Hilfe bitte! Ich muss einer LED aus einer Lipo-Batterie konstanten Strom geben

Ich versuche, eine LED mit einem Lipo-Akku zu betreiben. Der nutzbare Spannungsbereich des Lipos reicht von 4,2 V bis hinunter zu 3,4 V, und die Durchlassspannung der LED beträgt 3,2 V. Mit einem Widerstand in Reihe mit der LED reicht der Spannungsabfall über dem Widerstand von 1 V [4,2 V Batt - 3,2 V LED] bis 0,2 V [3,4 V Batt - 3,2 V LED]. Daher fällt der Strom, der durch den Widerstand fließt, erheblich ab, wenn sich die Batterie entlädt.

Ich versuche also, die LED über den Spannungsbereich des Lipo mit einem konstanten Strom zu versorgen. Ich habe versucht, eine einfache typische Konstantstromschaltung (Zenerdiode, Transistor und 2 Widerstände) zu verwenden, die Zenerdiode benötigt jedoch 5-10 mA Haltestrom, was das System ineffizient macht, da die LED nur ~ 20 mA benötigt. Ich habe auch versucht, eine Boost-Schaltung (NCP1402) zu verwenden, die einen konstanten 5-V-Ausgang liefert, aber auch dies ist ziemlich ineffizient (LED erhält nur 60-70% der Leistung von der Batterie).

Kann jemand eine stromsparende und effiziente Schaltung vorschlagen, die die LED konstant mit Strom versorgt, wenn sich die Batterie entlädt?

Danke,

Andy_C

Antworten (2)

So etwas könnte mit einem CMOS-Operationsverstärker sehr effizient sein (nicht viel mehr als der LED-Draw). Für eine ziemlich konstante visuelle Helligkeit (+/-10 % Strom) könnten Sie die 100 mV mit einem Spannungsteiler von der Batterie ableiten oder eine Niederstromreferenz wie den TLV431 verwenden, der weitere 100 uA oder so erfordern würde, aber den Strom sehr konstant machen würde und genau (natürlich müsste der 1,24-V-Ausgang des TLV431 auf 100 mV heruntergeteilt werden).

Q1 ist ein Logikpegel-MOSFET, der für 3-V-Antrieb ausgelegt ist. U1 ist ein CMOS-Einfachversorgungs-Operationsverstärker mit RR-Ausgang. Um R2 herum ist ein sorgfältiges Layout erforderlich, damit der Leiterbahnwiderstand die Strommessung nicht beeinflusst.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Im Betrieb treibt der Operationsverstärker das MOSFET-Gate an, um eine Spannung von 100 mV an der Source aufrechtzuerhalten, sodass der Strom durch die LED 100 mV/5 beträgt Ω oder 20mA.

Der Widerstand R1 und der Kondensator C1 sollen Schwingungen aufgrund der MOSFET-Gate-Kapazität verhindern.

Die minimale Spannung über dem MOSFET zur Aufrechterhaltung der Regelung ist Rds(on) × ICH L E D + 0,1 V- mit einem geeigneten MOSFET mit niedrigem Rds (ein), der nicht viel mehr als 100 mV beträgt, sollte also mit einer 3,2-V-LED-Vf auf 3,3 V herunterarbeiten.

Hallo Spehro, das hört sich ziemlich gut an, kannst du mir kurz den Betrieb der Schaltung erklären ... danke!
@Andy_C Ich habe eine kurze Beschreibung hinzugefügt, bitte geben Sie an, wenn etwas nicht klar ist.
Toller Tipp! Könnte das bitte auch mit PWM funktionieren?
Verschiebt das nicht nur das Problem? Wenn ich in der Lage wäre, effizient (nahezu) konstante 100 mV von der abfallenden Spannung der Entladebatterie an den Operationsverstärker zu liefern, könnte ich diesen Mechanismus nicht einfach verwenden, um die von der LED benötigten 3,2 V Vf direkt abzuleiten? Oder ist das Problem hier der kleine Spannungsunterschied, der von der entladenen Batterie und Vf bereitgestellt wird? Wäre das Problem einfacher, wenn die LED eine standardmäßigere ~ 2 V Vf hätte? Ist es schließlich nicht schrecklich ineffizient, 1,24 V vom Shunt auf die erforderlichen 100 mV herunterzuregeln? Riesiges thx für deine Geduld!
Wenn die 100 mV von der Batterie stammen, führt ein Abfall der Batteriespannung um 20 % zu einem Abfall des LED-Stroms um 20 %, vorausgesetzt, die Schaltung regelt noch. Wenn Sie einen Widerstand verwenden, wäre der Abfall viel größer (vielleicht auf 1/3 oder weniger). Es wäre auch von Einheit zu Einheit variabler und temperaturempfindlicher, da es sich um eine Differenz zwischen der Vf- und der Batteriespannung handelt. 3,2 ist eine normale Vf für eine weiße oder blaue LED bei normalem Strom. Die 100-mV-Referenz ist nur ein Signaleingang, sodass die Effizienz keine Rolle spielt, der Operationsverstärkereingang benötigt fast keinen Strom.
Thx für die schnelle Antwort! Ich habe nicht vorgeschlagen, die Spannung der Batterie über einen Widerstand auf Vf zu senken, sondern einen (imaginären) Konstantspannungsanbieter. Wie der von Ihnen erwähnte TLV431, jedoch mit entsprechendem Eingangs-/Ausgangsbereich. Aber ich nehme an, so ein Teil gibt es einfach nicht? Wrt Effizienz: Oh, also würde ich einfach große Widerstände im Teiler verwenden, um die erforderliche Spannung zu erreichen und gleichzeitig den Strom zu begrenzen? D'oh! Danke!

Ich hatte viel Glück mit diesem http://www.nxp.com/documents/data_sheet/PSSI2021SAY.pdf

Erfordert einen externen Einstellwiderstand (Stromaufnahme in Mikroampere) und wird in einem SOT353-Gehäuse geliefert. Onesie Twosie kostet 0,62 $.

Unzureichende Konformität für diese Anwendung – es muss bis zu einem Abfall von < 200 mV arbeiten, um die Anforderung zu erfüllen.
Was ist das Problem bei der Verwendung dieses Spehro ... liegt es daran, dass, wenn die Batterie auf 3,4 V gesunken ist, der Spannungsabfall an den Vs- und Iout-Pins des PSSI2021 nur 0,2 V beträgt ...? Danke!
@Andy_C Ja, das ist das Problem. Die Mindestspannung ist nicht direkt angegeben - sie gibt sie ab 2 V an - aber es sieht so aus, als ob sie 0,617 V + Vce (sat) benötigt, was mehr als 0,2 V ist. Ansonsten schönes Teil!
Hilfe bitte! Ich muss einer LED aus einer Lipo-Batterie konstanten Strom geben
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v