Automatisches Laden eines Kondensators auf einen einstellbaren Spannungspegel für Impuls-LED-Ansteuerung

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

UPDATE: Ich zeichne eine vorläufige Schaltung (oben), nach den hilfreichen Kommentaren hier. Jetzt verwende ich Strombegrenzungswiderstände sowohl auf der hohen als auch auf der niedrigen Seite (R1 und R2). Ich verwende einen festen 1:20-Spannungsteiler, um die Kondensatorspannung zu messen; zusammen mit einer separaten einstellbaren 0...+5V Spannungsversorgung kann dies den Komparator (LM311) ansteuern. Ich habe meiner Schaltung einen logischen UND-Chip hinzugefügt, sodass ein einzelnes HIGH-Signal von Arduino gleichzeitig den Kondensator von der Stromversorgung trennt und ihn mit der LED verbindet (nur für kurze Zeit, <2 ms, und nur, wenn der Kondensator bereits vorhanden ist). berechnet).

Was ich immer noch nicht herausfinden kann, ist, wie man den High-Side-Schalter einrichtet. Die Verwendung von p-Kanal-Mosfet ist schwierig. Vielleicht so etwas: http://www.bristolwatch.com/ele/tr1.htm ? Aber meine Spannungsquelle pulsiert - vielleicht würde das Hinzufügen eines weiteren Kondensators (vor dem High-Side-Schalter, um die Pulsationen zu glätten) ausreichen?

Hier ist eine experimentelle Schaltung der gleichen Art, die ich gefunden habe: https://petermobbs.wordpress.com/2015/02/06/experiments-with-led-based-flash-gun-for-high-speed-photography/ Ich brauche so etwas aber für deutlich leistungsstärkere LEDs (sie verwenden 3W-LEDs; ich möchte 100W-COB-LED-Bank pro Farbe verwenden). Ihre experimentellen Daten zeigen, dass man eine LED mit viel höheren Strömen als ihrer Nennleistung betreiben kann – ohne Überstromschutz (solange der Impuls kurz ist; <500 us in ihrem Test). Die beobachtete lineare Spannungs-Strom-Abhängigkeit bedeutet, dass LEDs sich wie ein Gerät mit fester Impedanz verhalten, wenn sie von kurzen Impulsen angesteuert werden, was erklärt, warum kein Stromschutz erforderlich ist.

ORIGINAL TEXT:

Ich spiele schon seit einiger Zeit mit der Idee, ein experimentelles LED-Blitzlicht für mein Fotostudio zu bauen, basierend auf farbigen (RGB) Hochleistungs-COB-LEDs, die durch einen sehr kurzen Impuls (<5 ms) mit der Spannung erheblich (vielleicht um 0,5 ms) angesteuert werden Faktor 3) höher als die Nennspannung für die LEDs (36V in meinem Fall: 3x33W RGB COB LED-Modul; ich würde drei solcher Module in meinem Blitz verwenden). Ich habe einige experimentelle Forschungsdaten gesehen, die zeigen, dass dies möglich sein sollte, ohne die LED zu zerstören, wenn zwischen den Impulsen genügend Zeit bleibt (> 2 s für meine Zwecke).

Der Kern dieser Schaltung wären drei identische Schaltungen (für R, G, B), die einen großen Kondensator (z. B. 1000 u x 250 V) hätten, der direkt vom Wechselstromnetz (120 V 60 Hz hier in Kanada) über einen Gleichrichter auf eine einstellbare Spannung geladen würde Wert, im Bereich 36...100V. (Die Anpassung muss keine programmatische Steuerung haben; ein einfacher Topf + einige andere Elemente würden ausreichen.) Hier stecke ich gerade fest.

Meine erste naive Einstellung dazu besteht darin, einen Komparator (wie LM311) von einer stabilisierten Referenzspannungsquelle (z. B. 8,1 V - ich habe einige Zener für diesen Wert) und einer reduzierten Spannung (mit einem Spannungsteiler mit zwei Widerständen) zu speisen der Kondensator. Der Komparator würde einen Hochspannungs-MOSFET steuern, der zwischen dem Gleichrichter und dem Kondensator sitzen würde. Der Spannungsteiler würde eingestellt, um die Spannung zu erreichen, die ich am Kondensator benötige.

Aber ich mache mir Sorgen, dass der Spannungsteiler den Kondensator zu schnell entlädt (1% Spannungsabfall nach 10 s bei 1 M Last). Ich möchte, dass mein LED-Blitz jederzeit nach der anfänglichen Ladezeit (z. B. ~ 2 Sekunden) für die Aufnahme vollständig verfügbar ist. Wenn der MOSFET ständig öffnet und schließt, um die gegebene Spannung am Kondensator aufrechtzuerhalten, kann der Schuss zufällig in einem dieser beiden Zustände erfolgen, was wahrscheinlich die Genauigkeit des Blitzes beeinträchtigt.

Vielleicht kann ich ein Signal vom Arduino-Mikrocontroller (der den Entladungsimpuls vom Kondensator zu den LEDs steuert, wenn ich eine Aufnahme mache, wobei ein anderer MOSFET beteiligt ist) verwenden, um die Kondensatorladeschaltung während der Aufnahme vorübergehend zu deaktivieren?

Kann dies mit einem einzigen MOSFET im Ladeteil der Schaltung erreicht werden?

Oder sind meine Designvorstellungen vielleicht völlig falsch? Wenn ja, gibt es einen besseren Weg, LEDs mit Impulsüberspannung anzusteuern?

PS Der Zweck eines solchen Geräts wäre ein leistungsstarker (~ 3 kW) LED-Blitz mit programmgesteuert einstellbarer Farbe (durch Ändern der Impulsdauer für R, G und B). Es muss sehr leistungsstark sein, um mit normalen (tragbaren) Fotoblitzen vergleichbar zu sein, die ich in meinem Studio verwende. Dies könnte als Hintergrundlicht verwendet werden: Bei Verwendung mit einem dunkelgrauen Hintergrundpapier könnte man jede gewünschte Farbe für den Hintergrund erzielen, ohne jegliche Gele (Filter).