วิธีที่เร็วที่สุดในการเปิด / ปิดการปรับ LED?

23

ฉันจำเป็นต้องปรับ LED อย่างรวดเร็ว (เปิด / ปิดหลายเมกะเฮิร์ตซ์) มันเป็น LED พลังงานสูง ฉันมีปัญหาในการค้นหาวิธีที่รู้จักกันดีในการทำเช่นนี้ เพียงแค่สลับแรงดันไฟฟ้าด้วย FET จะเปิดไฟ LED อย่างรวดเร็ว แต่ช่วงเวลาฤดูใบไม้ร่วงจะประสบและเพื่อแก้ปัญหานั้นฉันคิดว่ามีวิธีแก้ไขปัญหาที่แตกต่างออกไปเช่นอาจเปลี่ยนเป็นไบแอสแบบย้อนกลับในเวลาสั้น ๆ ความคิดใด ๆ

ฉันคิดว่าปัญหาพื้นฐานของการปิดเครื่องคือผู้ให้บริการชาร์จทำให้ชุมทาง pn ทำตัวเหมือนตัวเหนี่ยวนำซึ่งกระแสจะยังคงดำเนินต่อไปในระยะเวลาสั้น ๆ หลังจากปิดการไล่ระดับแรงดันไฟฟ้า แต่ฉันไม่ได้ พบการอ้างอิงเกี่ยวกับเรื่องนี้

ฉันรู้ว่าเลเซอร์ไดโอดสามารถปรับได้เร็วขึ้นมาก

แก้ไข: เนื่องจากคำถามนี้มีมุมมองจำนวนมากให้ฉันเพิ่มบริบท - แอปพลิเคชั่นนี้เป็นกล้อง 3 มิติที่ใช้เซ็นเซอร์ CMOS เวลาบินหนี โดยพื้นฐานแล้วคุณจะส่งแสงออกมามันจะสะท้อนกับฉากที่จะถ่ายและเซ็นเซอร์ภาพสามารถมองเห็นความแตกต่างของเฟสระหว่างแสงที่ส่งและแสงที่ได้รับ การปรับได้เร็วขึ้นและลึกขึ้นหมายถึงความละเอียดที่ดีขึ้นและสัญญาณรบกวนน้อยลงในภาพ 3 มิติ ในแอปพลิเคชันเฉพาะนี้ 20 MHz เป็นอัตราการปรับเป้าหมาย

led mosfet modulation

— Bjorn Wesen
แหล่งที่มา

เลเซอร์ไม่สามารถเทียบเคียงกับ LED ได้ (ยกเว้นแสงทั้งสองเปล่ง) เลเซอร์ที่เร็วที่สุดยังเร็วกว่า LEDเท่าเท่า

10^{9}

$10^{9}$

— stevenvh

4

@stevenvh: ใช่แล้วถือว่าเป็น "เร็วขึ้น" ใช่มั้ย ;)

— Bjorn Wesen

4

ทำไมเลเซอร์ไดโอดถึงสามารถปรับได้เร็วกว่าไดโอดเปล่งแสงปกติ?

— endolith

11

หากคุณพยายามส่งข้อมูลด้วยวิธีนี้อย่าพยายามปรับเป็น 0% -100% ไป 10% -90% ซึ่งจะเร็วกว่านี้

หากต้องการปิดเครื่องอย่างรวดเร็วคุณต้องมีทรานซิสเตอร์ 2 ตัวในการกำหนดค่าแบบผลักดึง PNP + NPN หรือ N-MOSFET + P-MOSFET เพื่อให้ LED สถานะ 'ปิด' สั้นลงถึงพื้น การบรรลุความเร็วสูงด้วย BJT จะง่ายขึ้น

ถ้าคุณต้องการมากกว่า 1-5Mhz คุณจะต้องเพิ่มไดโอด Schottky เพื่อลดความอิ่มตัวของสี

อีกสิ่งที่น่าลองคือวงจรบริดจ์ออกมาจาก 4 BJT - มันจะกำจัดประจุที่เหลืออยู่ใน LED ได้เร็วขึ้น (เนื่องจาก LED จะกลับลำเอียงในสถานะปิด) แต่ฉันไม่ได้ลองเลย LED บางตัวอาจตายได้ถ้าเอนเอียงย้อนกลับมากเกินไป

— BarsMonster
แหล่งที่มา

ขอบคุณสำหรับคำตอบของคุณมันเป็นอย่างนี้ที่ฉันทดลองด้วย! คำถามเพิ่มเติม: คุณหมายความว่าอย่างไรกับ 0-100 ที่ช้ากว่า 10-90% เห็นได้ชัดว่าเวลาเพิ่มขึ้น / ลดลงโดยรวมจะช้าลง แต่ถ้าความเร็วขอบเพิ่มขึ้น / ลดลงเท่ากันบริเวณรอบดวงตาจะเพิ่มขึ้นทั้งหมดและช่วยในการปรับของฉัน ทำไมการตั้งค่า BJT จึงเร็วขึ้น การไม่มีการปรับการชาร์จ FET เกต?

— Bjorn Wesen

2

ใช่การขับ MOSFET ด้วยความเร็วสูงนั้นยาก เกี่ยวกับสิ่งที่ 10-90 - การเพิ่มขึ้นของการปิดจะช้ากว่าความสว่าง 10% ดังนั้นเนื่องจากในไดรฟ์ DVD-RW ตัวอย่างเช่นวิธีการนี้ใช้ - เลเซอร์ไม่เคยปิด แต่ในสถานะ "ปิด" มันพลังงานจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ

— BarsMonster

2

นอกจากนี้ดูเหมือนว่าฉันผิดประมาณ 90% - ไม่สนใจว่ามี 2 รายที่ 0-100% และ 10-100% ไม่ใช่ 0-100 และ 10-90

— BarsMonster

@BarsMonster คุณควรแก้ไขความคิดเห็นดั้งเดิมของคุณด้วยการแก้ไขสิ่ง 10-100%

— Shadetheartist

6

ไฟ LED เองใช้เวลาเล็กน้อยในการปิด แต่ฉันคิดว่า MHz บางอย่างยังคงเป็นไปได้

ดูเหมือนว่าปัญหาของคุณคือเวลาปิดของทรานซิสเตอร์ที่ใช้เพื่อสลับ LED ลองขับ LED จากตัวปล่อยแทนที่จะเป็นตัวสะสม ลอจิกเอาท์พุทไดรฟ์ฐานของ NPN โดยตรงสะสมเชื่อมต่อกับอุปทาน, emitter เพื่อต้านทานจากนั้นไปที่ไฟ LED แล้วลงกราวด์ เนื่องจากทรานซิสเตอร์ไม่เคยอิ่มตัวจึงควรปิดอย่างรวดเร็ว ฐานกำลังถูกบังคับให้ใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำซึ่งจะช่วยให้ปิดได้อย่างรวดเร็ว

— แลงทรอฟ
แหล่งที่มา

ใช่อย่างน้อยฉันก็จะลอง FET ด้วยการหยุดทำงานที่ระบุเร็วกว่า - แม้ว่าการย้ายค่าเกตก็เป็นปัจจัยที่ จำกัด เช่นกันดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีบัฟเฟอร์ คุณคิดว่า BJT จะทำงานได้ดีขึ้นจริงในกรณีนี้หรือไม่? ฉันดึง 2A ...

— Bjorn Wesen

คุณหมายถึงว่าเพราะมันไม่อิ่มตัวอัตราการฆ่าจะมีผลต่อเวลาเปลี่ยนน้อยลงเนื่องจาก

?

Δ t = (s l e w r a t e) * Δ V

$\Delta t= \left ( slew rate \right ) * \Delta V$

— NickHalden

<strike> อีซีแอลตัวใดตัวหนึ่งเปลี่ยนทรานซิสเตอร์ไบโพลาร์ที่เราเห็นเมื่อวันก่อนช่วย perphaps? ฉันจำได้ว่าพวกเขาดูเหมือนจะมีเวลาเปลี่ยนเร็วกว่า NPN bjts ปกติ </strike> ไม่เป็นไรฉันคิดว่าพวกเขามีไว้สำหรับการใช้งานไฟฟ้าแรงสูง

— NickHalden

@JGord: ฉันไม่ได้พูดถึง dV / dt จริงๆ ในกรณีนี้เราสลับกระแสไม่ใช่แรงดัน BJT อิ่มตัวใช้เวลาสักครู่ในการปิดเนื่องจากมีผู้ให้บริการชนกลุ่มน้อยจำนวนมากอยู่ในฐาน พวกมันแขวนไปรอบ ๆ หลังจากกระแสฐานถูกปิดก่อให้เกิดการนำความร้อนจนกระทั่งในที่สุดก็หมดลง BJT ไม่เคยอิ่มตัวในโหมดผู้ติดตามอีซีแอลดังนั้นสามารถปิดได้อย่างรวดเร็ว ไม่ขั้วสองขั้วของอีซีแอลจะไม่เหมาะสมที่นี่

— Olin Lathrop

4

มีวงจรที่ง่ายสำหรับการสลับ LED อย่างรวดเร็วบนเว็บไซต์นี้ http://www.fiber-optics.info/articles/light-emitting_diode_led ยังไม่ได้ลอง แต่ฉันกำลังทำงานกับปัญหาเดียวกัน ต้องการเวลาปิดเร็วที่สุดหลังจากการทำงานอย่างต่อเนื่อง

— ไบรอัน o'regan
แหล่งที่มา

2

คุณสามารถนำข้อมูลที่เชื่อมโยงไปยังคำตอบของคุณได้ไหม? เมื่อลิงก์นั้นตายคำตอบของคุณจะไร้ประโยชน์

— stevenvh

3

หากต้องการเพิ่มข้อมูลที่เกี่ยวข้องจากลิงก์ที่โพสต์โดยBrian O'Reganเป็นคำตอบแบบเต็ม:

เอกสารอ้างอิงถึงสามวงจรทั่วไป / เป็นที่นิยมสำหรับไดรฟ์ LED ดิจิตอล:

ไดรฟ์ซีรีส์
ปัด
ปัดด้วยเกินและภายใต้ไดรฟ์

1. ซีรีย์

แผนผัง

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

Q1 เปลี่ยนสวิตช์ไฟ LED โดยตรง

Pro: กระแสไฟเฉลี่ยที่ต่ำ
Con: ความเร็วต่ำ (<30-50 Mb / s)

2. ปัด

แผนผัง

^{จำลองวงจรนี้}

Q1 เปลี่ยนหลอดไฟ LED เพื่อให้เวลาในการเปิดปิดอย่างรวดเร็ว ==

Pro: ความเร็วที่สูงขึ้น (เร็วกว่าหลายเท่าแล้ว 1) ข้อเสีย
: การกระจายพลังงานที่สูงขึ้น (วงจรจะดึงกระแสมากขึ้นเมื่อ LED มากกว่าเมื่อ LED เปิด!)

3. Shunt with Over & Under Drive

แผนผัง

^{จำลองวงจรนี้}

ขยาย 2

C1 ลดเวลาสลับของ Q1
R3, R4 และ C2 จัดเตรียมไดรฟ at ไดรฟ turn เมื่อเปิด - ปิด
ค่าคงที่เวลา RC ทั่วไปสำหรับ R3 + C2 == เวลาเพิ่ม / ลดลงของ LED

Pro: ความเร็วสูงกว่า 2
Con: ค่าที่เลือกอย่างระมัดระวัง - ไม่เช่นนั้นจะเป็นการทำลาย

สรุป:

สำหรับ LED ที่มีประสิทธิภาพสูงและการออกแบบไดร์เวอร์เวลาออปติคัลที่เพิ่มขึ้นอาจสั้นเพียง 1.5ns
LED ส่วนใหญ่มีเวลาเปิด - ปิดช้าลง
ที่นี่ด้วยการออกแบบอย่างพิถีพิถันสามารถปิดเวลาออปติคัล 2.5ns ได้
มักเป็นความคิดที่ดีที่จะมีกระแสไฟฟ้าอคติต่ำ (ไม่กี่เปอร์เซ็นต์ของยอดไดรฟ์ปัจจุบัน) เพื่อปรับปรุงการตอบสนองแบบไดนามิกและ LED ไม่เคยมีอคติย้อนกลับ

ด้วยแนวคิดเหล่านี้คุณสามารถเข้าถึงความเร็วในการทำงานที่ประมาณ 270 Mb / s เพื่อการตั้งค่าที่พร้อมสำหรับการผลิต

ข้อมูลทั้งหมดนี้มาจากเอกสารที่เชื่อมโยงเท่านั้น ไม่มีการทดลองด้วยตนเอง

ฉันรู้สึกว่านี่เป็นคำตอบเดิมที่ใหญ่เกินไป หากผิดฉันยินดีย้ายข้อมูลไปเป็นการแก้ไข

— สเตฟานครูเกอร์
แหล่งที่มา

1

คุณได้พิจารณาใช้ "ไดรเวอร์ทรานซิสเตอร์" เพื่อขับเคลื่อน LED ของคุณหรือไม่ (หรืออาจพิจารณาโดยใช้ "ไดรเวอร์ทรานซิสเตอร์" ในแบบที่ตั้งใจจะใช้ในการขับเคลื่อนทรานซิสเตอร์ - ซึ่งจะขับเคลื่อน LED ของคุณ?)

ฉันกำลังพูดถึงอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น Microchip MCP14628, Texas Instruments TPS28226 และอื่น ๆ ที่มีอยู่ในเว็บไซต์จัดหาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ฉันโปรดปรานซึ่งแผ่นข้อมูลที่อ้างว่าสามารถเปลี่ยนโหลดแบบ capacitive สูงใน 10 ns (หวังว่า LED ของคุณจะมีความจุน้อยกว่ามากและชิปเหล่านั้นสามารถสลับได้เร็วขึ้น)

ps: แผ่นข้อมูลสำหรับไดรเวอร์ทรานซิสเตอร์แต่ละตัวให้หมายเลขเสียงใหญ่สำหรับ "พลังสูงสุด" หมายเลขนั้นใช้ได้สำหรับพัลส์ที่สั้นมากเท่านั้น ไฟ LED มักจะมีระดับ "กำลังสูงสุด" ที่คล้ายกันประมาณ 4 เท่าของอัตราพลังงานต่อเนื่อง ฉันได้ยินมาว่าระบบการสื่อสารด้วยแสงส่วนใหญ่ได้รับการออกแบบอย่างรอบคอบเช่นระบบจะเปิด LED หรือเลเซอร์เป็นเวลาหนึ่งหรือสองบิตก่อนปิดและปล่อยให้มันเย็น - เช่นการเข้ารหัสหนึ่งในสองของรหัสแมนเชสเตอร์และ หนึ่งของการเข้ารหัสสี่ aka PPM

ฉันได้ยินข่าวลือว่าอุปกรณ์IrDAบางอย่างสามารถสื่อสารได้ที่ 16 Mbit / s, 96 Mbit / s หรือ 1 Gbit / s มันใกล้เพียงพอกับสิ่งที่คุณต้องการจะทำหรือไม่ หรืออาจจะซื้ออะไรบางอย่างจากชั้นวางเปิดมันออกมาแล้วทำการดัดแปลงเล็กน้อย

— davidcary
แหล่งที่มา

1

ฉันทำวงจรทรานซิสเตอร์ถล่มด้วย Zetex FMMT 413, 415 หรือ 417 TA แทนที่จะเป็นตัวเก็บประจุฉันใช้สาย 50 โอห์มโคแอกซ์ในวงจร Blumlein ด้วยเหตุนี้ฉันจึงขับ LED สีเขียว SMT ขนาดเล็กและมีเวลาเพิ่มขึ้น ~ 7 ns และความกว้างของพัลส์ที่ ~ 10 ns (พิจารณาจากความยาวของสายโคแอกเซียลสำหรับวงจร Blumlein) คุณต้องมีแหล่งจ่ายไฟ HV สำหรับทรานซิสเตอร์หิมะถล่ม

— สเตฟาน
แหล่งที่มา

3

แผนผังจะช่วยให้คำตอบของคุณมีประโยชน์มากขึ้น จนกว่าคุณจะมีตัวแทนเพิ่มขึ้นอีกเล็กน้อยคุณสามารถอัปโหลดไปยังไซต์โฮสต์รูปภาพฟรีและรวมลิงก์ไว้ในคำตอบของคุณ ใครบางคนจะแก้ไขคำตอบของคุณเพื่อให้ภาพอินไลน์

— The Photon

1

คำทักทายและคำทักทายไม่ได้ใช้ที่นี่ ไอคอนที่มีชื่อผู้ใช้ของคุณจะถูกเพิ่มในทุกโพสต์ของคุณโดยอัตโนมัติ หากคุณต้องการแบ่งปันข้อมูลการติดต่อของคุณคุณสามารถใส่ไว้ในหน้าผู้ใช้ของคุณ

— The Photon

1

ฉันต้องการเพิ่มวงจรนี้ซึ่งฉันเห็นในกระดาษ มันมีทั้ง over drive และ under drive แต่ฉันไม่รู้ว่ามันเปรียบเทียบกับ 3 Shunt กับ Over & Under Drive ในคำตอบของ Stefan Kruger ได้ไหม ดูเหมือนว่ามันควรจะใช้พลังงานต่ำกว่า ... อย่างน้อยเมื่อปิด อีกครั้งค่าจะต้องมีอย่างระมัดระวังเพื่อให้จุดบวกในปัจจุบันประจุและจุดยอดกระแสเชิงลบในการปล่อย (และแรงดันไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องของพวกเขานำไปใช้กับไดโอด) ไม่ทอดมันแม้ว่าคุณอาจจะสามารถวาง TVS ใน ขนานเพื่อป้องกัน LED และทำการเลือกส่วนประกอบที่สำคัญโดยไม่ต้องเสียสละความเร็ว

ฉันยังไม่ได้ใช้วงจรนี้ แต่คุณอาจจะสามารถปรับปรุงความเร็วในการเปิดเครื่องพร้อมกับตัวต้านทานไบอัสขนาดใหญ่แบบขนานกับ MOSFET เพื่อให้ LED มีความลำเอียงเมื่อปิด อย่างไรก็ตามกระแสไฟรั่วของมอสเฟตอาจเพียงพอสำหรับสิ่งนี้หรืออาจไม่จำเป็นกับการจุดสูงสุดในปัจจุบัน ฉันคิดว่าคุณสามารถเปลี่ยนมันให้เป็นอีซีแอลหรือผู้ติดตามแหล่งที่มาเพื่อป้องกันความอิ่มตัวถ้าความเร็วของทรานซิสเตอร์จบลงด้วยการเป็นปัจจัย จำกัด

แผนผัง

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

— DKNguyen
แหล่งที่มา

0

ฉันไม่รู้ว่าแอปพลิเคชันของคุณคืออะไร แต่ตัวขับ LED ความสว่างสูงในช่วงนี้น่าสนใจ / ใช้ไหม?

http://www.maxim-ic.com/datasheet/index.mvp/id/5274

มีคนอื่นที่คล้ายกันเช่นกัน

— Majenko
แหล่งที่มา

2

ขอบคุณ แต่อุปกรณ์จ่ายกระแสไฟสวิตช์โหมดนั้นช้าเกินกว่าที่จะควบคุม LED ที่ได้รับการปรับเว้นแต่ว่ามันจะเป็นการควบคุมค่าเฉลี่ยที่บริสุทธิ์ - ตัวอย่างเช่นถ้าคุณปรับเปิด / ปิดด้วย 50/50 dutycycle คุณสามารถใช้ไดรเวอร์ปัจจุบันเพื่อให้ ปัจจุบันเฉลี่ย แต่สำหรับแอปพลิเคชันของฉันฉันไม่ต้องการกระแสไฟฟ้าที่เสถียรเป็นพิเศษมันคือการเปิด / ปิดการสลับซึ่งเป็นสิ่งสำคัญซึ่งจะต้องมีการเพิ่มลงในชิปที่กล่าวถึงภายนอก ปัญหาที่นี่ส่วนใหญ่เป็นของ LED และ FET / BJT ฟิสิกส์ไม่ใช่การควบคุมปัจจุบัน (ตัวต้านทานแบบอนุกรมจะทำ)

— Bjorn Wesen

0

ฉันเคยดูพัลส์แบบเร็วมาก่อนและเราก็ลงมือทำบางอย่างเช่นวงจรในบทความนี้ (ตัวเลขคุณภาพที่ดีขึ้นในpowerpoint ที่เกี่ยวข้อง ) นี่เป็นวงจรสร้างกระแสพัลส์อย่างมีประสิทธิภาพและคุณจะพบมากขึ้นถ้าคุณค้นหา "nanosecond pulsed LEDs"

— Chris H
แหล่งที่มา