Полная версия этой страницы:
Драйвер светодиода
VitalyS
Mar 15 2011, 09:44
Задача. Включать-выключать мощный светодиод (макс. ток 1.5 А) с частотой 1 КГц (макс.)
Ток на светодиод должен быть стабильным и регулироваться.
Будет использоваться в биологии, поэтому заказчик настаивает на линейной схеме регулирования.
В интернете нашёл
Fast LED Driver.
Идея мне понравилась. Ваше мнение?
Нужно модернизировать на 1.5 А с частотой переключений 1 КГц (максимум).
Выбросов тока при переключении не должно быть.
Нужна ещё защита (ограничение) по току (заказчик настаивает).
Подскажите, куда копать?
Интуиция подсказывает - нужно использовать MOSFETы для переключения, но у меня нет опыта работы с ними. Что посоветуете?
Регулирующий транзистор хочу использовоть TIP120 (Дарлинктона). Попинайте!
Ток задавать хочу через цифровой потенцометр. Попинайте!
yakub_EZ
Mar 15 2011, 09:52
Сложная по ссылке идея.
Мощный линейный регулятор в режиме стабилизации тока (lm317), цепь управления задачи тока коммутировать внешним сигналом. Цифровой потенциометр поставить в ту же цепь для регулировки
VitalyS
Mar 15 2011, 10:03
Как себя поведёт LM317 при переключении на 1 КГц и как организовать эти переключения?
Цепь управления (регулирования) тока это резистор 0.8 - 120 ом, а мощность какая?
yakub_EZ
Mar 15 2011, 11:52
Нормально поведет, только регулировка от цифрового потенциометра не получится

Управляется он через резистор по которому ток течет, так что добавить туда маломощный потенциометр будет проблематично
Тут лучше сделать датчик тока и повторитель
Alex255
Mar 15 2011, 12:03
Цитата(VitalyS @ Mar 15 2011, 13:44)

Ток задавать хочу через цифровой потенцометр. Попинайте!
Источник V3 поделите ЦП или используйте ЦАП вместо него.
VitalyS
Mar 15 2011, 12:24
yakub_EZ спасибо, идею понял.
Включать/выклячать будет микропроцессор, поэтому, мне кажется, лучше использовать MOSFET ключ. но как?
Мне нужно 1.5 А TIP120 подойдёт? или есть что-то лучше?
Alex255 Что лучше в данном случае цифр.потенцометр или ЦАП?
Я понимаю так, что от V3 зависит стабильность стабилизатора, поэтому я хочу запитать ЦП от ИОН через резистор - так плохо?
Alex255
Mar 15 2011, 13:22
Цитата(VitalyS @ Mar 15 2011, 16:24)

yakub_EZ спасибо, идею понял.
Включать/выклячать будет микропроцессор, поэтому, мне кажется, лучше использовать MOSFET ключ. но как?
Мне нужно 1.5 А TIP120 подойдёт? или есть что-то лучше?
Alex255 Что лучше в данном случае цифр.потенцометр или ЦАП?
Я понимаю так, что от V3 зависит стабильность стабилизатора, поэтому я хочу запитать ЦП от ИОН через резистор - так плохо?
Без разницы, что поближе окажется. ЦАП проще однополярный с выходом по напряжению.
yakub_EZ
Mar 15 2011, 14:29
Цитата(VitalyS @ Mar 15 2011, 15:24)

Включать/выклячать будет микропроцессор, поэтому, мне кажется, лучше использовать MOSFET ключ. но как?
Мне нужно 1.5 А TIP120 подойдёт? или есть что-то лучше?
Вполне подойдёт биполярный, режим здесь линейный. Вернее даже преимущества применения MOSFET в данной схеме нет. А от процессора схему "гасить" чем понравится, тут даже можно попробовать задействовать ОУ с функцией Enable. Задавать ток диода тоже можно многими способами, по мне так это кощунство использовать дополнительный элемент, такой как цифровой потенциометр, а не воспользоваться ЦАПом от МК или тем же же МК сгенерировать сигнал ШИМом
Andr2I
Mar 15 2011, 16:27
Цитата(VitalyS @ Mar 15 2011, 12:44)

Задача. Включать-выключать мощный светодиод (макс. ток 1.5 А) с частотой 1 КГц (макс.)
Ток на светодиод должен быть стабильным и регулироваться.
Будет использоваться в биологии, поэтому заказчик настаивает на линейной схеме регулирования.
В интернете нашёл
Fast LED Driver.
Идея мне понравилась. Ваше мнение?
Идея хорошая, но для Ваших частот избыточная. Такого рода драйверы используют при частотах 100-1000МГц

.
Цитата(yakub_EZ @ Mar 15 2011, 17:29)

Вполне подойдёт биполярный, режим здесь линейный. Вернее даже преимущества применения MOSFET в данной схеме нет.
MOSFET при токах 1,5А весьма уместен. Особенно если к стабильности тока светодиода высокие требования. В Вашей схеме всегда будет ошибка на величину базового тока. Если заменить транзистор на n-канальный и выкинуть резисторы R2 и R3, то стабильность будет выше.
Вообще я бы внимательно посмотрел на момент переключения - есть ощущение что может возникать генерация (особенно в реальной схеме)

.
Цитата(Andr2I @ Mar 15 2011, 18:27)

Идея хорошая, но для Ваших частот избыточная. Такого рода драйверы используют при частотах 100-1000МГц

.
По-моему, Вы с ноликами явно переборщили.

В тексте по ссылке, кстати, говорится:
Цитата
and for the transmission of low speed optical data (to 200 kHz). The components are all easy to obtain and low cost.
Так что неплохая схема для начала.
Andr2I
Mar 15 2011, 18:04
Цитата(Herz @ Mar 15 2011, 20:34)

По-моему, Вы с ноликами явно переборщили.

В тексте по ссылке, кстати, говорится:
Я глянул на схему, а текст особенно не смотрел

. Идея схемы - эммитерно-связанный ключ, который коммутирует постоянно работающий источник тока широко применяется для лазерных драйверов рассчитанных на как раз такие чатоты
yakub_EZ
Mar 15 2011, 18:08
Цитата(Andr2I @ Mar 15 2011, 19:27)

MOSFET при токах 1,5А весьма уместен. Особенно если к стабильности тока светодиода высокие требования. В Вашей схеме всегда будет ошибка на величину базового тока. Если заменить транзистор на n-канальный и выкинуть резисторы R2 и R3, то стабильность будет выше.
Вообще я бы внимательно посмотрел на момент переключения - есть ощущение что может возникать генерация (особенно в реальной схеме)

.
Генерация с Mosfet транзистором тоже возможна. И скорее всего даже более вероятна на полевом из за дерганья емкости затвор-исток самого полевика.
Ток базы дарлингтона много меньше рабочего тока схемы. (для TIP120 это 3500 раз при 1 А и 4500 раз при 2 А по
даташиту от Fairchild) Тут уже другие элементы схемы внесут больший вклад в погрешность, так что это вопрос считаю спорным.
Andr2I
Mar 15 2011, 18:36
Цитата(yakub_EZ @ Mar 15 2011, 21:08)

Генерация с Mosfet транзистором тоже возможна. И скорее всего даже более вероятна на полевом из за дерганья емкости затвор-исток самого полевика.
По вашей схеме генерация и с полевиком возможна. А почему она более вероятна "из-за дергания емкости"? По хорошему надо добавить емкость с выхода ОУ на инвертирующий вход (1Н), а сам инвертирующий вход развязать от эммитера резистором 1К.
Цитата(yakub_EZ @ Mar 15 2011, 21:08)

Ток базы дарлингтона много меньше рабочего тока схемы. (для TIP120 это 3500 раз при 1 А и 4500 раз при 2 А по
даташиту от Fairchild) Тут уже другие элементы схемы внесут больший вклад в погрешность, так что это вопрос считаю спорным.
Вот уж дарлигтон точно загенерит

- там задержки "мама не горюй"
VitalyS, Вы не озвучили желаемые значения фронтов и допустимые значения выбросов тока. А это в общем то противоречивые вещи. Частота 1кГц мало о чем говорит, если вас устроит фронт 2 мксек это одно, а если хочеться 100 нсек это уже совершенно другое.
Если требования не высокие, вам ключи для коммутации тока не нужны. Используйте прямо цифровой потенциометр для задания тока (только быстрый с SPI, например AD8400). 0 напряжения на его выходе будет соответствовать нулевому току через светодиод. А регулирующий транзистор лучше взять, как советует Andr2I, полевой и лучше IRL серии. Ну... и ОУ с большим выходным током.
Для схожей задачки (токи правда поменьше, но это не принципиально) я использую классический источник тока на ОУ и полевике. В качестве полевика использую сборку IRF9956 (SP8K5, FDS6961A, STS2DNF30L, PHN210). В качестве ОУ OPA2354AIDDA или AD8061. Регулирую ЦАПом. Значения фронтов сильно зависят от значения кондера в цепи обратной связи ОУ. А его значение от длины соединительных проводов к светодиоду. Если это всё смонторовать на одной плате, то можно получить порядка 100нс.
VitalyS
Mar 16 2011, 07:08
ZVA, спасибо, фронт в 2 мксек меня полностью устроит.
Меня больше беспокоит выброс при переключении и генерация.
Как бороться с генерацией?
yakub_EZ
Mar 16 2011, 09:40
Ток в принципе не большой. Может лучше поставить один мощный ОУ, без транзистора. Типа TCA0372 два канала объединить
VitalyS
Mar 16 2011, 09:51
У меня получается следующие:
+12 В -> LM317(ограничитель тока на 1. 5 А )-> Светодиод зашунтированный др. диодом -> MOSFEF c ОУ -> измерительный резистор (0.91 Ом) -> Общий. Управление током и вкл./выключение с помощью цифрового потенциометра.
Пока не определился с ОУ и MOSFETом (ток 1.5 А, частота переключения 1 КГц и фронт 1-5 мксек).
Что можете посоветовать?
Если сравнивать с моим решением, то фронты у меня намного быстрей и КПД повыше, т.к. питаюсь от 4,5-5 B. А на светодиоде типовое падение напряжения примерно 3,5 В. Да и может по рассеиваемой мощности ОУ не пройти.
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста,
пройдите по ссылке.