Wprowadzenie do układu sterownika LED
wraz z szybkim rozwojem przemysłu elektroniki samochodowej, chipy sterownika LED o dużej gęstości i szerokim zakresie napięcia wejściowego są szeroko stosowane w oświetleniu samochodowym, w tym w zewnętrznym oświetleniu przednim i tylnym, oświetleniu wnętrz i podświetlaniu wyświetlaczy.
Układy sterowników LED można podzielić na ściemnianie analogowe i ściemnianie PWM zgodnie z metodą ściemniania.Ściemnianie analogowe jest stosunkowo proste, ściemnianie PWM jest stosunkowo złożone, ale zakres ściemniania liniowego jest większy niż ściemnianie analogowe.Układ sterownika LED jako klasa układu zarządzania energią, jego topologia to głównie Buck i Boost.Prąd wyjściowy obwodu buck jest ciągły, dzięki czemu tętnienie prądu wyjściowego jest mniejsze, co wymaga mniejszej pojemności wyjściowej, co bardziej sprzyja osiągnięciu dużej gęstości mocy obwodu.
Rysunek 1 Zwiększenie prądu wyjściowego w funkcji Buck
Typowe tryby sterowania chipów sterownika LED to tryb prądu (CM), tryb COFT (kontrolowany czas wyłączenia), tryb COFT i PCM (tryb prądu szczytowego).W porównaniu do sterowania w trybie prądowym, tryb sterowania COFT nie wymaga kompensacji pętli, co sprzyja poprawie gęstości mocy, przy jednoczesnej szybszej reakcji dynamicznej.
W przeciwieństwie do innych trybów sterowania, układ sterowania COFT ma oddzielny pin COFF do ustawiania czasu wyłączenia.W tym artykule przedstawiono konfigurację i środki ostrożności dotyczące zewnętrznego obwodu COFF w oparciu o typowy układ sterownika Buck LED sterowany przez COFT.
Podstawowa konfiguracja COFF i środki ostrożności
Zasada sterowania w trybie COFT polega na tym, że gdy prąd cewki indukcyjnej osiągnie ustawiony poziom prądu, górna rura wyłącza się, a dolna rura włącza się.Gdy czas wyłączenia osiągnie tOFF, górna rura włącza się ponownie.Po wyłączeniu górnej rury, pozostanie ona wyłączona przez stały czas (tOFF).tOFF jest ustawiane przez kondensator (COFF) i napięcie wyjściowe (Vo) na obwodzie obwodu.Pokazano to na rysunku 2. Ponieważ dioda ILED jest ściśle regulowana, Vo pozostanie prawie stałe w szerokim zakresie napięć wejściowych i temperatur, co skutkuje prawie stałym tOFF, które można obliczyć za pomocą Vo.
Rysunek 2. Schemat regulacji czasu wyłączenia i wzór na obliczenie tOFF
Należy pamiętać, że gdy wybrana metoda ściemniania lub obwód ściemniania wymaga zwarcia wyjścia, obwód nie uruchomi się w tym momencie prawidłowo.W tym momencie tętnienie prądu cewki indukcyjnej staje się duże, napięcie wyjściowe staje się bardzo niskie, znacznie mniejsze niż ustawione napięcie.Gdy wystąpi ta awaria, prąd cewki będzie działał z maksymalnym czasem wyłączenia.Zwykle maksymalny czas wyłączenia ustawiony w chipie osiąga 200 ~ 300 us.Wydaje się, że w tym momencie prąd cewki indukcyjnej i napięcie wyjściowe przechodzą w tryb czkawki i nie mogą normalnie wyprowadzać sygnału.Rysunek 3 przedstawia nieprawidłowy przebieg prądu cewki indukcyjnej i napięcia wyjściowego TPS92515-Q1, gdy w obciążeniu zastosowano rezystor bocznikowy.
Rysunek 4 przedstawia trzy typy obwodów, które mogą powodować powyższe usterki.Gdy do ściemniania używany jest bocznik FET, do obciążenia wybierany jest rezystor bocznikowy, a obciążeniem jest obwód matrycy przełączającej LED, wszystkie z nich mogą spowodować zwarcie napięcia wyjściowego i uniemożliwić normalny rozruch.
Rysunek 3 Prąd cewki TPS92515-Q1 i napięcie wyjściowe (zwarcie na wyjściu obciążenia rezystora)
Rysunek 4. Obwody, które mogą powodować zwarcia na wyjściu
Aby tego uniknąć, nawet gdy wyjście jest zwarte, nadal potrzebne jest dodatkowe napięcie do ładowania COFF.Zasilanie równoległe, które można wykorzystać VCC/VDD, ładuje kondensatory COFF, utrzymuje stabilny czas wyłączenia i utrzymuje stałe tętnienie.Klienci mogą zarezerwować rezystor ROFF2 pomiędzy VCC/VDD i COFF podczas projektowania obwodu, jak pokazano na rysunku 5, aby ułatwić późniejsze prace związane z debugowaniem.Jednocześnie arkusz danych chipa TI zwykle podaje konkretny wzór obliczeniowy ROFF2 zgodnie z wewnętrznym obwodem chipa, aby ułatwić klientowi wybór rezystora.
Rysunek 5. Zewnętrzny obwód ulepszający ROFF2 SHUNT FET
Biorąc za przykład zwarcie wyjścia TPS92515-Q1 na rysunku 3, zmodyfikowana metoda na rysunku 5 służy do dodania ROFF2 między VCC i COFF w celu ładowania COFF.
Wybór ROFF2 jest procesem dwuetapowym.Pierwszym krokiem jest obliczenie wymaganego czasu wyłączenia (tOFF-Shunt), gdy na wyjściu używany jest rezystor bocznikowy, gdzie VSHUNT to napięcie wyjściowe, gdy rezystor bocznikowy jest używany jako obciążenie.
Drugim krokiem jest użycie tOFF-Shunt do obliczenia ROFF2, czyli opłaty od VCC do COFF poprzez ROFF2, obliczonej w następujący sposób.
Na podstawie obliczeń wybierz odpowiednią wartość ROFF2 (50 kΩ) i podłącz ROFF2 między VCC i COFF w przypadku usterki pokazanej na rysunku 3, gdy wyjście obwodu jest normalne.Należy również pamiętać, że ROFF2 powinien być znacznie większy niż ROFF1;jeśli jest zbyt niski, TPS92515-Q1 będzie doświadczał problemów z minimalnym czasem włączenia, co spowoduje wzrost prądu i możliwe uszkodzenie układu scalonego.
Rysunek 6. Prąd cewki TPS92515-Q1 i napięcie wyjściowe (normalne po dodaniu ROFF2)
Czas publikacji: 15 lutego 2022 r