/questions/28937/… именно об этом и скажите мне, как спроектировать такой фильтр для отсутствия мерцания? Хотя в ответе Олина есть несколько очень хороших идей.
Может потребоваться 1000 равномерно распределенных уровней тока, протекающего через светодиод, чтобы иметь достаточно маленькие шаги при работе с самыми низкими уровнями яркости. На более высоких уровнях яркости вы, вероятно, получите хорошие результаты, пропуская несколько десятков из этих 1000 шагов за раз. Соотношение яркость/ток светодиода и чувствительность глаз более выражены в областях с низкой освещенностью.

Ответы (4)

Для варианта «все в одном» ADB8810 выглядит довольно близко к тому, что вам нужно. Если вы ищете «программируемый ток», например, в Analog Devices, Nat Semi, Linear Tech, TI, Maxim и т. д., вы, вероятно, найдете довольно много таких вариантов.

Другим вариантом было бы использование ЦАП (или даже потенциометра, если не задействован uC) для управления операционным усилителем с транзистором, настроенным в качестве источника тока.

Для ~ 1000 уровней вам потребуется 10 или более бит, так что это будет довольно дешево.

Что-то вроде этой схемы может сделать:

VCCS

VCCSsim

Транзистор может быть любым NPN или MOSFET (с соответствующим Vth) или Дарлингтоном, способным потреблять необходимый ток (РЕДАКТИРОВАТЬ - как упоминает Воутер, 2N2222 не является хорошим выбором, что-то в корпусе, рассчитанном на более высокую мощность, например корпус TO-220 будет быть лучше)
Операционные усилители должны быть подключены к рельсу, если это возможно, чтобы упростить задачу.
Чувствительный резистор 1 Ом может быть изменен в соответствии с требуемым током. Это было настроено на выход 1 мА на 10 мВ, поэтому 3,5 В производят 350 мА (на входе операционного усилителя это фактически 1 мА на 1 мВ, резистивный делитель делит вход ЦАП на 10)

Я думаю, что 2n2222, упомянутый на схеме, немного маловат для 0,35 А при разумном напряжении. По крайней мере, его нужно охлаждать (Pmax = 1,2 Вт для температуры корпуса 25°С, что оптимистично мало).
@Wouter - я согласен, хотя номер детали не предназначался в качестве рекомендации (см. Последний абзац ответа). 2N2222 - это просто первый транзистор в списке в LTSpice, и я всегда использую его для быстрых примеров :-) Я попробую и не забудьте изменить номер детали на подходящую деталь, чтобы избежать путаницы в будущем.

Вы по-прежнему можете использовать ШИМ для регулировки уровня привода. На самом деле вы говорите, что не хотите, чтобы светодиод пульсировал. Этого можно достичь путем фильтрации нижних частот на выходе ШИМ, а затем использовать ее для управления светодиодом. Существует множество способов усреднить сигнал ШИМ, чтобы в конечном итоге это среднее значение управляло светодиодом, а не отдельными импульсами. Вот один простой способ:

Всякий раз, когда на выходе ШИМ высокий уровень, Q1 понижается примерно на 20 мА. Когда он низкий, он понижается до 0. Таким образом, средний ток на коллекторе Q1 пропорционален рабочему циклу ШИМ. Весь этот ток должен в конечном итоге пройти через светодиод, поскольку конденсатор не может проводить ток в течение длительного времени. Фильтр нижних частот C1 и R2 фильтрует отдельные импульсы тока, так что ток через светодиод является средним, а не отдельными импульсами включения/выключения.

Допустим, вы используете что-то вроде PIC 24H для создания ШИМ. Он может работать с частотой команд 40 МГц, что также является максимальной тактовой частотой ШИМ для обычных выходов ШИМ (существует специальное высокоскоростное периферийное устройство ШИМ, которое может работать намного выше, но здесь это не обязательно). Чтобы получить 1000 различных уровней выходного сигнала, это означает, что частота ШИМ будет составлять 40 кГц или 25 мкс на импульс. В середине пути конденсатор разряжается со скоростью 10 мА, и это происходит в течение 12,5 мкс. (10 мА)(12,5 мкс)/22 мкФ = 5,7 мВ. Это то, насколько напряжение на конденсаторе будет варьироваться от пика к пику в наихудшей рабочей точке. Разделенное на 180 Ом, мы получаем 32 мкА, то есть, насколько будет варьироваться ток через светодиод. Это 0,16% от полной шкалы или одна часть из 630, что невозможно увидеть людям.

большое спасибо! это было очень полезно. Я работаю над вашим объяснением и по какой-то причине я действительно смущен тем, как вы получили скорость разрядки конденсатора 10 мА. Я знаю, что это не сложно, но не могли бы вы быстро объяснить это?
@Peter: Схема настроена примерно на 20 мА при 100% рабочем цикле ШИМ. При 50% средний ток будет 10 мА. Во время включения ШИМ Q1 потребляет 20 мА. При половинной мощности светодиод потребляет 10 мА, а 10 мА заряжает конденсатор. В выключенной фазе ток светодиода идет от цоколя, поэтому он разряжается на 10 мА. Я сделал расчет при рабочем цикле 50%, потому что это вызывает пульсации в худшем случае.
@Olin Какова роль резистора R1 в приведенной выше схеме?
@ m.Alin: R1 контролирует, насколько ток Q1 может снизиться, когда его база находится на высоком уровне. Допустим, падение BE составляет 700 мВ. Когда на базу подается 3,3 В, то на эмиттере и, следовательно, на резисторе R1 будет 2,6 В. 2,6 В / 130 Ом = 20 мА

LM8502 — это драйвер микросхемы светодиодов, который справится с этой задачей. Помимо прочего, вы можете контролировать выходной ток.

http://www.national.com/pf/LM/LM8502.html#Обзор

Я уверен, что есть много других подобных драйверов для светодиодов, которые выполняют ту же задачу.

Я немного запутался в этом драйвере... Можете ли вы подтвердить, что выходной ток не использует ШИМ? Мои светодиоды должны иметь постоянный линейный ток.

Прецизионная линейная оптопара TIL300 имеет дополнительный фотодиод для обратной связи. В таблице данных ( http://www.ti.com/lit/ds/symlink/til300.pdf ) есть пример схемы приложения, показывающий, как с ним можно использовать операционный усилитель.

Регулируемый линейный светодиодный драйвер? Линейный, а не ШИМ
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v