LED que brilla cuando se corta la conexión a tierra del conductor

Hice un circuito simple con un controlador LED prefabricado (Recom RCD-24-0.35) , atenuado de forma analógica por un DAC MCP4921, que está controlado por una placa de microcontrolador de 3.3V. Puede ver el esquema a continuación, Q1 no está relacionado con el LED, pero se usa para cambiar un dispositivo externo a través de un amplificador de emisor común y está conectado a la misma fuente de 24 V. Dado que la entrada de atenuación analógica del controlador LED está invertida (la atenuación total es de 4,5 V, el divisor de voltaje debajo del puerto de atenuación garantiza que 4,5 V sea el máximo), se agregó FET de nivel lógico Q2 para cortar la conexión a tierra del controlador hasta que la placa del microcontrolador arranca para evitar que el LED brille a máxima potencia hasta que lo haga. S1 permite apagar el LED manualmente por el mismo método.

El circuito

El problema es que cuando S1 está desconectado o Q2 está apagado, el LED aún recibe ~1,2 mA de corriente y brilla visiblemente, aunque se supone que la ruta de retorno está cortada. Otra cosa que podría ayudar es que el brillo se intensifica cuando se atenúa más (se aplica un voltaje de atenuación más bajo) y desaparece si la placa del controlador no está alimentada, por lo que debe estar relacionado con la parte de atenuación del circuito.

¿Me estoy perdiendo algo obvio aquí? Todas las ideas son apreciadas.

EDITAR: el cortocircuito de Q1 elimina el brillo molesto y el dispositivo funciona como se supone (además de no tener control de dispositivo externo), ¿qué podría estar causando esto?

¿Qué IC es el controlador LED? En el momento en que enciende el circuito, hay un potencial entre V_In y DIM (ya que DIM estará en 0V). Obviamente, sin conocer el IC, es difícil dar respuestas exactas, pero generalmente sacar una entrada de IC debajo de su suelo no es algo que desee hacer.
Es una fuente de alimentación de corriente constante Recom RCD-24, no estoy seguro si ayuda mucho.
¿Podría colocar Q2 entre el suministro de 24 V y el controlador LED?
Sin embargo, creo que la pista es correcta, el LED brilla más cuando se aplica un voltaje más bajo a la entrada.
Intenté acortar Q2 por completo, hace que el brillo sea un poco más intenso.
Lo que ayuda es acortar Q1. Estaba planeando reemplazarlo con un interruptor de lado alto, así que espero que lo arregle, pero ¿cuál podría ser la causa?
Debe proporcionar el número de pieza exacto, ya que existen varias versiones con diferentes requisitos de interfaz. Su divisor de voltaje R1 y R2 no está haciendo lo que dice que está haciendo. No hay pin Vout en esta familia, aunque algunos tienen un Vref de 3.3v.
Es RCD-24-0.35, sin salida Vref. El Vout en realidad es GND, lo dibujé de memoria y ahora veo que no tiene mucho sentido, lo arreglaré en breve.
Ah, no cambias a tierra en este módulo. El pin PWM es lo que debe conectar a su interruptor. Si apaga Q1, entonces está alimentando el módulo a través del pin de atenuación analógica, y el pin de atenuación estará efectivamente a 0 V en relación con el módulo.
Supongo que te referías a Q2. Muy bien, eso es interesante, según tengo entendido, la solución es no cortar el suelo y, en su lugar, llevar el pin PWM a 0V mientras el microcontrolador se está iniciando. Pero, ¿qué podría explicar el hecho de que pasar por alto Q1 detenga este comportamiento?

Respuestas (2)

Lo que está sucediendo:

Interno al módulo, hay algunos diodos para proteger las entradas. Por lo general, estos son diodos ESD, pero conducirán corriente continua si los polariza inversamente. No es una fuente de energía fuerte, y tiene una resistencia que la limita, por lo que no es muy brillante. La corriente fluye desde D1 hacia el controlador VDD (alimentando débilmente el módulo y el LED), hacia la red GND, a través del diodo ESD interno, hacia R1 y luego hacia tierra a través del DAC o R2. Tenga en cuenta que esto hará que el voltaje del pin DIM sea menor que el VSS efectivo del módulo, lo que generaría una intensidad máxima. También es posible que la unión base-emisor esté entrando en una avalancha y su corriente vaya por ese camino. Los valores máximos típicos de V_eb son de aproximadamente 5 V, y si el circuito funcionara, podría ver hasta 24 V allí.

Cuando Q1 está en cortocircuito, eso aumenta la corriente que fluye a través de R1 colocando R_L en paralelo con el módulo. Esto reduce un poco el voltaje disponible para el módulo y empuja el suministro disponible por debajo del mínimo requerido para la operación.

ingrese la descripción de la imagen aquí

¿Qué debes hacer?

¡Este módulo tiene un pin de habilitación! Puede obtener la funcionalidad deseada con cambios mínimos colocando un pull-up a 3.3V o 5.0V (cualquiera de los dos funciona) y luego usando su MOSFET habilitado para microcontrolador. Si desea tener el pull-up con el suministro de 24 V, deberá hacer un divisor de voltaje para reducir el voltaje (el pin PWM no puede tolerar 24 V). También puede deshacerse de R5 y reemplazarlo con un diodo Zener de 3.0V para estar seguro. Dado que la mayoría de los microcontroladores comienzan con las entradas deshabilitadas, es posible que pueda eliminar todo excepto las resistencias divisoras de voltaje. En ese caso, podría omitir M1 y R2 en el siguiente esquema y conectar directamente su PIN5 a la habilitación.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Otras notas:

  • Haga que su circuito R4 - Q1 - R_L sea independiente de este circuito (por ejemplo, conecte el emisor de Q1 a GND)
  • Su divisor de resistencia como se dibuja en realidad no dividirá el voltaje de salida (a menos que R1 sea lo suficientemente grande como para que la corriente de entrada de DIM provoque una caída medible). Use la topología a continuación (u omítala por completo, no la dañará con 5V).
  • Compruebe Q1 antes de volver a utilizarlo. Puede que se haya dañado.
  • Si desea saber a dónde iba realmente la corriente, mida la caída de voltaje en R1 y en R4. Uno de estos tendrá una caída medible. Mida la diferencia de voltaje entre VDD y GND para ver cuánto voltaje estaba recibiendo realmente el módulo.
Me encanta tu respuesta, pero algunos puntos no me quedaron claros. En primer lugar, ¿qué se logra al conectar Q1 a GND? Si Q2 está presente, ¿no proporcionaría un camino para el controlador? Entonces, ¿qué te dice que el divisor no funcionará? No puedo encontrar una diferencia entre eso y el tuyo, parece que también funciona. Preferiría no omitirlo, ya que necesito la máxima resolución de atenuación en este caso, e ir con 5V me da un rango inútil de 4.5V-5V. Y finalmente, ¿podría aclarar dónde se debe medir la caída de voltaje? Justo al otro lado de la resistencia? ¿No dependerá únicamente del valor de la resistencia?
El voltaje entre los pines de alimentación del controlador es de 3,2 a 4,8 V cuando se corta la conexión a tierra, según el voltaje de atenuación.
Además, el circuito sugerido es excelente, pero dado que todo menos 24 V proviene de la MCU, creo que dejará de funcionar una vez que se apague, también me gustaría evitar eso, ya que el suministro de 24 V y la MCU se encienden por separado y a veces solo quiero dejar el suministro incluso cuando no estoy usando la MCU. Además, si estoy en lo correcto, el PWM no está invertido, por lo que estoy pensando en un transistor PNP enganchado entre la entrada GND y PWM.
Mover Q1 a GND en lugar del drenaje ayuda a eliminar un posible comportamiento no deseado. Si está controlando ese pin a través de la MCU, entonces cualquier comportamiento OR lógico que esté buscando podría lograrse fácilmente a través del código.
El divisor de resistencia como lo he dibujado divide el voltaje de salida del DAC, mientras que su circuito no lo hace. Es posible que obtenga una caída de voltaje en R1, pero no sería porque R1 y R2 están generando una salida que es 0.9 del DAC Vout. Dudo que vea una diferencia significativa en la resolución al agregar el divisor de resistencia, pero esa es su elección.
Según la hoja de datos, el PWM está invertido. (Lo vinculé en la parte superior de su pregunta). Si el suministro de 3,3 V o 5 V no está disponible cuando desea mantener el LED apagado, le recomendaría un divisor de voltaje para su suministro de 24 V. Actualizaré el esquema.
Ya veo, sugiere conectar Q1 directamente a tierra en lugar de Q2. Sobre el divisor, me equivoqué al dibujarlo de nuevo. R1 está en realidad al final del DAC. Y una vez más tienes razón sobre la inversión de PWM, malinterpreté los diagramas de atenuación digital. Todo está bastante claro ahora, sin embargo, la última pregunta, ¿hay alguna razón en particular por la que eligió un FET en su diagrama, o cualquier dispositivo de conmutación servirá? Según tengo entendido, allí no pasa una corriente seria.
Ya sea un BJT o un MOSFET está bien. Antes tenías un MOSFET y lo conservé. Ahora se me ocurre que es posible que haya usado un MOSFET de potencia, que aún funcionará, pero sería excesivo.
Ya veo, iré y reharé el circuito entonces. Muchísimas gracias por vuestra paciencia y detalladas explicaciones, ¡no sé qué haría sin gente como vosotros!

Los circuitos integrados tienen diodos internos entre todas sus entradas y los rieles de alimentación. Así que sospecho que lo que sucede es que esto actúa como un diodo entre Vout y DIM, proporcionando una ruta de corriente a tierra a través de R1 y R2. La presencia de las resistencias limita la corriente al valor bajo que está viendo.

La solución es

(a) mueva el extremo inferior de R2 hacia arriba de Q2 para que la ruta también se apague

(b) coloque un pequeño diodo Schottky desde el pin de salida del DAC para evitar la retroalimentación a través de esa ruta. (En realidad, eso podría no funcionar, no tengo claro cómo se supone que el DAC debe interactuar con R1/R2).

R1 y R2 forman un divisor de voltaje para la entrada de atenuación. DAC emite una salida analógica de 0-5 V y el controlador acepta 0-4,5 V para el rango de atenuación. Supongo que moverlo por encima del segundo trimestre no debería afectar su funcionamiento.
Sin embargo, desoldar la resistencia conectada a tierra no ayuda con el problema, si el camino fuera a través de la resistencia, ¿tendría sentido si el brillo desapareciera?
Mmm. Combinado con el "cortocircuito Q1 lo soluciona", ahora estoy tan confundido como tú. Siguiente paso: ¿medir el voltaje en cada nodo?
El pin vout debe estar etiquetado como vss. Su conclusión inicial probablemente sea correcta, y el cortocircuito de Q1 está desviando efectivamente la corriente de fuga.