Luz estroboscópica LED IR - Arduino

Algunas de sus especificaciones son contradictorias, pero supongo que desea ejecutar 2A a través de un LED IR durante períodos cortos de tiempo controlados por una señal lógica digital de 5V, y tiene energía de automóvil de 12V disponible para este circuito. También asumo que esto no necesita ser súper preciso.

Aquí hay una solución simple, con algunas precauciones:

Esto utiliza la propiedad inherente de los transistores bipolares donde la corriente del colector es en gran medida independiente del voltaje del colector. Cuando la base de Q1 se eleva a un voltaje particular, el emisor seguirá unos 700 mV menos. Esto pone un voltaje fijo en R1, lo que por lo tanto hace que una corriente fija fluya a través de él según la ley de Ohm. La mayor parte de esa corriente fluirá a través del colector, por lo que Q1 actúa como un sumidero de corriente controlado por voltaje. El TIP41 es un transistor de potencia media y tiene una ganancia de corriente mínima de 15 en este caso. Eso significa que 1/16 de la corriente R1 proviene de la base y 15/16 del colector.

Desea que fluyan alrededor de 2 A a través del LED cuando está encendido, lo que significa que la corriente base debe ser de hasta 135 mA. Eso es demasiado para esperar que suministre una salida digital normal, por eso Q2 está ahí. Proporciona una ganancia de corriente adicional de al menos 50, por lo que ahora la señal digital solo tiene que generar 3 mA más o menos, lo que se espera que manejen la mayoría de las salidas digitales. Q2 y Q1 juntos forman lo que se llama un "par darlington". Juntos actúan como un transistor de alta ganancia, pero con el doble de caída de BE que uno solo.

Cuando se aplican 5 V a la base de Q2, aproximadamente 4,3 V estarán en la base de Q1 y aproximadamente 3,6 V en R1. Esta es la razón por la que R1 es de 1,8 Ω, porque consumirá 2A a 3,6 V.

Ahora las precauciones. Este circuito solo está diseñado para pulsos cortos con un ciclo de trabajo promedio bajo. Se disipará una cantidad significativa de energía cuando el LED esté encendido. Con una fuente de 12V y considerando los 2A que fluirán, los 24W tienen que ir a alguna parte. Un poco (3,6 W más o menos) se utiliza para impulsar el LED según lo previsto, aproximadamente el doble (7,2 W más o menos) calentará R1, y la mayor parte del resto (13 W más o menos) calentará Q1. Esta no es una condición sostenible, particularmente para el primer trimestre.

Todas estas partes deberían poder manejar esa potencia durante ráfagas cortas a la vez, pero el promedio debe ser significativamente menor. Si las ráfagas son cortas y el ciclo de trabajo bajo (10 % o menos), probablemente no sea necesario hacer nada más.

Si necesita tolerar más potencia, lo primero que debe hacer es aliviar el estrés en el Q1, ya que ahí es donde va la mayor parte de la potencia. Agregar un disipador de calor a Q1 es un enfoque, y reducir el voltaje a través de él cuando fluye el 2A es otro. Con un total de 12 V, 3,6 V en R1 y 1,8 V en D1, quedan 6,6 V para que caiga Q1. Q1 en esta configuración de darlington necesita al menos 1V, mejor deje 1.5V, para que haga su trabajo. Eso significa que hay alrededor de 5 V adicionales que podrían ser eliminados por una resistencia en serie con el LED sin afectar el funcionamiento del circuito. Eso significa que podría agregar hasta 2.5Ω en serie con el LED para tomar una buena fracción del calor que Q1 tendría que disipar de otro modo. La misma energía seguirá siendo desperdiciada y convertida en calor,

La hoja de datos de todas las piezas utilizadas siempre es útil. Evita que otros tengan que perseguirlos N veces.

Defina dc = ciclo de trabajo = 0 = 0 %, 1 = 100 %,
por ejemplo, 30 % dc significa dc = 0,3

Tenga en cuenta que afirmar que es un LED de 5 W no tiene un sentido máximo como Vfcont x Ifcont = 1,4 V x 1,4 A = 2 W. La respuesta es independiente de esta ambigüedad.

El BD135 es "condecorado por el tiempo", no tiene la clasificación de corriente requerida y, en cualquier caso, no es un dispositivo demasiado agradable. Utilice un MOSFET como este Fairchild RFD14N05LSM , disponible en Digikey por menos de US$1. 14A, 50V, puerta de nivel lógico (3V suficiente aquí, más bueno). TO220 o DPak.

Ipeak es ahora 2A.
Reemplace 6r8 en el emisor con una resistencia que caerá alrededor de 0,6 V a 2 A para encender BC337 y limitar la corriente.

R = V/I = 0,6/2A ~= 0,3R

Disipación de resistencia para dc=1 = I^2 x R = 2^2 x 0,3 = 1,2W. Pero en 2A, el LED c es < o << 2A. Resistencia_de_potencia = i^2 xrx dc. = 120 mW al 10 % de CC
= 12 mW al 1 % de CC.

Disipación del transistor = V x I x CC = (13,5-1,4-0,6) V x 2A x CC = 11,5 x 2 x CC = 23 x CC vatios. es decir, 24 vatios al 100 % CC
2,4 W al 10 % CC
240 mW al 1 % CC.

Reduzca la resistencia de excitación de entrada a 10 ohmios.

El circuito funcionará como está con MOSFET en lugar de BD135.

PERO ...

Este circuito no es bueno para controlar con precisión la corriente FET máxima. Tiendo a usar un comparador o un opamp que haga un papel esencialmente idéntico. El control estará mucho más definido.

Rl = LED.

Vin es pulsado al nivel relevante para encender el LED.
El nivel se puede establecer dividiendo el procesador en voltaje, lo que aún sería más preciso que el circuito del transistor, o sujetando la señal de la unidad al nivel diseñado.