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MAX16805/MAX16806: Dimmer para LEDs

La iluminación LED está expandiéndose de una manera sorprendente tanto en el mercado de consumo como en el industrial. Hace poco tiempo resultaba raro encontrar una casa iluminada en su totalidad con LEDs; sin embargo, hoy es algo que no llama la atención. Lo mismo ocurre en un automóvil, en el alumbrado público y en muchas aplicaciones más. Para variar la intensidad lumínica de estos elementos se utiliza control por PWM y se logra una alta eficiencia con un ahorro energético considerable. El montaje que hoy te mostramos utiliza un circuito integrado de Maxim, el MAX16805/MAX16806, que te sorprenderá por su sencillez de uso y sus prestaciones. La iluminación del futuro, hoy en NeoTeo.

La serie de circuitos integrados MAX16800 de Maxim posee un rango de tensión de entrada tan interesante como alto. Preparados para trabajar hasta con 40Volts de tensión de entrada, estos Dimmers o “atenuadores activos” son ideales para aplicaciones en automóviles y en instalaciones donde se utilicen tensiones comprendidas entre 12Vots y 24Volts. Es decir, están diseñados de manera específica para que puedan ser conectados de manera directa a la batería de un coche (a su instalación eléctrica) sin necesidad de protección contra picos de tensión. Recordemos que el ámbito de un vehículo puede ser hostil para los sistemas electrónicos y en la mayoría de los casos las medidas de protección necesarias deben ser importantes. Sin embargo, en el caso de estos dispositivos, ese cuidado no requiere mayores atenciones. El circuito integrado genera una corriente constante hacia los LED que se puede establecer y pre-determinar por una resistencia específica, Rsense, que se conecta en serie con los diodos LEDs. Para mejorar la precisión y aumentar la inmunidad al ruido externo, la línea de circuitos MAX16800 utiliza una entrada configurada en modo diferencial (CS+, CS-) para determinar el sentido de la corriente y la real caída de tensión sobre Rsense.

El mejor desempeño de un sistema de atenuación de brillo para diodos LEDs se obtiene mediante la modulación por ancho de pulso (PWM). Una de las opciones de operación de la serie MAX16800 es mediante la aplicación de una señal PWM a la entrada de habilitación. De este modo, la corriente a través de los LED se conecta o no y se apaga al ritmo establecido por la señal PWM de control externo. La inmunidad a la interferencia electromagnética (EMI) es importante en aplicaciones automotrices. Posee igual importancia el hecho de no generar EMI que pueda perjudicar el normal funcionamiento de otros sistemas electrónicos dentro del mismo vehículo. La conmutación de la corriente (al encender y apagar el/los LEDs) es, sin embargo, una fuente típica de la radiación de EMI. Por lo tanto, para reducir las emisiones de interferencias electromagnéticas durante el trabajo del PWM y la regulación del trabajo externo, los MAX16800 utilizan circuitos elaborados de manera tal que sean capaces de suavizar los bordes de la conmutación de las señales y de este modo reducir de manera notable la emisión de ruido eléctrico al exterior desde el encapsulado que alberga al circuito.

Muchas aplicaciones de iluminación no requieren de un microcontrolador para generar la señal PWM de regulación. Los circuitos integrados “LED DriversMAX16805 y MAX16806 están disponibles para esas situaciones. Ambos pueden generar una señal PWM de manera interna  con una “modulación” establecida por una tensión externa que se aplica a la entrada DIM. El MAX16806 también tiene la posibilidad de conectar un interruptor de entrada (SW) para reemplazar la configuración de un potenciómetro analógico. Es decir, ambos dispositivos pueden manejarse mediante una señal PWM externa proveniente desde un microcontrolador, además de poder funcionar de manera autónoma y solitaria gracias al ajuste de un simple potenciómetro o de un pulsador de “On-Off” (MAX16806). La detección del modo de operación es automática y el circuito integrado adopta el modo de trabajo que se le indica a través de este pin (DIM). En el caso de optar por un control mediante PWM, el dispositivo sincroniza su generador interno de PWM con la señal externa (que puede variar en un rango de frecuencias desde los 80Hz a los 2Khz) y sobre ella aplica la modulación PWM.  (0 a 100%  duty-cycle). Por su parte, una tensión analógica (entregada por un potenciómetro) que pueda variar entre 0,2 y 3Volts proporcionará un control total de la iluminación desde un mínimo a un máximo.

En algunas aplicaciones de iluminación se realiza un seguimiento muy cuidado de las condiciones de temperatura de trabajo de los LEDs. Esta práctica se profundiza de manera especial en lugares con limitaciones de espacio donde la disipación de calor es pobre. El exceso de temperatura de trabajo de un LED reduce su vida útil y por lo tanto se contrapone a una de las principales ventajas de esta fuente de luz: su larga duración respecto a los sistemas conocidos (CFL, incandescentes, etc.). Afortunadamente, esta situación se puede evitar mediante la reducción del brillo del LED o, lo que sería lo mismo, mediante la atenuación del ciclo de trabajo del LED. El MAX16806 tiene entradas para un sensor de temperatura exterior (de trabajo de los LEDs) y posee además un sistema de control de temperatura de trabajo que evita el sobre-calentamiento del propio chip (Over Temperature Protection). Cuando un exceso de temperatura se detecta, el dispositivo aumenta la atenuación del ciclo de trabajo hasta que la temperatura vuelve a un valor aceptable. Los umbrales de temperatura y la regulación deseada se pueden programar con la interfaz serie (bus I2C) y se puede almacenar en la memoria EEPROM que trae incorporado el dispositivo. Esta característica de detección de temperatura elimina la necesidad de un disipador de calor, cuidando de este modo los costos y el ahorro de tamaño de construcción.

Como mencionamos antes, se realiza la programación de los registros del MAX16805 y en ellos podemos ajustar valores diversos como: la corriente de trabajo del sistema final, los umbrales de temperatura de los LEDs y del propio IC, los valores deseados para la excursión de la rampa que, potenciómetro mediante, determinará el nivel de iluminación entregado por los LEDs, y otras variables tales como el valor de tensión diferencial de entrada del sensor de corriente de LEDs. De todos modos, las hojas de datos del MAX16805 / MAX16806 son muy claras en cuanto a los valores que adquieren los registros a la hora de conectar el circuito integrado a la tensión de alimentación. Debemos recordar que los registros siempre retornan a un valor “de inicio” y no retienen los datos a cada corte de energía. Para estos casos, mediante el bus I2C, el sistema de control se debe encargar de leer la EEPROM interna del dispositivo y cargarla en los respectivos registros a la hora de una puesta en funcionamiento desde cero. Para el caso de la rampa que puede manejar el potenciómetro, se comprenden valores desde 0 a 3Volts. En tanto que para la Rsense, se debe considerar que sobre ella caerá una tensión de 198mV.

Con los valores mencionados anteriormente podemos construir de manera muy sencilla nuestro Dimmer para diodos LED. Utilizando el regulador de 5Volts que incorpora el circuito integrado, podemos utilizar un resistor variable de 25K y una serie formada por una resistencia de 12K y otra de 4K7. De ese modo, sobre el potenciómetro tendremos 3Volts y una regulación en todo el rango de trabajo. Mientras tanto, para el caso de la Rsense, debemos saber de antemano cuántos diodos LED utilizaremos. En nuestro caso, que decidimos utilizar un arreglo de 36 LEDs, consideramos 12 conjuntos series (todo en paralelo) de 3 LEDs trabajando a una corriente de 20mA aproximadamente para cada rama de 3 LEDs. Esto resulta en una corriente total de 240mA. Por lo tanto, el resultado de dividir 0,198Volts (198mV) por los 0,24A (240mA) nos brinda un valor de Rsense igual a 0,825 Ohms.

Como a ese valor no lo teníamos a mano, calculamos la corriente para una resistencia de 1 Ohm y el resultado obtenido fue de 198mA para la totalidad de los LEDs. Distribuyendo esta corriente por las 12 ramas, obtenemos una corriente de 16,5mA para cada serie de 3 LEDs, una corriente muy segura que nos brindará una larga vida a los LEDs utilizados. Por último, podemos contarte que estos IC se pueden obtener solicitándolos como muestras gratis (samples) a Maxim desde su sitio web. Sin transistores de potencia externos, sin microcontroladores ni circuitos especiales. Sólo el MAX16805/MAX16806, un par de resistencias y capacitores y allí tienes un completo Dimmer para LEDs de alta eficiencia que se ajusta a cada necesidad. ¡Disfrútalo y muéstranos tus resultados en el Foro de Electrónica de NeoTeo!

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Escrito por Mario

Comentarios

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  1. Tengo muchas ganas de hacer este proyecto, lastima que no tengo los conocimientos suficientes en electrónica para aplicar lo que nos presentan en este artículo, tal vez algún día nos puedan brindar algún proyecto para los que somos nuevos en eso de la electrónica. Gracias Neoteo

    • Hola Ismael!

      No hacen falta demasiados conocimientos para llevar a cabo este tipo de proyectos. Sólo ganas de aprender y un puñado de materiales. Ni siquiera hace falta saber utilizar un soldador ya que el módulo del MAX16805 vienen construído como para trabajar en forma directa sobre un protoboard como he hecho yo.

      Luego, si decides montar el proyecto, puede ser necesario armar PCB (que Ariel Palazessi nos ha enseñado a hacer aqui en NeoTeo) y soldar materiales, pero para practicar basta con algunas resistencias comunes, capacitores clásicos y seguir de manera atenta las indicaciones del artículo.

      Además no olvides que para todo nivel de conocimiento tenemos el Foro de Electrónica de NeoTeo donde encontrarás lectores como tú que también están aprendiendo de manera contínua. Obvio, me encontrarás entre todos. Yo soy uno más.

      No te desanimes amigo!
      Sólo se trata de incrustar componentes en un protoboard y experimentar!
      De allí a armar tus propias luces LED de intensidad variable para tu casa hay una distancia muy corta!

      Te esperamos! Saludos!
      Mario

      • Gracias por tu respuesta y me animaste totalmente a realizar este proyecto, como te decía anteriormente no se mucho de electrónica y tampoco se interpretar muy bien los diagramas así que me pregunto si es posible que me puedas dar una especie de "lista de compras" para saber que comprar en la tienda de electrónica y poder reproducir lo mas fielmente posible lo que este articulo muestra.

        El MAX16805 ya lo pedí y solo me falta el resto. De ante mano muchas gracias y creo que tendrás un lector mas en el foro de electrónica.

    • Saludos falke!

      Este es un proyecto muy útil!
      La intensidad lumínica que se obtiene con tan poca potencia es impresionante! :))

      Lamento que cuando construyeron mi casa no pensé en dejar cañerías embutidas en la pared para instalar un cableado de 12Volts y alimentar las luminarias LED de toda la casa con estos sistemas. En la próxima casa … o en la próxima vida! :))

      Saludos amigo!
      Mario

  2. Terrible el articulo mario como siempre.-
    Una sola pregunta si podes respondermela mejor, como pido la muestra del intregrado a Maxim?
    Desde ya muchisimas gracias! 😀

    • Hola abc!

      Se podría lograr un efecto muy similar (casi el mismo) pero el parpadeo a baja intensidad sería muy notable por el ojo humano. El desarrollo debería ser muy elaborado y económicamente sería poco viable.

      Con las lámparas incandescentes sucedía que el parpadeo se notaba cuando hacíamos "dimmers sencillos". Con un LED que tiene una velocidad de respuesta altamente superior a una lámpara incandescente el efecto no deseado sería más notable.

      Por este motivo se utiliza PWM a altas frecuencias. Para que no haya parpadeos o intermitencias de encendido molestas.

      Resumiendo: Sí, se puede, pero el circuito debiera ser muy elaborado para lograr un resultado satisfactorio.

      Saludos!
      Mario

  3. Genial!!! yo uso para muchas cosa la modulación PWM ahora la estoy usando para un auto a control remoto (control de velocidad), lo único que me cuesta de la modulación PWM es calcular o saber que frecuencia usar respecto a la aplicación o proyecto que quiero. Hablando de eso que frecuencia de PWM se usa en este montaje.

    Muchas gracia y ya estoy visitando el foro de electrónica de neoteo esta muy bueno.

    • Hola Truko!

      En este proyecto, al trabajar con un potenciómetro sobre la entrada DIM del MAX16805, el propio IC determina un PWM de 200Hz. Si en cambio decides controlar el brillo de los LEDs con una entrada PWM puedes variar la frecuencia entre 80Hz y 2Khz. Está escrito en el artículo y está expresado además en las hojas de datos del IC.

      Saludos Truko!
      Gracias por estar con nosotros!
      Mario

  4. Notable el articulo, como todo lo de electronica es una pagina notable.

    TEngo unos lios con unos dimmers convencionales, me generan ruido en cualquier radio, lo cual es muy molesto, sobretodo cuando escucho a Peñarol.
    Existe solucion para eso.

    SAludos desde la Republica Oriental

    • Hola pancho!

      Los dimmers convencionales (que trabajan sobre la línea de 220VAC) tienen ese defecto. Me pasaba cuando quería escuchar a Independiente 😉

      No hay forma de solucionar eso porque al conmutar el triac utiliza la instalación eléctrica como antena y desparrama el ruido por toda la casa … (y algún vecino también debe tener probemas de ruido en AM).

      Con este sistema a LEDs, al trabajar con 12Volts la irradiación es menor y provoca menos ruidos molestos.

      Saludos pancho!
      Mario

  5. Un excelente artículo como siempre Mario, te felicito.
    Tengo un dimmer para una lámara incandescente que hice yo mismo, tengo un par de lamparas de LEDs en la iluminación de mi pasillo y me gustaría hacer este circuito que nos presentas. La verdad me encantan todos los proyectos que nos muestras, son muy útiles y siempre nos explicas todo muy claramente.
    Espero ver otro de tus artículos muy pronto. Felicidades.

    • Gracias por tus saludos Electrodark!

      Este Dimmer es muy útil y puede administrar el trabajo de una importante cantidad de LEDs. Está muy interesante.

      Saludos!
      Mario

  6. Qué tal Mario! Soy Emilio de Argentina. Siempre sigo tus artículos de electrónica, son muy interesantes.

    Me interesa mucho saber como hiciste la solder mask en el pcb, ya que el aspecto es realmente profesional. Voy a chequear los comentarios esperando por tu respuesta, saludos!

    • Hola Emilio!

      No sé como está hecho el solder mask de la placa. Yo la obtuve ya construída de parte de la gente de Automatismos Mar del Plata. Realmente es una belleza la construcción y como bien dices, el aspecto es muy profesional.
      Intentaré averiguar donde se construyen estas placas si te interesa.

      Saludos!
      Mario

  7. Una pregunta Amigo Mario,
    Cuantos es el máximo que puedo pedir de estos "maxim" como samples ya que en la pagina no indican cuanto es el limite.

    • Hola amigo!

      La cantidad varía según el producto. En algunos casos envían sólo 1, en otros 3, 5 o 10. No he pedido los samples (expliqué un par de comentarios más arriba como lo obtuve) así que no sabría decirte cuántos envían de este IC. Me arriesgo a decir que 5 unidades, pero es una idea mía. Hay que intentarlo para saberlo 😉

      Saludos!
      Mario

  8. Yo tambien quiero saber lo mismo que pregunto Pic-Codelic
    Y otra pregunta, que quiere decir esto?
    "Please note that public domain e-mail addresses (e.g. @yahoo.com, @gmail.com, etc.) are not supported with free samples. If you are using a public domain e-mail address, please logout and re-login with a business or educational e-mail address."
    Quiere decir que mi cuenta de Hotmail no sirve para los pedidos? 🙁

    • Lo que te ha dicho Jukinch, amigo Elvis

      Las empresas rechazan los pedidos que no sean de empresas, dominios propios o universidades. Intenta conseguir alguno que no sea de los que te mencionan.

      Saludos!
      Mario

    • Con que uses un email que no sea tan conocido alcanza, por ejemplo yo uso GMX para esa clase de cosas, fijate que seguro con eso no vas a tener problemas. Saludos.

      • Ola quiero saber si se puede utilizar igualmente para 448 leds agrupados en 3. Porque el rsense me da un valor de .066 ohms y no se si existe una resistencia de ese valor

  9. Hola Mario mi caso es que tengo conocimientos aceptables de electricidad pero de electronica ni idea.Me gustaria saber si me puedes ayudar con las dudas de un proyecto que tengo en mente.Que necesitaria para crear una iluminaria de LED para 230AC y que ademas de lograr un rendimiento optimo de la luz,se pudiese graduar su intensidad.Dimmers? trimmers? resistencias?.Antes de nada gracias por tu tiempo y felicidades por tu labor de divulgacion.

    Un abrazo desde la ciudad condal.

  10. Hola, teng pensado un proyecto que parte de el const de un control RGB con PWM. Cada color manejado por una salida PWM. Conocen algun CI de MAXIM u otro que tenga mas de una salida PWM y me evite utilizar un microcontrolador.?

  11. Hola, teng pensado un proyecto que parte de el const de un control RGB con PWM. Cada color manejado por una salida PWM. Conocen algun CI de MAXIM u otro que tenga mas de una salida PWM y me evite utilizar un microcontrolador.?

  12. Mario un gusto haber encontrado éste proyecto. Mi nombre es Sergio (usuario recién registrado como sdltonino). La verdad es que no he sido muy adepto a la web no más que para completar el trabajo en donde trabajaba hasta hace unos meses. Pero por necesidad, ahora me he puesto a ver temas de electrónica ya que se me presentaron algunos proyectos referidos a iluminación led. Y buscando encontré éste foro y tu proyecto de led, ya que necesito aplicar ésta solución para un proyecto que me han planteado en cuanto a iluminación con led.
    Veo que hace un tiempo que está el proyecto planteado (desde febrero de 2011, casi un año, pero bueno nunca es tarde).
    Vamos al lo que quiero consultarte, si está dentro de lo que puedas responderme. He visto algunas respuestas a consultas de los participantes del foro, que he recabado. Creo que recibiré una respuesta obvia, pero si uno no pregunta, como aprende no…..
    El CI, que es una eepron, ya viene programada para dar la función que le has hecho dar en tu proyecto?
    Por lo que he leído en tu explicación, se podría cambiar dicha programación? Cómo, con qué cargador?, etc.
    La salida del CI es un tren de pulsos, y lo que haces al girar el pote es aumentar o bajar la frecuencia de ese tren de pulsos con la valor de rampa?
    No obstante el funcionamiento que tiene es muy bueno, amplio y suficiente para lo proyectado.
    Perdón si peco de ignorante, pero son dudas que se me plantearan.
    Desde ya muchas gracias, un abrazo y felicidades.

  13. Hola Mario, una pregunta, he pedido los chips y me han llegado pero sin la placa, solo el encapsulado, a ti te llegaron de la misma forma o te llegó el chip soldado a la placa.

    Gracias de antemano.
    Saludos.

  14. Hola mi problema es que compre 2 (a falta de uno), de los integrados de max16805 de este tutorial : http://www.neoteo.com/max16805-max16806-dimmer-para-leds y me encuentro que en el protoboard el proyecto no anda.Un tema es que en el video se ven mas componentes y conecciones que no estan claras en el circuito original. Mi pregunta es si me podrian pasar por mail un circuito impreso completo y detallado de este proyecto…ya que me gaste $150 mas el pago de envio, para que este trabajo funcione correctamente.Agradeceria todos los detalles que puedan darme para que funcione sin tener que molestarlos con mas preguntas. Desde ya muchas gracias y espero respuesta.
    ROBERTO

  15. Hola Mario,

    Yo ya he realizado el proyecto de la aplicación Android con el modulo bluetooth, nada mas que yo he utilizado el modulo "HC-05" en vez del "HC-06", para el simple encendido y apagado de un solo LED con una tarjeta Arduino y todo ha funcionado de maravilla.

    Ahora quiero hacerlo mas compacto utilizando una pequeña placa con todo el circuito e implementar un PIC (estaba pensando utilizar el PIC16f628A) ya que cuenta con 1 salida PWM y comunicacion serial RX y TX para el módulo bluetooth.

    El único problema que me surge es en cuanto a la tira de LEDS y como voy a hacer que se enciendan. Quiero utilizar el circuito del IRFZ44N para poder encenderlos, pero no entiendo como se deben conectar y con que valores de resistencias.

    Entiendo muy bien el circuito del MAX16805 para conectar los LEDS, pero me gustaría saber si puedieras hacer un esquema para conectar cualquier cantidad de LEDS y activar estos con el IRFZ44N.

    Por ejemplo en el video que realizaste noto que de cada lado de la protoboard hay un arreglo de LED’s de 4 filas X 9 columnas de LEDS

    Pero por ejemplo si quiero hacer placas de 2 x 80 o 3 x 40, etc. Como podría activar estas cantidades y con que valores de resistencias o capacitores.

    Espero puedas ayudarme con esta duda tan básica, pero es que nunca he dado con encender varios LED’S al mismo tiempo y me gustaría construir algunas luminarías LED para mi casa, controladas por bluetooth con Android, sería genial!!.

  16. Hola buenar tardes
    este cicuito con la placa donde lo puedo comprar ya que solo lo he encontrado el CI smd pero se me complicaria para soldarlo me puedes ayudar gracias

  17. Sa1udos:

    Endonde o como puedo adquirir este circuito MAX16805/MAX16806. , para fabricar yo una lampara como esta por su atencion gracias

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