Einstellbarer linearer LED-Treiber? Linear, nicht PWM

Ich arbeite an einem Produkt, das eine LED für Ausgangsströme zwischen 0 mA und 350 mA und so viele mögliche Pegel dazwischen benötigt (~ 1000 wären ausreichend, nehme ich an). Ich kann kein PWM-Signal an die LED ausgeben, da dies den Zweck meines Produkts zunichte machen würde (dies ist wichtig).

Kennt jemand eine integrierte Schaltung, die dieses Maß an Stromsteuerung ermöglicht? Hat sonst jemand eine Idee, wie ich eine Schaltung bauen könnte, um dies zu tun? Ich habe über spannungsgesteuerte Stromquellen nachgedacht, die mit Operationsverstärkern gebaut wurden, aber ich habe keine Erfahrung mit diesen oder kenne keine bestimmten Schaltungen.

Es muss auch mit Batterien betrieben werden können.

Die LED wird sich mit extrem hoher Geschwindigkeit durch die Luft bewegen und muss einen festen Lichtstrahl aufrechterhalten, anstatt zu blinken. Deshalb kann ich PWM nicht verwenden.

Warum kann man PWM nicht verwenden? Auch nach dem Glätten mit einem RC-Netz?
Sie haben eine andere ähnliche Frage gestellt: electronic.stackexchange.com/questions/19877/… . Welche möchten Sie wirklich beantwortet haben?
Möchte sich wahrscheinlich nicht mit dem Takt- oder Schaltrauschen der PWM befassen.
Die LED wird sich mit extrem schnellen Geschwindigkeiten durch die Luft bewegen, und die Verwendung von PWM würde dazu führen, dass es sich um eine blinkende LED handelt und nicht um einen durchgehenden Strom, der durch die Luft geht. Es sei denn, Sie kennen eine Möglichkeit, dies zu glätten? Ich habe keine umfassende Erfahrung mit PWM, um zu wissen, ob es überhaupt möglich ist.
Was ist die erforderliche Änderungsrate der LED-Helligkeit?
Es wäre eine wirklich, sehr, sehr gute Idee, Ihre Anforderung so detailliert zu formulieren, dass wir eine halbe Chance haben, sie beim ersten Versuch zu beantworten, und sie nicht auf 2 Fragen aufzuteilen, es sei denn, sie sind wesentlich unterschiedlich (was sie sein können). . Sie können PWM so schnell machen, dass es in Bewegung nicht visuell flimmert. Zu wissen, ob es sich um einen Bronco, einen Hochgeschwindigkeitszug oder eine Kugel handelt, würde helfen. / Sie KÖNNEN PWM verwenden und auf DC glätten, damit KEIN Flimmern (visuell oder anderweitig) auftritt. / Niemand kann 1000 Helligkeitsstufen mit bloßem Auge unterscheiden. Wenn Sie uns mitteilen, warum Sie so viele Ebenen benötigen, können wir Ihnen helfen.
1000 Intensitätsstufen sind viel zu viel des Guten. Wie Russell sagt, niemand kann so viele Ebenen unterscheiden. IMO 32 (5 Bit) oder so sollte es tun.
LEDs, die sich schnell durch die Luft bewegen, verwenden PWM. Sie verwenden lediglich eine hohe Modulationsfrequenz (im MHz-Bereich). Konvertieren Sie Ihre "Pixel" -Größe in Zeit und stellen Sie sicher, dass in dieser Zeit einige PWM-Zyklen vorhanden sind. Auch ein RC-Filter am PWM-Ausgang kann die Dinge glätten, ist aber weniger effizient.
Russel, über "Sie können PWM verwenden und es auf Gleichstrom glätten, damit KEIN Flimmern auftritt", würden Sie sich bitte meine Frage dazu ansehen electronic.stackexchange.com/questions/28937/… und mir sagen, wie man eine solche entwirft ein Filter für KEIN Flimmern? Olins Antwort hat jedoch anscheinend auch einige sehr gute Ideen.
1000 gleichmäßig beabstandete Strompegel, die durch die LED fließen, sind möglicherweise erforderlich, um ausreichend kleine Schritte zu haben, während mit den niedrigsten Helligkeitspegeln umgegangen wird. Bei den größeren Helligkeitsstufen werden Sie wahrscheinlich gute Ergebnisse erzielen, wenn Sie ein paar Dutzend dieser 1000 Schritte gleichzeitig überspringen. Das LED-Helligkeits-/Stromverhältnis und die Augenempfindlichkeit sind beide in den Bereichen mit wenig Licht ausgeprägter.

Antworten (4)

Für eine "All-in-One"-Option sieht der ADB8810 ziemlich nah an der Art von Dingen aus, die Sie wollen. Wenn Sie beispielsweise bei Analog Devices, Nat Semi, Linear Tech, TI, Maxim usw. nach "programmierbarem Strom" suchen, werden Sie wahrscheinlich eine ganze Reihe solcher Optionen finden.

Eine andere Option wäre die Verwendung eines DAC (oder sogar eines Potentiometers, wenn kein uC beteiligt ist), um einen Operationsverstärker mit einem als Stromquelle eingerichteten Transistor zu steuern.

Für ca. 1000 Level würden Sie 10 oder mehr Bits benötigen, also wäre dies ziemlich billig.

So etwas wie diese Schaltung könnte tun:

VCCS

VCCSim

Der Transistor könnte ein beliebiger NPN oder MOSFET (mit geeignetem Vth) oder Darlington sein, der in der Lage ist, den erforderlichen Strom zu senken (BEARBEITEN - wie Wouter erwähnt, ist der 2N2222 keine gute Wahl, etwas in einem Gehäuse, das für eine höhere Leistung ausgelegt ist, z. B. ein TO-220-Gehäuse würde besser sein)
Opamp sollte möglichst Rail-to-Rail In/Out sein, um die Dinge einfacher zu machen.
Der 1-Ohm-Messwiderstand kann geändert werden, um dem erforderlichen Strom zu entsprechen. Dies wurde so eingestellt, dass es 1 mA pro 10 mV ausgibt, sodass 3,5 V 350 mA erzeugen (am Operationsverstärkereingang sind es tatsächlich 1 mA pro 1 mV, der Widerstandsteiler teilt den DAC-Eingang durch 10).

Ich denke, der im Diagramm erwähnte 2n2222 ist etwas klein für 0,35 A bei einer vernünftigen Spannung. Zumindest sollte es gekühlt werden (Pmax = 1,2 W bei einer Gehäusetemperatur von 25 °C, was optimistisch niedrig ist).
@Wouter - Ich stimme zu, obwohl die Teilenummer nicht als Empfehlung gedacht war (siehe letzter Absatz der Antwort). Der 2N2222 ist nur der erste Transistor auf der Liste in LTSpice und derjenige, den ich immer für schnelle Beispiele verwende :-) Ich werde es versuchen und denken Sie daran, die Teilenummer in ein geeignetes Teil zu ändern, um in Zukunft Verwirrung zu vermeiden.

Sie können immer noch PWM verwenden, um den Antriebspegel anzupassen. Was Sie wirklich sagen, ist, dass Sie nicht wollen, dass die LED pulsiert. Dies kann erreicht werden, indem der PWM-Ausgang tiefpassgefiltert und dann zum Ansteuern der LED verwendet wird. Es gibt viele Möglichkeiten, ein PWM-Signal zu mitteln, damit dieser Durchschnitt die LED anstelle der einzelnen Impulse ansteuert. Hier ist ein einfacher Weg:

Immer wenn der PWM-Ausgang hoch ist, sinkt Q1 um etwa 20 mA. Wenn es niedrig ist, sinkt es auf 0. Der durchschnittliche Strom am Kollektor von Q1 ist daher proportional zum PWM-Tastverhältnis. All dieser Strom muss schließlich durch die LED fließen, da der Kondensator den Strom nicht langfristig leiten kann. C1 und R2 filtern die einzelnen Stromimpulse tiefpass, so dass der Strom durch die LED der Durchschnitt ist, nicht die einzelnen Ein / Aus-Impulse.

Nehmen wir an, Sie verwenden so etwas wie einen PIC 24H, um die PWM zu erstellen. Es kann mit einer Befehlsrate von 40 MHz betrieben werden, was auch der maximale PWM-Takt für die regulären PWM-Ausgänge ist (es gibt ein spezielles Hochgeschwindigkeits-PWM-Peripheriegerät, das viel höher gehen kann, aber das ist hier nicht erforderlich). Um 1000 verschiedene Ausgangspegel zu erhalten, bedeutet dies, dass die PWM-Frequenz 40 kHz oder 25 µs pro Impuls beträgt. Auf halbem Weg wird der Kondensator mit einer Rate von 10 mA entleert, und das für 12,5 µs. (10mA)(12,5µs)/22µF = 5,7mV. Das ist, wie stark die Spannung am Kondensator im ungünstigsten Betriebspunkt von Spitze zu Spitze variiert. Das dividiert durch 180 Ω sind 32 µA, um wie viel der Strom durch die LED variiert. Das sind 0,16 % der vollen Skala oder ein Teil von 630, was für Menschen unmöglich zu sehen ist.

Vielen Dank! das war sehr hilfreich. Ich arbeite Ihre Erklärung durch und bin aus irgendeinem Grund wirklich verwirrt darüber, wie Sie die Kondensator-Drainrate von 10 mA erhalten haben. Ich weiß, das ist nicht schwer, aber könntest du das schnell erklären?
@Peter: Die Schaltung ist für ca. 20 mA bei 100% PWM-Tastverhältnis ausgelegt. Bei 50 % beträgt der durchschnittliche Strom 10 mA. Während der PWM-Ein-Phase sinkt Q1 um 20 mA. Bei halber Leistung verbraucht die LED 10 mA davon und 10 mA laden den Kondensator auf. Während der Aus-Phase kommt der LED-Strom aus der Kappe, wird also um 10 mA entladen. Ich habe die Berechnung bei 50% Einschaltdauer durchgeführt, da dies die Welligkeit im schlimmsten Fall verursacht.
@Olin Welche Rolle spielt der R1-Widerstand in der obigen Schaltung?
@m.Alin: R1 steuert, wie viel Strom Q1 sinken kann, wenn seine Basis hochgefahren wird. Nehmen wir an, der BE-Abfall beträgt 700 mV. Wenn 3,3 V an die Basis angelegt werden, liegen 2,6 V am Emitter und damit an R1 an. 2,6 V / 130 Ohm = 20 mA

Der LM8502 ist ein LED-IC-Treiber, der die Arbeit erledigen würde. Sie können unter anderem den Ausgangsstrom steuern.

http://www.national.com/pf/LM/LM8502.html#Übersicht

Ich bin mir sicher, dass es viele andere ähnliche LED-IC-Treiber gibt, die die gleiche Aufgabe erfüllen.

Ich bin etwas verwirrt über diesen Treiber ... Können Sie bestätigen, dass der Ausgangsstrom kein PWM verwendet? Meine LEDs müssen einen konstanten linearen Strom haben.

Der lineare Präzisions-Optokoppler TIL300 verfügt über eine zusätzliche Fotodiode für die Rückkopplung. Das Datenblatt ( http://www.ti.com/lit/ds/symlink/til300.pdf ) enthält eine beispielhafte Anwendungsschaltung, die zeigt, wie ein Operationsverstärker damit verwendet werden könnte.

Einstellbarer linearer LED-Treiber? Linear, nicht PWM
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