LED-Streifen / Widerstandsheizung + Treiberschaltung

Hier wird der Transistor über ein Potentiometer vorgespannt.

Hier gibt es ein paar Probleme.

1. Die von Ihnen gewählte Konfiguration wird als Emitterfolger bezeichnet , da die Spannung am Emitter der Spannung an der Basis abzüglich etwa 0,6 bis 0,7 V folgt.
2. Wenn der Wischer auf beispielsweise 10 V eingestellt ist, versucht der Emitter, auf 9,4 V zu steigen. Bei R2 = 100 Ω beträgt der Strom 94 mA, der auf alle Ihre LEDs verteilt wird.
3. Eine Parallelschaltung von LEDs ist generell eine schlechte Idee. Diejenigen mit der niedrigsten V _f (Durchlassspannung) verbrauchen mehr Strom als die anderen und laufen heiß, wodurch die V _f weiter verringert wird usw. Sie erhalten keine gleichmäßige Beleuchtung. Normalerweise werden Widerstände hinzugefügt, um dies zu verhindern.
4. Die Reihenschaltung der LEDs ist effizienter, da derselbe Strom mehr als eine LED versorgen kann.

Ich hätte gerne eine lineare (oder fast lineare) Beziehung zwischen Potentiometerwert und Helligkeit / Erwärmung (Strom durch Kollektor). In Simulationen kann ich sagen, dass für diese Schaltung die Beziehung nicht linear ist. Gibt es eine einfache Möglichkeit, dies zu beheben?

Ja.

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

Abbildung 1. Stromregelung.

Wie es funktioniert:

• R1 legt eine Spannung zwischen 0 und 4 V an den nicht invertierenden Eingang. Stellen wir es auf 3 V ein.
• Der Ausgang von OA1 steigt an, bis die Rückkopplungsspannung am invertierenden Eingang gleich der am nichtinvertierenden Eingang ist. Dies geschieht, wenn 3 V über R3 abfallen, was wiederum 100 mA durch R3 erfordert.
• Der Strom wird zwischen den beiden LED-Strings aufgeteilt und R4 und R5 begrenzen die Stromdifferenz zwischen den beiden LED-Strings, denn wenn eine der Ketten beginnt, den Strom in Beschlag zu nehmen, fällt die Spannung auf diesen String.

Für die Tauheizung benötige ich eine maximale Leistung von etwa 5 W.

Ihre Anforderungen sind hier nicht klar. Wenn Sie einen Dimmer verwenden, wird Wärme im Dimmer abgeführt, was sich auf das auswirken kann, was Sie zu tun versuchen. Am einfachsten wäre es, Schalter für die Heizwiderstände zu haben.

Wie kann ich die Werte jedes Widerstands im Diagramm berechnen, um dies sicherzustellen?

Du solltest es aus meiner Erklärung oben herausbekommen können.

Da die Widerstände parallel geschaltet sind, fließt auch die Summe aller Ströme durch den Transistor.

Richtig.

Gibt es eine generische Teilenummer für einen Transistor, der für diese Aufgabe besser geeignet wäre, als einen gebratenen Transistor zu haben?

Schauen Sie sich die Spezifikationen für Darlington-Transistoren an. Berechnen Sie, bei welchem ​​Wert von Strom und Spannung am Transistor die Verlustleistung maximal ist, und ermitteln Sie dann Ihre Anforderungen an den Kühlkörper.

Und wie hoch sollte das Netzteil dafür ausgelegt sein? Ich habe die Möglichkeit, entweder ein 5-V- oder ein 12-V-Netzteil zu verwenden.

Entscheiden Sie sich für eine Spannungsanforderung basierend auf dem ungünstigsten Fall der LEDs oder Widerstände. Finden Sie heraus, welcher Strom von beiden Lasten benötigt wird. Das ist es!

Für den Flachfeldgenerator sind die Probleme noch schlimmer. Abgesehen von Linearitätsproblemen verwendet mein Panel LED-Streifen wie DIESEN. Ich finde kein Datenblatt...

"Kein Datenblatt? Kein Verkauf!" oder seien Sie bereit, viel Zeit damit zu verbringen, sie zu charakterisieren.

... für diesen LED-Streifen, aber er hat 18 SMDs pro Streifen und läuft mit 4 V. Ich denke, alle 18 LEDs würden parallel verdrahtet, da weiße LEDs eine Durchlassspannung von etwa 3,3 V haben.

Richtig, also ist es kein gutes Design.

In diesem Fall würde jeder Streifen etwa 20 mA x 18 = 360 mA ziehen.

Das weißt du nicht. Es gibt keine Vorgaben.

Mein Panel wird bis zu 25 dieser Streifen beherbergen. Wenn ich sie parallel schalte, ziehen sie 9A Strom!

Ampere sind ein Maß für den Strom, nicht für die Leistung.

Gibt es einen besseren Weg, dies zu tun? Wenn nicht, gibt es allgemeine Transistor-Teilenummern, die diese Strommenge verarbeiten können, oder muss ich die Schaltung in mehrere Treiber aufteilen, die jeweils ein paar Streifen ansteuern? Ich bezweifle auch, dass ich ein 12-V-Netzteil mit einer Nennleistung von 9 A finden werde.

Ihre Mathematik mag in Ordnung sein, aber Sie haben immer noch keine Spezifikationen. 9 A wird keine Mauerwarze sein. Es wird eine richtige Stromversorgung sein.

Endlich,

... ungefähr 0,3 W Leistung und ungefähr 1 cm voneinander entfernt.

Wir sagen nicht „0,3 Watt Leistung“ genauso wie wir nicht „1 cm Abstand“ oder „100 km/h Geschwindigkeit“ sagen. Das Watt ist ein Maß für die Leistung, also sagen wir einfach "0,3 W".

Ich hätte gerne eine lineare (oder fast lineare) Beziehung zwischen Potentiometerwert und Helligkeit / Erwärmung (Strom durch Kollektor). In Simulationen kann ich sagen, dass für diese Schaltung die Beziehung nicht linear ist. Gibt es eine einfache Möglichkeit, dies zu beheben?

• Opamp und ein einfacher Konstantstrom auf Transistorbasis können für den LED-Bereich verwendet werden. Sie haben eine bessere Kontrolle über den Strom als die obige Schaltung.
• Sie können ein Potentiometer anstelle von R3 haben, um den LED-Strom manuell zu variieren.
• Beachten Sie den Stromfluss durch R3. Die Obergrenze für den Strom ist die Strombelastbarkeit von R3. Man kann auch das Widerstandsteilernetzwerk so lange zeitlich einstellen, wie die Last (LEDs) eine ausreichende Spannung sieht.

Für die Tauheizung benötige ich eine maximale Leistung von etwa 5 W.

• Widerstände als Last parallel schalten. Können die Widerstände direkt an die Last angeschlossen werden? Mit einzelnen Schaltern zur Steuerung auf diskreten Ebenen, um unterschiedliche Wärmeniveaus zu erzeugen.
• Stärkere Transistoren können zusammen mit einem Kühlkörper verwendet werden, und dann können die 10-Ohm-Widerstände mit einer Nennleistung von 1 W parallel geschaltet werden. Der Strom kann so eingestellt werden, dass jeder Widerstand etwa 0,8 W oder so abführt. Der Widerstandswert oder die Zahlen können geändert werden, um sich an unterschiedliche Strom- oder Wärmeanforderungen anzupassen.
• Der Temperaturanstieg hängt von der Umgebungsbelüftung, dem Wärmestrom, dem Volumen oder der Form des Gefäßes/Halters, der Art der Befestigung der Widerstände an der Platte usw. ab. Erfordert Experimente.

Ich bezweifle, dass ich ein 12-V-Netzteil mit einer Nennleistung von 9 A finden werde.

Die mit 9A bewerteten LED-Treiber sind keine Seltenheit. Meine persönliche Wahl ist in diesem Fall ein dedizierter LED-Treiber. Steuert Weichspüler-Sets von LED-Streifen zusammen mit drei oder vier LED-Treibern. Andere haben vielleicht auch bessere Lösungen.