¿Puedo obtener corriente constante en la salida de un convertidor reductor (para controlar un LED)?

Sí, es posible calcular el ciclo de trabajo para lograr una corriente de LED específica, dado un conjunto específico de condiciones . Si sabe que el suministro de 12 V permanecerá fijo, conoce el voltaje directo del LED y usa una caída directa razonable en el diodo, entonces esto se puede hacer.

De hecho, hice algo como esto en un producto comercial, excepto que el voltaje de alimentación era de una batería y podía variar. La fórmula del voltaje de la batería al ciclo de trabajo PWM no es lineal y no es fácil de resolver en tiempo real en un pequeño micro. Sin embargo, esto se hizo con una mesa. Configuré la tabla para tomar la lectura A/D sin procesar de 8 bits directamente y producir el valor para escribir en el registro del ciclo de trabajo PWM. Todas las conversiones y cálculos (que incluyeron una división y una raíz cuadrada) fueron realizados por el preprocesador utilizando matemáticas de coma flotante, y el resultado se cargó en la tabla en el momento de la compilación. Funcionó bastante bien. La corriente del LED se mantuvo dentro del 10 % del objetivo en todo el rango de voltaje de la batería.

El diseño tiene demasiados problemas para que valga la pena intentar solucionarlo. Mejor es usar un circuito que esté diseñado para funcionar correctamente y mejor aún es aceptar algunas pérdidas de sentido para aumentar (no disminuir) la simplicidad y la capacidad de diseño.

Un MOSFET de canal N (como se muestra) debe tener su puerta activada por encima de su fuente mediante Vgs_operating. Por lo general, esto es de 3 a 6 voltios y rara vez es inferior a 1 V, incluso con MOSFET Vgsth muy bajos. Como la fuente tiene un potencial V+ = 12V cuando el MOSFET está encendido (como señala brhans), la compuerta debe ser accionada POR ENCIMA DE V+ mediante Vgs_operating. es decir, de 13 a 18 V según el MOSFET utilizado. Por lo tanto, necesita un voltaje superior a +12 V para que el 555 active la puerta (desde un controlador de arranque u otra fuente, o para usar un MOSFET de canal P).

Mientras que una fuente de voltaje se puede implementar en bucle abierto usando Vout ~= Vin x Dt/T, intentar usar esto para configurar una corriente de LED en lugar de voltaje es aproximadamente imposible (para valores de aproximadamente cerca de "ciertamente").

Lo más probable es que el LED Vf sea un poco más de 2 V a 200 mA, pero si asumimos que es de 2 V como se muestra, si se usa una resistencia de detección de corriente que cae 0.1 V en el cátodo del LED a la conexión a tierra, entonces una pérdida de eficiencia de ~= Vsense/ V_LED = 0.1v/2v = 5% se incurre. Esto es susceptible de ser bastante aceptable en la realidad.

El NCP3065 / NVC3065 de costo razonablemente bajo y fácil de usar tiene un voltaje de detección de 0.235V. Esto se puede reducir con algunas resistencias adicionales. La eficiencia general no es maravillosa (consulte la figura 17 y la figura 20 en la hoja de datos de NCP3065 ). Será mayor que la que se muestra allí, ya que los gráficos son para 700 mA o más.

Los circuitos integrados de salida síncrona modernos por unos pocos dólares permitirán un Vsense más bajo.

Se podría usar un sensor de efecto Hall para proporcionar una detección de corriente de pérdida aproximadamente cero.

Deberían lograrse eficiencias generales de más del 90 %.

Suponiendo que el MOSFET estuviera cambiando correctamente, no funcionaría.

El circuito se aproximará a una fuente de voltaje fijo de 12V * (ton/(ton+toff)) y una baja impedancia de salida. Eso no dará como resultado una corriente controlada a través del LED; tenderá a generar demasiada o muy poca corriente.

Si necesita que suministre una corriente constante, necesitará una resistencia de detección en algún lugar y algún tipo de retroalimentación (no necesariamente un circuito cerrado alrededor del LED, pero al menos la corriente del interruptor debe controlarse).