Potencia múltiples partes de un proyecto desde una verruga de pared

Estoy construyendo un proyecto con un LED RGB de 10W de alta potencia controlado por PWM desde un microcontrolador. En este momento estoy usando una verruga de pared para alimentar el LED y alimentando la MCU a través del USB de mi computadora.

Mi pregunta es: ¿cuáles son las mejores prácticas para alimentar la MCU y el LED desde una sola verruga de pared que se conecta al gabinete final? No quiero que la caja final tenga dos líneas eléctricas, ya que me parece feo y quiero mostrar el producto final.

Solo quiero una verruga de pared que divida su energía dentro de la caja para proporcionar entre 6 y 12 V (el regulador ESP32 acepta 6-12 V) con un máximo de 400 mA a mi MCU, y otra línea o líneas que van al LED RGB para alimentar el Canales Verde+Azul a 3.5V y ~500mA y el Rojo a 2.5V y ~700mA. Algo así como una verruga de pared de 9V, 1.5A proporcionaría mucha energía para todo.

Estoy preguntando esto ahora porque me gustaría entender qué tipo de convertidor Buck/conmutación/fuente de alimentación lineal necesitaría diseñar/comprar ahora mismo que se integrará con la fuente de alimentación única.

Extrañamente, no puedo encontrar ningún ejemplo en Google de terminar un proyecto como este, así que si alguien sabe de un recurso con un ejemplo o educación sobre esto, agradecería un enlace.

EDITAR: Estaba pensando en un LED como este . Excepto RGB, y no RGGB. Estoy abierto a sugerencias de LED.

Según este artículo sobre las verrugas de la pared , parece arriesgado usarlas porque a menudo no están reguladas.

Después de buscar un poco, encontré este convertidor AC-DC montable en placa con la potencia correcta y con las protecciones correctas contra sobrevoltaje/sobrecorriente/cortocircuito. Esta parece una buena solución para un producto final seguro y podría enchufar la red directamente en el gabinete y en esta fuente de alimentación.

tienes un LED de 10W pero parece que lo estás ejecutando a 3W.
eche un vistazo a los módulos mini360 disponibles por alrededor de 50c cada uno en línea, 4 de ellos podrían proporcionar todos sus voltajes desde una entrada de 9V o 12V CC.
que led rgb de 10w tienes?
@Jasen. Planeo dejar algo de espacio libre en un LED de 10 W para asegurarme de no ejecutarlo cerca de su capacidad máxima, tal vez solo 1/3 o 1/2 del máximo. Para la longevidad, escuché que hacer funcionar un LED por debajo de su clasificación puede ayudar. Todavía no he finalizado mi elección de LED, el banco de pruebas solo usa los pequeños LED de 20 mA por ahora. Pregunta editada para incluir un posible LED.

Respuestas (1)

Trate la verruga de la pared compartida como una potencia tonta y masiva, y regule todo por separado de eso. (todo lo que necesita ser regulado, de todos modos)

Por ejemplo:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Los reguladores detendrán gran parte de la diafonía entre los "grupos" de poder aislados. Todo en el mismo "grupo" se "escuchará" bastante bien, pero tendrá más dificultades para "escuchar" cosas de los otros "grupos".

Por supuesto, aún debe omitir cada chip individualmente con un pequeño capacitor, además de la capacitancia a granel antes y después de cada regulador.

Me parece que desea ejecutar los LED directamente desde los pines de salida de MCU, pero no conozco ninguno que pueda proporcionar tanta potencia directamente. Entonces necesitarás un amplificador de algún tipo. La forma más sencilla de hacerlo es probablemente con un solo transistor por canal, así:

esquemático

simular este circuito

Poner los LED en serie de esta manera agrega voltaje en lugar de corriente, lo que es una tensión mucho menor tanto para el transistor como para la fuente de alimentación, y permite que una sola resistencia establezca la corriente para todo el conjunto.
R1 = (V_LED - Vf*N) / If:

  • Vfes el voltaje directo de los LED
  • Nes el número de LED en la cadena
  • Ifes el diseño actual cuando está encendido

¡No te olvides de R2! (o explotará el transistor o la MCU o ambos) Puede comprar transistores "prepolarizados" que incluyen Q1 y R2 en el mismo paquete, pero de una forma u otra, debe estar allí.

Si solo tiene un solo diodo por canal, y realmente toma casi 1A a 3V, entonces estaría tentado a usar una variación del circuito anterior, pero alimentado desde un regulador de conmutación prefabricado de 3V o más. Aquí hay una compensación, entre que R1 tiene un control muy sensible sobre la corriente de operación debido a un voltaje demasiado bajo (considere también alguna variación natural en el voltaje de suministro) y una disipación de energía excesiva en R1 debido a un voltaje demasiado alto con corriente de operación sin cambios .

(Esta es una de varias razones por las que se prefieren los arreglos de alto voltaje y baja corriente, si es posible)

Creo que tiene un solo led RGB de 10W.
Me preguntaba sobre eso. No hay suficiente información para decir de manera concluyente de cualquier manera. Sin embargo, es un poco más molesto si lo es. No creo que quiera regular eso linealmente como se muestra aquí, y cambiar los suministros tiende a tener sus propios problemas si no se hace correctamente. No estoy seguro de querer intentar eso para lo que parece ser un novato. ¿Quizás alguien más pueda?
@AaronD Enviaría el MCU PWM a un MOSFET y lo usaría para cambiar la alimentación. Un MOSFET para cada color en un solo LED RGB. Los 78xx serían sencillos, pero me preocuparía el calor que quedaría contenido, digamos, en una caja del tamaño de un cubo de 10 pulgadas. ¿Qué tipo de problemas tienen los suministros de conmutación? ¿Caída de voltaje bajo cargas crecientes?
@BenOnBikes Principalmente ruido y algo de estabilidad. Los conmutadores son inherentemente ruidosos y requieren filtrado en ambos lados para reducir el ruido conducido a algo razonable, y posiblemente también protección EMI para trabajar contra el ruido radiado (radio) que es captado por otra cosa. Nunca se deshará de todo el ruido (eso es cierto incluso para los lineales, pero al menos no generan el suyo propio), pero es posible que pueda reducirlo a algo que funcione, o podría hacerlo por usted en una unidad prefabricada. Solo asegúrese de que la casa prefabricada funcione de todas las formas que necesita y no solo de las formas obvias.
La estabilidad también puede ser interesante. Esto también es técnicamente cierto para los reguladores lineales, pero las unidades prefabricadas de ambos tienden a ser bastante indulgentes en esa área, en el sentido de no volverse loco y auto oscilante o algo así. Si realmente desea diseñar el suyo propio y optimizarlo, entonces tendrá que cambiar entre el tiempo de corrección/respuesta, la precisión y algunas otras cosas, y probablemente se encontrará luchando mucho contra la autooscilación. Pero el resultado final puede ser algo que impulse el LED directamente, sin otras partes.
Si solo tiene un solo diodo por canal, y realmente toma casi 1A a 3V, entonces estaría tentado de usar un regulador de conmutación prefabricado dedicado para el suministro de LED y usar el circuito clásico que creo que usted y ya estoy de acuerdo. Funcionará de cualquier manera, con un MOSFET o un BJT, pero R2 aún tiene un propósito incluso para un MOSFET. Disminuye la velocidad de carga de la puerta a lo que la MCU puede manejar. Si necesita que sea más rápido, puede usar un chip de controlador de puerta en lugar de R2. Están diseñados para cerrar las puertas de golpe para que los transistores que controlan puedan cambiar muy rápidamente.
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