O post explica 2 circuitos controladores de corrente universais simples que podem ser usados para operar com segurança qualquer LED de alta potência desejado.
O circuito limitador de corrente de LED universal de alta potência explicado aqui pode ser integrado a qualquer fonte de alimentação CC bruta para obter uma excelente proteção contra sobrecorrente para os LEDs de alta potência conectados.
Por que a limitação de corrente é crucial para os LEDs
Sabemos que os LEDs são dispositivos altamente eficientes que são capazes de produzir iluminações deslumbrantes com um consumo relativamente menor, porém esses dispositivos são altamente vulneráveis principalmente ao calor e à corrente que são parâmetros complementares e afetam o desempenho de um LED.
Especialmente com LEDs de alta potência que tendem a gerar calor considerável, os parâmetros acima se tornam questões cruciais.
Se um LED for acionado com corrente mais alta, ele tenderá a aquecer além da tolerância e ser destruído, enquanto, inversamente, se a dissipação de calor não for controlada, o LED começará a consumir mais corrente até ser destruído.
Neste blog, estudamos alguns CIs versáteis de cavalos de trabalho, como LM317, LM338, LM196, etc., que são atribuídos a muitos recursos excelentes de regulação de energia.
O LM317 foi projetado para lidar com correntes de até 1,5 amperes, o LM338 permitirá um máximo de 5 amperes enquanto o LM196 é designado para gerar até 10 amperes.
Aqui, utilizamos esses dispositivos para aplicação de limitação de corrente para LEDs da maneira mais simples possível:
O primeiro circuito abaixo é simples em si, usando apenas um resistor calculado o IC pode ser configurado como um controlador ou limitador de corrente preciso.
Calculando o resistor limitador de corrente
A figura mostra um resistor variável para ajustar o controle de corrente, porém R1 pode ser substituído por um resistor fixo calculando-o usando a seguinte fórmula:
R1 (Resistor de Limitação) = Vref/corrente
ou R1 = 1,25/corrente.
Potência R1 = 1,25 x corrente
A corrente pode ser diferente para diferentes LEDs e pode ser calculada dividindo a tensão direta ideal com sua potência, por exemplo, para um LED de 1 watt, a corrente seria 1/3,3 = 0,3 amperes ou 300 ma, a corrente para outros LEDs pode ser calculada em Moda semelhante.
A figura acima suportaria um máximo de 1,5 amperes, para faixas de corrente maiores, o IC pode ser simplesmente substituído por um LM338 ou LM196 de acordo com as especificações do LED.
Circuitos de Aplicação
Fazendo um tubo de luz LED controlado por corrente.
O circuito acima pode ser usado de forma muito eficiente para fazer circuitos de luz de tubo LED controlados por corrente de precisão.
Um exemplo clássico é ilustrado abaixo, que pode ser facilmente modificado de acordo com os requisitos e especificações do LED.
Circuito de driver de LED de corrente constante de 30 watts
O resistor em série conectado com os três LEDs é calculado usando a seguinte fórmula:
R = (tensão de alimentação – Tensão direta total do LED) / corrente do LED
R(watts) = (tensão de alimentação – Tensão direta total do LED) x corrente do LED
R = (12 – 3,3+3,3+3,3)/3 amperes
R= (12 – 9,9)/3
R = 0,7 ohms
R watts = V x A = (12-9,9) x 3 = 2,1 x 3 = 6,3 watts
Restringindo a corrente do LED usando transistores
Caso você não tenha acesso ao IC LM338 ou se o dispositivo não estiver disponível em sua área, você pode simplesmente configurar alguns transistores ou BJTs e formar um circuito limitador de corrente efetivo para o seu LED.
O esquema para o circuito de controle de corrente usando transistores pode ser visto abaixo. O projeto é um exemplo para um limitador de corrente LED de 100 watts, com 35V como fonte de entrada e 2,5 amp como limite máximo de corrente.
Versão PNP do Circuito Acima
Como calcular os resistores
Para determinar R1 você pode usar a seguinte fórmula:
R1 = (Us – 0,7)Hfe/Corrente de Carga,
onde Us = tensão de alimentação, Hfe = ganho de corrente direta T1, corrente de carga = corrente do LED = 100W/35V = 2,5 amperes
R1 = (35 – 0,7) 30/2,5 = 410 Ohms,
A potência para o resistor acima seria P = V2 / R = 35 x 35 / 410 = 2,98 ou 3 watts
R2 pode ser calculado como mostrado abaixo:
R2 = 0,7/corrente do LED
R2 = 0,7/2,5 = 0,3 ohms,
a potência pode ser calculada como = 0,7 x 2,5 = 2 watts
Usando MOSFET para aplicações de corrente mais alta
Os MOSFETs são mais eficientes que os BJTs em termos de lidar com correntes e potências mais altas. portanto, para aplicações que exigem alta limitação de corrente, para cargas de alta potência, um MOSFET pode ser usado no lugar de T1.
A capacidade atual de manuseio do MOSFET dependerá de sua VDS e euDS classificações, em relação à temperatura da caixa. Ou seja, o MOSFET será capaz de tolerar a quantidade de corrente definida pelo produto de seu VDS XIDSdesde que a temperatura da caixa não exceda 40 graus Celsius.
Isso pode parecer praticamente impossível, portanto o limite real será definido pela quantidade de VDS e euDS que permite que o dispositivo funcione abaixo da marca de 40 graus Celsius.
Os circuitos de limite de corrente baseados em BJT acima podem ser atualizados substituindo T1 por um MOSFET, conforme mostrado abaixo:
Os cálculos do valor do resistor permanecerão os mesmos discutidos acima para a versão BJT
Circuito limitador de corrente variável
Podemos facilmente converter o limitador de corrente fixo acima em um circuito limitador de corrente variável versátil.
Usando um transistor Darlington
Este circuito controlador de corrente possui um par Darlington T2/T3 acoplado com T1 para implementar um loop de feedback negativo.
O funcionamento pode ser entendido da seguinte forma. Digamos que a fonte de alimentação da fonte I começa a subir devido ao alto consumo pela carga por algum motivo. Isso resultará em um aumento no potencial em R3, fazendo com que o potencial de base/emissor T1 aumente e uma condução através de seu emissor coletor. Isso, por sua vez, faria com que o viés de base do par Darlington começasse a ficar mais fundamentado. Devido a isso, o aumento atual seria combatido e restringido pela carga.
A inclusão do resistor pull up R2 garante que T1 sempre conduza com um valor de corrente constante (I) conforme definido pela fórmula a seguir. Assim, as flutuações da tensão de alimentação não têm efeito sobre a ação de limitação de corrente do circuito
R3 = 0,6/I
Aqui, I é o limite de corrente em amperes, conforme exigido pelo aplicativo.
Outro circuito limitador de corrente simples
Este conceito usa um circuito coletor comum BJT simples. que obtém sua polarização de base de um resistor variável de 5 k.
Este potenciômetro ajuda o usuário a ajustar ou definir a corrente máxima de corte para a carga de saída.
Com os valores mostrados, a corrente de corte de saída ou o limite de corrente podem ser ajustados de 5 mA a 500 mA.
Embora, a partir do gráfico, possamos perceber que o processo de corte atual não é muito nítido, na verdade é suficiente para garantir a segurança adequada para a carga de saída de uma situação de sobrecorrente.
Dito isto, a faixa e a precisão limitantes podem ser afetadas dependendo da temperatura do transistor.
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FONTE
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