Pompage de quelques ampères pendant 100 µs

Je voudrais pomper 4-5 A vers une LED haute puissance pendant 100 µs. Mon système n'a qu'une batterie de 3,3 V, et cet événement haute puissance de 100 µs a lieu toutes les 10 secondes.

Quelle est la meilleure façon de procéder sans bouleverser les batteries?

La réponse ci-dessous est très bonne. Cependant, je recherche un schéma que je peux utiliser et tester.

Des exigences plus précises:

• Batterie: Li-ion
• Courant 5 A
• Durée d'impulsion: 100 µs
• Temps de montée d'impulsion <100 ns
• Temps minimum entre impulsions 10 ms
• Les impulsions sont contrôlées avec un GPIO 3,3 VI / O à partir d'un contrôleur
• La chute de tension à travers la LED est de 3,5 V. Idéalement, j'aime pouvoir en mettre trois ou plus en série (chute de tension de 10,5 V)
• Fiche technique à la LED

Question bonus

Si vous avez une meilleure recommandation de LED avec un grand angle qui est dans la plage invisible, faites-le moi savoir.

J'ai mis en œuvre ce projet, et il fonctionne bien sauf le courant de fuite. Peu importe ce que j'ai essayé, je n'ai pas pu me débarrasser de la fuite. J'ai essayé quelques types d'opamps ajoutant une résistance de pull down à la sortie de l'opamp, etc. Je finis par éteindre l'opamp pour couper la fuite. Cela fonctionne, mais ce n'est pas très soigné. Je serais heureux d'entendre ce que les experts pensent de la situation.

C'est la façon la plus efficace que je puisse penser de le faire. Il y a une pompe de charge MAX1682 pour vous donner 6,6 V au super condensateur. Le doubleur de tension est assez efficace, probablement plus de 90%, mais il ne peut pas fournir d'énormes courants. Mais quel est le courant moyen?

5A * 100us / 10s = 0,05mA.

C'est bien dans la spécification 45mA du MAX1682.

D'après un bref aperçu de la fiche technique, je ne voyais aucune raison pour laquelle cela ne fonctionnerait pas avec un si grand condensateur pour C2.

Merci à Russell McMahon pour ses conseils sur l'efficacité de la pompe de charge. Il semble qu'une solution basée sur une inductance serait plus efficace, mais nécessiterait plus de composants. Jetez un oeil à quelque chose comme MAX17067 . Cela a également l'avantage de pouvoir produire la tension plus élevée requise par trois LED en série. Je vais l'ajouter au schéma ce soir.

Maintenant, le bit important. Vous remarquerez qu'il n'y a pas de résistance de limitation de courant. La limitation de courant sera exécutée dans le style dangereux en boucle ouverte par le MCU. Vous devrez obtenir ce droit par calcul ou essai et erreur (ou les deux).

En fournissant du PWM à la grille du Q2, vous pourrez utiliser l'inductance comme limiteur de courant efficace. Mais vous n'obtiendrez pas un courant très fiable de cette façon. Cela peut ne pas avoir énormément d'importance, tant que 1) une puissance suffisante est fournie au led en 100us, et 2) la limite de courant de la LED n'est pas dépassée.

Voici une simulation que j'ai faite dans Altium. J'ai utilisé un inducteur 5uH (pas le 10mH montré dans le schéma). Et j'ai fourni PWM avec 12us à l'heure, et 3us de temps d'arrêt à la porte. Je n'ai pas utilisé le condensateur 100uF, juste une source de tension fixe à la place. Vous pouvez donc vous attendre à un affaissement actuel.

Le rouge est le courant en ampères et le bleu est le signal PWM. Vous pouvez voir que vous vous rapprochez de 5A en 20us, et restez assez près de lui après cela.

Si vous souhaitez une meilleure régulation du courant, vous pouvez ajouter une résistance de détection et l'utiliser pour renvoyer au MOSFET.

Ici, nous avons une résistance de détection de courant de 0,5 ohm. À 5A, cela devrait nous donner 2,5 V à l'entrée négative du comparateur. Ceci est comparé à la valeur du pot. Si le courant est trop élevé, le comparateur s'éteint et inversement. La vitesse de commutation variera en fonction de l'hystérésis du comparateur. Si la vitesse est trop élevée, vous pouvez augmenter l'hystérésis (et diminuer la vitesse de commutation) en ajoutant quelques centaines de k résistance entre la sortie du comparateur et son entrée +.

Remarque: Vous devez utiliser un comparateur haute vitesse (<0,1us de retard de propagation) avec sortie à drain ouvert. Vous pourriez regarder le LMV7235 qui est disponible auprès de Farnell pour environ une livre.

Ajoutée:

Les circuits ci-dessus supposent une seule LED. Si vous souhaitez toujours utiliser 3 en série, vous pouvez utiliser deux MAX1682 pour vous donner 13.2v.

Merci également à Telaclavo pour ses conseils à ce sujet.

Ajoutée:

OP a déclaré:

• Il veut un temps de montée très rapide sur le courant
• Pas intéressé par l'efficacité
• Il y aura une seule impulsion, ou deux impulsions espacées de 80us, puis une longue pause
• Veut un circuit simple et robuste

Voici un circuit qui est un régulateur de courant linéaire . Cela n'est possible que parce que le rapport cyclique est très faible. Ce circuit surchauffera probablement le transistor si le rapport cyclique est trop important.

Pensées:

• Une haute tension du MCU ou du 555 allumera la LED. Une basse tension l'arrêtera.
• Réglez le courant à l'aide du diviseur de tension ou placez-le dans un pot pour qu'il soit réglable. Ou utilisez un potentiomètre numérique ou un DAC pour que le MCU puisse le faire varier.
• Dans le schéma, le courant est réglé sur 3,3A. Vous pouvez le régler à votre guise.
• J'ai dessiné une seule LED, mais elle est censée représenter trois LED.
• Si vous n'utilisez qu'une seule LED, réglez la tension de sortie du régulateur de suralimentation en conséquence.
• Je suggère un générateur d'impulsions basé sur 555 pour des raisons de sécurité, il serait donc assez difficile de laisser le courant
• Vous pouvez également le rendre plus sûr en choisissant un régulateur de suralimentation qui a une limite de courant. Donc, même si le flash reste allumé, le régulateur limiterait tout de même le courant.
• Je ne peux pas dire quelle sera l'heure de mise en marche. Cela dépendra de l'inductance de votre câblage.
• Vous devez disposer le PCB avec soin pour éviter les EMI.

C'est une puissance moyenne de

Puissance = 5 A $\times$ 10,5 V $\times$ 100 $\mu$s / 10 ms = 0,525 W.

La puissance moyenne est facile pour presque toutes les batteries. Vous avez juste besoin d'un magasin pour accueillir le pouls.

Un condensateur qui "pend" dit 0,5 V sur 100 $\mu$s doit être

C = I $\times$ t / V = ​​5 A $\times$ 100 $\mu$s / 0,5 V = 1000 $\mu$F.

Un supercap serait bien ici si la tension nominale est correcte.

E&OE

Un voleur Joule peut être la réponse à votre problème: c'est une sorte de convertisseur boost, où vous ouvrez un circuit avec une inductance en série pour créer une haute tension. Étant donné que la puissance est fournie par l'inductance, vous n'avez pas à fournir le courant directement à partir de la batterie.

Vous devez régler le circuit pour alimenter la LED avec le courant approprié lorsque la tension augmente.

Tenez compte de la résistance série efficace (ESR) impliquée et de la perte de transfert de puissance.

Au pire des cas, niveaux d'entrée maximum:

• Surtension du courant direct, tp = 100 μs
• IF = 5 A Vf = 3,5 V nominal !!
• IF = 1 A Vf = 2,0 V nominal 2,5 V maximum
• Si = 0,2 A Vf = 1,5 V nominal

Également à partir des spécifications des LED, calculez l'ESR [mΩ]

Vf ... Si [A] .... . . delta V / delta I

• 3.5. . . 5
• 2.8. . . 3. . . 0,7 / 2 => 350 mΩ
• 2.0. . . 1 . . . 0,8 / 2 => 400 mΩ
• 1.5. . . 0,2. . . 0,5 / 0,8 => 625 mΩ
• 1.1. . . 0,001. . . 0,4 / .2 => 2000 mΩ

(Estimation brute de l'ESR)

• L'ESR diminue considérablement à mesure que le courant augmente.
• Vous voulez une source d'alimentation avec un condensateur et un commutateur ESR <~ 10% de 350 mΩ = 35 mΩ.

Maintenant, allez chercher un condensateur à faible ESR approprié et commutez le total.

Peut-être découpler la batterie ESR avec un starter pour limiter le courant dans ses spécifications. Et utilisez un fusible approprié pour éviter la défaillance de la batterie.

• Ce sont des commutateurs à faible ESR 0,40 $ <15 mΩ avec un variateur 10 V 35 A [FDD8778CT]
• Ce sont des condensateurs à faible ESR de 0,40 $ ~ 7 mΩ , CAP ALUM 68 µF 16 V 20% Thru-hole
• Choisissez une valeur µF plus grande si nécessaire.

En supposant que vous puissiez gérer la charge des batteries Li-ion, choisissez 4 x 3 cellules V pour 12 V à travers la LED et une série au-dessus de la terre.

Vous pouvez piloter avec 5 V ou mieux 12 V afin que le transistor puisse amplifier la sortie 3 V pour obtenir 12 V pour piloter le MOSFET pour obtenir 5 A à partir de trois LEDS 11,5 V, avec une chute de 0,5 V de la source Li-ion 12 V . Vous devez concevoir la limite de courant globale avec un ESR de la chaîne plus une résistance ajoutée pour optimiser les valeurs, c'est-à-dire une chute de 0,4 V à 5 A <100 mΩ de résistance non bobinée.

Le condensateur traverse la chaîne de batterie Li-ion avec peut-être un micro-fusible et une self en ferrite insérés pour les bonnes pratiques.

Pouvez-vous exécuter le PIC à partir de la batterie Li-ion la plus basse de la chaîne à 3 V? Avec 3 LEDs à partir de 12 V avec un entraînement de grille 12 V et une impulsion fusionnée contrôlée de 5 A vers les LED.

Vous avez la photo?