Worst-Case-Analyse der LED-Schaltung - Reg.-Nr

Ich muss die Worst-Case-Analyse der angeschlossenen LED-Schaltung durchführen. Der Wert des Widerstands wurde bereits gewählt und ich mache die Berechnungen für minimalen, typ. und maximalen Strom.LED-Schaltung

Bitte haben Sie Geduld mit diesem Thread für die detaillierte Erklärung. Brauche etwas Klarheit.

Ich habe drei Spannungen 7,5 V/13,5 V/16,5 V.

Dies ist mein LED-Datenblatt

Die Betriebstemperatur meines Boards beträgt -40°C/+25°C/+80°C

Also muss ich WCCA mit diesen Parametern durchführen.

Wie soll ich vorgehen? Ich brauche Min/Typ/Max-Werte.

Bitte überprüfen Sie, ob mein Ansatz richtig ist: -

Ich habe herausgefunden, dass der Gesamtstrom durch R, LED und Transistor Typ I = 13,5/1200 = 11,25 mA beträgt

Max. I = 16,5/(1200*1,03)=13,35 mA (3 % Toleranz für R genommen)

Ähnlich für Min I = 7,5/(1200*0,97) = 6,4 mA

Sobald ich also diese Ströme habe, werde ich jetzt den Vf der LED in Bezug auf das LED-Datenblattdiagramm herausfinden. (Vf gegen Wenn). Also werde ich auch die Vf der Diode haben. Und da ich unterschiedliche Temperaturen berücksichtigen muss, benötige ich ein Diagramm im LED-Datenblatt mit einem Diagramm von "Spannungsänderung" vs. "Temperatur". Damit ich die Spannungsänderung zum minimalen Vf addieren und die Spannungsänderung vom maximalen Vf bei der Temperatur von -40 bzw. +80 subtrahieren kann. In dem erwähnten Datenblatt habe ich jedoch kein solches Diagramm. Aber ich habe dieses Diagramm in diesem Datenblatt , aber es ist eine grüne LED. Was kann ich in dieser Situation tun.

Angenommen, ich habe diese Vf- und Temperaturberechnung durchgeführt, ich kann jetzt eine weitere korrekte Iteration des Stroms durch die LED mit dieser Formel durchführen.

I = (Vin - Vf - Vce(sat)) / R. // für alle Temperatur- und Eingangsspannungen.

Also habe ich jetzt den nahezu genauen Wert der aktuellen Werte der Worst-Case-Analyse. Ist mein Ansatz richtig?

Bitte helfen Sie mir, wenn ich falsch liege und sagen Sie die richtige Methode. Wird wirklich hilfreich sein. Und was ist mit der fehlenden Temperatur vs. Änderung im Spannungsdiagramm der LED?

Danke.

Beginnen Sie immer mit 10 bis 25 % unter dem absoluten Maximum und berechnen Sie dann den Wärmeanstieg im Verhältnis zur Bewertung. Rja * I^2 R für jeden benötigten Teil . Beachten Sie, dass die Bewertung von 20 mA empfohlen wird und nicht 30 und Vf = 2,0 V bei 20 mA +20 %/-5 %
Ich denke, Sie sollten mit dem Ausbilder sprechen, um zu sehen, was Sie wegen des Mangels an Daten für die LED tun sollen. Wir können Ihnen alle sagen, was wir tun würden, und einige von uns wären konservativer als andere. Ohne die notwendigen Daten zur Variation des Stroms mit Durchlassspannung und Temperatur ist es jedoch schwierig, es richtig zu machen.
Sie könnten eine Monte-Carlo-Simulation verwenden. * Denken Sie darüber nach, wie genau Ihre Grenzwerte sein müssen – Sie könnten sich dafür entscheiden, mehr Spielraum als nötig zu nehmen. Gleiches gilt für Ihren Transistor. Wenn Sie also genau sein wollen, müssen Sie auch den thermischen Widerstand des Gehäuses usw. berücksichtigen. * Ihre Versorgungsspannung hat auch Toleranzen!
Danke schön. Ist mein Ansatz richtig?
Rechne ich richtig?
Falsches Max_I, Min_I….Max_I würde 1200/1,03 für den Widerstand verwenden.
Wenn Sie den Worst-Case-Strom berechnen, warum haben Sie es dann mit mehreren Geräteparametern, Spannungen und Temperaturen zu tun? Alles, was Sie brauchen, ist die höchste Spannung (16,5 + ?%), niedrigste Vf (VF bei höchster Temperatur), Widerstand (R - ?%) und niedrigste VCE (sat). Sobald Sie den Worst-Case-Strom haben, können Sie die maximale Belastung für jede Komponente berechnen.
Hallo @glen_geek .. Max_I sollte 16,5 / (1200 * 0,97) sein, richtig? Ich habe es umgekehrt gemacht oder?
Ja, aber beachten Sie @SunnyskyguyEE75 für eine vollständigere Antwort, in der er den Spannungsabfall der LED berücksichtigt und v S A T des Transistors: diese reduzieren Max_I.

Antworten (2)

And what about the missing temperature vs change in voltage graph of the LED.

Ihr Link zum ersten Datenblatt hat bei mir nicht funktioniert.

Das Diagramm, auf das Sie sich beziehen, ist eine grafische Darstellung des Vf-Temperaturkoeffizienten der LED .

Aus dem grünen Datenblatt ist der Vf - Temperaturkoeffizient 0,0036 V pro °C (°K).
Das gelbe Datenblatt sollte den Vf-Temperaturkoeffizienten enthalten, auch wenn kein Diagramm vorhanden ist.


Während die Lichtstärke für WCA möglicherweise nicht relevant ist, sollte beachtet werden, dass die Temperatur einen großen Einfluss auf die Lichtstärke einer gelben LED hat.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Für WCA ist es besser, den Temperaturkoeffizienten anstelle des Diagramms zu verwenden.

Das grüne Datenblatt gibt an, dass die Vf - Werte (2,6 V, 3,0 V, 3,7) bei 25 °C liegen.

Das sollte (für die grüne LED) bedeuten, dass bei einer Gehäusetemperatur von -40°C zu V f V f25° + (65° x 0,0036 V) addiert (negativer Koeffizient) und bei 80°C (55° x 0,0036 V) subtrahiert wird V) auf die Min-, Typ- und Max-Werte.

In Bezug auf die Antwort von @ SunnyskyguyEE75 würde ich mich nicht um das T ja für diese Schaltung kümmern .


T ja ist für eine 20-mA-Schaltung nicht sehr relevant.

Selbst wenn Sie eine Hochleistungs-LED verwenden, können Sie die angegebene T ja nicht verwenden , da diese Spezifikation für eine JEDEC-Testplatine zu Vergleichszwecken gilt und Ihre Platine wahrscheinlich nicht repräsentiert.

Der thermische Widerstand zwischen Sperrschicht und Umgebung, R θJA , ist die am häufigsten angegebene thermische Metrik und wird am häufigsten missbraucht.
Quelle: Thermische Metriken für Halbleiter und IC-Gehäuse


Wenn Sie T ja verwenden würden, müssten Sie die thermischen Komplexitäten des PCB-Designs verstehen. Wenn Sie sich für das Wärmemanagement von Leiterplatten interessieren, ist dies eine gute Referenz: Thermal Design By Insight, Not Hindsight

Bei WCCA dreht sich alles um Zuverlässigkeit für Stressfaktoren, die mit Temp oder V oder I zunehmen, und funktionale Anforderungen mit Designspezifikationen wie Helligkeit und maximalem Hotspot.

In diesem Fall ist es einfach mit nur wenigen Teilen.

Kalk. Imax mit V+max. Vf min, Rmin und 0,2 V für Transistor Vce.

Ca. für Gelb, @ Vmax, Imax = (16,5 V-2 V-0,2 V) / 1,2 k = 11,9 mA , also Betrieb bei 12/20 = 60 % des Nennstroms, sodass sogar eine Toleranz von 20 % bei diesen Teilen in Ordnung ist.

Berechnen Sie Imin @ Vmin, Imin = (7,5 V - 3,4 V (Grün) - 0,2 V) / 1,2 k = 3,25 mA

Wenn Sie sich dem maximalen Raing nähern, müssen Sie den Temperaturanstieg berechnen.

Da es so viel Marge gibt, ist WCCA nicht gerechtfertigt, aber Sie möchten vielleicht Ihre Akzeptanzkriterien definieren.

andere

z.B

Beachten Sie, dass die Leistungsminderung für 1206 R die gleiche ist wie bei Rja (Übergang zum Umgebungstemperaturwiderstand), also Rja(1206) = (155-70 ° C) / 0,5 W ['C / W] über der maximalen internen Umgebungstemperatur, dann umsichtige Designkriterien könnte sagen <100'C max. Sie werden feststellen, dass Ihr Strom und Ihre Temperatur zu hoch sind.

Wiederholen Sie dies für alle heißen Teile einschließlich LED und ABS. max. bedeutet, dass das Überschreiten der Lebensdauer die Lebensdauer erheblich beeinflusst. Fühlst du dich glücklich?

Sie lernen, indem Sie die Temperatur berechnen. erheben. Dann merken Sie sich dies in Zukunft, damit es nicht jedes Mal wiederholt werden muss, und merken Sie sich, welche Spanne zu verwenden ist.

Beachten Sie, dass die Bewertung von 20 mA empfohlen wird und nicht 30 und Vf = 2,0 V bei 20 mA +20 %/-5 %, es sei denn, Sie experimentieren nur. Andernfalls müssen Sie berücksichtigen, welche Kupferfläche Sie haben, um die Wärme unter einem winzigen Teil in sq.cm/W abzuleiten.

Zu den Zeiteinsparungen gehören Simulationen und die Modellierung jedes Teils, an das Sie sich in Zukunft erinnern können, z. B. ein Anstieg von 170 ° C / W für einen 1206 R. Fragen Sie, was der akzeptable Worst-Case-Hotspot für dieses Design ist (von allen Wärmequellen und Komponententoleranzen, die Sie abschätzen können). ).

Es wird einfach, sobald Sie dies gelernt haben und wie Sie die Gleichungen für jeden Teil modellieren.

Wie bei einer gelben LED könnte Vf = 1,7 V + If * Rs für Rs = 15 + 20 % / -5 % sein, dann fügen Sie andere Teile zur Schleifenstromgleichung im schlimmsten Fall bei kalter Temperatur hinzu, wenn Sie den Tempco kennen. (Temperaturkoeffizient, wie -4mV/'C für Vf).

Es hängt davon ab, wie streng Sie für die WCCA sein müssen. - Verbraucher, Automobil, Unternehmen, Militär, Raumfahrt, alle haben unterschiedliche Anforderungen.

OK, ich mache es einmal für dich.

\$R_{ges.} ​​= {(Rs_{LED} + Rce_{SOT363}+ R_{1206} \$

Pd(R)=Wenn^2R= = 12mA* 1,2k

v F L E D = 1.7 [ v ] + ICH F [ A ] 15 [ Ω ] für Vt~1,7 für Gelb (2,0 V nom @ 20 mA), ~2,8 V für Grün bei 1 mA 3,1 V nom @ 20 mA für diese Größe, ca.

Viel zu kompliziert für eine Reihenschaltung. Was Sie sagen, gilt für eine Leiterplatten- / Schaltungsanalyse eines gesamten Systems, aber Sie würden dies nicht für eine so einfache Schaltung tun.
Sie sollten es tun, wenn Sie es noch nie zuvor getan haben. Gleiches gilt für Linearregler.
Dies ist nur die Methode, die auf ein System angewendet wird, das auf einem einfachen Teil davon exponiert ist.
Danke für die ausführliche Antwort @Sunnyskyguy EE75. Das meiste habe ich verstanden. Aber warum betrachten Sie 12/20 = 60 % des Nennstroms als Standard und wie entscheiden Sie, dass die Toleranz von 20 % in Ordnung ist? Und können Sie mir einfach die Reihenfolge der Schritte als Punkte für diese WCA-Schaltung mitteilen. Wie ist die Reihenfolge der Berechnung? Bitte helfen Sie. Danke noch einmal
Wenn Sie die Spezifikationen von Osram für Min-Typ-Max untersuchen, ist die Toleranz aufgrund von Rs des Volumenwiderstands und der Prozessvarianz eher auf der hohen Seite. Da DIESE LED als Vf = 2,0 V bei 20 mA +20 %/-5 % verwendet wird, habe ich hier 20 % verwendet . Andere MFG sagen vielleicht +/-50%. Nach meiner Erfahrung können Chargen von 50.000 klassierten Teilen +/- 0,05 ~ 0,1 V pro Bin haben, JEDOCH innerhalb einer Charge +/- 0,005 mV bei 20 mA, da sie vom selben Wafer stammen. Diejenigen am Rand des Kreiswafers könnten nach und nach in höhere Behälter fallen. Aber der mittlere Vf liegt bei vielen Chargen immer im unteren Vf-Bereich. Es sei denn, Sie haben billige Teile ohne Spezifikationen und wer weiß!
Haben Widerstände wirklich einen Rja? Ich glaube, Sie meinen eher die Filmtemperatur als die Verbindungsstelle. Tja-Spezifikationen werden verwendet, um eine Komponente mit einer anderen unter Verwendung einer JEDEC-Testleiterplatte zu vergleichen, und stellen nicht die Werte einer typischen Leiterplatte dar. Tja wird eine irrelevante Wirkung auf eine 20-mA-LED haben. Wenn Tja erforderlich wäre, müssten Sie Tjc verwenden, um Tja für Ihre spezielle Leiterplatte zu berechnen.
Alles ohne eine in Epoxidharz versiegelte Kühlkörperlasche hat einen Rja, wobei J = Jcn ist, sodass der Widerstand der heißeste Teil ist, der herabgesetzt werden sollte, z. B. 11 mA * 14 V benötigen 1/4 W
Wenn Sie mehr als 20 mA ziehen würden, wäre es schlimmer, dann könnten Sie eine LED-Kathode auf einer großen Kupferpadfläche von 1 cm ^ 2 mit einer Leitungslänge von 5 bis 10 mm verwenden, um Tjcn zu reduzieren, aber Sie haben einen Spielraum von 60 % bei 11 mA