Источник тока для светодиода, Подскажите в каком направлении работать Опции

[thamjell]

Перед мной поставлена задача: сделать принципиальную схему источника тока для светодиода. Опыта в этом деле у меня маловато, поэтому хочется поинтересоваться что к чему у более опытных инженеров.

Некоторые параметры светодиода:
- Operating current, max: 150 mA
- Monitor diode current, min: 0.1 mA
- Reverse voltage: -2V
- Forward voltage: 3V

Такой вопрос: каким способом можно сделать наиболее точный источник тока? Сделать его на ОУ, который управляет мощным МОП-транзистором? или выход ИОН соединить с прецизионным резистором для задания тока? либо попытаться найти монолитную ИС источника тока с выходом в 135-150 мА?
Ещё желательно иметь управление яркостью СИД с помощью ЦАП (с этим проблем нет, он почти сделан на stm32, работаю с управлением по COM-порту). Вопрос в другом: каким способом лучше всего интегрировать сигнал с ЦАП в схему?
И как я думаю, не стоит ориентироваться на величину тока в 150 мА, лучше на 135-140, поскольку в яркости не особо потеряешь.
Спасибо за внимание!
P.S. интересуют в первую очередь ответы общего плана, а не конкретные схемы реализации. То есть - "почему именно на ОУ?", например. Ну и само собой стабильность и надёжность стоит на первом месте, то есть недопустимо подавать на СИД величины тока и напряжения больше 150 мА и 3 вольт, соответственно. Даже с учётом шумов и т.д.

[HardEgor]

Такой вопрос: каким способом можно сделать наиболее точный источник тока?

"Сколько вешать?"(с) Назовите цифры которые вам необходимы. Какой температурный диапазон? С какой скоростью требуется изменять ток?
Ну и вначале почитайте Хоровица-Хила, да и на самом форуме много таких тем, например

[thamjell]

"Сколько вешать?"(с) Назовите цифры которые вам необходимы. Какой температурный диапазон? С какой скоростью требуется изменять ток?
Ну и вначале почитайте Хоровица-Хила, да и на самом форуме много таких тем, например

Температурный диапазон: 0-40 град. Скорость изменения тока не принципиальна, если это окажет положительное влияние на схему, то даже медленная установка (допустим, в течение 20 секунд) тока от нуля до 120 мА не страшна.
Насчёт книг - вы правы, но я читаю, в данный момент занят книгой "Источники опорного напряжения и тока" Л.Харрисона. Я тут создал тему не в надежде того, чтобы кто-то мне нарисовал схему, а в надежде более глубоко разобраться в вопросе. Поскольку иногда на практике возникают непредвиденные обстоятельства, в отличие от теории. За ссылку темы на форуме - спасибо.

[Alexashka]

- Monitor diode current, min: 0.1 mA

Что за диод такой хитрый, со встроенным монитором. Не лазерный ли?

[thamjell]

Что за диод такой хитрый, со встроенным монитором. Не лазерный ли?

Не лазерный, суперлюминисцентный

Сообщение отредактировал thamjell - Aug 10 2015, 11:53

[HardEgor]

А точность-то какая? И вообще, вам надо точно поддерживать ток или яркость?

[Меджикивис]

Такой вопрос: каким способом можно сделать наиболее точный источник тока?

На ОУ. Схему я давал вот здесь: http://electronix.ru/forum/index.php?showt...t&p=1355921
(Этот источник позволяет стабилизировать ток двуполярный. Но поскольку для светодиода нужна только одна полярность, второй транзистор можно из схемы выкинуть.)

или выход ИОН соединить с прецизионным резистором для задания тока?

Вариант отпадает. Потому что источник и резистор - прецизионные, но падение на светодиоде может дрейфовать, таким образом и ток через светодиод окажется неточным.

каким способом лучше всего интегрировать сигнал с ЦАП в схему?

Использовать ЦАП как источник входного сигнала в схеме с ОУ (на которую я дал ссылку выше). Прямое соединение, согласование полное.

"почему именно на ОУ?"

Наибольшая точность, наименьший дрейф. Имея ввиду хорошие прецизионные ОУ.

И вообще, вам надо точно поддерживать ток или яркость?

Присоединяюсь. Вопрос не праздный, т.к. если говорим о прецизионности, то обнаруживаем, что яркость соответствует току лишь приблизительно.

[Plain]

на stm32 ... параметры светодиода: Forward voltage: 3V

Вы не туда глянули — имеют смысл никакие не typical, а худшие значения, в данном случае — максимальное напряжение, а оно весьма часто оказывается 3,8 В, в связи с чем, при отсутствии в системе иных источников, кроме штатных +3,3 В упомянутого STM32, линейный источник тока оказывается физически невозможным и требуется выбирать схемы с импульсным преобразованием.

[Меджикивис]

при отсутствии в системе иных источников, кроме штатных +3,3 В упомянутого STM32, линейный источник тока оказывается физически невозможным и требуется выбирать схемы с импульсным преобразованием.

Может проще сделать стаб. +3.3 В для stm из, например, +5?
или DC-DC для питания ОУ стабилизатора тока.

Лично мне не встречались прецизионные импульсные схемы стабилизации тока светодиода.

Сообщение отредактировал Меджикивис - Aug 10 2015, 16:45

[Herz]

Перед мной поставлена задача: сделать принципиальную схему источника тока для светодиода. Опыта в этом деле у меня маловато, поэтому хочется поинтересоваться что к чему у более опытных инженеров.

Такой вопрос: каким способом можно сделать наиболее точный источник тока?

А зачем его делать наиболее точным? Какова конечная цель? Можно сделать прецизионный источник тока, но применительно к светодиодам это, скорее всего, будет ненужная роскошь. Если предполагается управление яркостью от ЦАПа, то Вам нужен всего лишь преобразователь напряжение-ток с соответствующим коэффициентом передачи. С диапазоном регулировки определитесь только.

[Plain]

Если в приборе всё-таки есть источник +5 В и если светодиод политически возможно подключить к нему анодом, то тогда линейный источник тока можно собрать только на выходе ШИМ микроконтроллера, RC-фильтре после него, NPN и резисторе у него в эмиттере, т.е. без каких-либо ОУ, потому как если на этом резисторе при номинальном токе задаться напряжением 1 В, а АЦП у STM32 12-разрядный, то на контроль заданного посредством ШИМ тока остаётся более 10-ти разрядов.

[Herz]

В случае автора с ЦАП можно обойтись и без ШИМ и фильтра. Делитель только.

[thamjell]

А точность-то какая? И вообще, вам надо точно поддерживать ток или яркость?

Точность пока не могу назвать. Потому что это во многом зависит от того, как будет ПЗС-линейка откликаться на светодиод (в конечном итоге свет от СИД попадает на неё). Важнее намного поддерживать ток. Честно говоря, не думал о том, что при стабильном токе яркость будет заметно колебаться, спасибо за эту подсказку.

На ОУ. Схему я давал вот здесь: http://electronix.ru/forum/index.php?showt...t&p=1355921
(Этот источник позволяет стабилизировать ток двуполярный. Но поскольку для светодиода нужна только одна полярность, второй транзистор можно из схемы выкинуть.)
Вариант отпадает. Потому что источник и резистор - прецизионные, но падение на светодиоде может дрейфовать, таким образом и ток через светодиод окажется неточным.
Использовать ЦАП как источник входного сигнала в схеме с ОУ (на которую я дал ссылку выше). Прямое соединение, согласование полное.
Наибольшая точность, наименьший дрейф. Имея ввиду хорошие прецизионные ОУ.
Присоединяюсь. Вопрос не праздный, т.к. если говорим о прецизионности, то обнаруживаем, что яркость соответствует току лишь приблизительно.

Большое спасибо за развёрнутый ответ! Как я в предыдущем ответе говорил - прецизионность яркости не играет сильной роли. Вообще, попытаюсь чуть более развернуть схему эксперимента. Данный источник тока, управляемый по ЦАП, занимается управлением яркости светодиода. Сигнал от СИД попадает на ПЗС-линейку. С данными светодиодами раньше не работали, и неизвестно, при какой яркости будет наилучший результат, как ПЗС-линейка отреагирует. Я имею в виду то обстоятельство, что возможно, даже при 40 мА будет отличный результат и он всех устроит. Тот ток, что писал ранее (пусть будет 120 мА) - это верхняя граница изменения тока. Главная цель - не повредить светодиод и поэтому данную цифру (120мА) я взял с запасом (поскольку максимальный ток - 150 мА). Взял с запасом, потому что есть большая вероятность того, что будет хороший результат и при токе, допустим, в 80 мА. Естественно, всё это с поправкой на то, что яркость приблизительно соответствует току.

А зачем его делать наиболее точным? Какова конечная цель? Можно сделать прецизионный источник тока, но применительно к светодиодам это, скорее всего, будет ненужная роскошь. Если предполагается управление яркостью от ЦАПа, то Вам нужен всего лишь преобразователь напряжение-ток с соответствующим коэффициентом передачи. С диапазоном регулировки определитесь только.

Да, соглашусь с вами. Я первоначально подумал, что необходимое условие - это работа СИД при максимальных значения рабочего тока (близких к 150 мА), но как оказалось, и при намного меньших значениях можно будет получить отличный результат. Поэтому сейчас ориентируюсь на 120 мА, как максимальное значение тока, и при проведении тестов буду изменять ток от 0 до 120 мА, наблюдая за результатом. Спасибо за советы.

[HardEgor]

Точность пока не могу назвать. Потому что это во многом зависит от того, как будет ПЗС-линейка откликаться на светодиод (в конечном итоге свет от СИД попадает на неё). Важнее намного поддерживать ток. Честно говоря, не думал о том, что при стабильном токе яркость будет заметно колебаться, спасибо за эту подсказку.

Несомненно будет меняться - мощность выделяется, светодиод греется.
У вас должна быть ВАХ диода и зависимость яркости от температуры, тогда можно оценить влияние.
А точность тока будет ограничена разрядностью и точностью ЦАП, а он в свою очередь будет сильно зависеть от колебаний напряжения питания STM.

[thamjell]

Несомненно будет меняться - мощность выделяется, светодиод греется.
У вас должна быть ВАХ диода и зависимость яркости от температуры, тогда можно оценить влияние.
А точность тока будет ограничена разрядностью и точностью ЦАП, а он в свою очередь будет сильно зависеть от колебаний напряжения питания STM.

Прозвучит странно, но ВАХ нет да и вообще графиков в даташите нету. Указаны лишь параметры вроде приведённых выше, то есть таблички с "Elecro-optical performance" и "Absolute maximum ratings". Может быть это связано со спецификой светодиодов, они же суперлюминисцентные, не знаю. Мощность будет выделяться, но данные светодиоды не рекомендуется запускать без радиатора.
Да, спасибо за упоминание про питание STM, я забыл про то, что точность и разрядность ЦАП играет не последнюю роль.

[Меджикивис]

Как я понимаю, Вам нужна не прецизионность поддержания тока, а надежность ограничения тока, чтобы он ни в коем случае не превзошел 150 мА.

А для того, чтобы поддерживать нужную яркость, следует использовать встроенный фотодиод (monitor), на то он там и вставлен. Задействовать фотодиод для обратной связи. И будет то, что Вам надо.

[Herz]

А есть светодиоды со встроенным монитором? Я не встречал, а автор марку не выдаёт...

[HardEgor]

А есть светодиоды со встроенным монитором? Я не встречал, а автор марку не выдаёт...

Суперлюминисцентный диод имеет почти такой монохроматический спектр как у лазера, насколько я в курсе, преимущество в том что можно делать любую длину волны(хотя может быть я путаю на с лазерами на OLED, а искать-уточнять лень
Соответственно схема включения будет такая-же как у лазерного диода - с обратной связью по яркости через встроенный фотодиод.

p.s. всё-таки поискал, увидел не то что подумал, но принцип подключения тот-же
сами диоды смотреть здесь
прикладываю файл с описанием, топик-стартеру будет интересен в конце график мощности излучения от температуры

Прикрепленные файлы

 sld_overview.pdf ( 114.15 килобайт ) Кол-во скачиваний: 87

 

[Herz]

сами диоды смотреть здесь

А, понятно, спасибо. Я почему-то решил, что автор ведёт речь о светодиоде видимого диапазона.

[sergey sva]

Возник вопрос Superluminescent diodes поддаются модуляции и чем они лучше обычных лазерных диодов? Извините что встреваю

[Herz]

Поддаются, конечно.А лучше хотя бы этим:

for speckle-free illumination

Хотя, я не очень-то понимаю. Интерференционный шум, именуемый спекловым, является следствием когерентности. Которой у SLD, вроде как, нет. Но в то же время они предлагаются для интерферометрии, даже "white-light interferometry", что предполагает широкий спектр. Белых же SLD, по крайней мере, по приведенной ссылке, я не увидел. Как такое может быть?

[Alexashka]

Но в то же время они предлагаются для интерферометрии, даже "white-light interferometry", что предполагает широкий спектр. Белых же SLD, по крайней мере, по приведенной ссылке, я не увидел. Как такое может быть?

"Белый" шум предполагает бесконечный спектр, что невозможно в принципе, белый свет для человека вообще имеет довольно узкий спектр - 400...700нм. Так что тут скорей всего вопрос относительной ширины спектра, который дает этот диод: в каких то применениях его можно считать "белым"

[thamjell]

Как я понимаю, Вам нужна не прецизионность поддержания тока, а надежность ограничения тока, чтобы он ни в коем случае не превзошел 150 мА.

А для того, чтобы поддерживать нужную яркость, следует использовать встроенный фотодиод (monitor), на то он там и вставлен. Задействовать фотодиод для обратной связи. И будет то, что Вам надо.

Про ток - совершенно верно. Спасибо за совет про фотодиод, думал, к чему там это

А есть светодиоды со встроенным монитором? Я не встречал, а автор марку не выдаёт...

Я не против выдать марку светодиода, только не уверен, что можно будет по нему что-либо найти. Марка светодиода: EX210037-01 от компании EXALOS.

[Herz]

Я не против выдать марку светодиода, только не уверен, что можно будет по нему что-либо найти. Марка светодиода: EX210037-01 от компании EXALOS.

Ну, почему же? Вы же нашли. И я нашёл: это модуль для волокна 2мВт (840нм Centre Wavelength, 50нм Bandwidth. Максимальный прямой ток - 180мА).

[thamjell]

Ну, почему же? Вы же нашли. И я нашёл: это модуль для волокна 2мВт (840нм Centre Wavelength, 50нм Bandwidth. Максимальный прямой ток - 180мА).

Да, есть такой параметр, но там же он относится к Absolute maximum ratings, при условии, что Po<Pmax. Рабочий ток в даташите указан только в графе максимального значения и он составляет 150 мА. Честно говоря, я не особо силён в оптике и не знаю, как тут применить мощность, которую модуль отдаёт в волокно. По крайней мере, придётся разбираться в характеристиках волокна. Поэтому за ориентир я беру 150 мА, и от него я и отталкиваюсь.
А по поводу спецификации - я не искал я делал запрос в EXALOS.

[sergey sva]

Можно спросить В документации не нашел параметр какая емкость у этих диодов?

[thamjell]

Можно спросить В документации не нашел параметр какая емкость у этих диодов?

В принципе, вот все параметры, что были в документации. Ёмкости не видно

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Guest_TSerg_*]

В принципе, вот все параметры, что были в документации. Ёмкости не видно

А, зачем она?

[sergey sva]

А, зачем она?

С Sled Диодами не сталкивался, поэтому интересно какая у них емкость.
Сейчас экспериментирую с обычными лазерными диодами до 5 mw. 650-630nm. В документации емкость не всегда есть , измеряю rlc metrom.
У диодов у которых емкость меньше 30pf лучше модулируются высокой частотой.
У SLED есть параметр Fc какая предельная частота?

[Orthodox]

С Sled Диодами не сталкивался, поэтому интересно какая у них емкость.
Сейчас экспериментирую с обычными лазерными диодами до 5 mw. 650-630nm. В документации емкость не всегда есть , измеряю rlc metrom.
У диодов у которых емкость меньше 30pf лучше модулируются высокой частотой.
У SLED есть параметр Fc какая предельная частота?

Очень даже понятно,зачем знать величину ёмкости при ВЧ-сигнале через диод,но совсем непонятно,какое влияние окажет оная ёмкость на способы решения проблемы топикстартера...

Именно так понял вопрос из п.28 от TSerg лично я

[Herz]

Топикстартер о ней и не спрашивал. А лично я так и не понял, что значит

У диодов у которых емкость меньше 30pf лучше модулируются высокой частотой.

При достаточно мощном драйвере любой диод модулируется лучше.

[sergey sva]

При достаточно мощном драйвере любой диод модулируется лучше.

Это понятно но лучше не нагружать. Пробовал измерять емкость в разных диодах, она разная попадались 3nF. И они греются при увеличении частоты и тускнеют, если перегревается то после уже нормально не работает.

[Redwood]

я читаю, в данный момент занят книгой "Источники опорного напряжения и тока" Л.Харрисона.

У вас переводное издание 2015 г? Если да, нельзя ли вас попросить отсканировать её?

[khach]

Ну и нельзя ли было тему назвать про SLED сразу? Написали кучу бреда.
SLED по конструкции это полупроводниковый лазер, но со специально искривленным резонатором. Поэтому и ведет себя как лазер- нелинейный источник света с порогом. Только порог не острый. Поэтому все рекомендации про PWM- бред сивой кобылы. Еще и спалить диод можно, т.к и на SLED можно поймать COD.
Лучше лазерных тем что спектр шире и некогерентный- нет проблем с интерференцией, нет лазерных мод резонатора, по которым спектр излучения скачет с прогревом. SLED оень неплохи в лазерных гироскопах.