Введення чіпа драйвера світлодіодів
зі швидким розвитком промисловості автомобільної електроніки світлодіодні драйвери високої щільності з широким діапазоном вхідної напруги широко використовуються в автомобільному освітленні, включаючи зовнішнє переднє та заднє освітлення, внутрішнє освітлення та підсвічування дисплея.
Мікросхеми світлодіодного драйвера можна розділити на аналогове затемнення та ШІМ-затемнення відповідно до методу затемнення.Аналогове затемнення відносно просте, ШІМ-регулювання відносно складне, але діапазон лінійного затемнення більший, ніж аналогове затемнення.Чіп світлодіодного драйвера як клас чіпа управління живленням, його топологія в основному Buck і Boost.Вихідний струм понижувальної схеми є безперервним, щоб пульсації вихідного струму були меншими, що вимагає меншої вихідної ємності, що сприяє досягненню високої щільності потужності схеми.
Малюнок 1 Вихідний струм Boost проти Buck
Загальні режими керування мікросхемами драйверів світлодіодів: режим струму (CM), режим COFT (контрольований час вимкнення), режим COFT і PCM (режим пікового струму).Порівняно з керуванням поточним режимом, режим керування COFT не потребує компенсації петлі, що сприяє покращенню щільності потужності, маючи при цьому швидшу динамічну реакцію.
На відміну від інших режимів керування, мікросхема режиму керування COFT має окремий контакт COFF для налаштування часу вимкнення.У цій статті описано конфігурацію та запобіжні заходи для зовнішньої схеми COFF на основі типового чіпа драйвера Buck LED, керованого COFT.
Базова конфігурація COFF і запобіжні заходи
Принцип керування режимом COFT полягає в тому, що коли струм індуктора досягає рівня струму відключення, верхня трубка вимикається, а нижня трубка вмикається.Коли час вимкнення досягає tOFF, верхня трубка вмикається знову.Після того, як верхня трубка вимкнеться, вона залишатиметься вимкненою протягом постійного часу (tOFF).tOFF встановлюється конденсатором (COFF) і вихідною напругою (Vo) на периферії ланцюга.Це показано на малюнку 2. Оскільки ILED жорстко регулюється, Vo залишатиметься майже постійним у широкому діапазоні вхідних напруг і температур, що призводить до майже постійного tOFF, яке можна обчислити за допомогою Vo.
Рисунок 2. Схема керування часом вимкнення та формула розрахунку tOFF
Слід зазначити, що коли для вибраного методу димування або схеми диммування потрібне замикання виходу, у цей час схема не запуститься належним чином.У цей час пульсації струму індуктора стають великими, вихідна напруга стає дуже низькою, набагато меншою за встановлену напругу.При виникненні цієї несправності струм індуктора буде працювати з максимальним часом вимкнення.Зазвичай максимальний час вимкнення, встановлений всередині мікросхеми, досягає 200~300 мкс.У цей час струм індуктивності та вихідна напруга, здається, переходять у режим гикавки та не можуть нормально виводитися.На малюнку 3 показано аномальну форму сигналу струму індуктивності та вихідної напруги TPS92515-Q1, коли для навантаження використовується шунтуючий резистор.
На малюнку 4 показано три типи ланцюгів, які можуть спричинити вищевказані несправності.Коли шунтовий польовий транзистор використовується для затемнення, шунтуючий резистор вибирається для навантаження, а навантаженням є схема комутаційної матриці світлодіодів, усі вони можуть замкнути вихідну напругу та перешкодити нормальному запуску.
Рисунок 3 Струм індуктора TPS92515-Q1 і вихідна напруга (коротке замикання на виході навантаження резистора)
Малюнок 4. Ланцюги, які можуть спричинити коротке замикання на виході
Щоб уникнути цього, навіть якщо вихід замкнутий, все одно потрібна додаткова напруга для зарядки COFF.Паралельне живлення, яке можна використовувати як VCC/VDD, заряджає конденсатори COFF, підтримує стабільний час вимкнення та зберігає постійні пульсації.Клієнти можуть зарезервувати резистор ROFF2 між VCC/VDD і COFF під час проектування схеми, як показано на малюнку 5, щоб полегшити роботу з налагодження пізніше.У той же час у таблиці даних мікросхеми TI зазвичай міститься конкретна формула розрахунку ROFF2 відповідно до внутрішньої схеми мікросхеми, щоб полегшити клієнту вибір резистора.
Малюнок 5. Зовнішня схема покращення ROFF2 SHUNT FET
Взявши за приклад вихідну помилку короткого замикання TPS92515-Q1 на малюнку 3, модифікований метод на малюнку 5 використовується для додавання ROFF2 між VCC і COFF для зарядки COFF.
Вибір ROFF2 є двоетапним процесом.Першим кроком є обчислення необхідного часу вимкнення (tOFF-Shunt), коли шунтуючий резистор використовується для виходу, де VSHUNT є вихідною напругою, коли шунтуючий резистор використовується для навантаження.
Другим кроком є використання tOFF-Shunt для обчислення ROFF2, який є зарядом від VCC до COFF через ROFF2, розрахованим наступним чином.
На основі розрахунку виберіть відповідне значення ROFF2 (50 кОм) і підключіть ROFF2 між VCC і COFF у випадку несправності на малюнку 3, коли вихід схеми нормальний.Також зауважте, що ROFF2 має бути набагато більшим за ROFF1;якщо він занадто низький, TPS92515-Q1 матиме проблеми з мінімальним часом увімкнення, що призведе до збільшення струму та можливого пошкодження мікросхеми.
Рисунок 6. Струм індуктора TPS92515-Q1 і вихідна напруга (норма після додавання ROFF2)
Час публікації: 15 лютого 2022 р