Conducir una tira de LED de 12V con un Arduino

Tengo una tira de LED de 60 vatios que quiero controlar con un Arduino (en realidad, el Genuino Mega 2560). Encontré este tutorial que muestra cómo hacerlo para una tira de LED blanca, pero no estoy seguro de si puedo conectar el mismo circuito tres veces o si hay una mejor manera. Además, la tienda web en la que quería comprar componentes dijo que algunas partes, el BC639 en particular, están "desactualizadas", sugiriendo el BC63916 en su lugar.

El circuito del artículo:el circuito del articulo

Esquema de mi intento (probablemente muy malo):mi intento

Como puede notar, soy bastante inexperto y dudo que mi enfoque anterior de "simplemente junte todo" funcione. Mis preguntas:

  • ¿Es incluso inteligente usar el controlador de tótem recomendado en el artículo o debo ceñirme a una solución más simple?
  • Si es así, ¿cómo puedo conectar tres de estos circuitos para mi tira RGB (o cómo puedo ajustar mi intento)?
  • Finalmente, ¿son suficientes los componentes y los valores de resistencia mencionados en el artículo?

"Para los transistores, un BC639 NPN y un BC640 PNP hacen el trabajo. R es 3,3 Ω. RB es 22 Ω. RGATE es 4,7 Ω. C es un gran electrolítico de 1000 μF".

Tengo una última pregunta, pero no es tan importante. Podría comprar una fuente de alimentación de 12 V, pero la fuente de alimentación de mi PC (con la que tengo la intención de controlar el Arduino) también puede ofrecer esto. ¿Es una buena idea o destruiré mi fuente de alimentación?

Para una tira de LED, debería estar bien manejando los FET directamente (con una resistencia en la puerta y tal vez un pulldown). Solo intente encontrar un FET con una capacitancia de puerta más baja y Vthres más bajos.

Respuestas (3)

Recientemente me hice un controlador de LED muy similar al de su tutorial vinculado.

  • ¿Es incluso inteligente usar el controlador de tótem

El uso de un controlador MOSFET dedicado es probablemente más económico, y podría decirse que es una solución más racional y/o profesional, pero la solución del tótem se puede lograr con piezas de gelatina, y AFAIU no tiene nada de malo per se.

Siempre que sintonice los componentes razonablemente, obtendrá un controlador PWM bastante rápido y potente.

  • ¿Cómo puedo conectar tres de estos circuitos juntos?

En paralelo, tal como lo has mostrado.

  • son los componentes [...] suficientes

Creo que 22 Ω para la resistencia base parece un poco pequeño. Usé una resistencia base de ~300 Ω que debería dar una corriente base (y la corriente de salida del microcontrolador) de aproximadamente 15 mA, muy dentro de las especificaciones del Atmel que estaba usando, y suficiente para controlar mis transistores 2n2222 y 2n2907 y, por extensión, mi IRLB3034 MOSFET de potencia, razonablemente duro.

No usé una resistencia entre VCC y el tótem.

4.7 Ω para la resistencia de la puerta me parece bien, solo usé valores ligeramente más grandes y obtuve una cantidad aceptable de timbres en la puerta.

Por último, pero no menos importante, coloque un diodo flyback en la salida. Inicialmente pensé que un diodo flyback no sería necesario con una carga "no inductiva" como una tira de LED, pero mi osciloscopio demostró que estaba equivocado: mostró picos de más de 40 V en mi MOSFET bajo carga, lo suficiente como para dañarlo teóricamente. Colocar un diodo Schottky en él solucionó el problema.

  • la fuente de alimentacion de mi pc

Las especificaciones de la fuente de alimentación deberían indicarle cuánta corriente puede extraer del riel de 12 V. En general, una fuente de alimentación moderna de calidad decente debería poder manejar 60 W sin problemas.

Lo estás complicando demasiado. Para el brillo LED PWM a menos de muchos 10 de frecuencia de modulación KHz y para los voltajes con los que está tratando, simplemente puede controlar una puerta MOSFET de canal N directamente o puede usar un simple chip lógico de búfer no inversor cuádruple/hexadecimal si estabas preocupado por tu microcontrolador.

Un circuito para cada canal del LED (canales R, G, B) puede ser tan simple como esto:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

un MOSFET útil podría ser algo así como un STP16NF06L

Por cierto, esto supone que los canales LED RGB no necesitan ningún tipo de limitación de corriente. Si no tienen resistencias limitadoras de corriente o características de limitación de corriente incorporadas, deberá colocar una resistencia en la ruta de 12 V a tierra en algún lugar para ese canal, o podría implementar una resistencia + bucle limitador de corriente BJT en el MOSFET de canal N.

Llego un poco tarde, pero ¿está R1 ahí? ¿Realmente lo necesito?
@ thijmen321 es solo una precaución, puedes ir sin él.
@KyranF ¡Respuesta impresionante! Entiendo que R 2 (quizás mejor etiquetado R gramo s , ya que termina la puerta -> fuente) es una resistencia desplegable "débil", que mantiene el MOSFET apagado durante el arranque (cuando aparece una fuente de 12 V en el drenaje). Para que pueda aprender, sería un mayor R 2 , decir 100 k Ω , trabajar aún mejor? Porque "bajaría" incluso menos corriente del Arduino que conduce el MOSFET.
@VladislavMartin sí, el pull-down débil puede ser mucho más alto, incluso 500k y aún así hacer su trabajo, para evitar voltajes flotantes cuando las E/S digitales de los microcontroladores entran en modo de alta impedancia, generalmente durante el inicio y reinicio/secuencias de programación. Evita que la compuerta MOSFET se cargue y se mantenga cargada, lo que sin duda sucede: me sucedió en un gran panel estroboscópico LED de 48 x 12 W que hice que pulsaba a una corriente nominal de 2.5x, por lo que flotar y engancharse alto era peligroso y desastroso . Este tipo de resistencia desplegable detuvo ese comportamiento de manera muy efectiva.
@KyranF Ya veo. Además, el primer comentario sobre su respuesta no tiene sentido para mí. No sé cómo calcularlo, pero sé que se requiere una caída de voltaje entre la fuente y la puerta para que se encienda el MOSFET. ¿No se requiere una resistencia para garantizar que, cuando se alcance la caída de voltaje requerida, la corriente consumida en la puerta sea limitada? Entiendo que los MOSFET más robustos tienen un consumo de corriente máximo bastante impresionante en sus especificaciones.
@VladislavMartin, el FET de canal N con su fuente a tierra simplemente necesita que su compuerta esté por encima de 0 V y, por lo general, el umbral de V_gs es de aproximadamente 2.5-4.5 V para comenzar a encenderlos. Los FET de nivel lógico estarán completamente encendidos a los 5 V, por lo que un microcontrolador de 5 V funciona muy bien. La resistencia de la compuerta ayuda a reducir los picos de corriente y también ayuda a proteger el microcontrolador si el FET falla con un cortocircuito de la compuerta a tierra a través de la fuente de la compuerta de alguna manera. Un transistor BJT es más importante para las resistencias limitadoras de corriente base. El caso de uso para el FET aquí es un interruptor de encendido/apagado.
@VladislavMartin no, la puerta FET actúa como un condensador. Una vez que se carga al voltaje de entrada, deja de consumir corriente (excepto tal vez una pequeña fuga). Un transistor BJT requerirá un flujo de corriente continuo desde la base hasta el emisor, pero no para los FET. En este caso, imagine que el FET es un capacitor a tierra y que la puerta es solo un nodo que se usa para cargar el capacitor de la puerta. Cuando el condensador está cargado en estado estable a 5 V, el canal Drain-Source estará bien y abierto, dejando pasar muchos amperios (¡dependiendo del FET, por supuesto!). Hay efectivamente una resistencia infinita cuando se termina de cargar.
@VladislavMartin y debido a que terminó de cargarse, alcanzará los 5 V completos o cualquiera que sea el voltaje de control de entrada.
@KyranF Sí... esa fue una pregunta tonta. Entonces, solo tengo una pregunta final (puedo hacerla como una pregunta SO separada): ¿cómo eligió el 100 Ω valor para su resistencia base? Tengo un caso de uso muy similar: el mío digital_ioes un pin PWM en un Arduino conectado a una fuente de 5 V, pero no puedo encontrar ningún cálculo sólido que deba seguir para determinar el valor de mi resistencia base ( R 1 ). Dado que su propósito no es limitar la corriente de la señal PWM, el valor de 100 Ω me parece arbitrario.
@VladislavMartin es en su mayoría arbitrario, para los escenarios de la mayoría de las personas. El punto clave es que debe proteger contra un cortocircuito a tierra, como CUALQUIER salida digital de microcontrolador para la interacción con los circuitos de alimentación o el mundo exterior. Corriente máxima de 5 V/40 mA = 125 ohmios. Así que realmente querrías al MENOS 125 ohmios para R1. Si usa una lógica de 3,3 V, es seguro usar 100 ohmios. Luego está el filtro RC que R1 hace con el condensador de compuerta FET, que debe asegurarse de que no viole su frecuencia PWM o terminará con ondas de diente de sierra (muy malas para la resistencia y el calor en el FET)

Para volúmenes bajos y poco espacio en la placa, se puede usar un controlador de compuerta CMOS integrado para controlar el MOSFET. Consulte UCC27517A para ver un ejemplo.

Ah, y por cierto, si necesita menos de 7 A, puede usar algo como el LM5112 en lugar del controlador y el MOSFET. (Si te gusta más simple es mejor.)

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