¡Ayuda por favor! Necesito dar corriente constante a un LED de una batería Lipo

Estoy tratando de conducir un LED de una batería Lipo. El rango de voltaje utilizable del Lipo va de 4,2 V a 3,4 V, y el voltaje directo del LED es de 3,2 V. Con una resistencia en serie con el LED, la caída de tensión en la resistencia oscilará entre 1 V [batería de 4,2 V - LED de 3,2 V] y 0,2 V [batería de 3,4 V - LED de 3,2 V]. Por lo tanto, la corriente que fluye a través de la resistencia disminuirá significativamente a medida que la batería se descargue.

Entonces, estoy buscando suministrar una corriente constante al LED en el rango de voltaje del Lipo. Intenté usar un circuito de corriente constante típico básico (diodo zener, transistor y 2 resistencias), sin embargo, el diodo zener requiere una corriente de mantenimiento de 5-10 mA, lo que hace que el sistema sea ineficiente porque el LED requiere solo ~ 20 mA. También intenté usar un circuito de refuerzo (NCP1402) que proporciona una salida constante de 5 V, pero nuevamente esto es bastante ineficiente (el LED solo recibe el 60-70% de la energía de la batería).

¿Alguien puede sugerir un circuito eficiente y de baja potencia que mantenga el LED constantemente encendido mientras la batería se descarga?

Gracias,

Andy_C

Respuestas (2)

Algo como esto podría ser muy eficiente (no mucho más que el consumo de LED) con un amplificador operacional CMOS. Para un brillo visual bastante constante (+/-10 % de corriente), puede derivar los 100 mV con un divisor de voltaje de la batería, o usar una referencia de corriente baja como el TLV431, que requeriría otros 100 uA más o menos, pero haría que la corriente fuera muy constante y preciso (por supuesto, la salida de 1,24 V del TLV431 tendría que dividirse en 100 mV).

Q1 es un MOSFET de nivel lógico clasificado para accionamiento de 3V. U1 es un amplificador operacional CMOS de suministro único con salida RR. Se requiere un diseño cuidadoso alrededor de R2 para que la traza de resistencia no afecte la detección de corriente.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

En funcionamiento, el amplificador operacional impulsa la puerta MOSFET para mantener un voltaje de 100 mV en la fuente, de modo que la corriente a través del LED sea de 100 mV/5 Ω o 20mA.

La resistencia R1 y el condensador C1 son para evitar la oscilación debida a la capacitancia de la puerta MOSFET.

El voltaje mínimo a través del MOSFET para mantener la regulación es Rds (encendido) × I L mi D + 0,1 V- con un MOSFET adecuado con bajo Rds (encendido) que no superará los 100 mV, por lo que debería funcionar hasta 3,3 V con un LED Vf de 3,2 V.

Hola Spehro, eso suena bastante bien, ¿puedes darme un repaso rápido del funcionamiento del circuito... gracias!
@Andy_C He agregado una breve descripción, indique si algo no está claro.
¡Gran consejo! Por favor, ¿podría funcionar esto también con PWM?
¿No es esto simplemente cambiar el problema? Si pudiera proporcionar de manera eficiente (casi) constantes 100 mV desde el voltaje decreciente de la batería que se descarga hasta el amplificador operacional, ¿no podría simplemente usar ese mecanismo para derivar directamente los 3.2 V Vf requeridos por el LED? ¿O el problema aquí es la pequeña diferencia en el voltaje proporcionado por la batería descargada y Vf? ¿Sería más fácil el problema si el LED tuviera un Vf de ~2V más estándar? Finalmente, ¿no es terriblemente ineficiente reducir 1.24 V desde la derivación a los 100 mV requeridos? ¡Muchas gracias por su paciencia!
Si los 100 mV se derivan de la batería, una caída del 20 % en el voltaje de la batería da como resultado una caída del 20 % en la corriente del LED, siempre que el circuito siga regulando. Si usa una resistencia, la caída sería mucho mayor (tal vez a 1/3 o menos). También sería más variable de una unidad a otra y más sensible a la temperatura porque es una diferencia entre el Vf y el voltaje de la batería. 3.2 es un Vf normal para un LED blanco o azul a una corriente normal. La referencia de 100 mV es solo una entrada de señal, por lo que la eficiencia no es una preocupación, la entrada opamp casi no requiere corriente.
¡Gracias por la respuesta rápida! No estaba sugiriendo bajar el voltaje de la batería a Vf a través de una resistencia, sino más bien un proveedor de voltaje constante (imaginario). Como el TLV431 que mencionaste, pero con el rango de entrada/salida adecuado. Pero supongo que tal parte simplemente no existe. Wrt eficiencia: oh, entonces, ¿simplemente usaría resistencias grandes en el divisor para lograr el voltaje requerido y limitar la corriente? D'oh! ¡Gracias!

He tenido buena suerte con este http://www.nxp.com/documents/data_sheet/PSSI2021SAY.pdf

Requiere una resistencia de ajuste externa (el consumo de corriente es de microamperios) y viene en un paquete SOT353. Onesie twosie cuesta $0.62.

Cumplimiento insuficiente para esta aplicación: debe funcionar hasta una caída de < 200 mV para cumplir con el requisito.
¿Cuál es el problema con el uso de este Spehro... es porque cuando la batería baja a 3,4 V, la caída de voltaje en los pines Vs e Iout del PSSI2021 será solo de 0,2 V...? ¡Gracias!
@Andy_C Sí, ese es el problema. El voltaje mínimo no se especifica directamente, lo especifican a partir de 2 V, pero parece que necesita 0,617 V + Vce (sat), que es más de 0,2 V. De lo contrario, una buena parte!
¡Ayuda por favor! Necesito dar corriente constante a un LED de una batería Lipo
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