sábado, 29 de outubro de 2016

Driver para LEDs - Alta eficiência

Se você acompanha o blog, vai olhar o título e dizer "mas ele já não postou um driver aqui?". Bem, já. Mas este é novo e melhor. Por quê? Um motivo bem especial: eficiência bem maior.
Se você lembrar do primeiro driver que postei aqui, vai lembrar que foi um usando dois transistores, o que dissipa bastante energia no transistor ligado ao LED e nos resistores, ou no caso do com o LM317 como tem pela internet, dissipa tanto no CI quanto no resistor. Então qual a saída? Circuitos do tipo Buck! Esta é a solução.

Sobre o circuito

Não vou me ater a explicar o princípio de funcionamento deste circuito para não alongar o post, mas se você não o conhece, sugiro pesquisar (sou apaixonado por esta topologia de circuito). Para fazer tudo funcionar, usaremos o LM2576, porém, qualquer um da família LM25xx que seja um Buck com pelo menos 500mA de capacidade serve (só observar as mudanças no esquema e valores de componentes, mas a ideia pode ser expandida a todos). Mas aí você abre o datasheet e me volta dizendo "cara, isso não é um CI dedicado a LEDs! Nem tem a palavra LED dentro do datasheet!". É, ele não é um CI para controlar LEDs nem é um CI que forneça corrente constante. Mas eu não estou louco nem de brincadeira. Não ainda.
LEDs costumam se comportar de forma ôhmica, logo, isso nos permite a, aplicando uma tensão constante, obter uma corrente constante. Se instalado em um bom dissipador, o aquecimento dele não mudará muito sua curva V*I. Se você buscar o datasheet destes LEDs, verá que quase sempre a máxima corrente direta que eles aceitam é de 350mA. Se trabalharmos com 320mA, isso nos dá uma tensão direta de 3,125V para 1W (lembrando que na maioria dos casos eles suportam até cerca de 1350mW). Então, se alimentarmos o LED com uma tensão constante e permitindo que ele aqueça pouco, teremos uma operação segura. Conseguiremos esta tensão constante então usando o LM2576 conforme o circuito abaixo:


Este é nosso buck. R1 e R2 definem a tensão que o CI irá manter. A fórmula que define a tensão é Vout = 1,23*(1+R1/R2), que neste caso, teremos 3,034V, o que nos dará 330mA no LED (temos 20mA de folga ainda!). Se achar apertado, pode substituir o resistor de 1k5 por 1k3, o que nos dará 3,315V e 302mA. Eu fiz com estes valores pois eram os que eu tinha em casa (este circuito, na verdade, era um teste pra um regulador para 5V, mas acabou tendo muito ruído e virou fonte do LED). C1 alí está errado:  1000uF são suficientes! C1 e C2 devem ser de 25V ou 35V e preferencialmente do tipo low-ESR. C3 e C4 podem ser cerâmicos ou de tântalo.
Veja que além de usarmos um circuito do tipo buck, que é bem eficiente, ainda fugimos do resistor Shunt, que costuma ser um grande desperdiçador de energia.
A PCI dele ficou mais ou menos assim:



Tentei seguir ao máximo as recomendações do fabricante. Quem quiser, recomendo ler o datasheet na seção 9.2.2.2 para fazer a placa conforme o fabricante recomenda. Mas esta funciona perfeitamente.
Creio que o detalhe mais difícil da montagem seja o indutor. Ele pode ser comprado ou enrolado a mão mesmo. Aqui usei um salvado de uma placa de impressora. Tem vários aplicativos para aparelhos móveis e na internet referências de como dimensionar um indutor. Novamente, o fabricante recomenda usar os com núcleo de ferrite ou preferivelmente toroidais, por gerarem menos EMI.
E se estiver duvidando ainda do funcionamento, aí seguem as fotos:



O LED não aqueceu fora do normal, manteve um brilho satisfatório e em 12V o circuito todo consome cerca de 0,17W (maravilhas do Buck!!!). O dissipador no CI é dispensável (esqueci de tirar para a foto. Estava usando quando ele cumpria outra função).
E é isso ai. Fim de post.
E o post que estou devendo sobre o FSCM do PIC18F2550? Só quando eu tiver tempo haha

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