Sursa liniara de curent constant pentru LED-uri de putere

[tranc3d]

Salut!

 

Intentionez sa realizez o sursa de curent constant pentru LED-uri de putere (max 1A), curent care se poate regla din potentiometrul P1.

 

Asadar, am realizat circuitul din schema atasata pe care am testat-o in urmatoarele conditii notand observatiile:

 

 

 

1)

V+ = 11,2V

RL = 11 ohmi

 

V3 = 0,669V

V2 = 0,669V

 

V3 = 1,026V

V2 = 1,026V

 

V3 = 1,235V

V2 = 1,235V

 

V3 = 2,877V

V2 = 1,235V

 

V3 = 5,781V

V2 = 1,264V

 

V3 = 6,93V

V2 = 1,264V

 

2)

V+ = 10V

RL = 0 ohmi

 

V3 = 0,285V

V2 = 0,285V

 

V3 = 1,693V

V2 = 1,321V

 

V3 = 0,776V

V2 = 0,695V

 

V3 = 2,563V

V2 = 2,556V

 

V3 = 1,769V

V2 = 1,432V

 

3)

V+ = 7,5V

RL = 11 ohmi

 

V3 = 0,198V

V2 = 0,198V

 

V3 = 0,314V

V2 = 0,314V

 

V3 = 0,516V

V2 = 0,45V

 

V3 = 2,192V

V2 = 0,448V

 

4)

V+ = 15V

RL = 11 ohmi

 

V3 = 0,269V

V2 = 0,269v

 

V3 = 1,095V

V2 = 1,095V

 

V3 = 2,131V

V2 = 1,886V

 

V3 = 3,691V

V2 = 1,883V

 

 

De ce nu reuseste amplificatorul operational sa comande "mai puternic" IRF-ul astfel incat sa treaca un curent mai mare prin el?

 

De exemplu la cazul cand V+ = 10V si RL = 0 ohmi V3 = 1,693V si V2 = 1,321V, V2 nu mai reuseste sa ajunga V3. Curentul prin Rsense ar fi cam 400mA. Sursa care alimenta acest circuit livra 10V in acest moment.

 

Am incercat si cu IRF9540 inversand intrarile 3 cu 2 ale amplificatorului operational si am obtinut rezultate similare.

 

Care ar fi cauzele pentru care nu pot inchide mai tare IRF-ul? Ce modificari ar trebui sa aduc circuitului?

[Dr.L]

Merge doar cu bipolar montat asa!Mos-fetul are nevoie de >3v intre sursa si poarta ca sa se deschida cat de cat cum trebuie (si 5-10v pt curent maxim)

[tranc3d]

Multumesc, am sa incerc cu un darlington.

[bogdan_]

Merge si cu Mosul ala daca pui pe RL deasupra lui, nu dedesubt. Si ar fi bine sa micsorezi si rezistenta aia de sense pentru ca e prea mare. Pierzi 3.3V pe ea la 1A. Pune ceva de genul 0.1 ohm. Si umbli la tensiunea de referinta care ti-o dat potentiometrul adaugand o rezistenta in plus sus.

[tranc3d]

Am pus in loc de IRF640 doi tranzistori bipolari legati in conexiune darlington: BC546 si BD139 (acestia i-am avut la indemana) si merge bine acum. Acest circuit este de test, nu am avut rezistenta mai mica de 3,3 ohmi, in final o sa fie in jur de 0,1 ohmi. Chestia e ca nu a mers bine nici cu mosfet P IRF9540 legat sus si restul jos (intrarile inversoare si neinversoare ele AO fiind inversate).Am modificat schema si am ajuns la versiunea de mai jos, va intreb si pe voi ce parere aveti:Schema ar trebui sa dea maxim 1A curent (cu potentiometrul complet intr-un capat si 0A in capatul celalalt) daca tensiunea de alimentare si sarcina permit evident, independent de variatia tensiunii de alimentare cat timp este in intervalul 7-30V.

[bogdan_]

Problemele tale sunt datorate intr-un fel pragurilor. Ultima schema merge ca principiu, chiar si cu MOS, dar nu la parametrii dati de tine. Problema e asa: IRF640 are o tensiune de prag(la care se deschide) Vgs de tipic 3V, dar poate fi chiar pana la 4V. Asta inseamna ca trebuie sa ii aplici macar 4V pe poarta ca sa il deschizi, si ceva mai mult ca sa il deschizi cat vrei tu. Iar alimentat din 5V LM358 are probleme cu obtinerea a 4V(sau peste) la iesire. Solutia simpla si banala este sa il alimentezi direct din tensiunea de alimentare. Zice pe schema ca ai intre 7 si 30V. 30V nu e prea mult pentru el, iar cu 7 la intrare cred ca poate scoate la iesire exact cat trebuie ca sa iti deschida mos-ul ala(irf640). Mai trebuie avut grija sa limitezi Vgs pe la vreo 15V(o rezistenta in poarta si un zenner intre G si S) pentru ca altfel iesi din valorile specificate. Mai departe pastrezi 7805 pentru referinta...sau orice altceva. Dar vezi ca ai nevoie de o anumita sarcina minima ca sa ti se incadreze tensiunea de iesire la 5V. Scrie in datasheet.Recomand sa mai pui o rezistenta in partea de jos a potentiometrului pe care sa iti cada macar 10mV. Exact cum e cea de 49K sus. Daca nu o pui, functie de cum nimeresti sa fie offsetul amplificatorului se poate ca aplicand 0V pe In+ sa te trezesti ca scoate la iesire tensiune maxima, implicit deschizand tranzistorul la maxim si s-a dus cu sursa ta de curent constant, e un scurt perfect in toata regula(vreo 0.2 ohm asa).

[tranc3d]

@bogdan_O sa folosesc deocamdata tranzistori bipolari in conexiune darlington.Pragurile tensiunii de alimentare in final o sa fie mai restranse (a sa am sa zic un transormator de 15V AC care alimenteaza sursa aceasta, deci vreo 21V continuu, iar cu fluctuatiile tensiunii de 230V nu ar trebui sa fie un interval asa mare).O sa alimentez direct la tensiunea de alimentare amplificatorul operational.In legatura cu tensiunea de offset: La inceput daca am 0V pe In+ si 0V pe In- iar offsetul sa nimereste sa imi satureze iesirea pozitiv, atunci o sa imi creasca curentul prin Rsense care determina o cadere de tensiune din ce in ce mai mare pe Rsense, tensiune care va ajunge la In- si va frana cresterea de curent prin Rsense (si RL) pana se ajunge la un echilibru Voffset = VI-. Deci la pozitia minim a potentiometrului o sa am totusi un curent prin RL. La inceput daca am 0V pe In+ si 0V pe In- iar offsetul se nimereste sa satureze iesirea negativ, atunci nu imi circula curent prin RL decat in momentul cand tensiunea data de potentiometru este mai mare decat tensiunea de offset.Corecteaza-ma daca nu am inteles bine.Mai trebuie sa pun o protectie in baza tranzistorului bipolar sa nu imi depaseasca 5V.Uite-te te rog pe schema si zi-mi daca am pus bine zennerul.

[bogdan_]

Ai dreptate cu offsetul. Mi-a scapat din vedere aparitia tensiunii pe rezistenta de sense care va produce limitarea curentului. Zennerul ala nu iti trebuie. Tensiunea pe el va fi oricum cam 1,2V(2xVbe). Oricum, pentru tranzistor bipolar nu iti trebuie alimentare de la mai mult de 5V, cum ai spus si tu, merge. Iti trebuie un zenner de 15V acolo cand vei pune MOS.

[tranc3d]

Cu aceasta sursa vreau sa alimentez 2 LED-uri legate in serie : Cree XR-E 7090 R2 Star, Alb, 242lm, 90°. La 350mA printr-un LED am o cadere de 3,3V pe el, la 700mA 3,5V si la 1000mA 3,7V (probabil mai am ceva fluctuatii de tensiune si in functie de temperatura la care funtioneaza LED-ul, dar am si radiator la ele), deci sa luam un maxim de 4V, doua LED-uri 8V maxim.Inca cateva intrebari:Eficienta sursei ar trebui sa fie la fel si cu bipolari si cu MOS nu? Lucrand in zona liniara puterea disipata pe bipolar si pe MOS ar trebui sa fie identica.Ca sa minimizez pierderea de putere pe tranzistorul de forta ar trebui sa aleg o tensiune de alimentare cat mai apropiata de caderea maxima de tensiune pe LED-uri + caderea pe tranzistor + caderea pe Rsense nu?Vad in datasheet la LM358A ca Input Offset Voltage la 25 grade C este de Tipic 2mV si Maxim 3mV. Asta inseamna ca la temperatura constanta de 25 de grade C eu pot sa am offsetul oriunde intre 2 si 3 mV variind aleator?Ca sa micsorez "eroarea" (abaterea de curent pe care il livreaza sursa fata de curentul setat din potentiometru) sursei pot mari Rsense de la 0,1ohmi la 0,22 sau 0,47 ohmi (tensiunea venita de pe Rsense devine mai mare fata de tensiunea de offset). Eroarea de curent cu Rsense de 0,1 ohmi ar trebui sa fluctueze intre 20 si 30mA ( (3mV offset / 100mV sense)*1A ).Cu Rsense de 0,22 ohmi eroarea ar trebui sa fie intre 9,09 si 13,6mA ( (3mV offset / 220mV)*1A )Iar cu Rsense de 0,47 ohmi eroarea ar trebui sa fie de maxim 4,25 si 6,4mA ( (3mV offset / 470mV)*1A ) ?Cu cat cresc Rsense scad si eficienta sursei. La un LED pe care il alimentez cu 700mA pierd pe Rsense de 0,22ohmi 0,7A * 0,22 = 0,154W (foarte acceptabil avand in vedere ca se pierde oricum mult mai mult pe tranzistorul de forta). As putea sa aleg Rsense de 0,47 ohmi pe care la 0,7A pierd 0,329W.Ce parere aveti?

[bogdan_]

Asa trebuie sa fie tensiunea cum zici tu. Intrarea nu trebuie sa fie cu mult mai mare ca iesirea. Daca sa zicem ai nevoie de 8V+0.1 + 0.1 = 8.2V, cu un 8.5V la intrare cred ca ar fi perfect, cu conditia sa ii ai asigurati de exemplu de o sursa de alimentare in comutatie, stabilizata. Daca vin dintr-o sursa liniara, atunci trebuie sa pui o tensiunue mai mare. Trebuie luat in calcul variatia retelei, plus riplul tensiunii de iesire.

Eficienta sursei este practic Uled/Uin, ignorand consumul la operational si 7805.

Cu offsetul pare ca ai calculat corect, eu unul nu l-as considera neaparat un factor important, pare o eroare destul de mica.

Nu cred ca e o idee buna sa pui o rezistenta mai mare doar pentru a micsora eroarea.

Functie de cat lasi pana la urma tensiunea de intrare si daca nu vei vrea sa reglezi curentul(pentru varianta finala de exemplu) poti folosi o sursa fara operational, de exemplu cea de aici: http://www.instructables.com/id/Power-L ... -you-need/

 

Daca ramai pe tensiunea aia de 21V la intrare si doar doua led-uri poate ar fi mai bine sa mergi spre ceva in comutatie.

Ps: vezi ca pe BD139 nu poti disipa prea mult, va crapa daca bagi 21V la intrare si vrei 1A prin 2 led-uri.

[tranc3d]

@bodan_Atunci las Rsense 0,1ohmi, tensiunea de intrare o las mai mare ca va proveni dintr-un alimentator liniar, schimb BD139 cu ceva mai puternic. Aceste leduri cu lentilele corespunzatoare vor ilumina in scop ambiental niste plante de biroul unui prieten, luminozitatea lor trebuie sa poata fi reglabila pentru ca la momentul de fata chiar nu stiu de cata lumina am nevoie.Multumesc de sfaturi si de ajutor, toate cele bune, Cristi