Выбор резистора для сохранения той же яркости в цепи светодиодной ШИМ

Я делаю простую схему управления яркостью светодиода PWM. Я использую относительно мощный белый светодиод CREE , N-канальный полевой МОП-транзистор BSS316N и резистор R. Схема показана ниже.

Схема ШИМ

Я управляю воротами N-канального МОП-транзистора с ШИМ 3,3 В, 100 кГц от микроконтроллера.

Светодиод CREE, который я использую, рассчитан на 1 А, и после его тестирования (с постоянным источником постоянного тока 5 В и резистором, включенным последовательно со светодиодом) я доволен яркостью, которую я получил от светодиода, когда средний ток, проходящий через него, около 350 мА. Поэтому я хочу, чтобы этот светодиод работал с этим номинальным током (также из-за тепловых соображений для долгого срока службы. 1/3 максимального номинального тока). Таким образом, для тока 350 мА, питания 5 В и прямого напряжения светодиода 3,05 В резистор ограничения тока составляет около 6 Ом (резистор 1 Вт).

Теперь, когда я подключаю схему ШИМ, как показано на изображении выше, с R1=6Ωсигналом рабочего цикла 3,3 В, 100 кГц, 90% на затворе и источником постоянного тока 5 В, средний ток измеряется (непосредственно от источника постоянного тока или обратного расчета от напряжение на токоограничивающем резисторе R1) составляет около 60 мА, а не 350 мА, на которые я рассчитывал. Таким образом, светодиод тусклее, чем при среднем токе 350 мА. Я предполагаю, что это из-за ШИМ-привода.

Теперь вопрос в том, как мне математически рассчитать R1определенный средний ток и конкретный рабочий цикл, чтобы получить желаемую яркость (при среднем токе 350 мА). Я могу практически продолжать изменять R1 на более низкие значения, пока не найду правильное значение, но не должен ли быть лучший способ?

Поэтому, если я использую более низкое значение R1, средний ток упадет в случае ШИМ-привода, но я уверен, что импульсный ток будет выше. Может ли это потенциально повредить светодиод в долгосрочной перспективе? (Частота переключения: 100 кГц) или это приемлемо?

PS: я не ищу решение схемы драйвера постоянного тока.

Исправлена ​​ошибка +5V, привязанная к GND.
Это термопрокладка, если я правильно понял вашу кроватку.
тогда я вижу нормально..
Токоограничивающие резисторы или схемы, подобные той, которую вы предоставили, как правило, важны для обеспечения стабильной и стабильной работы светодиода. С этой целью вы хотите выбрать размер, который правильно справляется с вашими изменениями напряжения, изменениями компонентов и изменениями рабочей температуры. Вам нужно достаточное сопротивление, чтобы при максимальной рабочей температуре схемы при максимальном рабочем напряжении на диоде с самым низким пороговым напряжением светодиод не повреждался, а при самом низком напряжении при самой низкой рабочей температуре с самым высоким пороговым напряжением это все еще достаточно ярко.

Ответы (3)

PS: я не ищу решение схемы драйвера постоянного тока.

И все же, как указано в других ответах, то, что вы непреднамеренно построили, является грубым текущим стоком.

Если вы просто хотите использовать mosfet в качестве переключателя, то (как уже говорилось в других ответах) источник mosfet должен быть подключен к земле, а резистор должен быть подключен между mosfet и светодиодом (или между светодиодом и 5V поставлять).

Не могли бы вы уточнить, почему он ведет себя так? (как текущий приемник)

Ток через MOSFET зависит от напряжения между затвором и истоком, но ваш затвор больше не заземлен.

Это создает отрицательную обратную связь, поскольку ток в резисторе увеличивается, напряжение на резисторе увеличивается, что означает, что напряжение между затвором и истоком уменьшается.

К сожалению, предсказать, каким будет ток, нетривиально. В даташите есть график типичных форвардных характеристик, но.

  • Он показывает огромную зависимость от температуры.
  • Это действительно только для V DS > 2V.
  • Это только типично.
  • Чтение точных значений с графиков никогда не бывает легким.

Глядя на график 25C, можно предположить, что при токах, с которыми мы работаем, вероятно, будет около 2,5 В на затворе. Это оставит около 0,8 В на резисторе и ток в резисторе около 133 мА.

Ваше измеренное значение составляет около 50% от этого, может быть несколько факторов, способствующих этому несоответствию.

  • Вы используете ШИМ, ваш мультиметр, вероятно, измеряет среднее напряжение, а не пиковое.
  • Напряжение сток-исток, вероятно, больше похоже на 1 В, чем на 2 В. Это может потребовать более высокого напряжения затвор-исток для достижения тока.
  • Выход «3,3 В» вашего микроконтроллера может не быть полным 3,3 В.
Благодарю за разъяснение.

Резистор, включенный последовательно с источником, не позволяет MOSFET полностью включиться, вам нужно переместить резистор последовательно с источником вверх, последовательно со светодиодом.

Спасибо, что сообщили мне об ошибке. Не могли бы вы объяснить, почему он не включается с сопротивлением между источником и землей, чтобы это было задокументировано как правильный ответ.
Для N-канального МОП-транзистора это напряжение от затвора к истоку, которое включает его. Таким образом, все, что включено последовательно с источником, что может привести к падению напряжения, будет мешать. 300 мА * 6 Ом = 1,8 В, поэтому теперь напряжение затвора относительно земли должно быть выше. Как видите, 300 мА не получается, где-то находится равновесие при меньшем токе (и меньшем падении напряжения на сопротивлении источника).

Теперь вопрос в том, как я должен математически рассчитать R1

Вы проделали прекрасную работу по расчету значения, но дерьмовую работу по его размещению. Он должен идти непосредственно последовательно со светодиодом, а не в источнике MOSFET.

Как только вы помещаете его в источник, МОП-транзистор ведет себя как цепь постоянного тока, и вы вызываете гораздо более низкое напряжение на резисторе источника. Ваши цифры подразумевают для меня значение 0,36 вольта, и это соответствует значению VGS (порог) для наиболее распространенных полевых МОП-транзисторов и уровню возбуждения 3,3 вольта на затворе.

Не могли бы вы уточнить, почему он ведет себя так?
Выбор резистора для сохранения той же яркости в цепи светодиодной ШИМ
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v