Kann ich am Ausgang eines Abwärtswandlers konstanten Strom erhalten (um eine LED anzusteuern)?

Ja, es ist möglich, den Arbeitszyklus zu berechnen, um einen bestimmten LED-Strom unter bestimmten Bedingungen zu erreichen . Wenn Sie wissen, dass die 12-V-Versorgung konstant bleibt, die LED-Durchlassspannung kennen und einen angemessenen Durchlassabfall über die Diode verwenden, ist dies möglich.

Ich habe so etwas tatsächlich in einem kommerziellen Produkt gemacht, außer dass die Stromspannung von einer Batterie stammt und variieren kann. Die Formel von Batteriespannung zu PWM-Tastverhältnis ist nicht linear und in einem kleinen Mikro in Echtzeit nicht einfach zu lösen. Dies geschah jedoch mit einer Tabelle. Ich habe die Tabelle so eingerichtet, dass sie den rohen 8-Bit-A / D-Messwert direkt nimmt und den Wert erzeugt, der in das PWM-Tastverhältnisregister geschrieben werden soll. Alle Konvertierungen und Berechnungen (einschließlich einer Division und einer Quadratwurzel) wurden vom Präprozessor unter Verwendung von Gleitkommamathematik durchgeführt und das Ergebnis zur Erstellungszeit in die Tabelle geladen. Es funktionierte ganz gut. Der LED-Strom blieb über den gesamten Batteriespannungsbereich innerhalb von 10 % des Ziels.

Das Design hat zu viele Probleme, als dass es sich lohnt, es zu beheben. Besser ist es, eine Schaltung zu verwenden, die so ausgelegt ist, dass sie richtig funktioniert, und noch besser ist es, einige Sinnverluste zu akzeptieren, um die Einfachheit und Designierbarkeit zu erhöhen (nicht zu verringern).

Bei einem N-Kanal-MOSFET (wie gezeigt) muss sein Gate durch Vgs_operating über seiner Source angesteuert werden. Typischerweise beträgt diese 3 bis 6 Volt und ist selbst bei sehr niedrigen Vgsth-MOSFETS selten kleiner als 1 V. Da die Source bei eingeschaltetem MOSFET auf V + = 12 V liegt (wie brhans anmerkt), muss das Gate von Vgs_operating ÜBER V + angesteuert werden. dh je nach verwendetem MOSFET auf 13 bis 18 V. Sie benötigen daher entweder eine höhere Spannung als +12 V für den 555, um das Gate anzusteuern (von einem Bootstrap-Treiber oder einer anderen Quelle, oder um einen P-Cannel-MOSFET zu verwenden.

Während eine Spannungsquelle mit offenem Regelkreis implementiert werden kann, indem Vout ~ = Vin x Dt / T verwendet wird, ist der Versuch, damit einen LED-Strom anstelle einer Spannung einzustellen, ungefähr unmöglich (für Werte von ungefähr nahe an "sicher").

Die Chancen stehen gut, dass die LED-Vf bei 200 mA etwas mehr als 2 V beträgt, aber wenn wir davon ausgehen, dass es 2 V ist, wie gezeigt, dann wenn ein Strommesswiderstand, der um 0,1 V abfällt, in der LED-Kathoden-Masse-Verbindung verwendet wird, dann ein Effizienzverlust von ~ = Vsense / V_LED = 0,1 V/2 V = 5 % fallen an. Dies dürfte in der Realität ausreichend akzeptabel sein.

Der relativ kostengünstige und einfach zu verwendende NCP3065 / NVC3065 hat eine Messspannung von 0,235 V. Dies kann mit ein paar zusätzlichen Widerständen reduziert werden. Der Gesamtwirkungsgrad ist nicht großartig (siehe Abb. 17 und Abb. 20 im NCP3065-Datenblatt . Er wird höher sein als dort gezeigt, da die Diagramme für 700 mA oder mehr gelten.

Moderne synchrone Ausgangs-ICs für ein paar Dollar ermöglichen einen niedrigeren Vsense.

Ein Hall-Effekt-Sensor könnte verwendet werden, um eine ungefähr verlustfreie Stromerfassung bereitzustellen.

Gesamtwirkungsgrade von über 90 % sollten erreichbar sein.

Unter der Annahme, dass der MOSFET richtig schaltet, würde es nicht funktionieren.

Die Schaltung nähert sich einer festen Spannungsquelle mit einer Spannung von 12 V * (ton/(ton+toff)) und einer niedrigen Ausgangsimpedanz. Dies führt nicht zu einem kontrollierten Strom durch die LED, sondern zu zu viel oder zu wenig Strom.

Wenn Sie einen konstanten Strom liefern müssen, benötigen Sie irgendwo einen Messwiderstand und eine Art Rückkopplung (nicht unbedingt eine geschlossene Schleife um die LED, aber zumindest der Schaltstrom muss gesteuert werden).