Análisis del peor de los casos del circuito LED - Reg

Necesito realizar el análisis del peor de los casos del circuito LED adjunto. El valor de la resistencia ya se ha elegido y estoy haciendo los cálculos para la corriente mínima, típica y máxima.Circuito LED

Tenga paciencia con este hilo para obtener una explicación detallada. Necesito obtener algo de claridad.

Tengo tres voltajes 7.5V/13.5V/16.5V.

Esta es mi hoja de datos LED

La temperatura de funcionamiento de mi placa es -40°C/+25°C/+80°C

Entonces, necesito realizar WCCA con estos parámetros.

¿Cómo voy a hacer esto? Necesito valores Min/Typ/Max.

Por favor, compruebe si mi enfoque es correcto: -

Descubrí que la corriente total a través de R, LED y Transistor es Typ I = 13.5/1200=11.25mA

Max I = 16.5/(1200*1.03)=13.35mA (3% de tolerancia tomada para R)

De manera similar para Min I = 7.5/(1200*0.97) = 6.4mA

Entonces, una vez que tenga estas corrientes, ahora calcularé el Vf del LED con respecto al gráfico de la hoja de datos del LED. (Vf contra Si). Entonces, también tendré el Vf del diodo. Y dado que tengo que considerar diferentes temperaturas, necesito un gráfico en la hoja de datos de LED que proporcione un gráfico de "Cambio de voltaje" frente a "Temperatura". Para que pueda agregar el cambio de voltaje al Vf mínimo y restar el cambio de voltaje al vf máximo de la temperatura de -40 y +80 respectivamente. Sin embargo, en la hoja de datos mencionada, no tengo ese gráfico. Pero tengo este gráfico en esta hoja de datos pero es un LED verde. Que puedo hacer en esta situacion.

Supongamos que había hecho este cálculo de Vf y temperatura, ahora puedo realizar una iteración correcta más de corriente a través del LED mediante esta fórmula,

I = (Vin - Vf - Vce(sat)) / R. // para toda la temperatura y el voltaje de entrada.

Entonces, ahora tendré el valor casi exacto de los valores actuales del análisis del peor de los casos. ¿Es correcto mi enfoque?

Por favor, ayúdame si me equivoco y dime el método correcto. Será realmente útil. ¿Y qué pasa con la temperatura que falta frente al cambio en el gráfico de voltaje del LED?

Gracias.

Siempre comience con 10~25% por debajo del Máximo Absoluto, luego calcule el aumento de calor frente a la clasificación. Rja * I^2 R para cada pieza necesaria. Tenga en cuenta que se recomienda la clasificación de 20mA y no 30 y Vf=2.0V @ 20mA +20%/-5%
Creo que deberías hablar con el instructor para ver qué quiere que hagas con respecto a la falta de datos para el LED. Todos podemos decirle lo que haríamos, y algunos de nosotros seríamos más conservadores que otros. Sin embargo, sin los datos necesarios sobre la variación de la corriente con el voltaje directo y la temperatura, es difícil hacerlo bien.
Podrías usar una simulación de Monte Carlo. * Piense en cuán precisos deben ser sus límites: puede optar por tomar más margen del necesario * Si necesita ser preciso, tenga en cuenta que cuando el LED está encendido, se calienta y su temperatura de funcionamiento supera los 80 °C. Lo mismo para tu transistor. Entonces, si desea ser preciso, también deberá tener en cuenta la resistencia térmica del paquete, etc. * ¡Su voltaje de suministro también tiene tolerancias!
Gracias. ¿Es correcto mi enfoque?
¿Estoy haciendo los cálculos correctamente?
Max_I, Min_I….Max_I incorrecto usaría 1200/1.03 para la resistencia.
Si está calculando la corriente en el peor de los casos, ¿por qué está tratando con múltiples parámetros, voltaje y temperaturas del dispositivo? Todo lo que necesita es el voltaje más alto (16,5 + ? %), Vf más bajo (VF @ mayor temperatura), resistencia (R - ? %) y VCE más bajo (sat). Una vez que tenga la corriente del peor de los casos, puede calcular la tensión máxima para cada componente.
Hola @glen_geek... Max_I debería ser 16.5/(1200*0.97) ¿verdad? Yo lo he hecho al revés no?
Sí, pero tome nota de @SunnyskyguyEE75 para obtener una respuesta más completa, donde explica la caída de voltaje del LED y V s a t del transistor: estos reducen Max_I.

Respuestas (2)

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

Su enlace para la primera hoja de datos no funcionó para mí.

El gráfico al que se refiere es una representación gráfica del coeficiente de temperatura Vf del LED .

De la hoja de datos verde, el coeficiente de temperatura Vf es 0,0036 V por °C (°K).
La hoja de datos amarilla debe tener el coeficiente de temperatura V f incluso si no hay un gráfico.

Si bien la intensidad luminosa puede no ser relevante para WCA, se debe tener en cuenta que la temperatura tiene un gran efecto en la intensidad luminosa de un LED amarillo.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Para WCA es mejor usar el coeficiente de temperatura en lugar del gráfico.

La hoja de datos verde indica que los valores de V f (2,6 V, 3,0 V, 3,7) están a 25 °C.

Eso debería significar (para el LED verde) a una temperatura de caja de -40°C sumará (coeficiente negativo) a V f V f25° + (65° x 0.0036V) y a 80°C restará (55° x 0.0036 V) a los valores mínimo, típico y máximo.

Con respecto a la respuesta de @SunnyskyguyEE75, no me preocuparía el T ja para este circuito.

T ja no es muy relevante para un circuito de 20 mA.

Incluso si usa un LED de alta potencia, no puede usar el T ja especificado ya que esta especificación es para una placa de prueba JEDEC con fines de comparación y es poco probable que represente su placa de circuito.

La resistencia térmica de la unión al ambiente, R θJA , es la métrica térmica más comúnmente informada y es la que se usa incorrectamente con mayor frecuencia.
Fuente: Métricas térmicas de semiconductores y paquetes de circuitos integrados

Si tuviera que usar T ja, necesitaría comprender las complejidades térmicas del diseño de PCB. SI tiene interés en la gestión térmica de PCB, esta es una buena referencia: Thermal Design By Insight, Not Hindsight

WCCA tiene que ver con la confiabilidad de los factores de estrés que aumentan con Temp o V o I y requisitos funcionales con especificaciones de diseño como brillo y punto de acceso máximo.

En este caso, es simple con solo unas pocas partes.

Calc. Imax usando V+max. Vf min, Rmin y 0.2V para transistor Vce.

Aprox. para amarillo, @ Vmax, Imax=( 16.5V-2V-0.2V ) / 1.2k = 11.9mA , por lo que operar a 12/20=60 % de la corriente nominal, por lo que incluso una tolerancia del 20 % en estas piezas está bien.

Calc Imin @ Vmin, Imin=(7.5V-3.4V(Verde)-0.2V)/1.2k= 3.25 mA

Al acercarse a la calificación máxima, debe calcular el aumento de temperatura.

Dado que hay tanto margen, WCCA no está garantizado, pero es posible que desee definir sus criterios de aceptación.

otro

p.ej

Tenga en cuenta que para 1206, la reducción de potencia de R es la misma que Rja (resistencia de la unión a la temperatura ambiente), por lo tanto, Rja (1206) = (155-70'C)/0,5 W ['C/W] por encima de la temperatura ambiente interna máxima, luego criterios de diseño prudentes podría decir <100'C máx. Encontrará que su corriente y temperatura son demasiado altas.

Repita para todas las partes calientes, incluidos LED y ABS. MÁX. significa que ir por encima afecta significativamente la vida útil. ¿Te sientes afortunado?

Aprendes calculando la temperatura. elevar. Luego recuerda esto en el futuro para que no tenga que repetirse cada vez y recuerde qué margen usar.

Tenga en cuenta que se recomienda la clasificación de 20 mA y no 30 y Vf = 2,0 V a 20 mA +20 %/-5 %, a menos que solo esté experimentando. De lo contrario, debe considerar qué área de cobre tiene para disipar el calor debajo de una pequeña parte en cm2/W.

Los ahorros de tiempo incluyen simulaciones y modelado de cada parte para recordar en el futuro, como un aumento de 170 'C/W para un 1206 R. Pregunte cuál es el punto caliente aceptable en el peor de los casos para este diseño (de todas las fuentes de calor y las tolerancias de los componentes para que usted pueda estimar ).

Se vuelve fácil una vez que aprendes esto y cómo modelar las ecuaciones para cada parte.

Como un LED amarillo podría ser Vf = 1.7V+If*Rs para Rs=15 +20%/-5%, luego agregue otras partes a la ecuación de corriente del bucle en el peor de los casos, temperatura fría conociendo el tempco. (coeficiente de temperatura, como -4mV/'C para Vf).

Depende de cuán riguroso debe ser para WCCA. - Consumidor, automotriz, corporativo, militar, espacial, todos tienen requisitos diferentes.

OK, lo haré una vez por ti.

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

Pd(R)=Si^2R= = 12mA* 1.2k

V F L mi D = 1.7 [ V ] + I F [ A ] ∗ 15 [ Ω ] para Vt~1,7 para amarillo (2,0 V nom a 20 mA), ~2,8 V para verde a 1 mA 3,1 V nom a 20 mA para este tamaño, aprox.

Demasiado complicado para un circuito en serie. Lo que dice es cierto para un análisis de circuito/PCB de sistema completo, pero no haría esto para un circuito tan simple.
Deberías hacerlo si nunca lo has hecho antes. Lo mismo se aplica a los reguladores lineales.
Este es solo el método aplicado a un sistema expuesto en una parte simple del mismo.
Gracias por la respuesta detallada @Sunnyskyguy EE75. He entendido la mayor parte. Pero, ¿por qué considera 12/20 = 60% de la corriente nominal como estándar y cómo decide que la tolerancia del 20% está bien? ¿Puede decirme el orden de los pasos como puntos para este circuito WCA? ¿Cuál es el orden de cálculo? Por favor, ayuda. gracias de nuevo
Si examina las especificaciones de Osram para min-typ-max, la tolerancia resulta ser más alta debido a Rs de resistencia a granel y variación del proceso. Dado que ESTE LED como Vf = 2.0V @ 20mA +20%/-5%, aquí usé 20% . Otros MFG pueden decir +/-50%. En mi experiencia, los lotes de 50 000 piezas en contenedores pueden ser de +/-0,05~0,1 V por contenedor AÚN dentro de un lote de +/-0,005 mV a 20 mA porque salieron de la misma oblea. Los que están alrededor del borde de la oblea circular pueden caer gradualmente en contenedores más altos. Pero el Vf medio siempre está en el rango inferior de Vf en muchos lotes. ¡A menos que tenga piezas baratas sin especificaciones y quién sabe!
¿Las resistencias realmente tienen un Rja? Creo que te refieres a la temperatura de la película en lugar de a la unión. Las especificaciones Tja se utilizan para comparar un componente con otro utilizando una placa de circuito impreso JEDEC y no representan los valores de una placa de circuito típica. Tja tendrá un efecto irrelevante en un LED de 20 mA. Si Tja fuera necesario, necesitaría usar Tjc para calcular Tja para su PCB en particular.
Cualquier cosa sin una pestaña de disipador de calor sellada en epoxi tiene un Rja donde J = Jcn, por lo que la resistencia es la parte más caliente que debe reducirse, por ejemplo, 11 mA * 14 V necesita 1/4 W
Si estuviera extrayendo más de 20 mA, sería peor, entonces podría usar un cátodo de LED en un área de almohadilla de cobre grande de 1 cm ^ 2 con una longitud de cable de 5 ~ 10 mm para reducir Tjcn pero tiene un margen del 60% a 11 mA
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