Регулируемый источник тока на базе операционного усилителя для лазера или светодиодов с симуляция... скачать в хорошем качестве

Регулируемый источник тока на базе операционного усилителя для лазера или светодиодов с симуляция...

Источник постоянного тока на операционном усилителе и транзисторе (или МОП-транзисторе): Мы приводим подробный анализ схемы: вывод формул и моделирование в Multisim. Значения в схеме приведены только для иллюстрации. Ниже приведены более практические рекомендации по проектированию: 1. Преимущество этой схемы заключается в том, что ток I_LED можно регулировать, регулируя Vi, а ток I_LED усиливается резисторами R1 и RF (см. пример в пункте 3 ниже). Для регулировки Vi можно использовать микроконтроллер. Микроконтроллер выдает ШИМ-сигнал, коэффициент заполнения которого можно регулировать кнопкой для диммирования: нажатие кнопки достигает 90% максимальной мощности, повторное нажатие – 80% мощности, 10-кратное нажатие – снова максимальная мощность. Эта концепция может быть коммерциализирована в системе освещения. 2. Из видео следует, что I_LED=V_i*((RE+R1+RF) / (R1*RE) ) .......... Уравнение 1 Один из особых случаев этой схемы — взять RF=0 (просто заменить RF проводом) и R1=∞ (просто убрать R1), тогда мы получим более простую схему, а затем Уравнение. 1 стало I_LED=V_i*((RE+R1+RF) / (R1*RE) ) =V_i*((RE+∞+0) / ( ∞ *RE) ) =V_i*((∞ / ( ∞ *RE) ) если R1 → ∞, то R1+RE≈R1, мы просто исключили RE =V_i*(1/ ( RE) ) ...... Уравнение 2 3. Пример расчёта: Предположим, Vi = 1 В (от разъёма для наушников для управления прожектором в ночном клубе). Мы берём RE = 2 Ом (маленькое RE лучше, чтобы уменьшить энергопотребление RE и не перегревать его). Мы используем MOSFET для замены транзистора с большим током. Теперь мы можем выбрать 4 варианта для R1 и RF: случай 1: простая схема из уравнения 2, R1=∞ и RF=0, тогда I_LED=Vi/RE=1/2=0,5A=500 мА (сначала используйте единицы СИ, чтобы получить A, затем переведите A в мА, пожалуйста) Случай 2: R1=500 Ом и RF=100 Ом, из уравнения 1 имеем I_LED=V_i*((RE+R1+RF) / (R1*RE) ) (пожалуйста, используйте единицы СИ) =1*((2+R1+RF) / (R1*2) ) =1*((2+500 +100 ) / (500*2) ) =0,6A=600 мА Случай 3: R1=2 Ом и RF=0 Ом I_LED=1*((2+R1+RF) / (R1*2) ) =1*((2+2+0 ) / ( 2*2) ) =1A = 1000 мА Случай 4: R1 = 2 Ом и RF = 2 Ом I_LED = 1*((2+R1+RF) / (R1*2) ) =1*((2+2+2) / (2*2) ) =1,5A = 1500 мА ******************************************************************************** Общий метод определения R1, RF и RE *************************************************************************** Сначала упростим уравнение (1) следующим образом: I_LED = Vi*((RE+R1+RF) / (R1*RE) ) = Vi*(1/RE+ (RE+RF)/(R1*RE) ) .......... Уравнение 3 При проектировании схемы мы можем выбрать RF ≫ RE, т.е. мы выбираем RE малым значением резистора. Это связано с тем, что потребляемая мощность резистора RE пропорциональна RE. Если RE велико, то резистор RE будет нагреваться. Выбрав RF ≫ RE, то RE + RF ≈ RF, поэтому уравнение 3 принимает вид: I_LED = Vi * (1 / RE + RF / (R1 * RE) ) = (Vi / RE) * (1 + RF / R1) ............ Уравнение 4 Из видео мы имеем: VE + VCE + n_max * VF = VCC ............ Уравнение 5 и VE = Vi + (Vi / R1) * RF = Vi * (1 + RF / R1) ............ Уравнение 6 Подставляя уравнение 6 в уравнение 5, получаем: Vi * (1 + RF / R1) + VCE + n_max * VF = VCC ............ Уравнение 7 Уравнения 4 и 7 — это два Уравнения для определения номиналов резисторов. Из уравнений 4 и 7 видно, что задействованы только сопротивление RE и соотношение RF/R1. RF и R1 не являются двумя независимыми переменными, но важно только соотношение! Процедуры проектирования: Шаг 1. Определите параметры, необходимые для последовательно-параллельной цепи светодиодов: Например: у нас есть 100 светодиодов Cree XP-L для формирования матрицы 10x10. 10 светодиодов соединены последовательно, образуя одну цепочку, а 10 цепочек соединены параллельно, образуя матрицу. Прямое напряжение VF каждого светодиода составляет 3 В при токе 700 мА. Таким образом, общий ток матрицы составляет 10*700 мА=7000 мА, то есть I_LED=7A n_max=10 VF=3 В Шаг 2. Определите Vf Если вы используете ШИМ с выхода микроконтроллера для регулировки тока светодиодов, Для диммирования Vi = 5 В. Шаг 3. Определение RE Выбираем RE — мощный резистор сопротивлением 1 Ом, чтобы минимизировать энергопотребление. Шаг 4. Определение соотношения RF/R1 Из уравнения 4 имеем: RF/R1 = I_LED * RE/Vi -1 = 7 * 1 / 5 - 1 = 0,4 ............ Уравнение 8 Шаг 5. Определение VCC Подставляя уравнение 8 в уравнение 7, получаем: VCC = Vi * (1 + RF / R1) + VCE + n_max * VF = 5 * (1 + 0,4) + 1 + 10 * 3 = 38 (В) Шаг 6. Определение VE Из уравнения 6: VE = Vi * (1 + RF / R1) = 5 * (1 + 0,4) = 7 В Шаг 7. Определение R1 и RF поскольку RF/R1 = 0,4, можно выбрать R1 = 1 кОм = 1000 Ом, поэтому RF = 400 Ом. Шаг 8. Определить потребляемую мощность резисторов. Мощность RE: P_RE = VE^2/RE = 7^2/1 = 49 Вт. Мощность R1: P_R1 = Vi^2/R1 = 5^2/1000 = 0,025 Вт. Мощность RF: P_RF = (VE - Vi)^2/RF = (7 - 5)^2/400 = 0,01 Вт.