Ich muss eine LED schnell (Multi-Megahertz-Bereich) ein- / ausschalten. Es ist eine Hochleistungs-LED. Ich hatte einige Probleme, bekannte Methoden zu finden, um dies zu tun. Durch einfaches Einschalten der Spannung mit einem FET wird die LED schnell eingeschaltet, aber die Abfallzeit leidet. Um dies zu beheben, gibt es verschiedene Lösungen, z. B. das kurzzeitige Umschalten in Sperrrichtung. Irgendwelche Ideen?
Ich denke, das zugrunde liegende Problem beim Ausschalten ist, dass die Ladungsträger den pn-Übergang ein bisschen wie eine Induktivität wirken lassen, indem der Strom nach dem Ausschalten des Spannungsgradienten für eine kurze Zeit weiterläuft, aber ich habe es nicht getan fand einen Hinweis darauf.
Ich weiß, dass eine Laserdiode viel schneller moduliert werden kann.
BEARBEITEN: Da diese Frage viele Ansichten hat, möchte ich einen Kontext hinzufügen - die Anwendung hierfür war eine 3D-Kamera mit einem Flugzeit-CMOS-Sensor. Im Wesentlichen senden Sie Licht aus, das auf die abzubildende Szene prallt, und der Bildsensor kann die Phasendifferenz zwischen gesendetem und empfangenem Licht erkennen. Eine schnellere und tiefere Modulation bedeutet eine bessere Auflösung und weniger Rauschen im 3D-Bild. In dieser speziellen Anwendung war 20 MHz die Zielmodulationsrate.
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Antworten:
Wenn Sie versuchen, Daten auf diese Weise zu senden, modulieren Sie sie nicht auf 0% -100%. Gehen Sie 10% -90%, dies wird viel schneller sein.
Um es schnell auszuschalten, benötigen Sie 2 Transistoren in Gegentaktkonfiguration, PNP + NPN oder N-MOSFET + P-MOSFET, damit die LED im ausgeschalteten Zustand kurzgeschlossen wird. Es wäre einfacher, mit BJT eine hohe Geschwindigkeit zu erreichen.
Wenn Sie mehr als 1 bis 5 MHz benötigen, müssen Sie Anti-Sättigungs-Schottky-Dioden hinzufügen.
Eine andere Sache, die Sie ausprobieren sollten, ist die Brückenschaltung aus 4 BJTs - sie eliminiert die verbleibende Ladung in der LED noch schneller (da die LED im ausgeschalteten Zustand in Sperrrichtung vorgespannt ist), aber das habe ich nicht ausprobiert. Einige LEDs können ausfallen, wenn die Sperrspannung zu hoch ist.
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Das Ausschalten der LEDs selbst nimmt etwas Zeit in Anspruch, aber ich denke, dass einige MHz noch möglich sind.
Es hört sich so an, als ob Ihr Problem die Ausschaltzeit des Transistors ist, der zum Schalten der LED verwendet wird. Versuchen Sie, die LED vom Emitter anstatt vom Kollektor zu treiben. Der Logikausgang steuert die Basis des NPN direkt, der Kollektor ist mit der Versorgung verbunden, der Emitter mit dem Widerstand, dann mit der LED und dann mit Masse. Da der Transistor niemals gesättigt ist, sollte er sich schnell ausschalten. Die Basisstation wird aktiv auf eine niedrige Spannung gezwungen, was auch zum schnellen Ausschalten beitragen sollte.
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Auf dieser Website gibt es eine einfache Schaltung zum schnellen Schalten von LEDs. http://www.fiber-optics.info/articles/light-emitting_diode_led Habe es nicht ausprobiert, aber ich arbeite an demselben Problem. benötigen nach Dauerbetrieb die schnellste Ausschaltzeit
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So fügen Sie die relevanten Informationen aus dem von Brian O'Regan geposteten Link als vollständige Antwort hinzu:
Das Dokument bezieht sich auf drei gängige Schaltkreise für digitale LED-Laufwerke:
1. Serie
simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab
Pro: Niedriger durchschnittlicher Stromversorgungsstrom
Con: Niedrige Geschwindigkeit (<30-50 Mb / s)
2. Nebenschluss
simulieren Sie diese Schaltung
Pro: Höhere Geschwindigkeit (um ein Vielfaches schneller als 1)
Con: Höhere Verlustleistung (Schaltung verbraucht bei LED mehr Strom als bei eingeschalteter LED!)
3. Shunt mit Over & Under Drive
simulieren Sie diese Schaltung
erstreckt sich 2.
Pro: höhere resultierende Geschwindigkeiten als 2.
Con: sorgfältig ausgewählte Werte erforderlich - ansonsten destruktiv
Zusammenfassung:
Mit all diesen Konzepten können Betriebsgeschwindigkeiten von ca. 270 Mb / s für produktionsfertige Setups erreicht werden.
Alle diese Informationen stammen nur aus dem verknüpften Dokument. Es wurden keine Selbstversuche durchgeführt.
Ich fand, dass dies eine zu große Bearbeitung der ursprünglichen Antwort war; Wenn das nicht stimmt, übertrage ich die Informationen gerne in eine Bearbeitung.
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Haben Sie darüber nachgedacht, einen "Transistortreiber" zum Ansteuern Ihrer LED zu verwenden? (Oder vielleicht in Betracht gezogen, einen "Transistortreiber" so zu verwenden, wie er eigentlich verwendet werden sollte, um einen Transistor anzusteuern - der dann Ihre LED ansteuert?)
Ich spreche von Geräten wie dem Microchip MCP14628, dem Texas Instruments TPS28226 usw., die auf meinen bevorzugten Websites für elektronische Geräte erhältlich sind. Alle diese Geräte können laut Datenblatt in 10 ns eine hochkapazitive Last schalten. (Hoffentlich ist Ihre LED viel weniger kapazitiv und diese Chips können sie schneller schalten).
ps: das Datenblatt für jeden Transistortreiber gibt eine groß klingende Zahl für "Spitzenleistung" an. Diese Nummer gilt nur für sehr kurze Impulse. LEDs haben oft eine ähnliche "Spitzenleistung", die etwa dem 4-fachen der Dauerleistung entspricht. Ich habe gehört, dass die meisten optischen Kommunikationssysteme sorgfältig entworfen wurden , sodass das System die LED oder den Laser höchstens ein oder zwei Bit lang einschaltet, bevor es ausgeschaltet und abgekühlt wird - wie zum Beispiel eine Zweierkodierung, auch bekannt als Manchester-Code , und eine von vier Kodierungen, auch bekannt als PPM .
Ich höre Gerüchte, dass einige IrDA- Geräte mit 16 Mbit / s, 96 Mbit / s oder 1 Gbit / s kommunizieren können. Ist das nah genug an dem, was Sie tun möchten, um etwas von der Stange zu kaufen? Oder vielleicht etwas von der Stange kaufen, aufschlagen und relativ kleine Änderungen vornehmen?
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Ich habe eine Lawinentransistorschaltung mit dem Zetex FMMT 413, 415 oder 417 TA hergestellt. Anstelle eines Kondensators habe ich ein 50-Ohm-Koaxialkabel wie in einer Blumlein-Schaltung verwendet. Damit habe ich eine kleine grüne SMT-LED angesteuert und eine Anstiegszeit von ~ 7 ns und eine Impulsbreite von ~ 10 ns erhalten (bestimmt durch die Länge des Koaxialkabels für die Blumlein-Schaltung). Sie benötigen eine Hochspannungsversorgung für den Lawinentransistor.
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Ich wollte diese Schaltung, die ich in einem Papier sah, hinzufügen. Es hat sowohl Over Drive als auch Under Drive, aber ich weiß nicht, wie es mit 3. Shunt mit Over & Under Drive in Stefan Krugers Antwort verglichen wird. Scheint, als sollte es eine geringere Leistung sein ... zumindest im ausgeschalteten Zustand. Auch hier müssen die Werte sorgfältig gewählt werden, damit der positive Strom an der Ladung und der negative Strom an der Entladung (und die damit verbundene Spannungsspitze an der Diode) nicht braten, obwohl Sie möglicherweise ein Fernsehgerät einsetzen können Parallelschaltung, um die LED zu schützen und die Komponentenauswahl kritisch zu gestalten, ohne die Geschwindigkeit zu beeinträchtigen.
Ich habe diese Schaltung noch nicht verwendet, aber Sie können möglicherweise die Einschaltgeschwindigkeit mit einem großen Vorspannungswiderstand parallel zum MOSFET verbessern, sodass die LED im ausgeschalteten Zustand vorgespannt ist. Der MOSFET-Leckstrom kann hierfür jedoch ausreichend sein oder er kann bei der Stromspitze unnötig sein. Ich nehme an, Sie können es auch in einen Emitter- oder Source-Follower ändern, um die Sättigung zu verhindern, wenn die Transistordrehzahl der begrenzende Faktor ist.
simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab
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Ich weiß nicht, was Ihre Anwendung ist, aber könnte diese Reihe von LED-Treibern mit hoher Helligkeit von Interesse / Nutzen sein?
http://www.maxim-ic.com/datasheet/index.mvp/id/5274
Es gibt auch andere ähnliche.
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Ich habe mich zuvor mit schnellen Impulsen befasst und am Ende haben wir so etwas wie die Schaltung in diesem Artikel implementiert (bessere Qualitätswerte in einem verwandten Powerpoint ). Dies ist praktisch eine Stromimpulsformungsschaltung, und Sie werden mehr finden, wenn Sie nach "gepulsten Nanosekunden-LEDs" suchen.
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