Схема постоянного тока с транзисторами / МОП-транзисторами

Существует несколько вариантов устройств постоянного тока, но в большинстве из них используется определенный чип. Я искал способ построить свой собственный источник постоянного тока из частей, которые у меня есть. Цель состоит в том, чтобы управлять светодиодом RGB с 10 Вт (10-12 В, 350 мА).

Поскольку у меня практически нет опыта работы с электроникой (последняя лекция ~ 7 лет назад), я хотел запустить два разных проекта от вас, ребята.

Первый, который я взял прямо отсюда введите описание изображения здесь

И второй, который я нашел, был здесь . Это интересно, так как у меня есть водитель Дарлингтона. Я немного изменил схему таким образом, что R1 не подключен к основному источнику питания (см. Рис. 6 в связанном документе), но управляется через ШИМ-порт Arduino.

Будет ли это возможно или мне нужно больше деталей для поддержки ШИМ?

Как вы думаете, эти две схемы сравнить? введите описание изображения здесь

Ps: Номера деталей просто вводятся CircuitLab, поэтому, пожалуйста, не обращайте на них слишком много внимания. Я определенно буду использовать разные части и заранее свериться с их техническими данными.

РЕДАКТИРОВАТЬ

Через некоторое время я фактически построил схему один (с MOSFET). Я также добавил фильтр нижних частот для подключения аудиосигнала. Вместе с Arduino в качестве драйвера для светодиодов RGB свет пульсирует в такт музыке.

Я построил схему драйвера постоянного тока сверху три раза для R, G и B
Вход подключен к трем выводам ШИМ Arduino
Основываясь на уроке Джереми Блума , я построил простой фильтр нижних частот с 2 операционными усилителями, несколькими резисторами и колпачками и триммером.
Теперь можно подключить звук, который разделен на сингл для динамика и вход для операционного усилителя. Операционные усилители усиливают сигнал, который затем поступает на аналоговый вывод Arduino
Теперь, когда на Arduino работает какой-то код, я могу активировать свет на основе аналогового входа.
Я добавил регулятор напряжения (LM7809), чтобы снизить напряжение с 12 В до 9 В для Arduino. Это не очень нужно, но у меня был один, и я хотел попробовать :)

введите описание изображения здесь

Я развлекся, создавая это, и теперь хочу поместить его в лампу и сделать еще немного кодирования ...

led constant-current

— Мартин Н
источник

В обоих случаях R1 = 100K является чрезмерно высоким. Для полевого МОП-транзистора, который имеет емкость затвора, вероятно, порядка 1 нФ, это дает вам постоянную времени 100 мкс, что означает, что он будет переключаться очень медленно. Для Дарлингтона это означает, что у вас есть только около 32 мкА базового накопителя. Даже если ваш Дарлингтон имеет общее усиление тока 10000 (маловероятно), это только дает вам ток коллектора 320 мА.

— Дэйв Твид

Я взял значение резистора 100K из первой ссылки, которую я разместил. Я думаю, что контакт Arduino составляет максимум 5 В и 20 мА. TIP110 NPN Darlington, используемый во второй цепи, имеет коэффициент усиления тока 2500. Означает ли это, что мой подаваемый ток должен быть 350 мА / 2500 = 0,14 мА? Это даст мне значение резистора (5-0,7) В / 0,14 мА ~ 30 кОм. Это звучит более разумно?

— Мартин Х

Нет, не совсем. Прежде всего, базовое напряжение Дарлингтона будет составлять порядка 1,8-2,1 В, что составляет 3 В, а не одно. Во-вторых, нет ничего плохого в том, чтобы перегрузить его в 10 раз. Большая часть избыточного тока будет шунтирована Q1, и это хорошо, потому что вы не хотите, чтобы этот транзистор работал на волосистой границе проводимости. В результате ваш базовый ток составит 1,4 мА, а базовый резистор должен составлять примерно (5 В - 2,1 В) / 1,4 мА = 2100 Ом. Если вы используете 2200 Ом, 5%, это должно быть хорошо.

— Дэйв Твид

@DaveTweed не уверен, что медлительность действительно является проблемой в случае MOSFET. 100 нс довольно быстро для любого типа мигания светодиодов, и, поскольку эта схема в любом случае предназначена для работы M1 в активной области, это не означает, что переключение медленно приводит к большим потерям переключения.

— Фил Фрост

@PhilFrost: Где вы взяли 100 нс? В любом случае, суть схемы заключается в том, чтобы позволить ШИМ изменить коэффициент заполнения тока, который регулируется двумя транзисторами. Если МОП-транзистор не может включиться полностью или полностью отключиться достаточно быстро, чтобы следовать модели ШИМ, он просто не будет работать. 100 нс было бы хорошим значением для постоянной времени, но это подразумевало бы 100-омный резистор затвора, а ток перегрузил бы выходной вывод Arduino. Чтобы ограничить пиковый ток до 20 мА, резистор затвора должен составлять 250 Ом, что дает постоянную времени 250 нс.

— Дэйв Твид

Два действительно одинаковы, функционально. Оба работают, регулируя напряжение свыше R2 примерно до 0,6 В, что требуется для прямого смещения соединения база-эмиттер Q1. Если напряжение выше R2 увеличивается, Q1 начинает опускать затвор / базу другого транзистора. Но он не может сделать это слишком много, иначе в R2 нет тока, и нет ничего, чтобы смещать вперед базовый эмиттер Q1. Таким образом, схема достигает равновесия.

Идея заключается в том, что, поскольку светодиод и R2 соединены последовательно, их ток равен. Если вы можете сделать 60 мА в R2.

Конечно, это только приблизительно так, потому что R2 и светодиод не совсем последовательно. В обоих случаях ошибки вносятся базовыми токами любого из транзисторов. К счастью, текущая прибыль очень высока, поэтому эти ошибки незначительны. Я сомневаюсь, что между схемами есть какая-то практическая разница, поэтому выбор, основанный на том, что у вас под рукой, звучит хорошо для меня.

Однако, если ваша цель составляет 350 мА в светодиоде, тогда R2 должен быть $0.6V / 350mA = 1.71\Omega$ , Возможно, вы также захотите использовать резистор 1/2 Вт, так как вы испытываете удачу с 1/4 Вт: $0.6V \cdot 350mA = 0.21W$ , Убедитесь, что транзистор, выбранный вами для Q2 / Q3 или M1, может также обрабатывать мощность, которую он должен рассеивать, которая будет 12 В, минус 0,6 В в R2, минус прямое напряжение вашего светодиода, умноженное на 350 мА.

— Фил Фрост
источник

Вы правы насчет значений резисторов. Я не обращал внимания. Мне известны расчеты мощности резистора

— Martin H