具有晶体管/ MOSFET的恒流电路设计比较


8

那里有一些用于恒流器件的设计,但是大多数设计都使用某种芯片。我一直在寻找一种方法,用现有的零件构建自己的恒流电源。目的是控制具有10W(10-12V,350mA)的RGB LED。

由于我几乎没有电子学方面的经验(上一堂课是7年前的事),所以我想运行你们两个不同的设计。

第一个是我从这里直接拿来的 在此处输入图片说明

我发现的第二个是这里的这个。有趣的是我周围有达灵顿车手。我以不将R1连接到主电源的方式对电路进行了少许修改(请参阅链接文档中的图6),但通过Arduino PWM端口进行控制。

这是否可能,或者我需要更多的零件来支持PWM?

您如何看待这两个电路的比较? 在此处输入图片说明

附:零件编号只是由CircuitLab输入的,因此请不要过分注意它们。我绝对会使用不同的部分,并会事先查阅他们的数据表。

编辑

一段时间后,我实际上已经建立了一个电路(使用MOSFET)。我还添加了一个低通滤波器来连接音频信号。与Arduino作为RGB LED驱动器一起,光会随着音乐的节奏而跳动。

  • 我为R,G和B从上面构建了3次恒定电流驱动器电路
  • 输入连接到Arduino的三个PWM引脚
  • 根据杰里米·布鲁姆Jeremy Blum)的教程,我构建了一个简单的低通滤波器,该滤波器具有2个运算放大器,一些电阻和电容以及一个微调电位器。
  • 现在,可以连接音频,该音频分为扬声器的一个信号和运算放大器的一个输入。运算放大器放大信号,然后将其发送到Arduino模拟引脚输入
  • 通过在Arduino上运行一些代码,我现在可以根据模拟输入触发光
  • 我添加了一个稳压器(LM7809),以将Arduino的电压从12V降至9V。这不是真正需要的,但是我有一个,想尝试一下:)

在此处输入图片说明

构建这个过程我很开心,现在想把它放到灯上,做更多的编码...


2
在两种情况下,R1 = 100K都过高。对于栅极电容可能约为1 nF的MOSFET,这给您一个100 us的时间常数,这意味着它将非常缓慢地切换。对于Darlington,这意味着您只有大约32 uA的基本驱动器。即使达林顿的总电流增益为10,000(不太可能),这也只能为您提供320 mA的集电极电流。
戴夫·特威德

我从发布的第一个链接中获取了100K电阻值。我认为Arduino引脚最大为5V和20mA。第二电路中使用的TIP110 NPN达灵顿具有2500的电流增益。这是否意味着我提供的电流需要为350mA / 2500 = 0.14mA?这将给我一个(5-0.7)V / 0.14mA〜30k Ohm的电阻值。这听起来更合理吗?
马丁H

2
不,不是。首先,达林顿的基本电压将在1.8-2.1 V的数量级,这是3 V_be压降,而不仅仅是一个。其次,将其过驱动10倍没有错,Q1分流了大部分过量电流,这很好,因为您不希望晶体管在导通的毛边工作。这将使您的基本电流为1.4 mA,而基本电阻应约为(5V-2.1V)/ 1.4mA = 2100欧姆。如果使用2200欧姆(5%),那应该没问题。
Dave Tweed13年

@DaveTweed不确定在MOSFET情况下速度的慢速确实是一个问题。100ns对于任何种类的LED闪烁来说都是非常快的,并且由于该电路被设计为无论如何都在有源区域中操作M1,因此开关似乎并不会缓慢地引入更多的开关损耗。
Phil Frost

1
@PhilFrost:您在哪里获得100 ns?无论如何,电路的要点是允许PWM修改由两个晶体管调节的电流的占空比。如果MOSFET不能完全打开或完全关闭而无法遵循PWM波形,则根本无法工作。100 ns 对于时间常数来说是一个很好的值,但这意味着100欧姆的栅极电阻,并且电流会使Arduino的输出引脚过载。为了将峰值电流限制为20 mA,栅极电阻必须为250欧姆,从而提供250 ns的时间常数。
Dave Tweed13年

Answers:


7

两者在功能上实际上是相同的。两者都通过将R2上的电压调节到约0.6V来工作,这将正向偏置Q1的基极-发射极。如果R2上的电压增加到此值以上,则Q1开始下拉另一个晶体管的栅极/基极。但是它不能做太多,否则R2中没有电流,也没有任何东西可以使Q1的基极-发射极正向偏置。因此,电路达到平衡。

然后的想法是,由于LED和R2串联,因此它们的电流相等。如果可以在R2中产生60mA。

当然,这只是近似正确的,因为R2和LED并非完全串联。在这两种情况下,任何一个晶体管的基极电流都会引入误差。幸运的是,电流增益非常高,因此这些误差可以忽略不计。我怀疑这些电路之间是否存在实际差异,因此根据您的现有手艺选择对我来说听起来不错。

但是,如果您的目标是LED的电流为350 mA,则R2必须为 0.6V/350一个=1.71Ω。您可能还需要使用1 / 2W电阻,因为您要以1 / 4W推动运气:0.6V350一个=0.21w ^。确保为Q2 / Q3或M1选择的晶体管也能处理必须消耗的功率,该功率将为12V,减去R2中的0.6V,再减去LED的正向电压,再乘以350mA。


您对电阻器的值是正确的。我没有注意。我知道电阻器的功率计算
Martin H
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.