Fonte de Corrente Constante (LM317T) - Erro no circuito?

[Marcio J. Nichetti]

Prezados, estou montando um circuito com leds de alta potência, controlado por um Arduíno e estou fritando os neurônios quanto a parte da alimentação dos mesmos.

Sou formado em outras áreas mas tenho muitos hobbies e entre eles a paixão por eletrônica, o que tento aprender um pouquinho.

Sei que o ideal é utilizar uma fonte de corrente constante para alimentação dos leds então montei um circuito utilizando o regulador LM317T conforme este esquema:

 Fontes de Corrente Constante

 

Inicialmente testei em protoboard utilizando leds brancos de 10 mm, mais baratos por sinal, do que danificar leds Cree XML2 U2 caso algo esteja errado.

No primeiro teste, com o leds brancos de 10 mm, de 3,3 volts e 0,01 A de corrente (deve ser mais para esse led mas não tenho o datasheet), utilizando uma fonte de notebook de 19 volts e 2,1 A (tensão medida na fonte, sem carga, 19,45 volts) com resistor de 100 Ω no regulador LM317T a corrente de saída do circuito baseada em R = 1,25/I seria de 0,0125 A aproximadamente, correto? Pois 100 = 1,25/I → 100.I = 1,25 → I = 1,25/100 → I = 0,0125.

 

 

 

A tensão de saída medida neste circuito, sem carga, foi de 18,82 volts. Portanto, 19,45 – 18,82 = 0,63 volts.

 

Esta diferença de tensão de 0,63 volts fica no circuito com o LM317T e o resistor de 100 Ω?

 

E está dentro de valores normais sem carga?

 

Com a carga, tive os seguintes valores medidos:

 

 

 

Até aqui tudo bem, meu multímetro só tem a precisão de 2 casas decimais, mas a corrente permaneceu constante na ligação em série dos leds, variando apenas a tensão e me parece de acordo com toda a teoria que estudei sobre isto, restando apenas uma dúvida:

 

Quanto à tensão, visto que sem carga, nesse circuito essa fonte me entrega 18,82 volts, como calculo o número mínimo e máximo de leds suportados?

 

A teoria voltou à estaca zero para mim quando montei este outro circuito idêntico ao anterior, porém mudando a resistência a fim de obter uma corrente mais alta para alimentar agora os leds Cree XML2 U2.

 

Inicialmente pretendia alimentá-los com a corrente máxima oferecida no LM317T, que é de 1,5 A. Isso exigiria um resistor com o valor aproximado de 0,83 Ω, porém o mais próximo que encontrei para comprar por aqui foram 2 resistores de 0,47 Ω em série, o que daria 0,94 Ω. Dessa forma 0,94 = 1,25/I → 0,94.I = 1,25 → I = 1,25/0,94 → I = 1,33.

 

 

Especificações dos leds Cree XML2 U2:

 

Com esses leds agora no circuito tive os seguintes valores:

 

 

 

Essas medições me encheram de dúvidas:

 

Por que aqui houve um comportamento tão diferente do circuito dos leds comuns?

 

Na corrente deste circuito, com a limitação dos resistores + LM317T eu não deveria ter um valor bem próximo de 1,33 A para qualquer uma das quantidades de leds em série independente da tensão até o limite da fonte?

 

Não consegui descobrir onde estou errando ou equivocado com algum conceito. Sei que aqui muitos são especialistas na área e agradeço por qualquer ajuda.

 

 

 

[lithium_ion]

Você precisa levar em conta que esse circuito tem algumas perdas de tensão no CI. Percebe isso quando você colocou 6 LEDs no circuito, e a tensão em cada um caiu para menos de 3V em cada, não teve tensão suficiente pra chegar nos 10mA que precisava. Outro detalhe que precisa ser levado em conta é que como é um regulador linear, o "resto" da potência que não foi usada fica no CI, e gera bastante aquecimento nele, por exemplo: 10mA x 3,05v no led, dá +-30mW no led, agora no CI ficaria (Vfonte - Vled) x Corrente, ou seja 16,4v x 10mA, o que dá 164mW, eficiência de somente 18,5%. Certamente ao usar LEDs de maior potência, com a corrente maior o CI vai aquecer bastante, entrará em proteção térmica e pode até mesmo queimar.

adicionado 3 minutos depois

Provavelmente quando você colocou um led desse de alta potência, que deu 1,12A já poderia estar aquecendo demais, o que gera falhas.

[MOR_AL]

Bom.

Não li tudo, mas observei um erro conceitual e vou explicar.

Se você faz um circuito que simula uma fonte de corrente, ENTÃO o circuito vai fazer tudo para enviar a corrente para a carga.

Mas o circuito, na prática, tem lá suas limitações. Uma delas é a máxima tensão que ele pode fornecer com a corrente projetada.

Vamos calcular.

Se sua carga for de 1 Ohm e a corrente for de 0,01A, então a tensão sobre a carga TEM QUE SER:

V = R x I = 1 x 0,01 = 0,01 volt.

Idem para 10 Ohms e 1A   V = 10 X 1 = 10V

Idem para 1000 x 1A = 1000 VOLTS. ÔPA!!!! Mas a saída do seu circuito só vai até "19,45 volts". 

Com uma resistência de carga infinita e uma corrente de 0,01A, a tensão sobre a carga seria infinita. Então o circuito vai aumentando a tensão para ver se consegue enviar a corrente especificada, mas quando chega a "19,45 volts" ela não consegue aumentar mais a tensão. Neste caso, o circuito interno inicia sua limitação. Ele entra na região NÃO LINEAR de funcionamento e deixa de funcionar como uma fonte de corrente. Finalizando com a tensão máxima que ele pode fornecer e a corrente de ZERO amperes.

MOR_AL