¿Puede el exceso de corriente del convertidor CC/CC dañar la lámpara LED?

Estoy construyendo un convertidor reductor para encender lámparas LED. Consiste en un microcontrolador, un generador PWM, un circuito reductor y un sensor de corriente. El microcontrolador sabe cuál debe ser la corriente objetivo y establece el ciclo de trabajo basándose en los resultados del sensor actual.

El circuito, alimentado con +48 V en VIN, debe impulsar lámparas LED con amplios valores nominales de voltaje y corriente. El límite de corriente se establece en uC, independientemente para cada lámpara. La salida debe filtrarse para obtener la ondulación más baja posible, porque las lámparas están bastante lejos del controlador y quiero reducir la EMI.

Primera simulación: frecuencia PWM de 30 kHz, ciclo de trabajo del 50 %, inductor de 1 mH, condensador de 47 uF. Con este circuito quiero conducir una tira de led de 2.5A.

30 KHz, 50 % de servicio, 1 m, circuito de 47 uF

Sin embargo, en la simulación, puedo ver una corriente de sobreimpulso muy alta durante los primeros 2 ms de operación. Después de eso, la corriente es bastante estable.

No puedo simplemente poner un limitador pasivo allí, porque tengo que retener la capacidad de establecer la corriente de salida.

30 KHz, 50 % de servicio, 1 m, simulación de 47 uF

Ahora, mis preguntas:

  • ¿Tal aumento de corriente (3.6A por 2ms) destruirá la tira de LED nominal de 2.5A?
  • ¿Cómo puedo prevenir tal efecto?
  • ¿Qué puedo hacer para lograr un mejor filtrado de la corriente de salida?
  • ¿Hay alguna forma de reducir el tamaño del inductor? Con 100uH recibo muchos zumbidos en el drenaje
  • ¿Cómo puedo mejorar el circuito?
Esto no es lo que significa corriente de irrupción.
Bien, ahora veo. ¿Cuál es el nombre propio de este efecto?
El sobreimpulso puede ser más útil.
Los LED sujetarán un poco el sobreimpulso. Simule con un Zener ideal en algún V + ESR, será mucho más bajo que el R fijo. Eso reduce el Q y el sobreimpulso. Muestre las especificaciones del LED si no está seguro de cómo simular Vf,R.
Los LED sujetarán el voltaje de sobreimpulso , que no es el problema aquí, al conducir (no limitar) el exceso de corriente . Entonces, esta preocupación puede ser real, dependiendo de las clasificaciones máximas de abs para el LED. Algunos tienen clasificaciones de corriente de pulso "no exceder" para usar como flash fotográfico, otros pueden no tenerlo. Algún tipo de arranque suave puede ser una buena idea.
Sustituir una carga de LED con una carga de RESISTENCIA simple puede ser un buen lugar para comenzar, pero al final no es realista... Los LED no son lineales. La respuesta transitoria de su simulación será diferente con una carga de diodo adecuada.

Respuestas (2)

El problema está en su ciclo de control. Este es el firmware que detecta lo que está haciendo el suministro, lo compara con lo que usted quiere que haga y, como resultado, ajusta el ciclo de trabajo de PWM.

No ha dicho nada sobre su ciclo de control, por lo que tampoco podemos decir mucho al respecto. En general, es demasiado agresivo. En su situación, parece que la respuesta lenta a una nueva situación no es gran cosa. Los LED son bastante fijos en sus características. Por lo tanto, puede sobreamortiguar el controlador. Eso reducirá en gran medida o eliminará los sobreimpulsos, a expensas de una respuesta transitoria lenta.

Hay libros completos sobre cómo optimizar los lazos de control. Sin embargo, a menudo no se necesitan esquemas de control elaborados. Yo usaría un sistema simple de pulso bajo demanda. Cuando la salida cae por debajo del umbral de regulación, haces un pulso, de lo contrario no lo haces. Esto tiene más ondulación, pero es muy estable sin más sobreimpulso que el que puede producir un solo pulso.

Este es exactamente el esquema de control que utilicé en mi faro LED KnurdLight . El esquema de control es tan simple que se ejecuta en un PIC 10F.

En este momento NO hay bucle de control. Es solo una simulación simple del ciclo de trabajo del 50% aplicado al circuito reductor.

Si desea reducir el tamaño del inductor reduciendo la inductancia, aumente la frecuencia para compensar y reducir la corriente de ondulación. V = L*dI/dt. Solo como ejemplo: al 50% del ciclo de trabajo,

24 V = L × 0.5 A ( i norte d tu C t o r   r i pag pag yo mi   C tu r r mi norte t ) 5 tu s ( F r o metro   100 k H z )
⇒ L = 240 tu H

La corriente de ondulación (a> muchos kHz) hasta cierto punto no importa para un LED. Por ejemplo, un LED de 2,5 A debería funcionar bien con 0,5 A de corriente ondulada. Eso significa que C2 puede ser tan pequeño como 0 para este ejemplo. Puede variar C2 para dar la corriente de ondulación LED con la que se sienta cómodo. C2 de 5uF o 10uF probablemente esté bien. El sobreimpulso proviene de la disposición de salida del RLC (siendo R la carga del LED). Con C reducido, el factor de amortiguamiento aumenta y el sobreimpulso debería disminuir.

Este es solo un ejemplo con un ciclo de trabajo del 50 %.

Quiero reducir la corriente de ondulación, porque los cables que conectan el convertidor y los LED de destino son muy largos: ~30,0 m
Se puede ver desde arriba de una compensación. Aumente la frecuencia -> reduzca la corriente de ondulación, que se puede gastar en reducir la inductancia y/o la capacitancia. Un lado opuesto de la compensación es una mayor pérdida de conmutación.
Otras formas de reducir el exceso de RLC son variar la rampa de control del PWM. Digamos que la respuesta natural es del orden de 1 ms (como en la traza que mostraste). Es lo suficientemente lento como para que pueda ser direccionable colocándolo dentro del lazo de control. O haciendo cambios de PWM que se dividen en pequeños pasos que se distribuyen. Por ejemplo, 10 ms aún parecerían instantáneos a los ojos. En cambio, 1 o 2 segundos podrían dar un agradable efecto de aparición y desaparición gradual.
¿Puede el exceso de corriente del convertidor CC/CC dañar la lámpara LED?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v