Régulateur à découpage [trop] simple pour LEDs

[invite87be5ae9]

Bonjour à tous

Je viens de réaliser un montage... sans le faire exprès

Avant de vous poser ma question, je vais d'abord vous exposer le cheminement qui m'a conduit au dit montage.

J'ai commencé par vouloir réaliser un régulateur à découpage avec un PIC, tel que décrit dans l'AN874 de Microchip (Buck Configuration High-Power LED Driver).
Je me suis ensuite dis que pour gagner de l'efficacité, je pourrais mettre une résistance de shunt (mesure du courant pour la régulation) la plus petite possible : une résistance arbitrairement choisie de 0,1 ohm (yen a-t-il de plus petites ?).
Seulement le souci qui se présentais alors était d'amplifier la chute de tension afin que le convertisseur AN du PIC puisse décemment échantillonner le feedback.
La solution était donc de placer un AOP en montage ampli non inverseur entre la résistance et l'entrée du PIC.

De là m'est venue l'idée : pourquoi ne tout simplement pas mettre cette sortie amplifiée vers un comparateur qui commanderait un PNP ?

Et voilà le montage que cela a donné :



Réalisé en 10 minutes avec des composants de fond de tiroir, je pouvais, à l'aide de mon multimètre, vérifier que je régulais parfaitement le courant dans une charge résistive, puis dans une LED !


Je suis certain de ne pas avoir inventé quoi que ce soit ! Ceci me parait même trop simple, et je me pose les questions suivantes :
Est-ce que ce montage est viable ? Ou ais-je eu un coup de chance pour que ça fonctionne ? (j'avais peut-être les bons composants sous la main).

Est-ce que je peux utiliser un tel montage pour réguler une Luxeon ou équivalent ?

Que peut-on améliorer sur ce montage ?
Je pense déjà au PNP à remplacer par un MOSFET (d'urgence ), et le potentiomètre à remplacer par un TL431 pour une référence fixe.

J'ai une envie certaine, c'est de visionner l'oscillogramme à la sortie de ce montage (même si j'en ai une vague idée).

J'attends vos impressions sur le sujet, en attendant, je vous donne la nomenclature des composants (QUE du fond de tiroir) :

R1 : 1 Kohms
R2 : 100 Kohms
R3 : 1 Kohms (en sursis comme T1)
Rs : 0,1 ohm
P1 : 10 Kohms
T1 : BC557
D1 : 1N4007
L1 : 330 µF (sur ferrite)
LED : led blanche 20 mA
AOP : LM358

Une fois relié à du 5V régulé, il faut ajuster P1 (avec une charge résistive) pour obtenir 20 mA. J'ai mesuré la consommation globale à 25 mA ! Soit une efficacité de 80% !!!

A+
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[invitee05a3fcc]

Il faut utiliser pour D1 une diode schottky et relier son anode au Gnd (pas sur la LED)

Sinon, c'est un convertisseur à découpage classique (dont la fréquence dépend beaucoup de la self et des circuits utilisés) . Regarde un truc du même genre dans le forum PROJET, mais avec un seul circuit

[invite87be5ae9]

Merci pour cette réponse

Il faut utiliser pour D1 une diode schottky et relier son anode au Gnd (pas sur la LED)

La diode D1 est utilisée comme diode de roue libre... Or tu soutenais toi-même, lors d'une précédente discussion, que cela ne sert à rien d'utiliser des diodes schottky pour des diodes de roue libre, dans la mesure ou c'est le temps de "passant" vers "bloqué" qui était significativement réduit sur ces modèles.

Cependant, merci pour le conseil sur le branchement de l'anode, je rebricole de suite mon montage

Sinon, c'est un convertisseur à découpage classique (dont la fréquence dépend beaucoup de la self et des circuits utilisés) . Regarde un truc du même genre dans le forum PROJET, mais avec un seul circuit

Je me dis, d'un coup d'oeil rapide, que plus la self a une valeur importante, et plus les oscillations seront longues, et donc, moins la fréquence sera élevée.

Là où je m'interroge, c'est sur les variations des caractéristiques :
- de l'AOP
- de la self
- de la résistance de shunt

par rapport au temps, à la température, etc...
Avec l'influence que cela implique sur la qualité de la régulation !

Par exemple : si j'utilise un TL431 (consomme peu et stable) à la place du potentiomètre, puis si j'essaie d'opter pour des résistances précises, voire avec un AOP plus fiable (instrumentation), est-ce que mon montage sera assez fiable pour réguler une Luxeon ou une série de LED sans danger pour leur durée de vie, dans le temps ?

De manière plus générale : quelqu'un a-t-il déjà utilisé un montage ressemblant à celui-ci pour une finalité similaire (régulation d'éclairage) ?

[invitee05a3fcc]

La diode D1 est utilisée comme diode de roue libre... Or tu soutenais toi-même, lors d'une précédente discussion, que cela ne sert à rien d'utiliser des diodes schottky pour des diodes de roue libre, dans la mesure ou c'est le temps de "passant" vers "bloqué" qui était significativement réduit sur ces modèles.

Justement, dans ton montage, je la retire de son rôle de "roue libre" (tu perds l'énergie accumulée dans la self) et je la mets en diode de récupération (l'énergie stockée dans la self est renvoyée dans la LED). Et si le transistor se remet en "ON" trop vite, la conduction dans la diode n'est pas terminée. Et avec une schottky les pertes en commutation et en saturation sont minimisées.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite87be5ae9]

Justement, dans ton montage, je la retire de son rôle de "roue libre" (tu perds l'énergie accumulée dans la self) et je la mets en diode de récupération (l'énergie stockée dans la self est renvoyée dans la LED). Et si le transistor se remet en "ON" trop vite, la conduction dans la diode n'est pas terminée. Et avec une schottky les pertes en commutation et en saturation sont minimisées.

Au temps pour moi alors.
Merci pour cet éclaircissement, cela améliorera d'autant plus l'efficacité.
Pour l'info, depuis le passage au bs250 + diode correctement placée et aussi une self de 47 µH, je suis passé à 87 % d'efficacité (21.4 mA dans la LED pour 24.9 mA consommés) !

PS : dans mon message d'origine, il faut bien sûr luire "330µH" au lieu de "330µF" !

[invite0324077b]

avec la diode telle que tu l'as dessiné ca n'a pas du tout d'efficacité : ca n'a pas un meilleur rendement qu'une regulation lineaire : avec la diode de la masse au collecteur de T1 ca sera une vraie alim a decoupage

tu est sur la bonne voie : il n'y a meme pas besoin de 2 ampli op : un seul ampli op peut comparer la tension dans Rs avec une tension de consigne et commander le transistor

il faut aussi mettre dans le circuit de l'ampli op une resistance pour faire un petit hysteresis : pour eviter que l'aop essaie de faire une regulation lineaire

[invite87be5ae9]

avec la diode telle que tu l'as dessiné ca n'a pas du tout d'efficacité : ca n'a pas un meilleur rendement qu'une regulation lineaire : avec la diode de la masse au collecteur de T1 ca sera une vraie alim a decoupage

DAUDET78 m'a donné le même conseil, que j'ai immédiatement appliqué. Merci à toi aussi de me le confirmer.

tu est sur la bonne voie : il n'y a meme pas besoin de 2 ampli op : un seul ampli op peut comparer la tension dans Rs avec une tension de consigne et commander le transistor

il faut aussi mettre dans le circuit de l'ampli op une resistance pour faire un petit hysteresis : pour eviter que l'aop essaie de faire une regulation lineaire

Le souci c'est que pour limiter les pertes, je souhaite utiliser une résistance très faible (dans mon montage : 0,1 ohm).
La chute de tension n'étant pas très élevée, j'ai peur de ne pouvoir la comparer avec aucune référence, sans amplification !

Le souci qui en résulte est, malheureusement, l'amplification de la dérive des caractéristiques de la résistance, en fonction de la température, par exemple.
Pour une LED normale, l'amplification est de 101x. Pour une Luxeon ou autre LED de puissance, elle ne sera plus que de 11x, et je compte donc m'affranchir de ce souci de dérive.

L'ajout d'un hystérésis me paraît être une très bonne solution car elle permettrait de contrôler la commutation de l'AOP (qui est actuellement laissée à sa seule rapidité de commutation), et ainsi, pouvoir changer d'AOP comme on le souhaite !
Le revers de la médaille, avec cette solution sera, à mon avis, la stabilité du courant de sortie...

A expérimenter, en tous cas

[invitee05a3fcc]

Utilise plutôt un vrai comparateur (LM311 ou LM2901 ou autres). Ou un circuit Ad Hoc (MC34063 par exemple)
http://forums.futura-sciences.com/thread69866.html

PS : Un ampliOP en comparateur n'est pas assez rapide

[invite359f3846]

avec la diode telle que tu l'as dessiné ca n'a pas du tout d'efficacité : ca n'a pas un meilleur rendement qu'une regulation lineaire : avec la diode de la masse au collecteur de T1 ca sera une vraie alim a decoupage

tu est sur la bonne voie : il n'y a meme pas besoin de 2 ampli op : un seul ampli op peut comparer la tension dans Rs avec une tension de consigne et commander le transistor

il faut aussi mettre dans le circuit de l'ampli op une resistance pour faire un petit hysteresis : pour eviter que l'aop essaie de faire une regulation lineaire

Pourrais-tu nous donner un schéma de principe stp?