Circuito de corriente constante con comparación de diseño de transistores/MOSFET

Existen algunos diseños para dispositivos de corriente constante, pero la mayoría de ellos usan un chip determinado. Estaba buscando una manera de construir mi propio suministro de corriente constante a partir de piezas que tengo disponibles. El objetivo es controlar un LED RGB con 10W (10-12V,350mA).

Como casi no tengo experiencia en electrónica (última conferencia hace unos 7 años), quería ejecutar dos diseños diferentes de ustedes.

El primero es uno que he sacado directamente de aquí . ingrese la descripción de la imagen aquí

Y el segundo que encontré fue este de aquí . Es interesante ya que tengo un conductor de Darlington cerca. Modifiqué ligeramente el circuito de manera que R1 no esté conectado a la fuente de alimentación principal (compare la Fig.6 en el documento vinculado) sino que sea controlado por un puerto Arduino PWM.

¿Sería esto posible o necesito más piezas para el soporte de PWM?

¿Cómo crees que se comparan esos dos circuitos?ingrese la descripción de la imagen aquí

PD: CircuitLab acaba de introducir los números de pieza, así que no les preste demasiada atención. Definitivamente usaré diferentes partes y consultaré sus hojas de datos de antemano.

EDITAR

Después de un tiempo, ahora he construido el circuito uno (con el MOSFET). También agregué un filtro de paso bajo para conectar una señal de audio. Junto con un Arduino como controlador para los LED RGB, la luz pulsa al ritmo de la música.

  • Construí el circuito controlador de corriente constante desde arriba tres veces para R, G y B
  • La entrada está conectada a tres pines PWM de un Arduino
  • Basado en un tutorial de Jeremy Blum , construí un filtro de paso bajo simple con 2 amplificadores operacionales, algunas resistencias y tapas y un potenciómetro de ajuste.
  • Ahora se puede conectar audio que se divide en una señal para el altavoz y una entrada para el amplificador operacional. Los amplificadores operacionales amplifican la señal que luego va a una entrada de pin analógico Arduino
  • Con algún código ejecutándose en el Arduino, ahora puedo activar la luz en función de la entrada analógica
  • Agregué un regulador de voltaje (LM7809) para bajar de 12V a 9V para el Arduino. Esto no es realmente necesario, pero tenía uno y quería probarlo :)

ingrese la descripción de la imagen aquí

Me divertí un poco construyendo esto y ahora quiero ponerlo en una lámpara y programar un poco más...

En ambos casos, R1=100K es excesivamente alto. Para el MOSFET, que tiene una capacitancia de compuerta probablemente del orden de 1 nF, esto le da una constante de tiempo de 100 us, lo que significa que cambiará muy lentamente. Para Darlington, significa que solo tiene alrededor de 32 uA de unidad base. Incluso si su Darlington tiene una ganancia de corriente general de 10,000 (poco probable), esto solo le brinda 320 mA de corriente de colector.
Tomé el valor de resistencia de 100K del primer enlace que publiqué. El pin Arduino es de 5V y 20mA máx., creo. El TIP110 NPN Darlington utilizado en el segundo circuito tiene una ganancia de corriente de 2500. ¿Significa esto que mi corriente suministrada debe ser de 350 mA/2500 = 0,14 mA? Esto me daría un valor de resistencia de (5-0.7)V/0.14mA~ 30k Ohm. ¿Suena esto más razonable?
No en realidad no. En primer lugar, el voltaje base del Darlington será del orden de 1.8-2.1 V, que son 3 V_be gotas, no solo una. En segundo lugar, no hay nada de malo en sobrecargarlo por un factor de 10. La mayor parte del exceso de corriente será desviado por Q1, lo cual es bueno, porque no desea que el transistor funcione en el borde peludo de la conducción. Eso haría que su corriente base sea de 1,4 mA, y la resistencia base debería ser de aproximadamente (5 V - 2,1 V) / 1,4 mA = 2100 ohmios. Si usa 2200 ohmios, 5%, debería estar bien.
@DaveTweed no está seguro de que la lentitud sea realmente un problema en el caso de MOSFET. 100ns es bastante rápido para cualquier tipo de parpadeo de LED, y dado que este circuito está diseñado para operar M1 en la región activa de todos modos, no es como si cambiarlo lentamente introdujera más pérdidas de conmutación.
@PhilFrost: ¿De dónde sacaste 100 ns? En cualquier caso, el objetivo del circuito es permitir que el PWM modifique el ciclo de trabajo de la corriente que está siendo regulada por los dos transistores. Si el MOSFET no puede encenderse o apagarse completamente lo suficientemente rápido como para seguir la forma de onda PWM, simplemente no funcionará. 100 ns sería un buen valor para la constante de tiempo, pero eso implicaría una resistencia de compuerta de 100 ohmios y la corriente sobrecargaría el pin de salida del Arduino. Para limitar el pico de corriente a 20 mA, la resistencia de puerta tendría que ser de 250 ohmios, lo que daría una constante de tiempo de 250 ns.
@DaveTweed lo siento, leí mal 100 m s , de tu comentario. Tienes razón.

Respuestas (1)

Los dos son realmente iguales, funcionalmente. Ambos funcionan regulando el voltaje sobre R2 a aproximadamente 0,6 V, lo que se necesita para polarizar directamente la unión base-emisor de Q1. Si el voltaje sobre R2 aumenta más allá de esto, Q1 comienza a bajar la puerta/base del otro transistor. Pero no puede hacer esto demasiado, de lo contrario no hay corriente en R2, y nada para polarizar hacia adelante el emisor base de Q1. Así, el circuito alcanza el equilibrio.

La idea es entonces que, dado que el LED y R2 están en serie, su corriente es igual. Si puedes hacer 60mA en R2.

Esto es solo aproximadamente cierto, por supuesto, porque R2 y el LED no están exactamente en serie. En ambos casos, los errores son introducidos por las corrientes de base de cualquiera de los transistores. Afortunadamente, las ganancias actuales son muy altas, por lo que estos errores son insignificantes. Dudo que haya alguna diferencia práctica entre los circuitos, por lo que seleccionar en función de lo que tienes a mano me parece bien.

Sin embargo, si su objetivo es 350 mA en el LED, entonces R2 debe ser 0.6 V / 350 metro A = 1.71 Ω . Es posible que también desee usar una resistencia de 1/2 W, ya que está tentando su suerte con una de 1/4 W: 0.6 V ⋅ 350 metro A = 0.21 W . Asegúrese de que el transistor que seleccione para Q2/Q3 o M1 también pueda manejar la potencia que debe disipar, que será de 12 V, menos los 0,6 V en R2, menos el voltaje directo de su LED, multiplicado por 350 mA.

Tienes razón sobre los valores de resistencia. No estaba prestando atención. Soy consciente de los cálculos de potencia de la resistencia.
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