Atenuación LED Buck de bucle abierto

Acerca de este controlador LED Buck...

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TL/DR las preguntas:

1) Tengo la intención de controlar el FET desde un microcontrolador PWM a través de un controlador FET adecuado. Este esquema de control de bucle abierto parece demasiado simple. ¿Es una trampa? No necesito un control de corriente preciso ya que esto es para iluminar mi sala de estar, un error del 20% en la corriente está bien, pero necesito un amplio rango dinámico de atenuación.

2) ¿Un FET de lado alto en lugar de un lado bajo ayudaría con EMI al hacer referencia a la carga a tierra? ¿O será suficiente un desacoplamiento sólido en VCC combinado con el límite de salida?

3) ¿Necesito poner un filtro en la salida para que mis cables y tiras no irradien, o estará bien con el inductor y la tapa de salida? El filtro solo me costará una perla de ferrita ya que habrá varias tapas de cerámica paralelas en la salida, también podría dividirlas en dos grupos y colocar una perla de ferrita en el medio.

Resto de información relevante:

Fuente de alimentación: 24V 10A, ajustable a 25,6V

Carga: es para una luz de temperatura de color variable que se implementa con módulos LED MCPCB de 2700K y 5600K . Estos LED tienen una reproducción cromática excepcional. Para expandir el rango de temperatura de color, agregué tiras de 2200K 24V y algunas tiras rojas de 24V también para mayor comodidad. Está montado sobre extrusión de aluminio. Todos los MCPCB y las tiras están diseñados para funcionar con 24 V e incluyen resistencias.

Cada color de LED obtendrá una copia del controlador anterior. Las corrientes máximas son LED de 5600 K a 3,6 A, 2700 K a 3,6 A, 2200 K a 1,5 A, rojo a 1 A.

Características del LED IV, si es necesario:

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Enlaces a hojas de datos Inductor FET (10 µH para canales de alta corriente, 22-33 µH para los demás).

Esquema de control:

La frecuencia estará entre 100 y 250k, aún no decidido.

El ciclo de trabajo está limitado por el tiempo mínimo de ENCENDIDO y el tiempo mínimo de APAGADO, por lo que simplemente cambiaría a la modulación de densidad de pulso en el software a muy baja y muy alta potencia, es decir, algunos ciclos estarían completamente ENCENDIDO o completamente APAGADO, y otros tendrían un pulso. Usaría dithering de software (también conocido como sigma delta) para distribuir aleatoriamente los pulsos para asegurarme de que no parpadee. Esta es mi opción preferida, también permitiría cambiar la fase de los canales, un poco como en un buck multifásico, para reducir las demandas de la fuente de alimentación.

Cuando el buck funciona en modo discontinuo (la corriente del inductor llega a 0 y permanece allí durante parte del ciclo), cada ciclo da como resultado que la corriente del inductor aumente y luego disminuya, lo que bombea una cierta cantidad de carga a la tapa de salida, lo que da como resultado una fuente de corriente controlada. por frecuencia y tiempo de encendido. Esta es una buena característica. Será inexacto, pero una variación del 10-20% en la salida es imperceptible de todos modos y no parpadeará. Además, a muy baja corriente, la resistencia dinámica de los LED aumenta, lo que hace que la acción de filtrado RC de la tapa de salida sea más efectiva.

A alta potencia, cuando la corriente del inductor es continua, PWM simplemente controlará el voltaje de salida. En este modo, las resistencias en los módulos LED dominan su impedancia, por lo que supongo que pueden controlarse por voltaje. Medí el voltaje en las resistencias MCPCB y resulta que la corriente en cada cadena de LED en serie está muy bien balanceada. El fabricante clasifica sus LED por voltaje directo, por lo que eso lo explica, los LED en realidad coinciden. Limpio.

Sé que tendré que idear una ley de control desde la intensidad deseada hasta los valores PWM/PDM, y que no será muy precisa, pero mientras sea monótono y pueda configurar la intensidad y la temperatura del color con los botones +/- en mi control remoto, eso funcionará bien.

¿Quizás señalar con viñetas sus preguntas específicas en algún lugar de la respuesta? Es mucho para leer.
@MadHatter He agregado algo de formato. ¿Mejor?
Entonces, sus preguntas parecen ser "es un circuito abierto tan simple como parece" y "el filtro LC de salida necesitará una perla de ferrita". Si estoy en lo cierto, deseche el 95% de sus palabras innecesarias y concéntrese en las palabras que se necesitan solo para responderle.
@Andyaka Sí, tienes razón, lo eliminé

Respuestas (2)

No hay nada de malo en ejecutar esta configuración como bucle abierto. El circuito cerrado solo es realmente necesario si se intenta lograr una salida repetible exacta, como un regulador de voltaje. En este caso, todo lo que está tratando de obtener es una salida iluminada y las posibilidades de notar si el voltaje es 19.2V o 19.7 después de encender la luz son muy pequeñas.

Ahora, lo que sugeriría es mover el MOSFET a la entrada del circuito en lugar de a la salida. El circuito, tal como está, irradiará mucho porque la corriente de conmutación está en todo. Al mover el MOSFET a la entrada, las corrientes de conmutación se filtrarán antes de enviarse a los LED. Luego, al colocar el convertidor reductor en una caja de metal, la radiación será limitada. Asegúrese de prever un amortiguador en el MOSFET. No tener un amortiguador es una forma rápida de sobrecalentar el FET.

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Además, asegúrese de que el inductor sea capaz de entregar la corriente continua si el MOSFET está encendido todo el tiempo sin sobrecalentarse y, obviamente, fusionar todo.

"asegúrese de que el inductor sea capaz de entregar la corriente continua si el MOSFET está encendido todo el tiempo": seguro, estar encendido todo el tiempo es la configuración de potencia máxima que se utilizará, así que seleccioné un inductor que permite esto.
"mueva el MOSFET a la entrada": está bien, esto necesita un controlador de lado alto, lo investigará. ¿Está seguro de que vale la pena frente a un desacoplamiento sólido para vincular VCC a GND?
@peufeu Sí, vale la pena. Supongo que los cables involucrados aquí son más largos que unas pocas pulgadas. Con el MOSFET de lado bajo, todo el conjunto se convertirá en una antena radiante gigante. Con el lado alto, el MOSFET mantendrá el ruido de conmutación detrás del filtro LC.
Sí, cables más 2 m de tiras de LED que serían una buena antena. Usaré la unidad de lado alto, conectaré a tierra las tiras y conectaré la tierra de la PCB a la extrusión de aluminio que lleva los LED y la PCB, para que actúe como un plano de tierra.

¿Alguien te ha dicho que piensas demasiado las cosas?

¿Necesito poner un filtro en la salida para que mis cables y tiras no irradien, o estará bien con el inductor y la tapa de salida? El filtro solo me costará una perla de ferrita ya que habrá varias tapas de cerámica paralelas en la salida, también podría dividirlas en dos grupos y colocar una perla de ferrita en el medio.

Su ELG de Mean Well debe encargarse de la EMI conductiva.
Podría agregar otro inductor entre las tapas paralelas en la entrada.

La perla de ferrita debe ir entre L1 y D1.

En el circuito a continuación, se agregaron FB 1 y C LED para EMI radiativo.

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Fuente: Hoja de datos TPS92511


A alta potencia, cuando la corriente del inductor es continua, PWM simplemente controlará el voltaje de salida.

El Mean Well opera en conducción continua en todas las corrientes con ondulación muy baja.


se pueden accionar con tensión constante de 24 V o atenuar con corriente constante.

Conducir una tira de voltaje constante con CC no es algo que haría. Las resistencias solo están desperdiciando energía.

CCT y CRI se miden en la corriente de prueba. Si usa una corriente diferente, cambiarán. Por este motivo, debe utilizar una fuente de alimentación CV.

Suponiendo que la corriente de la tira esté en el CRI óptimo, su inductor cambiará la corriente promedio.



No creo que la PCB MC sea necesaria con LED de potencia media. Si conduzco ambas cadenas en tiras Vesta a 700 mA, se calientan demasiado. También tengo algunas tiras Bridelux EB Gen 2 (BXEB-L0560Z-30E2000-C-B3) que puedo manejar a 1400 mA sin disipador de calor.

Me gusta lo que estás haciendo (o intentando hacer). Parece que el alto CRI es una prioridad importante.
Estoy de acuerdo con 90 CRI y recogí algunas tiras lineales blancas sintonizables de la serie Bridgelux Vesta . Si bien 98 CRI es deseable, no estoy dispuesto a pagar 4-5X por él con las tiras VTC. Además, los VTC tienen un lm/W muy bajo. El tapón del espectáculo para mí con el VTC son las resistencias. Yo usaría 8 LED con 24 V, ya que los LED de potencia media de alta eficacia rara vez superan los 2,9 V. Usaría Samsung LM301B y usaría el contenedor A1 (2.8V-2.9V). Yo usaría un suministro de CV ajustable (por ejemplo, Mean Well HEP) para ajustar el voltaje para que coincida con la cadena con el Vf más alto .

No creo que haya un LED de 2200K con un CRI superior a 90. 2200K no tiene suficiente rojo, 2200K tiene una tonalidad naranja. Observe en el espacio de cromaticidad CIE x,y, 2200K es muy naranja. ¿Cómo haces coincidir un LED naranja con la luz solar natural? Sin sentido. Fuente: Wikimedia Commons
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Las fórmulas CRI funcionan mejor para un CCT de 5000K. Por debajo de 4000K y por encima de 6000K, el CRI no tiene sentido.
Fuente: Una revisión de los índices de reproducción cromática y su aplicación a las fuentes de luz comerciales


Tira roja de 24 V también para mayor comodidad.

Su 2700K tiene un R9 de 90+. Agregar rojo alterará tanto CCT como CRI.

La mayoría de las tiras "rojas" usan LED con una longitud de onda de aproximadamente 625 nm. Esto es naranja o rojo/naranja dependiendo de la fuente.

Esta fuente de la Universidad de Waikato. El espectro visible dice que 630 nm es naranja. Wikipedia dice:

El rojo es el color al final del espectro visible de la luz, junto al naranja y al violeta opuesto. Tiene una longitud de onda dominante de aproximadamente 625 a 740 nanómetros.

Mi opinión es que las longitudes de onda de 645 nm a 700 nm son el equivalente RGB de RGB #FF0000 rojo, por lo que un LED de 660 nm sería rojo y 625 sería naranja.
Fuente: VALORES RGB PARA LONGITUDES DE ONDA VISIBLES, Profesor Dan Bruton de Física, Ingeniería y Astronomía, y Decano Asociado de la Facultad de Ciencias y Matemáticas de la Universidad Estatal Stephen F. Austin



Es posible que el naranja (también conocido como "rojo") no le brinde la comodidad que busca. El naranja puede hacer que estés más alerta como una taza de café.
Fuente: memoria fótica para respuestas cerebrales ejecutivas

Lo mismo se aplica a su 2200K CCT. Las luces de la calle HPS tienen aproximadamente 2200K. Este documento En busca de la iluminación natural: cómo los valores CRI y R miden la calidad de la luz sobre el tema se refiere a HPS como

las farolas y otras luces exteriores arrojan un brillo naranja muerto por la noche.



La frecuencia estará entre 100 y 250k, aún no decidido.

El nivel de parpadeo sin efecto observable es f Flicker > 3 kHz.
Fuente: Diseño para mitigar los efectos del parpadeo en la iluminación LED

¿Por qué? Por un lado, le preocupa la EMI y, por el otro, desea generar EMI por alguna razón innecesaria.

El aumento de la capacitancia de salida reduce la EMI y la capacitancia de salida es lo que limita la frecuencia de conmutación del FET.

El PWM de alta frecuencia se utiliza para reducir el costo del inductor del regulador reductor. Realmente no necesita un inductor con una tira de CV.
Fuente: Efectos de la alta frecuencia de conmutación en los reguladores reductores

PWM para atenuar no debe alterar la corriente.
Fuente: Nota de la aplicación OSRAM, atenuación de LED InGaN


Línea de fondo

¿Por qué no facilitarle las cosas y usar tiras eficientes sin resistencias (o cortocircuitar las suyas) y agregar un LM3409 a su circuito? Utilice la atenuación FET paralela externa que se muestra en la sección 8.3.8 de la hoja de datos.

O mejor aún, simplemente use dos Mean Well ELG (o HLG) Tipo B y use sus funciones de atenuación.


Mi solución es usar dos Bridgelux Vesta (BXEB-TL-2750G-3000-A-13) y dos controladores Mean Well HLG-40H-24B Tipo-B (uno para cada longitud de onda) usando un Atmel ATtiny417 para controlar la atenuación .

También consideré usar varios LM3414HV con un suministro CV Mean Well HEP-100-54A .


En cuanto a las extrusiones y difusores de aluminio, no pude encontrar una extrusión para una tira de 31 mm. Pero hace poco más de dos años contacté a Klus para obtener la transmitancia en sus difusores 1369, 17031 y 17111.

Teniendo en cuenta que la mejor transmitancia es del 30 al 70 % para un difusor de policarbonato esmerilado Klus, decidí no usar difusores. Monto la tira en un soporte angular y hago rebotar la luz en una superficie blanca. La reflectancia de una superficie blanca es mucho mejor que la transmitancia de un difusor de policarbonato. Si fuera necesario, podría colocar una tira transparente de policarbonato con un 95 % de transmitancia para proteger los LED.

Respuesta de Klus:

Encuentre sus respuestas a continuación. El HS, LIGER, etc. son solo nombres de modelos:

(HS ligeramente esmerilado) 1369- 70 %
(LIGER esmerilado plano) 17031-55 % (ayuda a eliminar los puntos calientes de los diodos)
(HS lechoso redondo) 17111- 30 %

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Debido a que es difícil encontrar un 2700K 90 CRI y una extrusión a un precio razonable que admita una tira de más de 24 mm, diseñé una tira FR4 de 560 mm x 9 mm con 48 LED LM301B 90 CRI (1500 lm @ 65 mA - 4000 lm @ 200 mA) para encajar en el bajo costo $15/m ($7/m extrusión + $8/m difusor) 10 mm Klus Micro ALU B5390ANODA pero todavía se usa con solo un soporte angular de aluminio de 1" ($4/m) El ángulo bloquea el LED de la línea de visión directa y funciona bien como disipador de calor.


Esta tira tiene 256 niveles de atenuación seleccionables con un interruptor DIP de 8 posiciones más un potenciómetro para ajustar con precisión cualquier nivel de atenuación si es necesario. Utiliza los cables tenues en el controlador HLG.

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Tira de 9 mm montada en soporte angular

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Esta tira de 560 mm x 9 mm es más que suficiente para leer letra pequeña en cualquier lugar de una habitación de 12' x 20'.

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A 1500 lm, esta tira de 2700 K 90 CRI tiene una eficacia típica de 190 lm/W (33 lm, 2,65 V f x 65 mA).

Su tira tiene una eficacia de 58 lm/W (500 lm / 8,6 W).

El Bridgelux Vesta 2700K 90 CRI tiene una eficacia de 129 lm/W.
Las tiras Bridgelux EB Gen2 3000K 80 CRI tienen una eficacia de 175 lm/W.


He usado Luxeon Fresh Focus y CrispColor LED en esta tira. El Fresh Focus tiene unos LED muy "cálidos". El Fresh Focus Red Meat es casi idéntico al 1750K 80 CRI Bridgelux Décor Food Meat & Deli. El espectro de Fresh Focus Marbled Meat tiene un rojo más intenso que el de Red Meat.

Comparación de colores del reflejo en papel blanco brillante.
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Espectro en vatios radiométricos (Citi es el 2700K 97 CRI)

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Carne Roja en Lúmenes Fotométricos o Lux

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Citi 2700K 97 CRI en lúmenes fotométricos o lux

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Luz solar en un día nublado medida con el mismo espectrómetro StelarNet Blue Wave que se usó para medir el espectro LED anterior. Capturado antes de escribir la aplicación de color utilizada para crear lo anterior.

El eje Y son cuentas cuánticas (número de fotones). Esto está cerca de los vatios radiométricos.

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Esta es la luz del sol en fotometría.

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Fuente Foro de fotografía ultravioleta


Carne roja reflejada en el techo blanco

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¡Gracias por toda la información! Necesitaré algo de tiempo para digerir todo esto. No quería hacer la pregunta demasiado larga, así que omití muchos detalles. La luz ha estado en el techo de mi sala de estar durante aproximadamente un mes. Está alimentado por una fuente de alimentación de banco que se encuentra en mi mesa de café... es un suministro de doble canal y estoy usando las perillas actuales para configurar el brillo y la temperatura del color. Sé que variar la corriente cambiará un poco el color, pero en la práctica no encuentro que esto sea un problema. Esta no es una luz calibrada para diseño gráfico...
El requisito #1 es: sin pico azul. Durante un tiempo no he podido dormir bien, siempre me dormía muy tarde. He leído que el exceso de luz azul de los LED altera el ritmo circadiano. Así que elegí estos LED Yuji que usan chips violetas , no azules, esta es una tecnología relativamente nueva, por lo tanto, el terrible lm/W y ridículamente caro. Sin embargo... funciona, estoy durmiendo mucho mejor ahora. También me encanta el excelente CRI, como dices 2700K no es óptimo para la reproducción del color, por eso lo configuré en un blanco más neutro ajustando la corriente.
Y... ya que pareces bastante interesado en los LED, ¿has probado la temperatura de color variable? Tenía dudas antes de probarlo, quiero decir, leí que el CCT que se siente "bien" depende de la intensidad de la luz, la hora del día, el estado de ánimo, el clima, etc. pero realmente funciona! En días nublados como hoy, igualar el CCT de la luz exterior es muy agradable.
He estado trabajando con el Departamento de Horticultura de la Universidad de Florida diseñando accesorios para la investigación de fotomorfogénesis con espectro LED. También estoy trabajando en la forma más eficiente y rentable para que las granjas de interior utilicen LED. Así que sí, CCT y CRI son una parte muy importante de mi trabajo, de ahí el LED de carne roja. Compré el Vesta para una lámpara de cultivo y ahora puedo usarlos para iluminar el mostrador de la cocina. Encuentro 5000K buenos para la vista y 2700K para la atmósfera. Pasé uno o dos días investigando los trabajos de investigación de la serotonina azul y concluí que es BS.
Hubo algunos estudios de 5 años donde se implantaron dos lentes diferentes en cada ojo. Uno con un filtro azul. No se encontró ninguna diferencia. Sí, hubo estudios que "demostraron" que las gafas de lectura con bloqueador azul ayudan, pero eran estudios de baja calidad probablemente falsificados para vender gafas. La hipótesis era real pero refutada en mi opinión. Ciertamente, no está generalmente de acuerdo con los investigadores. Se deriva de la caramelización natural de la lente del ojo con la edad que luego filtra la luz azul. Reemplacé uno de mis lentes y la diferencia en azul es increíble.
Estoy de acuerdo, 2700K es lo que prefiero para la iluminación. Se siente bien. Más como el espectro del atardecer. Tengo mis dudas sobre lo azul. Atribuiría la mejora al efecto de la intensidad y el tiempo de la luz en su reloj circadiano. No descarto los cambios de humor asociados con el espectro. Japón hizo un estudio sobre el suicidio en las estaciones de tren. Instalaron luces LED azules en la mitad de las estaciones problemáticas. El suicidio disminuyó significativamente en esas estaciones azules, pero el suicidio aumentó en otras estaciones. El artículo sobre las respuestas cerebrales ejecutivas y el espectro es interesante.
Bien, ahora tengo tiempo para más. Al leer su respuesta ... "El problema para mí con el VTC son las resistencias". => Tienen un valor muy bajo ya que los LED están agrupados/emparejados por Vf. Revisé el uso compartido actual y es muy bueno. Los principales problemas con estos LED son el bajo lm/W y el precio (ay). Estoy interesado en alternativas para otros proyectos. El LED de "espectro completo" de Seoul Sunlike se ve bien, aunque es bastante reciente, por lo que es difícil de encontrar. "2200K no tiene suficiente rojo, 2200K tiene un tono naranja" => Sí, no lo uso solo, se siente mejor cuando se mezcla con 2700K.
"2200K no tiene suficiente rojo, 2200K tiene un tono naranja" => Yuji lo especifica para 95 CRI, lo cual es un poco ridículo dado que no es blanco en absoluto. Quiero decir, la cosa es naranja. Sin embargo, no es naranja sodio, los colores todavía se ven bastante bien además del obvio tinte "cálido". No lo uso solo, se siente mejor cuando se mezcla con 2700K. "La mayoría de las tiras 'rojas' usan LED con una longitud de onda de aproximadamente 625 nm". => Mine spec 680nm, aunque no tengo forma de saber si esto es cierto. Sin embargo, se ven lo suficientemente rojos, no naranjas. He estado tratando de encontrar un rojo de banda más ancha, ¡gracias por el consejo de Red Meat!
Gracias por los datos de transmitancia. Entonces, el policarbonato esmerilado está descartado. "una extrusión a un precio razonable que acomodará una tira de más de 24 mm": en caso de que vivas cerca de Francia, estos o estos .
"Por un lado, le preocupa la EMI y, por el otro, desea generar EMI por alguna razón innecesaria". => Odio absolutamente los LED parpadeantes. Pero... No había considerado usar un suministro regulable por color de LED como lo haces tú porque tengo 4 LED CCT. Así que soy oficialmente un idiota por no darme cuenta de que solo voy a usar 2 LED CCT al mismo tiempo, así que puedo hacerlo con solo 2 suministros regulables y algunos interruptores MOSFET. D'uuuuh, LOL. OK, cambio de controlador desechado, continuando...