Sirkuit arus konstan dengan perbandingan desain transistor / MOSFET

Ada beberapa desain di luar sana untuk perangkat saat ini yang konstan, tetapi kebanyakan dari mereka menggunakan chip tertentu. Saya sedang mencari cara untuk membangun pasokan arus konstan saya sendiri dari bagian-bagian yang saya miliki. Tujuannya adalah untuk mengontrol LED RGB dengan 10W (10-12V, 350mA).

Karena saya tidak memiliki pengalaman di bidang elektronik (kuliah terakhir ~ 7 tahun yang lalu), saya ingin menjalankan dua desain yang berbeda oleh kalian.

Yang pertama adalah yang saya ambil langsung dari sini masukkan deskripsi gambar di sini

Dan yang kedua saya temukan di sini . Sangat menarik karena saya memiliki sopir Darlington di sekitar. Saya sedikit memodifikasi rangkaian dengan cara R1 tidak terhubung ke catu daya utama (bandingkan Gambar.6 dalam dokumen terkait) tetapi dikontrol oleh port Arduino PWM.

Apakah ini mungkin atau apakah saya memerlukan lebih banyak bagian untuk dukungan PWM?

Menurut Anda bagaimana kedua sirkuit tersebut dibandingkan? masukkan deskripsi gambar di sini

P: Nomor-nomor komponen baru saja dimasukkan oleh CircuitLab, jadi tolong jangan terlalu memperhatikan mereka. Saya pasti akan menggunakan bagian yang berbeda dan akan berkonsultasi lembar data mereka sebelumnya.

EDIT

Setelah beberapa waktu saya sekarang benar-benar membangun sirkuit satu (dengan MOSFET). Saya juga menambahkan filter low-pass untuk menghubungkan sinyal audio. Bersama-sama dengan Arduino sebagai driver untuk LED RGB, cahaya berdenyut mengikuti irama musik.

Saya membangun sirkuit driver arus konstan dari atas tiga kali untuk R, G dan B
Input terhubung ke tiga pin PWM dari Arduino
Berdasarkan Tutorial oleh Jeremy Blum , saya membangun filter low-pass sederhana dengan 2 op-amp, beberapa resistor dan penutup dan pot trim.
Seseorang sekarang dapat menghubungkan audio yang terbagi menjadi satu untuk speaker dan input untuk op-amp. Op-amp memperkuat sinyal yang kemudian menuju ke input pin analog Arduino
Dengan beberapa kode berjalan pada Arduino saya sekarang dapat memicu cahaya berdasarkan input analog
Saya menambahkan regulator tegangan (LM7809) untuk mundur dari 12V ke 9V untuk Arduino. Ini tidak benar-benar diperlukan, tetapi saya punya satu dan ingin mencobanya :)

masukkan deskripsi gambar di sini

Saya bersenang-senang membangun ini dan sekarang ingin memasukkannya ke dalam lampu dan melakukan beberapa coding lagi ...

led constant-current

— Martin H
sumber

Dalam kedua kasus, R1 = 100K terlalu tinggi. Untuk MOSFET, yang memiliki kapasitansi gerbang mungkin pada urutan 1 nF, ini memberi Anda konstanta waktu 100 us, yang artinya akan beralih sangat lambat. Untuk Darlington, itu artinya Anda hanya memiliki drive drive sekitar 32 uA. Sekalipun Darlington Anda memiliki perolehan keseluruhan saat ini sebesar 10.000 (tidak mungkin), ini hanya memberi Anda arus kolektor 320 mA.

— Dave Tweed

Saya telah mengambil nilai resistor 100K dari tautan pertama yang saya posting. Pin Arduino adalah 5V dan 20mA maks., Saya kira. TIP110 NPN Darlington yang digunakan di sirkuit kedua memiliki gain arus 2500. Apakah ini berarti arus yang saya suplai harus 350mA / 2500 = 0,14mA? Ini akan memberi saya nilai resistor (5-0.7) V / 0.14mA ~ 30k Ohm. Apakah ini terdengar lebih masuk akal?

— Martin H

Tidak terlalu. Pertama-tama, tegangan dasar Darlington akan berada di urutan 1.8-2.1 V, yaitu 3 V_be turun, bukan hanya satu. Kedua, tidak ada yang salah dengan overdriving dengan faktor 10. Sebagian besar kelebihan arus akan dihambat oleh Q1, yang bagus, karena Anda tidak ingin transistor beroperasi di tepi konduksi yang berbulu. Itu akan membuat basis Anda saat ini 1,4 mA, dan resistor basis harus sekitar (5V - 2.1V) / 1.4mA = 2100 ohm. Jika Anda menggunakan 2200 ohm, 5%, itu tidak masalah.

— Dave Tweed

@DaveTweed tidak yakin lambatnya benar-benar masalah dalam kasus MOSFET. 100ns cukup cepat untuk semua jenis LED berkedip, dan karena sirkuit ini dirancang untuk mengoperasikan M1 di wilayah aktif, itu bukan seolah-olah switching itu perlahan-lahan menyebabkan kerugian switching yang lebih banyak.

— Phil Frost

@ PhilFrost: Di mana Anda mendapatkan 100 ns? Dalam kasus apa pun, titik rangkaian adalah untuk memungkinkan PWM untuk memodifikasi siklus tugas arus yang sedang diatur oleh dua transistor. Jika MOSFET tidak bisa hidup sepenuhnya atau mati cukup cepat untuk mengikuti bentuk PWM, itu tidak akan berfungsi. 100 ns akan menjadi nilai yang baik untuk konstanta waktu, tetapi itu akan menyiratkan resistor gerbang 100-ohm, dan arus akan membebani pin output Arduino. Untuk membatasi arus puncak hingga 20 mA, resistor gerbang harus 250 ohm, memberikan konstanta waktu 250 ns.

— Dave Tweed

Keduanya benar-benar sama, secara fungsional. Keduanya bekerja dengan mengatur tegangan lebih dari R2 menjadi sekitar 0,6V, apa yang diperlukan untuk memajukan bias basis-emitor Q1. Jika tegangan melebihi R2 meningkat melebihi ini, Q1 mulai menarik gerbang / basis transistor lainnya. Tapi itu tidak bisa melakukan ini terlalu banyak, kalau tidak ada arus dalam R2, dan tidak ada yang bisa mem-forward-emitor-base Q1. Dengan demikian, rangkaian mencapai kesetimbangan.

Idenya adalah bahwa karena LED dan R2 dalam seri, arusnya sama. Jika Anda dapat membuat 60mA dalam R2.

Ini hanya kira-kira benar, tentu saja, karena R2 dan LED tidak persis seri. Dalam kedua kasus, kesalahan diperkenalkan oleh arus basis dari kedua transistor. Untungnya, keuntungan saat ini sangat tinggi, sehingga kesalahan ini dapat diabaikan. Saya ragu ada perbedaan praktis antara sirkuit, jadi memilih berdasarkan apa yang Anda miliki terdengar bagus untuk saya.

Namun, jika sasaran Anda adalah 350 mA di LED, maka R2 perlu $0.6V / 350mA = 1.71\Omega$ . Anda mungkin ingin menggunakan resistor 1 / 2W juga, karena Anda mendorong keberuntungan Anda dengan 1 / 4W: $0.6V \cdot 350mA = 0.21W$ . Pastikan transistor yang Anda pilih untuk Q2 / Q3 atau M1 dapat menangani daya yang harus dihilangkan juga, yang akan menjadi 12V, minus 0,6V dalam R2, minus tegangan maju LED Anda, dikalikan dengan 350mA.

— Phil Frost
sumber

Anda benar tentang nilai-nilai resistor. Saya tidak memperhatikan. Saya mengetahui perhitungan daya resistor

— Martin H