Pregunta:
Almacenamiento en búfer de un CI de fuente de corriente constante para aumentar la tensión nominal máxima
psmay
2014-12-29 05:38:47 UTC
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La pregunta real: ¿Cuál de estas configuraciones, si alguna, es la más efectiva para mi objetivo de aumentar la tensión nominal máxima de las salidas de un controlador IC de corriente constante?

Como establecido en una pregunta anterior, un CI de fuente de corriente constante puede especificar un voltaje máximo que se refiere a todo el voltaje a través de la carga en lugar del voltaje restante después de lo que cae la carga. Por ejemplo, cuando las especificaciones para TI's TLC59281 especifican V O (voltaje aplicado a la salida) de 17V, esto indica que una cadena de LED conectados a una salida debe ser alimentada con no más de 17 V, independientemente de las caídas de voltaje de los LED.

Un circuito de aplicación que estoy desarrollando actualmente ya utiliza el '59281 para algunas salidas de LED simple y doble a 20 mA. Me gustaría agregar varias cadenas de salida de 10 LED con, digamos, un suministro de 48 V, pero el IC por sí solo no está calificado para eso.

Un comentario sobre la respuesta a la pregunta original indicó que un Un búfer simple, específicamente, un búfer NPN de base común, podría ser todo lo que se necesita para evitar la clasificación. Después de una pequeña investigación, se me ocurrieron algunas variaciones posibles en la topología y necesito una idea de cuál podría ser la más útil.

En la imagen se muestran algunas configuraciones posibles. Todos los transistores que se muestran en la imagen están clasificados para 65 V o más.

  • (A) La forma en que se espera que se ejecute el controlador, sin búfer a menos de 17 V.
  • (B) El forma en que el controlador funcionaría idealmente, sin búfer a más de 17V. Como se estableció, esto no es compatible.
  • (C) Con búfer de base común NPN, voltaje base de 1V. Idealmente, la salida del controlador no supera los 0,3 V. La corriente de salida es ligeramente menor que la corriente del controlador (depende de h FE del transistor) pero este efecto es, con suerte, insignificante.
  • (D) Igual que (C) pero con voltaje base de 5V. Idealmente, la salida del controlador no supera los 4,3 V. Parece funcionar casi igual en Falstad que (C); No estoy seguro de las ventajas / desventajas reales.
  • (E) En su mayoría, ilusiones: esta configuración tendría una corriente de salida aproximadamente igual a la corriente de entrada. Sin embargo, esto no fija el voltaje base por debajo de 17 V, por lo que es muy posible que esto no sea efectivo para aumentar la clasificación de voltaje máximo.

possibilities for NPN buffers


EDITAR : como se indica en una respuesta, la nota de aplicación de TI SLVA280 describe dos soluciones similares a este mismo problema. El siguiente es mi resumen de la nota de la aplicación.

  • (F) es similar a (D) pero usa un MOSFET de canal N. Según la nota de la aplicación, la resistencia de compuerta se incluye para suprimir las oscilaciones causadas por la conmutación rápida (e incluso podría omitirse para un FET más lento).
  • (G) es similar a (D) pero incluye una base resistor. La resistencia se selecciona para minimizar la corriente de base y, al mismo tiempo, permitir la máxima corriente LED en el colector.

La compensación es esencialmente precisión versus costo. El MOSFET en (F) puede costar sustancialmente más que el BJT en (G). Pero (G) es mucho más sensible al valor de R y la ganancia de corriente del transistor (que en sí mismo tiende a estar especificado de manera bastante flexible) mientras que (F) parece ser más indulgente.

(Por mi Un examen rápido, a valores nominales de voltaje por encima de 60 V más o menos, las diferencias en el precio son bastante menos pronunciadas, por lo que la versión MOSFET es probablemente el camino que tomaré. así:

\ $ \ frac {\ left (V_ {CC} -V_ {BE} \ right) \ beta} {I_ {LED \ _OC}} <R< \ frac {\ left (V_ {CC } -V_ {BE} \ right) \ beta} {I_ {LED \ _max}} \ $

donde \ $ \ beta \ $ es la ganancia actual del transistor, \ $ I_ {LED \ _max} \ $ es la corriente máxima del LED y \ $ I_ {LED \ _OC} \ $ es un "límite de sobrecorriente" definido arbitrariamente como 1,2 a 1,3 veces \ $ I_ {LED \ _max} \ $.

SLVA280 suggested buffers

C y D es similar a una disposición de [Cascode] (http://en.wikipedia.org/wiki/Cascode).Cascode se usa a veces para extender el rango de voltaje.
@Nick: Yo llamaría a la configuración C y D * base común *.
@Olin: El transistor superior funciona como base común.El transistor inferior (dentro del TLC59281) funciona como emisor común.Conectados juntos forman un cascodo.
Dos respuestas:
#1
+5
Olin Lathrop
2014-12-29 05:54:00 UTC
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C y D son la idea correcta. Cuanto menor sea el voltaje base, mejor, pero debe asegurarse de que el voltaje del emisor esté dentro del rango de cumplimiento del sumidero de corriente constante.

Con 1 V en la base, el emisor solo estará a 300 mV más o menos . Si su disipador de corriente constante aún puede regular la corriente hasta ese voltaje, continúe y hágalo. De lo contrario, establezca el voltaje base fijo del transistor en el voltaje de cumplimiento mínimo más la caída B-E, más un pequeño margen. Al hacer que el voltaje base sea mayor, se corta el rango de voltaje que podría usar la carga, pero la regulación de corriente seguirá siendo buena.

Por supuesto, el transistor debe tener una capacidad nominal para el voltaje total.

Otro truco si 1 V en la base es demasiado bajo pero 5 V consume demasiado voltaje, es colocar uno o más de los LED en el lado del emisor del transistor. Por ejemplo, digamos que estos son LED blancos que caen 3,2 V cada uno. Con 5 V en la base, 700 mV más o menos para la caída BE y 3,2 V en el LED, eso deja 1,1 V para que funcione el disipador actual.

Tenga en cuenta que el caso B podría funcionar si Puede estar seguro de que los LED siempre caen el voltaje suficiente para que el chip no vea más de 17 V. Ese será el caso cuando estén encendidos y haya puesto suficientes de ellos en serie. El problema es cuando están apagados. Una resistencia de purga desde el LED inferior a tierra podría funcionar si puede tolerar que los LED estén ligeramente encendidos. Notará 100 µA en una habitación oscura, pero en algunas aplicaciones eso puede no importar. Dos resistencias que hacen un divisor de voltaje podrían cortar la corriente del LED a casi nada, pero aún así mantener el voltaje de apagado de la parte inferior de la cadena a 17 V o menos.

Agregado sobre la nueva configuración G:

La resistencia base no hace nada útil. No, no minimiza la corriente base de alguna manera. La corriente base será la que necesita para soportar la corriente del emisor. Esto se rige por la ganancia del transistor. Todo lo que hace la resistencia es disminuir el voltaje, lo que dificulta el ajuste del voltaje de base fijo para que el emisor esté justo por encima del voltaje de cumplimiento mínimo del disipador de corriente.

También tenga en cuenta que en la configuración F (usando N canal MOSFET), que es posible que el voltaje de la puerta deba ser mayor. Debe ser lo suficientemente alto para que el FET pueda encenderse completamente a la corriente máxima. Esta es una función del voltaje G-S. Por lo tanto, el voltaje de compuerta fijo menos el voltaje de cumplimiento del sumidero de corriente mínimo debe ser lo suficientemente grande para encender completamente el FET.

#2
+4
Ignacio Vazquez-Abrams
2014-12-29 05:52:47 UTC
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El documento de TI SLVA280, "Uso de TLC5940 con voltajes de suministro de LED más altos y LED en serie", describe un par de formas de usar un dispositivo de sumidero de corriente constante con un voltaje más allá de lo que está clasificado.

Ambos involucran un transistor tipo N en serie con el disipador con una resistencia de base / puerta a Vcc. La resistencia de puerta evita la oscilación de la solución MOSFET, y la resistencia de base tiene un tamaño tal que el BJT pasa un poco más de la corriente deseada en función de su ganancia de corriente. El funcionamiento de ambas soluciones se describe con todo detalle en el documento.



Esta pregunta y respuesta fue traducida automáticamente del idioma inglés.El contenido original está disponible en stackexchange, a quien agradecemos la licencia cc by-sa 3.0 bajo la que se distribuye.
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