Driver iluminación LED con PWM

[acarreo]

Hola,

estoy desarrollando un driver para iluminación LED (unos 30W). Mi idea es utilizar un MOSFET IFR3205 para hacer PWM con una tensión de 12V, de modo que, entregue 1A como mucho a los LED (que trabajarían al 100%). He visto que este amperio se produce con un PWM del 80%, por lo que en ningún caso debería de funcionar a más del 80%. Al querer controlarlo con un microcontrolador no me fio que no se me bloquee la señal y aplica un PWM del 100% y quemen los LED. ¿Alguien sabe como podría limitarlo a 1A? Estaba pensando en quizá usar una solución con un 555 que me genera la señal PWM que va al MOSFET y regularlo con una resistencia controlada digitalmente (no sé si existe). ¿Alguna idea?

Muchas gracias

 

[Æneas]

Y no podés poner resistencias limitadoras más grandes o algunos diodos comunes en serie con los leds?
Durante la parte alta del ciclo de trabajo la corriente va a ser siempre la misma.. así esté al 100 o al 10%.

Pero si es absolutamente necesario hacerlo así, se me ocurre, no sé si funcionará o no, colocar un relé NC en serie con los leds, cuya bobina estaría controlada por un transistor. La base del transistor estaría conectada a la salia de PWM del pic (o sea, en paralelo con el mosfet), con una resistencia de base de valor adecuado para que cuando la señal supere el 80% el transistor comience a conducir y active el relé, abriendo el circuito de los leds para cortarles la alimentación.

 

[acarreo]

Gracias Æneas por contestar. Lo de la resistencia lo descarto por el tema de ineficiencia energética (se trataría de un sistema a baterías). Respecto al un relé no me acaba de convencer porque depende del micro, por lo que en caso de bloqueo del programa o cualquier cosa me cargo los LED. Estaba pensando una limitación hardware, tipo puertas lógicas o algo parecido.

Un saludo

 

[Fogonazo]

Agrega en serie con los led´s un shunt y un circuito externo que detecte sobre-consumo y corte la alimentación.

 

[Æneas]

en caso de bloqueo del programa o cualquier cosa me cargo los LED.

Aclaré que no sé si se puede o no hacer pasar un transistor del corte a la saturación mediante una señal de pwm pero, de funcionar, la idea es justamente para evitar eso ya que si el programa se clava, y el mosfet comienza a recibir una señal continua en la base, se cortaría la alimentación de los leds.

 

[eL1ct]

Hola:
Si la cuestion es que no te fias del micro, o quieres limitar el ancho de pulso externamente; puedes poner una señal externa de PWM de (80% en este caso), y despues de coordinar (ajustar) la señal digital (del micro) con esta, combinas ambas señales en una puerta AND antes de que vaya al transistor MOSFET, limitando de este modo el ciclo a un maximo de la señal externa.

 

[acarreo]

Fogonazo: Esa es la idea, pero con "circuito externo" ¿a que te refieres? ¿Un ADC de otro micro?
Æneas: en mi caso, si meto 5v en la base conduce sin limitación, ¿porque dices que se cortaría?
eL1ct: No se como se haría lo que dices de combinarlas con una puerta AND. ¿Podría ser usando un 555 con el PWM máximo (80%) conectada por una AND a una señal generada por el microcontrolador? Me parecería muy dificil de mantener en fase ambas señales, aunque puede que tampoco haga falta ya que el promedio sea un valor factible. De todos modos el PWM iría a unos 500Hz por lo que no sé si las puertas lógicas funcionan a esa velocidad.

Creo que una idea sería convertir la corriente en tensión y meterna en una AND junto al valor el tensión máxima que equivalga la corriente máxima, ¿podría hacerse?

Un saludo

 

[Æneas]

Æneas: en mi caso, si meto 5v en la base conduce sin limitación, ¿porque dices que se cortaría?

Porque el transistor conmutaría el relé, apagando los leds.

Creo que una idea sería convertir la corriente en tensión y meterla en una AND junto al valor el tensión máxima que equivalga la corriente máxima, ¿podría hacerse?

Una compuerta AND no funciona así, pero sí un comparador. Y ahora que lo pienso para mi idea es mejor un comparador que un transistor..
Pero la señal que utilizaría a modo de control no es la corriente de los leds sino la salida del pic. Convertís la salida de pwm en una tensión que ingresa al comparador. Cuando se supera el ciclo de trabajo del 80% saltaría el comparador accionando el relé que cortaría la corriente de los leds. Y eso incluye la posibilidad de que el pic se clave y la salida quede permanentemente en '1', que me parece que es lo que te había confundido antes.

 

[eL1ct]

Si, lo que propongo es combinar las señales sincronizadas en una puerta AND, claro que yo contaba con que el micro se sincronizara cada cierto tiempo con el PWM externo, pero ahora que lo pienso... tambien se puede hacer alreves, que el PWM externo se sincronice con la señal de PWM del micro (asi no habria que cambiar el programa). Con el 555; seria conectar la salida del micro al reset del 555, y el resto, pues (igual a lo que propuse antes), ajustar el 555 al PWM maximo, y la salida de este a una de las entradas del AND, la cual, tendria a la otra entrada la señal del micro, y la salida de esta (AND) al transistor MOSFET. Asi evitas que si la salida del micro "falla" el circuito siga funionando a la "potencia maxima", segun el PWM, que seria un PWM de 80% que limite la corriente a 1A.

Por si acaso esploco que me refiero a la puerta logica AND de dos entradas, la cual solo activa ("1" logico o voltaje positivo) su salida si sus dos (en este caso) entradas estan activas.

Si lo que tu quieres es una proteccion para los LED, puede que lo que mejor limite la corriente sea, como dice Fogonazo, una resistencia shunt que refleje la potencia de los LED segin la corriente, en mili voltios (digo yo), asi, puedes comparar esta tension con la referencia de tension maxima. Por egemplo con un comparador, que desactive el circuito, o interrumpa el PWM, o como mejor te parezca...

 

[acarreo]

Gracias por contestar.

Lo de comparar los PWM lo veo, de primeras, algo que se puede complicar bastante por el tema de sincronización.

Lo que no sé es cómo funciona un potenciometro digital, ya que con él y un 555 podría variar el PWM que meto al mosfet, limitando el valor del potenciometro con una resistencia en serie, ¿lo veis posible?

Por otro lado pensando en intentarlo con un circuito comparador, para ello necesitaría convertir la corriente en tensión. Como habeis comentado se suele utilizar una resistencia shunt para ello, aunque también he visto un integrado que creo que también puede sensar corriente continua, si no me equivoco:

http://es.farnell.com/allegro-micro...0a-t/ic-hall-effect-current-sensor/dp/1651977

Lo que no me gusta es que tiene una sensibilidad de 133mV/A y un ruido de unos 15mV según el cuadro que adjunto del datasheet:

Supongo que las resistencias shunt serán parecidas, ¿no? ¿Hay alguna forma de medir 1A menos problemática?

Supongo que tendré que amplificar el valor en mV para usar un comparador,no? No sé, pero creo que me estoy complicando demasiado, no?

Un saludo

 

[Fogonazo]

Fogonazo: Esa es la idea, pero con "circuito externo" ¿a que te refieres? ¿Un ADC de otro micro?.....

Me refiero a una resistencia de muy bajo valor, un amplificador operacional y:
Un relee
Otro transistor que trabaje "Siempre" saturado, salvo en la condición se sobre-consumo.
Inhibiendo el paso de la señal PWM al transistor de conmutación.

Las 2 primeras te protegen ante el eventual fallo del transistor de conmutación (Que se ponga en corto)

 

[eL1ct]

Para la sincronizacion, lo que propongo es conectar la señal principal de PWM al reset (que es de logica inversa), asi cuanlo la señal principal este "bajo" esperaria hasta que se pusiera en alto, sincronizandose de este modo en cada ciclo. El unico "problema" que le veo es que el primer pulso de "proteccion" (el del 555, si el principal PWM falla) podria ser un poco mas largo, por cuestion de carga del condensador del oscilador RC del timer 555. Por lo de mas creo que no habria problema.

Creo que ahora he entendido lo que quieres hacer con el potenciometro digital... si, supongo que serviria para variar los "valores de oscilacion" del 555, no obstante, depende de para que vayas a usar esto, ya que me parece complicado regular el ancho de pulso mediante esta tecnica. Por otro lado, si no me equivoco, podrias variar la frecuencia conectando el potenciometro al pin control, no obstante creo que es complicarse... Digo lo de "depende para que vayas a usarlo", ya que, si se trata de posicionar unas intensidades de luz, que cumplen la funcion de un dimer, un potenciometro seria lo mas apropiado, no obstante yo no me complicaria tanto con un potenciometro digital, ya que es mas comodo y simple usar un potenciometro comun.

Bueno,a la salida de ese circuito integrado que mencionas, podrias poner el comparador directamente con la relacion de mV/A que te da, no obstante creo que ese integrado esta pensado para corrientes muy altas, y creo que un shunt es mas apropiado para esto (y mas barato)... yo suelo hacer shunt, poniendo resistencias en paralelo, claro que son shunt para corrientes bajas...

No es necesario amplificar la tension, ya que los comparadores tienen un ofset de unos pocos mV, es decir, si lo comparas directamente en mV no creo que te de problemas...

PD: me gustaria saber que tipo de driver quieres hacer, si es para un diodo de 3,6v, si quieres poner un dimer, o que otras cualidades tiene... es que suelo "diseñar" este tipo de circuitos, y asi podriamos intercambiar ideas...

Un saludo

 

[acarreo]

Gracias por contestar.

He encontrado una web muy interesante de National Semicondutor para el diseño de drivers LED:

http://www.national.com/analog/webench/led_architect

Lo que no me queda claro es como funciona el PWM/Dimming, no sé si se trata de un regulador de corriente constante ajustable que con la señal va atenuándola o la trocea (creo que esto último). De todos modos supongo que con suficiente frecuencia el resultado es el mismo ya que el valor promedia será el mismo, no?

eL1ct: Estoy todavía en fase de estudio, ya que hay muchas cosas que se me escapan. Si me pudieses hacer llegar tus diseños te lo agradecería, yo iré poniendo según vaya avanzado.

Un saludo

 

[eL1ct]

Practicamente lo que hace el PWM o la modulacion por ancho de pulsos, creo que se podra resumir en que; es un sistema que activa o desactiva el circuito y dependiendo de los tiempos de activacion y desactivacion se controla, en este caso, la energia transferida. Al ser un circuito donde el transistor esta saturado o en corte (y no trabaja en region activa), las perdidas de energia en esta son minimas.

En cuanto a los circuitos, el ultimo que he "diseñado" es para conectar un LED de 1W (aunque supongo que soportaria mas potencia) a 12V (mas o menos) como utilizo referencias de tension, los LM385-2.5 la regulacion no depende de la tension de entrada... la idea me vino cuando ojeaba aun circuito de una revista, posteado en este foro, cuando vi el circuito, pense que se podria "mejorar", y me puse a "diseñar" mi version... asi que a fin de cuentas el merito no es mio... (es un poco como el velcro... creo que pese a todo las ideas no caen del cielo... quza de un arbol, como a Isaac Newton ; P

Bueno, esta es mi idea, cuando construya el circuito, subire la version practica. Este tipo de circuito me parece el mas sencillo para controlar un LED (teniendo una fuente de tension mayor a la tension que enecesita el LED). Nota sobre el circuito: es importante, que el amplificador sea un comparador y no un operacional, pese a su sutil diferencia en la teoria, existe una gran diferencia en la realidad.

Estos otros circuitos los hice para LED's "pequeños", para usar como linternas...

 

[eayhd]

Agrega en serie con los led´s un shunt y un circuito externo que detecte sobre-consumo y corte la alimentación.

Disculpa me podrías explicar como funciona la resistencia Shunt, de verdad te lo agradecería

 

[Fogonazo]

Disculpa me podrías explicar como funciona la resistencia Shunt, de verdad te lo agradecería

Es una resistencia que se coloca en serie con el consumo de un circuito, de un valor lo suficientemente bajo como para NO afectar el normal funcionamiento del circuito a controlar, sobre ella se mide una caída de tensión (Pequeña) y con esta caída se puede conocer la corriente que circula (Ley de Ohm).

 

[aquileslor]

¿Porqué no lees este hilo del foro? Allí encontrarás explicadas casi todas tus dudas y encontrarás un desarrollo mio que funciona a la perfección.: https://www.forosdeelectronica.com/f23/linterna-diodo-rgb-66848-new/

 

[eayhd]

Es una resistencia que se coloca en serie con el consumo de un circuito, de un valor lo suficientemente bajo como para NO afectar el normal funcionamiento del circuito a controlar, sobre ella se mide una caída de tensión (Pequeña) y con esta caída se puede conocer la corriente que circula (Ley de Ohm).

MUCHAS GRACIAS te lo agradezco mucho