簡単なLED駆動回路では、TRのVbeを利用して制御するため、
温度が変化するとVbeが変化(約-2.2mV/℃)するためLED駆動電流も
変化しました。
この変化量を小さくする方法を検討します。
専用ICを使えば簡単ですが、TRを１個と抵抗を追加するだけで簡単に
特性を改善できます。
下記に回路を示します。
V2は電源です。電源がない場合は、V1から抵抗２本で電圧を決めましょう。
Q2とQ3は差動回路になっているため、Q2のベースの電圧はQ3のベース電圧に
ほぼ等しい電圧になります。
温度が変わるとQ2,Q3ともにVbeの電圧が変動するため、温度の影響を小さく
できます。
この回路と前回の回路のときの温度変化による電流変化をSIMULATIONで
確認しますと下記の結果となります。
赤LINEが補償なしの回路のとき、緑LINEが補償した回路のときです。
温度が-20℃から100℃に変化した場合、
補償回路なしの場合の変動は、2.07mA
補償回路ありの場合の変動は、0.25mA
となり大幅に改善しました。
LEDを点灯させる場合、温度に対しても一定にしたいです。
そこで、温度による変化の解析をします。
回路は、前回と同じ回路で解析可能です。
Simulationの設定は、
”Simulator”から”Choose Analysis.." を選択して
DCの項目のmode をTempratureに変更して”Define"を選択する。
Define Sweep Mode の画面が出ますので
Sweep mode のTemprature にチェックを入れる。
その後、Start temperature , Stop temperature , Number of points に
必要な数値を入れます。
Decade 、Linearは Linearを選択します。
Runさせて結果を表示させます。
温度が変化すると電流も変化してしまいました。
これは、電流検出のQ2のVbeが温度によって変化するためです。
次回は、この対策について考察します。
LED駆動回路でLEDのVFを変化させてSimulationをしてみます。
Simulationする回路は下記の回路です。
D１のパラメータを変えます。
Nを変化させたときの電流特性を解析します。
まず、”Simular"を選択し”Choose Analysis..."を選択。
Enable multi-step をチェックし”Define”をクリックします。
Define multi-step Analysis の項目の
Sweep mode の ”Model parameter”にチェックを入れ
Paremeters の Model name に LEDの名前入れます ”SCMP13WBC8W1"
Parameter neme に"N"を入力します。
Step Parameters に 変動させたい範囲の数値を入れます。
設定完了しましたら、SIMUALTIONをします。
この結果を下記に示します。
これで、LEDのVFを変動させても定電流特性の変化が小さいことがわかります。
LEDのVFがどのくらい変動したかを見るには前出しましたSIMULATION回路で確認してください。
LEDのVFのばらつきを考慮したときのSIMULATIONを行います。
その場合、LEDのMODELのパラメータを変更します。
LEDのVFの特性式は
Id＝Is｛exp(Vd/(n×Vt）－１｝
となります。
IdはLEDの順方向電圧、VdはLEDの順方向電圧、ｎはパラメータ
Vt＝26mV （at27℃） です。
このほかに直列抵抗 Rs があります。
LEDの端子間電圧は Vd＋Rs×Id となります。
前回使用したLEDのMODELのパラメータを見てみます。
SIMetrixでは、Simulationをすると、その回路の情報をFileにします。
そのFILEを見ることできます。
Simulationを実施した後、 Command Shell から
”Graphs and Date "をクリックします。
”Edit List File ” を選択すると 情報が見れます。
その中に下記の記述があります。これがMODELの内容です。
.MODEL SCMP13WBC8W1 D
+ IS=105.90E-21
+ N=2.8522
+ RS=19.665
+ IKF=890.10E-6
+ EG=3.4000
+ CJO=25.300E-12
+ M=.39441
+ VJ=5.9662
+ ISR=54.650E-12
+ NR=13
+ BV=5
+ TT=17n
この中の N＝2.8522,RS=19.665,IS=105.90E-21 を変更します。
Simulation回路内だけでこの定数を変更したいので、
回路図入力の画面上で変更します。
回路図を選択して ”F11"のボタンを押します。
回路図の下側にコマンドが記載されています。
このコマンドに先ほどのLEDのMODEL パラメータをCopyして
貼り付けます。
次に このコマンドに記載されているNの値を変更し、SIMUALTIONをします。
N=１(青LINE)とN=3（緑LINE）にしてSIMULATIONを実施したのが下記のグラフです。
赤LINEはNormalです。
このように、VFを変更できます。
コマンドの中だけで変更しているので、他のSimulationには、影響を与えません。
これで、VFを決めてSimulationを実施すると、LEDのVFのばらつきも考慮して
SIMUALTIONが実施できます。
次回はLED駆動回路でLEDのVFを変化させたときの解析を行います。
LED電流は、VCCやLEDのVFにより、変化してしまうことがわかりました。
VCCやLEDのVFの影響をなくすには、どうしたらよいでしょうか？
電流を見て一定になるようにフィードバックすることです。
簡単な回路としてはトランジスタを使用します。
Q1はLEDを駆動するためのトランジスタ。
R2は電流検出用抵抗。
Q2はその信号をフィードバックするためのトランジスタ。
R3はQ1のベース電流駆動用です。
動作としては、R2で電流検出してQ2をONさせてQ1のベース電流を
制御します。LEDの電流はiB×ｈfe （Q1）となります。
この回路のSimulation結果を下記に示します。
赤LINEが前回の回路
緑LINEが今回の回路の結果です。
電流の変動が小さくなったことがわかります。
次回はLEDのVFを変動させてSimulationしてみます。
