Comparaison de conception de circuits à courant constant avec transistors / MOSFET

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Il existe quelques modèles pour les appareils à courant constant, mais la plupart utilisent une certaine puce. Je cherchais un moyen de construire ma propre alimentation en courant constant à partir des pièces dont je dispose. L'objectif est de contrôler une LED RGB avec 10W (10-12V, 350mA).

Comme je n'ai quasiment aucune expérience en électronique (dernière conférence ~ 7 ans en arrière), je voulais exécuter deux designs différents par vous.

Le premier est celui que j'ai pris directement d' ici entrez la description de l'image ici

Et le deuxième que j'ai trouvé était celui- ci ici . C'est intéressant car j'ai un chauffeur de Darlington dans les parages. J'ai légèrement modifié le circuit de manière à ce que R1 ne soit pas connecté à l'alimentation principale (comparez la Fig.6 dans le document lié) mais soit contrôlé par un port Arduino PWM.

Serait-ce possible ou ai-je besoin de plus de pièces pour le support PWM?

Comment pensez-vous que ces deux circuits se comparent? entrez la description de l'image ici

Ps: Les numéros de pièces sont juste mis par CircuitLab, donc s'il vous plaît ne faites pas trop attention à eux. J'utiliserai très certainement différentes pièces et consulterai au préalable leurs fiches techniques.

ÉDITER

Après un certain temps, j'ai maintenant construit le circuit un (avec le MOSFET). J'ai également ajouté un filtre passe-bas pour connecter un signal audio. Avec un Arduino comme pilote pour les LED RVB, la lumière vibre au rythme de la musique.

  • J'ai construit le circuit du pilote à courant constant à partir de trois fois pour R, G et B
  • L'entrée est connectée à trois broches PWM d'un Arduino
  • Basé sur un tutoriel de Jeremy Blum , j'ai construit un simple filtre passe-bas avec 2 amplis opérationnels, quelques résistances et bouchons et un potentiomètre de trim.
  • On peut maintenant connecter l'audio qui est divisé en un singal pour le haut-parleur et une entrée pour l'ampli-op. Les amplificateurs opérationnels amplifient le signal qui passe ensuite à une entrée de broche analogique Arduino
  • Avec du code fonctionnant sur l'Arduino, je peux maintenant déclencher la lumière en fonction de l'entrée analogique
  • J'ai ajouté un régulateur de tension (LM7809) pour passer de 12V à 9V pour l'Arduino. Ce n'est pas vraiment nécessaire, mais j'en avais un et je voulais l'essayer :)

entrez la description de l'image ici

Je me suis amusé à construire cela et je veux maintenant le mettre dans une lampe et faire un peu plus de codage ...

Martin H
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Dans les deux cas, R1 = 100K est excessivement élevé. Pour le MOSFET, qui a une capacité de grille probablement de l'ordre de 1 nF, cela vous donne une constante de temps de 100 us, ce qui signifie qu'il commutera très lentement. Pour le Darlington, cela signifie que vous ne disposez que d'environ 32 uA de lecteur de base. Même si votre Darlington a un gain de courant global de 10 000 (peu probable), cela ne vous donne que 320 mA de courant de collecteur.
Dave Tweed
J'ai pris la valeur de la résistance 100K du premier lien que j'ai publié. La broche Arduino est de 5 V et 20 mA max., Je pense. Le TIP110 NPN Darlington utilisé dans le deuxième circuit a un gain de courant de 2500. Est-ce à dire que mon courant fourni doit être de 350mA / 2500 = 0,14mA? Cela me donnerait une valeur de résistance de (5-0,7) V / 0,14mA ~ 30k Ohm. Cela vous semble-t-il plus raisonnable?
Martin H
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Non, pas vraiment. Tout d'abord, la tension de base du Darlington va être de l'ordre de 1,8-2,1 V, soit 3 V_be gouttes, pas seulement une. Deuxièmement, il n'y a rien de mal à le surcharger d'un facteur de 10. La plupart de l'excès de courant sera shunté par Q1, ce qui est bien, car vous ne voulez pas que ce transistor fonctionne sur le bord velu de la conduction. Cela rendrait votre courant de base 1,4 mA, et la résistance de base devrait être d'environ (5 V - 2,1 V) / 1,4 mA = 2100 ohms. Si vous utilisez 2200 ohms, 5%, cela devrait convenir.
Dave Tweed
@DaveTweed pas sûr que la lenteur soit vraiment un problème dans le cas du MOSFET. 100ns est assez rapide pour tout type de clignotement LED, et puisque ce circuit est conçu pour faire fonctionner M1 dans la région active de toute façon, ce n'est pas comme si la commutation introduisait lentement plus de pertes de commutation.
Phil Frost
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@PhilFrost: Où avez-vous obtenu 100 ns? Dans tous les cas, le but du circuit est de permettre au PWM de modifier le rapport cyclique du courant régulé par les deux transistors. Si le MOSFET ne peut pas s'allumer ou s'éteindre complètement assez rapidement pour suivre la weveform PWM, il ne fonctionnera tout simplement pas. 100 ns serait une bonne valeur pour la constante de temps, mais cela impliquerait une résistance de grille de 100 ohms, et le courant surchargerait la broche de sortie de l'Arduino. Afin de limiter le courant de crête à 20 mA, la résistance de grille devrait être de 250 ohms, ce qui donne une constante de temps de 250 ns.
Dave Tweed

Réponses:

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Les deux sont vraiment les mêmes, fonctionnellement. Les deux fonctionnent en régulant la tension sur R2 à environ 0,6 V, ce qu'il faut pour polariser la jonction base-émetteur de Q1. Si la tension sur R2 augmente au-delà de cela, Q1 commence à abaisser la grille / base de l'autre transistor. Mais cela ne peut pas faire trop, sinon il n'y a pas de courant dans R2, et rien pour polariser en avant l'émetteur de base de Q1. Ainsi, le circuit atteint l'équilibre.

L'idée est alors que puisque la LED et R2 sont en série, leur courant est égal. Si vous pouvez faire 60mA en R2.

Cela n'est vrai qu'environ, bien sûr, car R2 et la LED ne sont pas exactement en série. Dans les deux cas, des erreurs sont introduites par les courants de base de l'un ou l'autre transistor. Heureusement, les gains actuels sont très élevés, donc ces erreurs sont négligeables. Je doute qu'il y ait une différence pratique entre les circuits, donc la sélection en fonction de ce que vous avez sous la main me semble bonne.

Cependant, si votre objectif est de 350 mA dans la LED, alors R2 doit être 0,6V/350mUNE=1,71Ω. Vous voudrez peut-être également utiliser une résistance 1 / 2W, car vous poussez votre chance avec un 1 / 4W:0,6V350mUNE=0,21W. Assurez-vous que le transistor que vous sélectionnez pour Q2 / Q3 ou M1 peut également gérer la puissance qu'il doit dissiper, qui sera de 12V, moins 0,6V en R2, moins la tension directe de votre LED, multipliée par 350mA.

Phil Frost
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Vous avez raison sur les valeurs des résistances. Je ne faisais pas attention. Je suis au courant des calculs de puissance des résistances
Martin H