パワーLEDと定電流回路(1)

色々ございまして。(´・ω・`)300mAオーバーのパワーLEDを弄っています。

さて。300mAともなると、安直に抵抗で電流制限(定電流)というのは色々と宜しくない。
LEDのVFが3.0Vだとすると5V駆動では

2.0V x 300mA=600mW 

となり、約2/3Wが抵抗で消費される計算。5.6Ω 1W以上の抵抗が必要となる。

まずは、抵抗で消費される電力が半端ないっす。
それに流す電流でLEDのVFが増加する傾向にある。
抵抗値も発熱量で変動するので、安定度が低くなる。(´・ω・`)

350mAの定電流素子もあるんだけど、VF+3Vは確保しないといけない。でも今回は5Vで動かしたい。ついでにPWMで調光もしたい。

てなわけで。٩(๑º╰╯º๑)۶

低ドロップ駆動が可能な定電流回路を組むことに。
下記のサイトを参考にしました。


Tr を FETに 置き換えたかったので下記のシミュレーションも参考にしました。


うんで、出来たのが、こんな回路。

LED用定電流回路.PNG

石2個・抵抗2本の超簡単回路。PWMを噛ましたいので、VF0.6V程度の逆流防止ダイオードをつけています。
※逆流防止ダイオードはノーマーキングの在庫を使ったのでVFなど全てが不明。VFが計れる測定器を注文したので後日記載をします。

これで、供給電圧 = VF + 1V以上で 300mA程度までは余裕で流せます。

但し、300mA以上となると、LEDのVFも上昇やスイッチング動作への電圧容量不足でVF+ 2・3Vと供給電圧も上げる必要があります。とはいえ、供給電圧を上げすぎるとQ1のFETが非常に熱くなりますので加減をしましょう。

試しに15.5Vで駆動したところ、数秒持たずにQ1が熱々となりました。

また、限界の見極めのためにR2の抵抗値を0.33Ωまで下げ850mAまで5V駆動をしてみましたが、実測でVBEが0.288Vまで下がったように見えます。明らかにスイッチング動作への電圧不足です。

VF+1V では 300mA程度まで。 VF+2Vで500mA程度までが、現実的だと思われます。

うんで、今回ちょいとハマった話を。
Q2の2SC1815GRなのですが、VBE(ベース・エミッタ間電圧)=約0.65Vという固定概念で、ハマってしまいました。
データーシート(2sc1815-gr.pdf)の見直しや、実測値で思い出したのですが

VBE って IC(コレクタ電流)で変動するんですよね。(´・ω・`)

今回はFETのゲート駆動だけですので、IC=5V / 500KΩ=10uAと微弱なため実測VBEは0.5V程度でした。データーシートでも若干0.6Vを下回っている感じです。VBE=約0.65って、覚えていたのですが、IC=1mA付近の平均的な話のようです。

ただし、一度しっかりと組んでしまえば電圧変動には強く。

LEDのVF3.0V ・ VBE 0.5V R2・1.2Ω=416mAと設計した上記回路で、5Vと15.5Vの電源供給を試したわけですが、Q1の発熱具合の違いはあるものの、どちらも410~420mA付近で安定動作をしていました。

意外にイケてるぜ!!٩(๑º╰╯º๑)۶

あっさりPWM変調も反映されていましたし。

今回は6W級・フルカラーLEDのPWM駆動が目的でしたので1素子MAX・500mAの為、この回路をそのまま利用したいと思います。ダメっ子の癖で、平行して5W級の白LEDを1Aクラスで駆動を夢見てしまい、あれだこれだと実験材料を揃えましたが当分の間はお蔵入り♪気が向いたら、その2で記事にするということで。(´・ω・`)b

それでは、どなたかのお役に立てますように。またまた。٩(๑º╰╯º๑)۶