スポンサーサイト

上記の広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。
新しい記事を書く事で広告が消せます。


LTspiceでLED調光回路

LEDの調光回路について聞かれたので、30分ぐらいで簡単な回路を設計し、シミュレーションしました。
効率はかなり悪いですが、折角なのでそのLED調光回路のシミュレーションについて書いておきます。
可変抵抗で電流を調整し、カレントミラー回路でその電流をコピーするという構成です。
各LEDに流す電流は2-20mAで電源は5Vの安定化されたACアダプターで作ることにします。

【2009/04/30】シミュレーションに使うトランジスタモデルを変更しました。

003_20090430011019.png 004_20090430011019.png


○要求仕様
求められた使用は以下のようなもの。


  • 電源はACアダプタで安定化された5V

  • LEDの順電流の可変範囲は2-20mA

  • LEDは白色(VF=3.5Vぐらい)

  • 並列数は9個

  • 1つの可変抵抗で調光



あとは、作る人がさほど電子工作が得意でなくても何とか作れるように部品点数が少ないというところでしょうか。

○カレントミラー
LEDの数が2この場合の回路をfig.1に示します。
R2は2kΩの可変抵抗で、この可変抵抗のつまみを回したときLED(D1)に流れる順電流がどのように変化するかシミュレーションしました。LEDのモデルQTLP690Cはおそらく赤LEDのモデルですが、トランジスタがが飽和しない範囲でなら(LEDの順電圧が3.5V程度を下回っている範囲でなら)何色のLEDでも挙動は、大きくは変わらないはずです。


001_20090430011006.png
fig.1: LED数2のスケマティック

002_20090430011007.png
fig.2: 可変抵抗R2の値とD1の順電流の関係


トランジスタのSPICEモデルは数理設計研究所さんのSpice Modelの物を使わせていただきました。
2SC1815のかわりにLTspice付属の2N3904のSPICEモデルを使うことにしました。

カレントミラー回路でQ1の電流が、Q2やQ3にコピーされます。LEDの順電圧特性にばらつきがってもほぼ同じ電流が流れることが期待できます。

○多LED化
出力がカレントミラー方式なので、簡単に並列化できます。fig.3,4にLEDの数を9個にした場合のシミュレーション結果を示します。


003_20090430011019.png
fig.3: LED数9のスケマティック

004_20090430011019.png
fig.4: 可変抵抗R2の値とD1の順電流の関係(並列数を増やしても変化していないことが分かる)


○関連エントリ


○参考URL


○付録
このエントリで使用したLTspiceのシミュレーション用ファイルを添付します。ファイル名末尾の".txt"を削除して、"_"を"."に変更すれば使えるはずです。


○電子工作ブログランキング参加中
にほんブログ村 その他趣味ブログ 電子工作へ
1クリックお願いします。


tag: LTspice トランジスタ LED カレントミラー 直流動作点解析 可変抵抗 定電流 

comment

Secret

No title

次回はPWM調光ですね!

Re: No title

のさん、こんにちは。
言われてみれば、単純にDuty比で明るさを制御するというのもいいですね。
発振回路にICを使うのを躊躇しなければ、むしろ部品点数も少なくなるかもしれません。

No title

>トランジスタのSPICEモデルは数理設計研究所さんのSpice Modelの物を使わせていただきました。

ここの 2SC1815 のモデルはアーリー電圧 Vaf=6 となっていて、明らかにおかしいのですが、修正したうえでお使いですか?

(ちなみにコンプリの 2SA1015 のモデルでは Vaf=100 となっている)

Re: No title

pcm1723さん、ご指摘ありがとうございます。

> >トランジスタのSPICEモデルは数理設計研究所さんのSpice Modelの物を使わせていただきました。
>
> ここの 2SC1815 のモデルはアーリー電圧 Vaf=6 となっていて、明らかにおかしいのですが、修正したうえでお使いですか?
>
> (ちなみにコンプリの 2SA1015 のモデルでは Vaf=100 となっている)

正直、全く検討しておりませんでした。
たしかにVAF=6Vは変ですね。60Vのtypoなのか何か他の特性をうまくごまかすために、あえて変な値にしたのか・・・。

さしあたって、Vafだけ100に変更してシミュレーションしてみたところ、この回路ではVaf=6のときと大差ない結果となりました。(まだ記事には反映していません。)
やはり、LTspice付属の2N2222のモデルを使うほうが無難でしょうか?

No title

私としては、このモデルは「2SC1815」の名前が付いていますが、アーリー電圧を修正しても、他のパラメータは妥当な値なのかどうか判断が付かないので、単純に「使わない」というのが結論です。

NPN トランジスタとしては 2N2222 は Ic が 800 mA と少し大きいので、普通は「小信号汎用 NPN トランジスタ」としては Ic=200 mA の LTSpice 付属の 2N3904 を使っています。 (PNP は 2N3906 を使用)

Re: No title

pcm1723さん、ありがとうございます。
なるほど、2N3094ですか。
現状、私のシミュレーションは細かいトランジスタの特性の違いを見るレベルのものではないので、当面は2N3094/2N3906で行こうと思います。
FC2カウンター
カテゴリ
ユーザータグ

LTspiceAkaiKKRmachikaneyamaScilabKKRPSoC強磁性CPAPICOPアンプecalj状態密度モンテカルロ解析常微分方程式トランジスタodeDOSインターフェースPDS5022定電流スイッチング回路分散関係半導体シェルスクリプトレベルシフト乱数HP6632A可変抵抗トランジスタ技術R6452AI2C温度解析ブレッドボードバンドギャップ確率論反強磁性セミナーバンド構造数値積分偏微分方程式非線形方程式ソルバ熱設計絶縁三端子レギュレータISO-I2CA/DコンバータシュミットトリガフォトカプラカオスPWscfGW近似LM358LEDマフィンティン半径発振回路USB数値微分TL431PC817Cサーボアナログスイッチ直流動作点解析補間カレントミラー74HC4053bzqltyチョッパアンプFFT2ちゃんねる開発環境量子力学単振り子電子負荷VESTAQuantumESPRESSO標準ロジックパラメトリック解析ブラべ格子イジング模型アセンブラLDA基本並進ベクトルBSchSMPTLP621失敗談六方最密充填構造コバルト位相図QSGWGGAスイッチト・キャパシタewidth状態方程式VCAキュリー温度繰り返し最適化仮想結晶近似不規則合金熱伝導gfortran相対論抵抗FETMaximaQuantum_ESPRESSOcygwinランダムウォークラプラス方程式スピン軌道相互作用スレーターポーリング曲線マントルシュレディンガー方程式ZnO自動計測QNAP固有値問題ダイヤモンドデータロガー井戸型ポテンシャルTLP552CIFxcrysdenゼーベック係数熱力学条件分岐MCU最小値UPS格子比熱最大値ガイガー管平均場近似過渡解析Writer509スーパーセルFXA-7020ZR差し込みグラフ第一原理計算テスタ起電力OpenMP三角波ubuntuLM555NE555ブラウン運動詰め回路ハーフメタルawkfsolveUbuntuフェルミ面TLP521トランスMAS830LPGACK1026OPA2277フィルタトレーナーバトルEAGLEノコギリ波負帰還安定性ナイキスト線図MBEP-10LMC6622SC1815CapSenseAACircuitPIC16F785入出力固定スピンモーメントFSMTeX結晶磁気異方性全エネルギーc/a合金multiplotgnuplot非線型方程式ソルバL10構造正規分布等高線ジバニャン方程式ヒストグラム確率論初期値interp1fcc面心立方構造ウィグナーザイツ胞半金属デバイ模型磁気モーメント電荷密度重積分SIC不純物問題擬ポテンシャル状態図cif2cellPWgui二相共存ウルツ鉱構造edeltquantumESPRESSOフォノンリジッドバンド模型スワップ領域BaO岩塩構造ルチル構造マテリアルデザインspecx.fフラクタルマンデルブロ集合キーボードRealforceクーロン散乱三次元疎行列縮退化学反応関数フィッティング最小二乗法Excel直流解析PCTS-110TS-112日本語パラメータ・モデル等価回路モデル文字列ポケモンGO熱拡散方程式HiLAPW両対数グラフ片対数グラフ陰解法Crank-Nicolson法ifort境界条件連立一次方程式グラフの分割軸ラベルヒストグラム不規則局所モーメントスーパーリーグ円周率Gimp凡例線種シンボルトラックボール

最新コメント
リンク

にほんブログ村 その他趣味ブログ 電子工作へ
上記広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。新しい記事を書くことで広告を消せます。