Carga automática de un condensador a un nivel de voltaje ajustable, para la conducción de LED de impulso

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

ACTUALIZACIÓN: dibujo un circuito preliminar (arriba), después de los útiles comentarios aquí. Ahora uso resistencias limitadoras de corriente tanto en los lados alto como bajo (R1 y R2). Estoy usando un divisor de voltaje fijo de 1:20 para medir el voltaje del capacitor; junto con un suministro de voltaje de 0...+5V ajustable por separado, esto puede controlar el comparador (LM311). Agregué un chip AND lógico en mi circuito, por lo que una sola señal ALTA de Arduino desconectará simultáneamente el capacitor de la fuente de alimentación y lo conectará al LED (solo por un breve tiempo, <2 ms, y solo si el capacitor ya está cargado).

Lo que todavía no puedo entender es cómo configurar el interruptor del lado alto. Usar mosfet de canal p es complicado. Quizás algo como esto: http://www.bristolwatch.com/ele/tr1.htm ? Pero mi fuente de voltaje está pulsando, ¿quizás agregar otro condensador (antes del interruptor del lado alto, para suavizar las pulsaciones) sería suficiente?

Aquí hay un circuito experimental del mismo tipo que logré encontrar: https://petermobbs.wordpress.com/2015/02/06/experiments-with-led-based-flash-gun-for-high-speed-photography/ Necesito algo así, pero para LED significativamente más potentes (usan LED de 3 W; quiero usar un banco de LED COB de 100 W por color). Sus datos experimentales muestran que uno puede conducir un LED a corrientes mucho más altas que su clasificación, sin ninguna protección contra sobrecorriente (siempre que el impulso sea corto; <500 us en su prueba). La dependencia lineal entre voltaje y corriente observada significa que los LED se comportan como un dispositivo de impedancia fija cuando son impulsados ​​por impulsos cortos, lo que explica por qué no se necesita protección de corriente.

TEXTO ORIGINAL:

He estado jugando durante algún tiempo con la idea de construir una luz de flash LED experimental para mi estudio fotográfico, basada en LED COB de alta potencia de color (RGB) impulsados ​​por un impulso muy corto (<5 ms) con el voltaje significativamente (quizás por un factor de 3) más alto que el voltaje nominal para los LED (36 V en mi caso: módulo LED COB RGB de 3x33 W; usaría tres módulos de este tipo en mi flash). Vi algunos datos de investigación experimental que demuestran que esto debería ser posible sin destruir el LED, si hay suficiente tiempo entre los impulsos (> 2 s para mis propósitos).

El núcleo de este circuito serían tres circuitos idénticos (para R, G, B) que tendrían un condensador grande (digamos, 1000u x 250 V) cargado directamente desde la red eléctrica de CA (120 V 60 Hz aquí en Canadá) a través de un rectificador a un voltaje ajustable valor, en el rango de 36...100V. (El ajuste no necesita tener un control programático; un simple bote + algunos otros elementos serían suficientes). Aquí es donde estoy atascado en este momento.

Mi primera versión ingenua de esto es tener un comparador (como LM311) alimentado desde una fuente de voltaje de referencia estabilizada (digamos, 8.1V; obtuve algunos Zeners para ese valor) y un voltaje reducido (con un divisor de voltaje de dos resistencias) de el condensador El comparador controlaría un MOSFET de alto voltaje que se ubicaría entre el rectificador y el capacitor. El divisor de voltaje se ajustaría para lograr el voltaje que necesito en el capacitor.

Pero me preocupa que el divisor de voltaje descargue el capacitor demasiado rápido (caída de voltaje del 1% después de 10 segundos con una carga de 1 M). Quiero que mi flash LED esté completamente disponible para la toma en cualquier momento después del tiempo de carga inicial (digamos ~2s). Si el MOSFET se abre y cierra constantemente para mantener el voltaje dado en el capacitor, el disparo puede ocurrir en uno de estos dos estados al azar, lo que probablemente afectará la precisión del flash.

¿Quizás pueda usar una señal del microcontrolador Arduino (que controlará el impulso de descarga del capacitor a los LED cuando tomo un disparo, con otro MOSFET involucrado) para desactivar momentáneamente el circuito de carga del capacitor durante el disparo?

¿Se puede lograr con un solo MOSFET en la parte de carga del circuito?

¿O tal vez mis ideas de diseño están totalmente equivocadas? Si es así, ¿hay una mejor manera de controlar los LED con sobretensión de impulso?

PD: el propósito de dicho dispositivo sería tener un flash LED potente (~ 3kW) con color ajustable programáticamente (cambiando la duración de los impulsos para R, G y B). Tiene que ser muy potente para ser comparable a los flashes fotográficos regulares (portátiles) que uso en mi estudio. Esto podría usarse como luz de fondo: cuando se usa con un papel de fondo gris oscuro, se puede lograr cualquier color deseado para el fondo, sin geles (filtros).