Control de LED de alto rendimiento con un microcontrolador

Bien, entonces el TL4242 es demasiado caro. No hay problema, aún puede crear una fuente actual utilizando componentes más comunes.

La corriente se define por el voltaje de entrada como$I_{LOAD} = \frac{V_{IN}}{R_{SENSE}}$. Elegir$R_{SENSE}$en función del microcontrolador$V_{DD}$. si usted proporciona$V_{IN}$con la señal PWM la corriente cambiará entre$I_{LOAD}$y cero

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No había mirado el precio del TL4242, pero Federico tiene razón: el precio es muy razonable. Gastaría más si desea controlar PWM el LM317.

editar : conducir 2A
Una cosa a tener en cuenta al seleccionar componentes es que el transistor reemplaza su resistencia en serie que generalmente controla la corriente del LED.
Si el transistor fuera a ser puramente un interruptor, querría que fuera lo más eficiente posible, es decir, que disipara muy poca energía. En ese caso, un MOSFET sería la mejor opción, hay muchos que tienen$R_{DS(ON)}$de menos de$100m\Omega$.
Ahora que el elemento de conmutación es un dispositivo limitador de corriente, esto no es tan importante. Puedes usar un BJT aquí. Transistores de potencia para 2A$I_{C}$no tienes alta$H_{FE}$, lo que significa que el opamp necesitaría suministrar una corriente bastante alta a la base, y esto puede estar más allá de las capacidades del opamp. Un transistor Darlington como el TIP110 es la solución.

PWM es la forma de modular la salida, pero también se necesita algo más, ya que desea que la corriente sea precisa. Configúrelo para que cuando el pin del microcontrolador esté alto, obtenga la corriente máxima con buena precisión, luego baje desde allí usando PWM.

A 300 mA, desea mantener la corriente del LED fuera del suministro bien regulado. Lo que sea que tenga conduciendo el suministro regulado es probablemente un voltaje un poco más alto y no tan bien regulado. Un buen truco es conducir el LED desde un NPN en modo de sumidero de corriente controlado. Esto significa conducir la base directamente desde el pin de salida del microcontrolador, el emisor se conecta a tierra a través de una resistencia y el LED se conecta entre un suministro positivo y el colector. Si la fuente de alimentación del microcontrolador está bien regulada, entonces el voltaje a través de la resistencia se fijará razonablemente y establecerá la corriente que consumirá el transistor cuando esté encendido.

Por ejemplo, si el micro funciona con un buen suministro de 3,3 V, entonces el voltaje del emisor será de aproximadamente 2,6 V. 2,6 V/300 mA = 8,7 ohmios. Tendrá que experimentar un poco para obtener la corriente exacta que desea, ya que es difícil adivinar la caída exacta de BE, pero este será un buen punto de partida. En realidad, elegiría el tamaño de resistencia estándar más cercano, como 8,2 ohmios, y luego calibraría el resto en el micro. Deberías obtener un poco más de 300 mA con 8,2 ohmios, pero lo que sea que obtengas debería ser bastante repetible. También será bastante independiente del voltaje no regulado al que está conectado el LED, siempre que sea suficiente para hacer funcionar el LED. Digamos que mide 320 mA cuando el pin de salida micro está alto. Luego ejecuta el PWM de 0 a 94.8% para obtener su escala completa de 0-300 mA.

Para la mayoría de los propósitos, calcular este factor de escala una vez en el laboratorio y codificarlo será suficiente.

PWM es la forma típica de controlar el brillo de los LED. El LM317 probablemente sea demasiado lento para esto, pero el TI TL4242 puede fabricarse a pedido: es una fuente de corriente constante ajustable, controlada por PWM y capaz de entregar hasta 500 mA.

No estoy seguro de cuál es su objetivo final, pero ¿podría eliminar por completo la necesidad de una fuente actual? Nuevamente, esto depende de lo que intente lograr aquí y con qué hardware esté tratando. Pero, si su microcontrolador tiene hardware PWM (tal vez el software PWM también podría funcionar), lo que tenía en mente era tener un MOSFET y una resistencia por diodo que desee controlar.

El microcontrolador impulsaría las puertas de los MOSFET (no se pudo publicar una imagen). Tenga la fuente del MOSFET conectada a tierra y el drenaje al otro extremo del circuito. Usando PWM, puede controlar la corriente promedio sin desperdiciar mucha energía. Esto es muy similar a lo que sugirió @Olin Lathrop. Como dijo, debe elegir una resistencia que produzca la corriente máxima que desea con buena precisión.

Cambié de opinión. Sugerí esta fuente de corriente controlada por voltaje , pero al pensar en ello me doy cuenta de que tiene sus problemas. La señal PWM cambia la entrada del amplificador operacional entre GND y V+, para encender y apagar la fuente de corriente.
Esto es bastante exigente para el amplificador operacional, y tendrá que encontrar uno rápido (producto de ancho de banda de alta ganancia) para manejarlo. Y parece que riel a riel y rápido no van juntos fácilmente. Es por eso que quiero deshacerme del opamp que maneja la señal PWM.
La idea es la siguiente: use un voltaje de entrada fijo para el opamp para que también tenga una corriente fija a través de sus LED. Ahora use la señal PWM para apagar el transistor darlington de conducción. Puede hacer esto colocando un transistor NPN entre la base del darlington y la tierra, y conduciéndolo con la señal PWM. No olvides el transistor base.
Cuando la señal PWM es baja, este transistor no conduce, el opamp impulsa el darlington y los LED ven la corriente programada. Cuando la señal PWM es alta, el transistor apaga el darlington y no hay corriente a través de los LED. Tendrá que colocar una resistencia en serie en la salida del opamp, de lo contrario, el transistor lo acortará. Calcule el valor de la resistencia tal que, dada la de darlington$H_{FE}$, obtienes la corriente de colector requerida.

Debería poder usar la salida PWM con un filtro de paso bajo (resistencia en serie con el pin PWM y el capacitor en paralelo con el extremo del resistor y la tierra). Use esto para controlar el pin ADJ en el LM317.

Para obtener una corriente constante, necesitaría muestrear el voltaje a través de la derivación y usarlo para establecer la corriente.

Si desea utilizar el LM317, simplemente puede reemplazar una (o incluso ambas) de las resistencias de ajuste con un potenciómetro digital. Estos son pequeños chips que emulan un bote pero están vinculados a una MCU a través de cosas como SPI o I²C para que la MCU controle la resistencia.

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