Controlador LED de corriente constante BJT

Necesito construir un controlador de corriente constante para un LED con un voltaje directo de 3.4V y una corriente máxima de 350mA. El controlador estará controlado por una señal PWM de una MCU de 3.3V.

Al leer esta publicación y hacer los cálculos usando las especificaciones de mi sistema, se me ocurrió el siguiente circuito:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Tuve que elegir una fuente de alimentación de 12 V debido a la alta tensión directa del LED, lo que resultó en una tensión de alimentación mínima de 6,5 V. Por lo tanto, no pude usar una fuente de alimentación de 5V.

Sin embargo, me preocupa la disipación de energía en el transistor. Si mis cálculos son correctos, la potencia disipada sería (despreciando la corriente base y considerando Vbe=0.7V):

ingrese la descripción de la imagen aquí

Y el BCP56 solo puede disipar un máximo de 1,35 W con una placa de montaje del tamaño adecuado en la PCB.

En primer lugar me gustaría saber si mis cálculos son correctos y, en caso de que lo sean, cuál sería una buena solución.

Las únicas dos opciones que se me ocurren son elegir un transistor más robusto que pueda disipar más energía o reducir el voltaje de la fuente de alimentación, aunque me gusta la idea de usar una fuente de alimentación de 12 V, ya que es más fácil de encontrar localmente.

Además, ¿BJT es una buena solución para este tipo de controlador o cambiar por un controlador basado en MOSFET es una opción más adecuada?

Le recomendaría que use un transistor de potencia Darlington, como la serie TIP. Los Mosfets se recomiendan solo para LED de alta potencia como 5-10 W y superiores.
Parece que desea que el transistor esté completamente encendido o completamente apagado, por lo que usaría un FET. Los encuentro más simples de entender y tienen menor pérdida de potencia a alta corriente. Para el circuito que tiene, creo que quiere R1 en el colector, no en el emisor; de lo contrario, la corriente a través de la resistencia aumentará el voltaje del emisor y cambiará el voltaje del emisor base. La mayor parte de la energía será disipada por R1, no por el transistor, eso podría ser más obvio cuando mueves R1. EDITAR: es posible que no haya entendido bien su intención, ¿está tratando de usar el BJT para controlar la corriente en lugar de una resistencia?
Además, recomiendo simular todos los circuitos de transistores. LTSpice tiene buenas características y es gratis.
@pscheidler Sí, estoy tratando de usar el BJT para controlar la corriente y, por lo tanto, R1 debe estar del lado del emisor. Lo simulé en LTSpice, y parece que mi cálculo de disipación de energía es correcto. Solo quería comprobar si alguien puede recomendar un circuito mejor que el mío. ¡Gracias!
¿Prefieres usar MOSFET? Si es así, el circuito de Trevor es un enfoque muy estándar que combina una pequeña señal BJT con un NMOS. Otro enfoque que es casi idéntico reemplaza el NMOS con otro BJT. Ambos funcionan bien. Así que realmente es una cuestión de lo que puedes obtener y lo que quieres pagar, creo. Hay otros enfoques, también, por supuesto. De hecho, puedo pensar en al menos 5 o 6 enfoques básicos diferentes donde todos tienen el mismo costo pero tienen varias ventajas y desventajas.
¿Puedes usar un voltaje de suministro mucho más bajo? Porque esto es increíblemente ineficiente. Está utilizando 4,2 vatios de potencia (12 V * 0,35 A) y solo 1,2 vatios van al LED. Los 3 vatios restantes se convierten en calor. Su circuito funciona mejor como calentador que un controlador LED :)
@VincePatron sí, soy consciente de que es extremadamente ineficiente y sería mucho mejor usar una fuente de alimentación de 7V. Sin embargo, donde vivo es difícil encontrar fuentes de alimentación con voltajes distintos a los más "comunes" (5V, 12V, 24V).
Considere usar un controlador de LED IC, como el MIC4801

Respuestas (2)

Estaría usando 5V y un MOSFET aquí para limitar la corriente requerida del GPIO y acoplarlo en un limitador de corriente típico como se muestra a continuación.

R1 y Vbe o Q1 establecen aproximadamente el límite actual. Si lo necesita más preciso que eso, necesita un potenciómetro allí o un circuito más activo.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

El umbral de puerta del MOSFET debe estar por debajo o cerca de 1V. La potencia perdida por el MOSFET es de aproximadamente 300 mW y R1 es de 215 mW.

He visto este circuito en otros hilos, pero me resistía a usarlo debido a su mayor cantidad de componentes, ya que tengo la intención de replicar el circuito para controlar varios LED individualmente. Sin embargo, después de una segunda mirada, me di cuenta de que este enfoque es mucho más eficiente que el que publiqué y que podría usar componentes con huellas más pequeñas debido a la menor disipación de energía. ¡Gracias!

Su diseño desperdicia demasiado voltaje en R1. Aquí hay un diseño que solo cae 0.6V a través de R1, lo que le permite usar un suministro de 5V, lo que significa menos energía desperdiciada en el transistor.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Sin embargo, este diseño depende demasiado de las características del transistor. Es mejor usar un circuito más sofisticado.

Si su objetivo es minimizar el desperdicio de energía, es mejor usar un regulador de corriente de conmutación. Encontrará muchos vendidos como controladores LED.

Bastante seguro de que no proporcionará suficiente corriente base para ejecutar 350 mA hasta Q1.
@Trevor_G La hoja de datos BCP56 proporciona una versión beta mínima de 40.
Es cierto, aunque sigue siendo una carga bastante pesada en un GPIO.
Eso es verdad. Me imagino que OP tampoco ha pensado en eso.
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