Conception électronique Module 1
Conception d'une électronique de commande de LED de puissance
Voici comment réaliser une alimentation pour LED de puissance relativement simple à partir d'un composant LM3404 de chez National Semiconductors. Le LM3404 est un régulateur de courant à découpage conçu pour alimenter des LEDs de puissances jusquà un courant de 1.2A.
LM3404
Le LM3404 fonctionne de 6V à 42V et intègre un transistor MOSFET 1.2A.
Comme il intègre la plupart des fonctions, il ne nécessite que peu de composants externes.
Documentation PDF : LM3404
Application
Voici le schéma mettant en oeuvre le LM3404 :
Il ne reste donc plus qu'à calculer les éléments, après avoir lu la documentation.
Exemple de mise en oeuvre
Alimentation d'une 2 LEDs de puissance à 700mA à partir d'un accu 9.6V.
Vous trouverez ici une feuille de calcul XLS afin d'automatiser les calculs.
Tension de sortie Vo
Vo est liée au nombre de LEDs et au Vf de chaque diode. Avec une LED de Vf = 3.5V @700mA, on obtient une Vo de 7V. Tension d'alimentation Vin
La tension d'alimentation doit être supérieure à Vo (Vin > Vo + 1V) et doit être comprise entre 6V et 42V.
Calcul de la fréquence de commutation (découpage)
La fréquence de commutation doit être inférieure à 1MHz. Une fréquence élevée permet d'utiliser une inductance et un condensateur de sortie de faibles valeurs mais augmente les pertes par commutation dans le transistor MOSFET. Une fréquence de l'ordre de 400KHz offre un bon compromis.
La fréquence Fsw dépend de Vin et de Ron. A 9.6V, Ron = 120Kohms permet d'obtenir Fsw = 422KHz avec un Ton de 1.68µs.
Calcul de l'inductance L1
La valeur de l'inductance est liée à Vin, Vo, Ton et à l'ondulation maxi. souhaitée sur le courant (DeltaIL). Dans notre configuration, une inductance de 47 µH permet d'avoir une ondulation de l'ordre de 100mA.
Le courant crête déterminé permet de sélectionner une inductance adaptée.
Référence inductance : Coilcraft MSS1038 47 µH (DCR = 128mohms / Isat = 2.1A)
Calcul du condensateur de sortie
Le condensateur de sortie permet de réduire l'ondulation du courant dans la LED. Sa valeur est terminée par rapport à la fréquence Fsw et à la résistance interne (ESR) du condensateur. Il est fortement conseillé d'utiliser un condensateur céramique dont l'ESR est de quelques dizaines de mohms. Co = 1µF
Calcul de la résistance de règlage du courant Rsns
La régulation de courant fonctionne en mesurant une tension aux bornes de la résistance Rsns qui est traversée par le courant ILED (U = R x I). Le LM3404 régule le courant afin d'avoir l'entrée CS à 200mV. Rsns = 0.3 ohms permet de réguler le courant à env. 667mA. Puissance dissipée = 0.3 x 0.627^2 = 133mW
Condensateur d'entrée
Le condensateur Cin permet de limiter l'ondulation due à la résistance interne de la source d'alimentation. L'ESR de Cin doit être faible donc Cin sera de type céramique. Cin = 22µF
Diode D1
La diode D1 permet de faire circuler le courant emmagasiné dans L1 lors de la coupure du MOSFET. L1 est de type Schottky.
Référence : 1N5817 (1A / 20V) Cb et Cf
Valeur prédéfinies : 10nF et 100nF céramique (type X7R)
Nomenclature
| National semiconductor LM3404MA | |
| LED | Séoul Semiconductors Z-Power P4 (par exemple) |
| Cin | 22µF céramique |
| Co | 1µF céramique |
| L1 | Coilcraft MSS1038 47 µH |
| D1 | Onsemi 1N5817 ou CMS PRLL5817 |
| Rsns | 0.3 ohm 250mW |
| Cb | 10nF céramique |
| Cf | 100nF céramique |
Réalisation
Rendez-vous chez Icefaab.fr