collapse

* Posts Recentes

UPS trovada por KammutierSpule
[11 de Junho de 2024, 18:38]


Odin - A better alternative to C, C++ and maybe Rust. por blabla
[10 de Junho de 2024, 18:59]


Meu novo robô por josecarlos
[10 de Junho de 2024, 12:17]


Transmissão de energia sem fios por dropes
[09 de Junho de 2024, 14:51]


MINI560 - corrente sem carga? por KammutierSpule
[14 de Maio de 2024, 15:09]


Arame de Estendal por SerraCabo
[11 de Maio de 2024, 14:15]


LLM Crawlers por TigPT
[04 de Maio de 2024, 21:40]


Emulador NES em ESP32 por dropes
[04 de Maio de 2024, 14:48]


Circuito Microfone que funcione por almamater
[27 de Abril de 2024, 17:14]


O que é isto ? por SerraCabo
[12 de Abril de 2024, 14:20]

Autor Tópico: Formas de alimentar LEDs  (Lida 35363 vezes)

0 Membros e 1 Visitante estão a ver este tópico.

Offline Njay

  • Mini Robot
  • *
  • Mensagens: 3.598
    • Tróniquices
Re: Formas de alimentar LEDs
« Responder #15 em: 08 de Agosto de 2013, 11:12 »
A resistência não tem o mesmo comportamento de fazer com que a corrente que a atravessa suba ou desça "devagar", ela não armazena energia como a bobina (deveria dizer "inductância"). Quando aplicas uma tensão a uma resistência, instantaneamente flui uma corrente (dada pela Lei de Ohm, I = V / R). Quando aplicas a mesma tensão a uma bobina, a corrente sobe "devagar" até atingir o valor dado pela Lei de Ohm (a bobina também tem alguma resistência); o tempo que demora a subir é dado por aquela equação exponencial que eu não sei de cor :). Se aplicarmos a tensão à bobina apenas durante um curto espaço de tempo ou se deixarmos de aplicar tensão durante também um curto espaço de tempo, podemos simplificar e o comportamento da corrente versus tensão é dado por uma expressão mais simples, V = L x di/dt, onde di/dt quer dizer "a variação da corrente no tempo" ou, de outra forma, o quanto a corrente varia num determinado intervalo de tempo - no desenho abaixo está indicado o que é di e dt.
O desenho mostra mostra como seria o comportamento da corrente no circuito do transistor com uma bobina versus com uma resistência. Não está representado no desenho, mas com a resistência nunca nenhuma corrente iria fluir pelo LED. Note-se que com Q1 ligado quer dizer que se aplica uma tensão (V) à bobina (L) ou resistência (R).



Outro detalhe aparentemente subtil é que, como o jm_araújo tava a explicar, a energia dissipada na bobina ou na resistência é muito diferente. A resistência limita a corrente dissipando energia; a bobina limita a corrente (se estivermos sempre a aplicar e a retirar a tensão) limitando a velocidade com que ela pode variar a atravessar a bobina; em teoria nenhuma energia é dissipada na bobina. Reparem como na resistência a corrente sobe instantaneamente para o máximo (permitido pela resistência) quando se aplica uma tensão (e como desce para zero quando a tensão é retirada). Já a bobina não permite variações bruscas da corrente. O seu valor de inductância e a tensão aplicada é que definem o "quão depressa" a corrente pode variar ao atravessá-la.

Há aqui mais detalhes mas é dificil explicar tudo de uma só vez :). No entanto digo-vos que a simples equação V = L x di/dt descreve todo o comportamento da bobina neste circuito, e é uma questão de percebermos que a expressão se aplica em todas as suas formas tal como a Lei de Ohm, isto é, podemos escrever V = L x di/dt $ mas também podemos escrever di = V x dt / L e isto mostra-nos outra face da mesma moeda - temos é que nos colocar noutro ponto de vista para perceber as implicações. É um pouco como perceber que a Lei de Ohm funciona nos "vários sentidos" e que funciona também aplicada do ponto de vista do componente, tendo quaisquer 2 de V, I ou R obtemos sempre o outro.

Este circuito do transistor é um conversor DC-DC e toda esta teoria descrita atrás está na base dos conversores DC-DC com uma bobina. Este do transistor não tem é um feedback que permita manter a saída estável no mesmo valor.


$ Escrita desta forma, em ordem à diferença de corrente (di), está explicado como varia a corrente. Se aumentarmos a tensão (V) ou o tempo que a tensão está aplicada (dt), a corrente varia mais e vice-versa; se aumentarmos a indutância (L), a corrente varia menos e vice-versa. Porque é que se fala em "diferença" de corrente e não apenas em corrente? Porque para a bobina o que interessa mesmo são as variações e não o valor "total" que lá está a passar; se a corrente na bobina passar de 1A para 1.5A num determinado espaço de tempo (dt), di na expressão é 0.5A .
« Última modificação: 08 de Agosto de 2013, 11:51 por Njay »

Offline rglove

  • Mini Robot
  • *
  • Mensagens: 527
Re: Formas de alimentar LEDs
« Responder #16 em: 08 de Agosto de 2013, 12:50 »
Muito boa a explicação, obrigado :)
Estive a pesquisar sobre o assunto e encontrei este artigo/tutorial, parece-me bastante compreensível:
http://www.electronics-tutorials.ws/inductor/inductor.html

Offline LuísR.A.

  • Mini Robot
  • *
  • Mensagens: 1.224
    • Clube de Robotica
Re: Formas de alimentar LEDs
« Responder #17 em: 08 de Agosto de 2013, 12:59 »
Espetacular as explicações!  ;)
Vou ter de ver tudo melhor com calma mas já deu para responder à minha pergunta e MT mais.
Obrigado.

Para o meu circuito penso usar uma resistência de 1 ohm para medir a corrente.
Tiva MCU é que é.

Tutoriais Tiva+codigos exemplo:
https://sites.google.com/site/luiselectronicprojects/

Offline KammutierSpule

  • Mini Robot
  • *
  • Mensagens: 1.487
Re: Formas de alimentar LEDs
« Responder #18 em: 08 de Agosto de 2013, 14:30 »
Uma outra boa forma de "alimentar LEDs", é recorrer a ICs especializados. Há varias empresas que se dedicam a desenvolver chips específicos para alimentar LEDs (principalmente strings de LEDs em serie).
Estas empresas costumam ter muito boa documentação e explicar bastantes pormenores.

Procurar na web: IC LED driver

Offline LuísR.A.

  • Mini Robot
  • *
  • Mensagens: 1.224
    • Clube de Robotica
Re: Formas de alimentar LEDs
« Responder #19 em: 08 de Agosto de 2013, 20:23 »
Uma outra boa forma de "alimentar LEDs", é recorrer a ICs especializados. Há varias empresas que se dedicam a desenvolver chips específicos para alimentar LEDs (principalmente strings de LEDs em serie).
Estas empresas costumam ter muito boa documentação e explicar bastantes pormenores.

Procurar na web: IC LED driver

Simplesmente comprar um seria aborrecido :P
É muito mais engraçado, e acho que se aprende mais, fazendo este tipo de coisas e de vez em quando rebentar com coisas  ;D (esperemos que nada disso aconteça)

Tenho só mais 2 duvidas (por agora),
Primeiro, a voltagem no indutor quando está desligado começa por ser 0V? Logo não há problema alimentar 1 Led com por exemplo 30V neste circuito?

A segunda primeiro tenho de fazer o circuito
Edit:
Aqui está o circuito. Se poderei fazer assim tambem para ler a corrente com o micro e ajustar conforme.

Tambem há alguma forma de medir a voltagem para medir o consumo? Devo ler a da pilha/fonte apenas?
Há algum problema em ter o transistor onde está? Ou o unico problema é não poder ler a voltagem no terminal da pilha e devo ter o inductor ligado ao GND?
Não deve haver problema nisto porque o divisor de tensão do voltimetro não está ligado aos 2 terminais do  indutor e apenas a um certo?
« Última modificação: 08 de Agosto de 2013, 20:47 por LuísR.A. »
Tiva MCU é que é.

Tutoriais Tiva+codigos exemplo:
https://sites.google.com/site/luiselectronicprojects/

Offline Njay

  • Mini Robot
  • *
  • Mensagens: 3.598
    • Tróniquices
Re: Formas de alimentar LEDs
« Responder #20 em: 08 de Agosto de 2013, 21:13 »
Primeiro, a voltagem no indutor quando está desligado começa por ser 0V?
Não há tensão nem corrente até o transístor ligar a 1ª vez. Depois disos, quando tu desligas o transístor, a tensão no inductor passa de Vcc para -VLED.

Citar
Logo não há problema alimentar 1 Led com por exemplo 30V neste circuito?
Há, porque quando o transistor está ligado, o LED vai ver Vcc "ao contrário", e os LEDs tipicamente não aguentam mais de 5V ao contrário. Este circuito é para alimentares com uma tensão abaixo do limite do LED.

Citar
Tambem há alguma forma de medir a voltagem para medir o consumo? Devo ler a da pilha/fonte apenas?
Ia, lês apenas a tensão da fonte/pilha. Se calhar não vai ser muito fácil é leres a corrente, porque ela não vai ser constante, vai ser zero com o transistor desligado, depois quando ligar vai "saltar" para um valor e subir até o transistor desligar.

Citar
Há algum problema em ter o transistor onde está?
Que eu esteja a ver, não.
« Última modificação: 08 de Agosto de 2013, 21:14 por Njay »

Offline LuísR.A.

  • Mini Robot
  • *
  • Mensagens: 1.224
    • Clube de Robotica
Re: Formas de alimentar LEDs
« Responder #21 em: 08 de Agosto de 2013, 21:17 »
Ora então muito obrigado Njay.

Isso de alimentar com 30V era mais para esclarecer o funcionamento do indutor mas ainda bem que me lembraste da tensão inversora.

Olha os LEDs normalmente tem um voltagem invertida de 5V. Ora se meter 2 Leds posso meter 6V com segurança? Estava a pensar alimentar o circuito com 12V e meter 3-9 LEDs
Tiva MCU é que é.

Tutoriais Tiva+codigos exemplo:
https://sites.google.com/site/luiselectronicprojects/

Offline Njay

  • Mini Robot
  • *
  • Mensagens: 3.598
    • Tróniquices
Re: Formas de alimentar LEDs
« Responder #22 em: 08 de Agosto de 2013, 21:31 »
Repara que com este circuito não precisas de ter uma alimentação superior à queda de tensão total dos LEDs. Este circuito é uma fonte de corrente, portanto ele gera a tensão que for preciso para forçar a corrente (é a bobina que faz esse trabalho!).

É tensão inversa ou invertida(?), inversora é que não.

Offline LuísR.A.

  • Mini Robot
  • *
  • Mensagens: 1.224
    • Clube de Robotica
Re: Formas de alimentar LEDs
« Responder #23 em: 08 de Agosto de 2013, 21:39 »
Repara que com este circuito não precisas de ter uma alimentação superior à queda de tensão total dos LEDs. Este circuito é uma fonte de corrente, portanto ele gera a tensão que for preciso para forçar a corrente (é a bobina que faz esse trabalho!).

É tensão inversa ou invertida(?), inversora é que não.

Tensão que um LED suporta quando invertido, não polarizado. Não sei bem o nome. "Reverse voltage" em inglês.

Sim entendo isso que o circuito é melhor a alimentações menores que os LEDs mas são mais comuns as fontes de 12V e posso querer usar poucos LEDs (sem que posso usar mais LEDs e menos corrente para a mesma luz)
« Última modificação: 08 de Agosto de 2013, 21:49 por LuísR.A. »
Tiva MCU é que é.

Tutoriais Tiva+codigos exemplo:
https://sites.google.com/site/luiselectronicprojects/

Offline tarquinio

  • Mini Robot
  • *
  • Mensagens: 529
Re: Formas de alimentar LEDs
« Responder #24 em: 08 de Agosto de 2013, 22:23 »
Ok acho que já percebi melhor a coisa. Realmente a parte de haver perda de energia na resistencia era básica, bloquei completeamente aí. Em relação à parte de se poder alimentar com uma tensão inferior à necessária pelos leds, essa parte realmente é interessante. Quando li inicialmente que a tensão subia até o led funcionar não pensei que ela subisse acima da tensão inicial, daí parte da minha confusão. Não estou habituado a pensar em fontes de corrente.
Portanto pelo que percebi dos gráficos e das fórmulas, a bobina absorve/fornece pequenas quantidades de energia de uma forma mais ou menos linear (assumindo em intervalos de tempo curtos) proporcionalmente à sua indutância. Por exemplo se tiver um circuito com 1 led, se em vez disso quisesse usar 10 leds teria de usar uma indutância 10x maior certo?

Offline LuísR.A.

  • Mini Robot
  • *
  • Mensagens: 1.224
    • Clube de Robotica
Re: Formas de alimentar LEDs
« Responder #25 em: 08 de Agosto de 2013, 22:41 »
Ok acho que já percebi melhor a coisa. Realmente a parte de haver perda de energia na resistencia era básica, bloquei completeamente aí. Em relação à parte de se poder alimentar com uma tensão inferior à necessária pelos leds, essa parte realmente é interessante. Quando li inicialmente que a tensão subia até o led funcionar não pensei que ela subisse acima da tensão inicial, daí parte da minha confusão. Não estou habituado a pensar em fontes de corrente.
Portanto pelo que percebi dos gráficos e das fórmulas, a bobina absorve/fornece pequenas quantidades de energia de uma forma mais ou menos linear (assumindo em intervalos de tempo curtos) proporcionalmente à sua indutância. Por exemplo se tiver um circuito com 1 led, se em vez disso quisesse usar 10 leds teria de usar uma indutância 10x maior certo?

Quanto a essas contas tb tenho uma duvida.

 V = L x di/dt

V é em volts.
L é em henry logo 650uH=0,000650H (valor que penso usar)
di é que não estou certo pois a corrente não começa a 0 por isso não sei a variação. Imagino que se use antes di=V x dt/L.
O dt tambem não estou certo. Se for um duty de 50% é apenas o inverso da frequencia mas e se for outro valor? Vê-se a variação ao subir ou ao descer a corrente?

Ora 10LEDs de 3V, 30V. Duty 50% a 30kHz (50uS periodo). Uma fonte de 12v
di=12 x 0.000016/0.000650, di=0.308A? Será assim?

« Última modificação: 09 de Agosto de 2013, 14:01 por LuísR.A. »
Tiva MCU é que é.

Tutoriais Tiva+codigos exemplo:
https://sites.google.com/site/luiselectronicprojects/

Offline Njay

  • Mini Robot
  • *
  • Mensagens: 3.598
    • Tróniquices
Re: Formas de alimentar LEDs
« Responder #26 em: 09 de Agosto de 2013, 16:03 »
Ora bem, o gráfico que vos mostrei acima, da corrente na bobina, é simétrico, com o tempo de subida (Q1 ON) igual ao tempo de descida (Q1 OFF). Na verdade não é isto que acontece normalmente; em geral o gráfico é assimétrico, com tempos diferentes de subida e descida. O tempo de subida pode-se calcular aproximadamente sabendo a tensão de alimentação menos as quedas (transistor) e as resistências no circuito (transistor), mas digamos que é aproximadamente a tensão de alimentação. Esta parte é fácil.

Já o tempo de descida depende da "carga", isto é, naquela fase em que a corrente circula pela bobina e pelo LED, em que a bobina se transforma numa fonte de corrente, a corrente desce porque a energia que foi acumulada na bobina durante o tempo de ON vai-se dissipando nas resistências do circuito. Neste caso essas resistências são essencialmente a do LED (e às vezes também a da própria bobina). A fórmula mantém-se, V = L x di/dt, só que o V da fórmula é a tensão nos bornes da bobina, que é a tensão que o LED impõe (VFW do LED)!

Agora, para que a corrente na bobina se mantenha constante em torno de um valor médio (ela sobe e desce mas vai ficando sempre na mesma, que é a nossa intenção para que a corrente no LED também seja, em média, constante! faz sentido o que digo?), o tempo de subida e o de descida (ON e OFF) tem que ser tal que em ambas as fases a corrente cresça e diminua o mesmo valor. Só assim a corrente média será constante. Esta subida e descida é o chamado "ripple", que queremos manter pequeno por várias razões. Reparem como neste estado existe como que um equilibrio no circuito! Isto é como estar a fazer rodar à mão a roda de uma bicicleta (matemáticamente a inductância acho que é como um momento de inércia na fisica, mas já não me lembro bem); damos-lhe um impulso e ela começa a rodar e depois perde velocidade até parar, mas se nós lhe dermos outro impulso antes de perder muita velocidade, ela vai manter-se a rodar. Mantém-se a rodar a uma velocidade média, mas também com um ripple!
Durante o impulso a velocidade dela sobe, e depois desce pela resistência mecânica do ar e dos rolamentos - poderiamos encostar-lhe um dínamo e ela gerava electricidade mas também iria parar mais depressa! Tal como quando colocamos um LED no circuito da bobina; o LED é uma carga que retira a energia à roda em movimento, errr, isto é, à corrente a circular na bobina :).

Na prática, o que se faz para controlar a corrente, é ter um feedback que vai actuar no ciclo activo do sinal de PWM que liga e desliga o transístor, ou seja, ajusta o tempo de ON versus o de OFF. No caso deste circuito, podiamos por exemplo medir a corrente na bobina, e subiriamos o ciclo activo do PWM (devagar!) enquanto no ponto máximo (quando desligamos o transístor) ela estivesse abaixo de um determinado valor. A partir desse valor podemos calcular a corrente média que estariamos a dar ao LED. Lembrem-se que não há corrente a passar no LED durante o periodo de ON, e durante o periodo de OFF a corrente passa para o valor de pico na bobina e depois desce linearmente um pouco até que volta a zero quando ligamos o transistor. Neste circuito a forma da corrente é um trapézio num gráfico e pode-se calcular a corrente média a partir daí.

Citar
Portanto pelo que percebi dos gráficos e das fórmulas, a bobina absorve/fornece pequenas quantidades de energia de uma forma mais ou menos linear (assumindo em intervalos de tempo curtos) proporcionalmente à sua indutância.
A corrente é que varia mais ou menos linearmente mas sim, a bobina armazena e liberta pequenas quantidades de energia (tal como um condensador); mas aí está um conceito chave que já apanhaste: a fórmula V = L x di/dt é válida nessas condições a bold. Caso contrário teriamos que usar a fórmula completa que é exponencial e mais dificil de usar. Se ficarmos muito tempo com o transistor ligado ou desligado, a corrente em vez de ter sempre o comportamento linear, vai começar a parecer "curva" seguindo a fórmula exponencial.

Citar
Por exemplo se tiver um circuito com 1 led, se em vez disso quisesse usar 10 leds teria de usar uma indutância 10x maior certo?
Ou aumentar a frequência de ON/OFF (reduzir os tempos). É que uma bobina com inductância 10x maiores também é fisicamente maior :)

Citar
di é que não estou certo pois a corrente não começa a 0 por isso não sei a variação.
Imagino que se use antes di=V x dt/L.
di seria o ripple.

Quanto às contas já não te posso dar grande ajuda, com essa é que me "tramaste" lol; eu também não estou muito por dentro do assunto daqui para frente do ponto de vista mais formal. Como disse atrás, quere-se atingir este equilibrio de corrente a subir versus corrente a descer (senão a corrente não se mantém "estável"). di é o quanto a corrente sobe ou desce. Calcular quando sobe é fácil, mas quando desce já me parece mais complicado, porque não se sabe ao certo qual é a tensão total dos LEDs e eles têm um comportamento não linear de corrente versus tensão. Em geral o ripple na bobina deve ser pequeno quando comparado com a corrente total, digamos 10% de IL (corrente média na bobina). No teu caso, se pegarmos num ripple de 10%,

di = 0.1 x IL = 12V x dtON / 650uH => dtON = 650uH x 0.1 x IL / 12

E qual deveria ser IL? É que interessa-nos a corrente (média) no LED e não propriamente a da bobina. Só que para calcular a do LED (aproximada) temos que saber o valor de pico ou o médio na bobina e quanto tempo é o dtOFF e a frequência de PWM... ILED ~ IL x dtOFF x freqPWM. Ou seja, agora não estou a ver uma forma simples de resolver isto matematicamente :). Deve haver pelo menos uma maneira matemática de se ter uma ideia de qual será um "bom" valor de periodo de PWM para um determinado valor de inductância da bobina, e/ou vice-versa. Talvez alguém mais entendido possa dar aqui uma mãozinha.

Offline LuísR.A.

  • Mini Robot
  • *
  • Mensagens: 1.224
    • Clube de Robotica
Re: Formas de alimentar LEDs
« Responder #27 em: 10 de Agosto de 2013, 01:52 »
Ora então terei de fazer um carregamento inicial até estar å corrente desejada, 50mA neste caso.

 do neste caso é 5mA
V é 12v
Vfw é 29,7 valor teorico
L é 650uH.

Pelas minhas contas para manter a corrente com este ripple é,
Para o descarregamento 109ns
Para carregar 279,8ns
Período da 379,8ns e uma frequência de mais de 2Mhz!

Não é demais isto?
Vai usarem 25khz no circuito que postei
« Última modificação: 10 de Agosto de 2013, 02:19 por LuísR.A. »
Tiva MCU é que é.

Tutoriais Tiva+codigos exemplo:
https://sites.google.com/site/luiselectronicprojects/

Offline LuísR.A.

  • Mini Robot
  • *
  • Mensagens: 1.224
    • Clube de Robotica
Re: Formas de alimentar LEDs
« Responder #28 em: 10 de Agosto de 2013, 14:11 »
Bem pelas minhas contas para ter um ripple de 5mA devo usar um indutor de +- 50mH. Para ter uma frequencia de 30Khz.
Posso aumentar sem problemas a frequencia para ripples mais pequenos? Pelo que li o unico problema é que reduz um pouco a eficiencia quanto maior a frequencia e que para contradiar isso posso usar indutores maiores

Só que não há isolados nestas potencias. Há grandes problemas de o indutor não estar isolado? O campo magnético pode afectar muito o micro?
Estava a pensar usar este: http://pt.mouser.com/Search/ProductDetail.aspx?R=B82731M2501A30virtualkey59250000virtualkey871-B82731M2501A30
« Última modificação: 10 de Agosto de 2013, 14:24 por LuísR.A. »
Tiva MCU é que é.

Tutoriais Tiva+codigos exemplo:
https://sites.google.com/site/luiselectronicprojects/

Offline Njay

  • Mini Robot
  • *
  • Mensagens: 3.598
    • Tróniquices
Re: Formas de alimentar LEDs
« Responder #29 em: 10 de Agosto de 2013, 14:54 »
Podes usar frequências mais baixas. O que pode acontecer é que, na fase de ON a corrente da bobina cresce a valores bastante altos e/ou na fase de OFF a corrente vai a zero. Poderás ter em média à mesma os 50mA no LED, só que com um ripple enorme (ou "aos picos") e eventualmente o LED poderá não gostar dos picos enormes (se deixares a corrente subir muito na fase de ON), mas um LED aguenta um pico 2 ou mais vezes a corrente recomendada (normalmente a datasheet diz). Valores baixos de variação de corrente e de inductância -> tempos pequenos.

Quanto ao circuito exemplo usar 25KHz, a verdade é que não sabes "em que condições", o circuito foi apresentado e nada foi dito ácerca do ripple ou da corrente no LED nem que tipo de LEDs etc. Ripples grandes é mais problemático com correntes altas (dissipação de energia e emissões electromagnéticas).