управление светодиодами, стабилизация тока Опции

[lazarev andrey]

добрый день. не так давно я спрашивал про управление яркостью светодиодов.
подробности можно посмотреть по ссылке:
http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=38545&hl= .

собрал по схеме вот такой:


управляется от ШИМ таймера.
максимум потребление тока 500мА от USB шины.

на этой же плате собран аудио канальчик, который просто усиливает входной аудио сигнал, усиление делаем цифровым потенциометром.
стоит простой усилок opa2348 и усилитель мощности SSM2211.
при максимальном усилении ток потребеления этой цепи (аудио) достигает 280 мА.

так вот свечение светодиодов становится нестабильным (с мерцанием).
как этого избежать?
что нужно поставить в цепь управления светодиодами, чтобы небыло мерцания при максимальном усилении аудиосигнала?

просто не сталкивался с такими задачами до этого.

заранее благодарен.

Сообщение отредактировал lazarev andrey - Feb 12 2008, 12:59

[lazarev andrey]

предлагается на каждую пару светодиодов по ключу?

"токовый стабилизатор", если не секрет то можно например какой нит посоветовать?

[Ivan_Petrov]

предлагается на каждую пару светодиодов по ключу?

"токовый стабилизатор", если не секрет то можно например какой нит посоветовать?

Ну как вариант схема может выглядеть вот так:


В качестве источника тока может быть J-Fet + Resistor.
BJT транзисторы в токовом зеркале могут быть заменены на CMOS, ну и P/N можно поменять местами, кому как нравится.

Другой вариант, это использовать готовый драйвер для светодиодов, например от Dallas, я у них видел драйвер на 3 канала со встроенным стабилизатором и ногой ON/OFF, без всяких сдвиговых регистров.

Лучше посадить резистор на затворе на землю, поставить НЧ фильтр перед ним с огриничителем/выпрямителем на стабилитроне(либо диодный мост на диодах с малым падением) и через резюк подать аудиосигнал со звуковухи. Зачем стабилизировать ток? он хоторошо стабилизирован итак 1в/56 = 17ма как раз то что надо!

Мерцание светодиодов скорее всего происходит изза пульсаций на линии питания, а яркость светодиода напрямую зависит от протекающего тока, и его нужно сделать стабильным в "заданном диапазоне" входного напряжения.

Добавлено
P-MOS в схеме заменить на N-MOS, чет по запарке воткнул не то =) перерисовывать не буду.

[Stanislav]

Ну как вариант схема может выглядеть вот так:


В качестве источника тока может быть J-Fet + Resistor.

Схема не хороша. Её можно применять, только если все биполярные транзисторы расположены на одном кристалле.
В противном случае, светодиоды будут ускоренно выходить из строя.
Кроме того, через БТ Q1 течёт неоправданно большой бесполезный ток.
Данную схему можно модернизировать, включив в эмиттеры БТ небольшие резисторы (10-20 Ом), а в эмиттер Q1 - ом 50, и уменьшить ток через него раза в 3-4. В качестве источника тока I1 можно использовать резистор подходящего номинала. Но лучше не извращаться, и применить готовый драйвер СИД.

...BJT транзисторы в токовом зеркале могут быть заменены на CMOS

А это ещё как?

...Мерцание светодиодов скорее всего происходит изза пульсаций на линии питания, а яркость светодиода напрямую зависит от протекающего тока, и его нужно сделать стабильным в "заданном диапазоне" входного напряжения.

Скорее всего...

управляется от ШИМ таймера.
максимум потребление тока 500мА от USB шины.

на этой же плате собран аудио канальчик, который просто усиливает входной аудио сигнал, усиление делаем цифровым потенциометром.
стоит простой усилок opa2348 и усилитель мощности SSM2211.
при максимальном усилении ток потребеления этой цепи (аудио) достигает 280 мА.

так вот свечение светодиодов становится нестабильным (с мерцанием).
как этого избежать?

Каким прибором измерялся ток? Если цифровым, результат, скорее всего, неправильный.
А проверялось ли напряжение питания схемы с помощью осциллографа?

...что нужно поставить в цепь управления светодиодами, чтобы небыло мерцания при максимальном усилении аудиосигнала?

Для начала, нужно уменьшить ток потребления светодиодов, увеличив токоограничивающие резисторы.
Кстати, их лучше ставить в эмиттеры транзисторов, а на базы подавать сигнал с делителя напряжения. Далее, снизить мощность усилка. Впрочем, это уже советовали.
Как вариант, для увеличение КПД использовать миниатюрный усилитель класса D.

Прошу пардону, просто невнимательно прочитал вот это:

Вы всё же правы, вероятно.
Измерялся, скорее всего, средний ток. А нужно измерять и пиковый. Ток потребления усилителя мощности вовсе не постоянный, а защита USB порта по питанию срабатывает довольно быстро.
Лучче просто посмотреть напряжение осциллком.

Потом, Вам принципиально светодиоды включать последовательно по две штуки? Может имеет смысл включить их все параллельно и использовать стабилизатор на 3,3 вольта?

Нельзя. Ток потребления возрастёт в 2 раза при той же суммарной яркости.

И значительно снизить КПД? Лучше уж сделать наоборот, применив step-up.

В принципе, если уже есть ШИМ, можно сделать импульсный источник питания для каждой из цепочек. Силовой транзистор при этом потребуется только один.
Импульсный источник предпочтительнее, потому, что отношение пикового тока светодиода к среднему при заданной яркости будет меньшим, чем в схеме с простым ограничением. А светодиоды к импульсным токам весьма чувствительны.

[Ivan_Petrov]

По пунктам

Схема не хороша. Её можно применять, только если все биполярные транзисторы расположены на одном кристалле.

Схема была приведена как теоретически возможный вариант. Понятно что в случае применения транзисторов на кристале, все транзиторы кроме Q1 будут иметь коэффициент M болше 1, что сможет сократить "лишние" токи, безо всяких резисторов, на порядок а то и на 2. Плюсом однородность структур транзисторов на одном кристале сделает достаточно точную перелачу тока на каждом канале. Можно было привести полную схему, применяемую в драйверах, но под рукой не оказалось, поэтому за 3 минуты нарисовал с ошибками то что получилось.

В противном случае, светодиоды будут ускоренно выходить из строя.

Подобная схема, правда с небольшими изменениями, работает в готовых устройствах более 2 лет, процент отказов светодиодов меньше 0.01%.

Кроме того, через БТ Q1 течёт неоправданно большой бесполезный ток. Данную схему можно модернизировать, включив в эмиттеры БТ небольшие резисторы (10-20 Ом), а в эмиттер Q1 - ом 50, и уменьшить ток через него раза в 3-4. Данную схему можно модернизировать, включив в эмиттеры БТ небольшие резисторы (10-20 Ом), а в эмиттер Q1 - ом 50, и уменьшить ток через него раза в 3-4.

В данной реализации токи достаточно большие, увеличение на 1/4 от необходимого, но если говорить про 19 групп, то увеличение тока будет на 1/20.

В качестве источника тока I1 можно использовать резистор подходящего номинала. Но лучше не извращаться, и применить готовый драйвер СИД.

Использование резистора не лучший вариант, в этом случае мы будем зависеть от стабильности напряжения. Я тоже склоняюсь, что лучше ничего не выдумывать, а использовать готовый драйвер, а лучше всего, как было сказано выше Step-Up, с регулировкой по току, тогда кроме стабильности можно еще и говорить про высокий КПД.

А это ещё как?

Не ожидал улышать такого вопроса от ГУРУ =)
http://cmosedu.com/cmos1/figs2/Ch20_figs.pdf
Токовые зеркала на CMOS транзисторах.

[Stanislav]

Схема была приведена как теоретически возможный вариант.

Простите, но мне показалось, что вопрос автора темы имеет сугубо практическое свойство. Отсюда и отрицательное заключение - если попытаться сделать так на дискретных приборах, ничего хорошего не выйдет.

...Подобная схема, правда с небольшими изменениями, работает в готовых устройствах более 2 лет, процент отказов светодиодов меньше 0.01%.

Дык, в этих "небольших изменениях" часто бывает всё дело.
Например, резисторы в эмиттерной, а не в коллекторной цепи.
Вроде, измненение небольшое (подумаешь, резисторы переставил!), а работу схемы это меняет качественно.

В данной реализации токи достаточно большие, увеличение на 1/4 от необходимого, но если говорить про 19 групп, то увеличение тока будет на 1/20.

Согласен, для такого количества цепочек относительные потери будут гораздо меньше. Но, с другой стороны, почему бы не сэкономить пяток-другой миллиампер в принципе, тем более, задаром?

Использование резистора не лучший вариант, в этом случае мы будем зависеть от стабильности напряжения.

USB порт выдаёт стабилизированное напряжение 5 вольт. Потерями на устройстве токовой защиты, контактах, и сопротивлении провода можно смело пренебречь.

...Я тоже склоняюсь, что лучше ничего не выдумывать, а использовать готовый драйвер, а лучше всего, как было сказано выше Step-Up, с регулировкой по току, тогда кроме стабильности можно еще и говорить про высокий КПД.

Нет возражений.
Дополню только, что в степапе можно обойтись без резисторов и ООС вовсе.

ЗЫ.Кстати, почему именно степап? Можно и степдаун, только в этом случае, без ООС не обойтись.

Не ожидал улышать такого вопроса от ГУРУ =)
http://cmosedu.com/cmos1/figs2/Ch20_figs.pdf
Токовые зеркала на CMOS транзисторах.

Вопрос как вопрос, просто воспринимать его нужно более вдумчиво и ответственно. Придётся, видимо, разжевать.
1. Что Вы подразумеваете под "CMOS транзистором"? Отродясь такого зверя не встречал.
2. О том, что на ПТ можно делать источники тока, и токовые зеркала (последние - только в интегральном исполнении), мне известно. А теперь скажите: Вам лично приходилось делать такие вещи практически, то есть, из доступных компонентов? Каков результат?
3. Ну, и, наверное, основное: приведите, пожалуйста, схему предлагаемой Вами замены, с указанием типов конкретных приборов.

Сообщение отредактировал Stanislav - Feb 14 2008, 21:15

[Ivan_Petrov]

Простите, но мне показалось, что вопрос автора темы имеет сугубо практическое свойство. Отсюда и отрицательное заключение - если попытаться сделать так на дискретных приборах, ничего хорошего не выйдет.

Практиеским советом было взять готовый драйвер, и с этим согласились многие участники, в том числе и вы. А все остальное было объяснением почему возникли проблемы, и на что нужно обратить внимание в будующем, чтобы не вставать на теже грабли.

Вопрос как вопрос, просто воспринимать его нужно более вдумчиво. Придётся, видимо, разжевать.
1. Что Вы подразумеваете под "CMOS транзистором"? Отродясь такого зверя не встречал.
2. О том, что на ПТ можно делать источники тока, и токовые зеркала (последние - только в интегральном исполнении), мне известно. А теперь скажите: Вам лично приходилось делать такие вещи практически, то есть, из доступных компонентов? Каков результат?
3. Ну, и, наверное, основное: приведите, пожалуйста, схему предлагаемой Вами замены, с указанием типов конкретных приборов.

1. Под CMOS я подразумеваю полупроводник сделанный по металл оксидной технологии, в данном случае - полевой транзитор.
2,3: Приходилось делать только теоретически, дальше симулятора не ходил, и при этом не использовались конкретные типы элементов. Но почемуто мне кажется, что чисто теоретически, всетаки можно подобрать элементную базу, которая будет соответсвовать требованиям проектирования аналоговых узлов на ПТ (обеспечит работу заданных узлов в триодном регионе), ели конечно Ваш сарказм был понят мной верно .

ЗЫ.Кстати, почему именно степап?

Потому что есть опыт разработки рабочих приборов на Step-Up. Ну а если серьезно, то нужно взвешивать все плюсы и минусы StepUp & StepDown для конкретной задачи, и чтото мне подсказывает уже сейчас, что в данном случае Step-Up бужет проще в реализации и обойдется дешевле.

[Stanislav]

Практиеским советом было взять готовый драйвер, и с этим согласились многие участники, в том числе и вы. А все остальное было объяснением почему возникли проблемы, и на что нужно обратить внимание в будующем, чтобы не вставать на теже грабли.

Простите, но Вы меня неправильно поняли.
Извиняюсь за оффтоп, но вынужден констатировать факт: львиную часть времяпровождения на электорониксе приходится тратить на возражения против не соответствующих истине умозаключений, равно как и совершенно негодных советов, сделанных то ли в спешке, то ли из-за желания утвердиться, то ли по незнанию, а, бывало, и по злому умыслу.
Задавший вопрос априорно считает ответившего на него авторитетом. И часто получается, что, нахватавшись "добрых советов", вопрошающий утверждает в своём сознании совершенно неадекватное видение проблемы, выдавая его впоследствии за своё собственное. Разубедить таких, как правило, весьма сложно; из-за этого и происходит добрая половина баталий в технических (и не только ) темах.
Поэтому, давая рекомендации, не следует спешить, а следует, прежде всего, подумать. Ваш же совет считаю именно необдуманным, сиречь, теми граблями, на которые наступать вовсе не нужно.

1. Под CMOS я подразумеваю полупроводник сделанный по металл оксидной технологии, в данном случае подразумевался полевой транзитор.

М-да.
А Вы хотя бы знаете, что означает аббревиатура "CMOS", и как можно сделать полупроводник по "металл-оксидной технологии"?
Равно как и вообще, что означает термин "полевой транзистор"?

2,3: Приходилось делать только теоретически, дальше симулятора не ходил, и при этом не использовались конкретные типы элементов. Но почемуто мне кажется что чисто теоретически, всетаки можно подобрать элементную базу, которая будет соответсвовать требованиям проектирования аналоговых узлов на ПТ (обеспечит работу заданных узлов в триодном регионе),..

Значит, на том и порешим: Ваш совет был именно теоретического свойства. Никакого отношения к сути поставленного вопроса не имеющий.

...ели конечно Ваш сарказм был понят мной верно .

Не было никакого сарказма. Задавая вопрос, всегда подразумеваю, что чего-то могу не знать; данный случай - не исключение.
Об остальном - см. первый абзац данного поста.

[Ivan_Petrov]

Простите, но Вы меня неправильно поняли.
Извиняюсь за оффтоп, но вынужден констатировать факт: львиную часть времяпровождения на электорониксе приходится тратить на возражения против не соответствующих истине умозаключений, равно как и совершенно негодных советов, сделанных то ли в спешке, то ли из-за желания утвердиться, то ли по незнанию, а, бывало, и по злому умыслу.
Задавший вопрос априорно считает ответившего на него авторитетом. И часто получается, что, нахватавшись "добрых советов", вопрошающий утверждает в своём сознании совершенно неадекватное видение проблемы, выдавая его впоследствии за своё собственное. Разубедить таких, как правило, весьма сложно; из-за этого и происходит добрая половина баталий в технических (и не только ) темах.
Поэтому, давая рекомендации, не следует спешить, а следует, прежде всего, подумать. Ваш же совет считаю именно необдуманным, и теми граблями, на которые наступать вовсе не нужно..

А я считаю это умозаключение необоснованным, а решения приведенные выше, как имеющие право на существование.

М-да.
А Вы хотя бы знаете, что означает аббревиатура "CMOS", и как можно сделать полупроводник по "металл-оксидной технологии"?
Равно как и вообще, что означает термин "полевой транзистор"?

Если я не совсем четко выразил свои мысли, то это не значит что я не могу рашифровать эту абривиатуру. А продолжать спор в этом направлении, давая ссылки на энциклопедии и публикации, удел пособников тролей.

P.S.
Помоему тема себя исчерпала.