Conducción de un LED desde un voltaje de entrada de amplio rango

He estado trabajando en una pequeña fuente de alimentación lineal, capaz de salida regulada entre 2V a 30V, usando el IC LM338. En su mayor parte, es una implementación simple tomada directamente de la hoja de datos.

Quiero incluir un LED de "encendido" en la placa que indique cuándo la placa está activa. El LM338 requiere que el voltaje de entrada sea ~ 5V por encima del voltaje de salida. Esto significa que la potencia de entrada puede variar dependiendo del escenario de uso de aprox. 5V a 35V. No estoy seguro de cuál es la mejor manera de conducir un LED de alimentación en la placa dado este amplio voltaje de entrada.

Aparentemente, el regulador 7805 de 5V puede tolerar una entrada de hasta 35V, lo que proporcionaría un voltaje 'conocido' para controlar un LED. Sin embargo, esto parece un poco excesivo / costoso y probablemente tenga problemas de calor. No creo que pueda usar una resistencia grande, ya que a voltajes más bajos, el LED no se iluminaría o sería muy tenue. Me preguntaba sobre un controlador LED de corriente constante, pero no pude encontrar una pieza adecuada.

Agradecería algunas sugerencias de diseño sobre cómo incluir un LED de "encendido" en mi diseño teniendo en cuenta el amplio rango de voltaje de entrada. Gracias

Edición de aclaraciones: mi placa de fuente de alimentación tiene un encabezado de tres vías y un puente de 2 pines para cambiar el modo de funcionamiento de (A) voltaje fijo o (B) voltaje ajustable. Para los voltajes fijos, como 3.33V, 5V, 12V, se usa un interruptor DIP de piano junto con varias resistencias de 0.1% o 1%. Para la operación de voltaje ajustable, el puente conecta el pin LM338 ADJ a través de un potenciómetro lineal de 5K.

power-supply led design

Respuestas:

Suposición: el requisito es un indicador de "energía regulada disponible", en lugar de simplemente un "suministro de corriente conectado", ya que este último no se vería afectado por el voltaje variable de la fuente de alimentación como se mencionó.

Los LED son esencialmente dispositivos alimentados por corriente, no alimentados por voltaje. Siempre que el voltaje de suministro sea al menos tanto como el voltaje directo nominal del LED (más cualquier margen de maniobra para los circuitos de regulación de corriente), y la corriente a través del LED esté regulada al valor deseado, el LED se encenderá de manera constante intensidad. Los indicadores LED típicos comúnmente están diseñados para una corriente de 20 mA, pero funcionarán excelentemente a 10 mA.

La forma más fácil de obtener una iluminación constante de un LED a través de una amplia gama de voltajes de suministro, es usar un circuito controlador de corriente constante.

Esto se puede hacer usando, por ejemplo, un LM317 como fuente de corriente constante :

esquemático

Alternativamente, use un dispositivo de 2 terminales de corriente constante como el SuperTex CL220 o CL2 , simplemente conectado en serie con el LED. En otras palabras, es tan simple como usar una resistencia limitadora de corriente con el LED, solo con una de estas partes en lugar de la resistencia.

— Anindo Ghosh
fuente

Cuando se usa un LM317 en la configuración anterior de 'regulador de corriente', ¿se calentaría el IC de la misma manera que cuando trabaja como regulador de voltaje (es decir, ¿necesitaré un disipador de calor si la entrada es de 30 V)? Además, gracias por el enlace al Supertex CL2, no los había visto: en forma de paquete TO-92, esto sería un costo similar pero un espacio de placa más pequeño que una solución LM317 o 7805, lo cual es excelente.

@ j-roc La disipación de potencia por el LM317 sería la diferencia en el voltaje por la corriente (10 mA si sigue mi sugerencia anterior). Eso es 270 mW de calor si supone una caída de 3 voltios en el LED, hasta 300 mW si corta los cables del LED. No es realmente una gran preocupación, sospecho. Las partes de SuperTex son pequeñas maravillas: he probado algunas de esa familia de partes y nunca he dejado de jurar por ellas desde entonces.

— Anindo Ghosh

Dado que el LM338 requiere una corriente de carga mínima de aproximadamente 5 o 10 mA para funcionar correctamente, ¿por qué no usar esto para el LED? Agregar un transistor PNP como se muestra a continuación debería estar bien. Creo: -

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si la beta del transistor PNP es de 400 o más (BC557C) y R1 está en el orden de 1k ohm, la introducción del PNP dará lugar a un pequeño error de compensación en el voltaje de salida. En efecto $\frac{10mA}{400} mA = 25\mu A$ modificará la corriente efectiva R1 de 1.25mA a 1.275mA incurriendo en un cambio estático en la salida de voltaje del 2%. Como esta aplicación es para una fuente de alimentación variable / ajustable, no veo esto como un problema.

— Andy alias
fuente

Esta es una solución ingeniosa, me gusta. Es menos costoso que usar otro regulador lineal. Sin embargo, con respecto a su comentario sobre el cambio de Vout del 2%, esto no es ideal ya que estoy usando el LM338 tanto en modo fijo como variable. Por favor vea mi edición de aclaraciones arriba.

@ j-roc ¿cuál es el valor más alto de R1 en sus aplicaciones fijas?

— Andy alias

R1 es siempre 120R 0.1% para mi circuito. Creo que tal vez te refieres a R2, que se usa para ajustar la salida. En el modo fijo, el valor más alto de R2 es 750R.

@ j-roc No, me refiero a R1: esta es la resistencia que la corriente base "pasa por alto" y dije que daría un error del 2% cuando se suponga que R1 es de 1k ohm. Ahora que R1 es siempre 120R, el error caerá a aproximadamente 0.24% y eso es bastante bajo. Dado que Vref es 1.25 +/- 4%, ciertamente debería considerarse minúsculo y cuestionaría la necesidad de resistores de 0.1% porque no importa cuán buenas sean las resistencias, habrá una variación que significa que su voltaje de salida será de hasta 4 % diferente de sus cálculos.

— Andy alias

OK, parece que eso no será un problema entonces. Gracias por la aclaración. Si bien esta es una gran solución, después de considerarlo un poco, he decidido utilizar el SuperTex CL2 IC sugerido por Anindo anteriormente (¡una pena que no pueda marcar ambas como respuestas aceptadas!).