LED-ohjainsirun esittely
autoelektroniikkateollisuuden nopean kehityksen myötä suuritiheyksisiä LED-ohjainsiruja, joilla on laaja tulojännitealue, käytetään laajalti autovalaistuksessa, mukaan lukien ulko-etu- ja takavalaistus, sisävalaistus ja näytön taustavalo.
LED-ohjainpiirit voidaan jakaa analogiseen himmennykseen ja PWM-himmennykseen himmennysmenetelmän mukaan.Analoginen himmennys on suhteellisen yksinkertaista, PWM-himmennys on suhteellisen monimutkaista, mutta lineaarinen himmennysalue on suurempi kuin analoginen himmennys.LED-ohjainsiru luokan virranhallintasiruna, jonka topologia on pääasiassa Buck ja Boost.buck-piirin lähtövirta jatkuva niin, että sen lähtövirran aaltoilu on pienempi, mikä vaatii pienemmän lähtökapasitanssin, mikä edistää piirin suuren tehotiheyden saavuttamista.
Kuva 1 Lähtövirran tehostus vs. Buck
LED-ohjainsirujen yleiset ohjaustilat ovat virtatila (CM), COFT (ohjattu OFF-aika) -tila, COFT & PCM (huippuvirran tila).Nykyiseen tilansäätöön verrattuna COFT-ohjaustila ei vaadi silmukan kompensointia, mikä parantaa tehotiheyttä, mutta sillä on nopeampi dynaaminen vaste.
Toisin kuin muut ohjaustilat, COFT-ohjaustilan sirussa on erillinen COFF-nasta poiskytkentäajan asettelua varten.Tässä artikkelissa esitellään COFFin ulkoisen piirin kokoonpano ja varotoimet, jotka perustuvat tyypilliseen COFT-ohjattuihin Buck LED -ohjainsiruun.
COFF:n peruskokoonpano ja varotoimet
COFT-tilan ohjausperiaate on, että kun induktorin virta saavuttaa asetetun virtatason, ylempi putki sammuu ja alempi putki kytkeytyy päälle.Kun sammutusaika saavuttaa tOFF-arvon, ylempi putki kytkeytyy uudelleen päälle.Kun ylempi putki sammuu, se pysyy pois päältä vakioajan (tOFF).tOFF asetetaan kondensaattorilla (COFF) ja lähtöjännitteellä (Vo) piirin reunalla.Tämä näkyy kuvassa 2. Koska ILED on tiukasti säädelty, Vo pysyy lähes vakiona laajalla tulojännitteiden ja lämpötilojen alueella, mikä johtaa lähes vakioon tOFF:iin, joka voidaan laskea Vo:n avulla.
Kuva 2. poiskytkentäajan ohjauspiiri ja tOFF-laskentakaava
On huomattava, että kun valittu himmennysmenetelmä tai himmennyspiiri vaatii oikosulkua, piiri ei käynnisty oikein tällä hetkellä.Tällä hetkellä induktorin virran aaltoilu tulee suureksi, lähtöjännitteestä tulee hyvin matala, paljon pienempi kuin asetettu jännite.Kun tämä vika ilmenee, kelan virta toimii suurimmalla poiskytkentäajalla.Yleensä sirun sisällä asetettu maksimi poiskytkentäaika saavuttaa 200us ~ 300us.Tällä hetkellä induktorin virta ja lähtöjännite näyttävät siirtyvän hikkatilaan eivätkä voi tulostaa normaalisti.Kuvassa 3 on esitetty TPS92515-Q1:n induktorin virran ja lähtöjännitteen epänormaali aaltomuoto, kun kuormaan käytetään shunttivastusta.
Kuvassa 4 on esitetty kolmen tyyppisiä piirejä, jotka voivat aiheuttaa yllä olevia vikoja.Kun himmentämiseen käytetään shuntti-FET:iä, kuormalle valitaan shunttivastus ja kuormana on LED-kytkentämatriisipiiri, jotka kaikki voivat katkaista lähtöjännitteen ja estää normaalin käynnistyksen.
Kuva 3 TPS92515-Q1 kelan virta ja lähtöjännite (vastuksen kuormituslähdön oikosulku)
Kuva 4. Piirit, jotka voivat aiheuttaa oikosulkuja
Tämän välttämiseksi, vaikka lähtö olisi oikosulussa, COFF:n lataamiseen tarvitaan silti lisäjännite.Rinnakkaissyöttö, jota VCC/VDD voidaan käyttää lataamaan COFF-kondensaattoreita, ylläpitää vakaata poiskytkentäaikaa ja pitää jatkuvan aaltoilun.Asiakkaat voivat varata vastuksen ROFF2 VCC/VDD:n ja COFF:n väliin piiriä suunniteltaessa kuvan 5 mukaisesti helpottaakseen myöhemmin tehtävää virheenkorjaustyötä.Samanaikaisesti TI-sirun tietolomake antaa yleensä tietyn ROFF2-laskentakaavan sirun sisäisen piirin mukaisesti helpottaakseen asiakkaan vastuksen valintaa.
Kuva 5. SHUNT FET -ulkoinen ROFF2-parannuspiiri
Otetaan esimerkkinä kuvan 3 TPS92515-Q1:n oikosulkulähtövika, kuvan 5 muokattua menetelmää käytetään lisäämään ROFF2 VCC:n ja COFF:n väliin COFF:n lataamiseksi.
ROFF2:n valinta on kaksivaiheinen prosessi.Ensimmäinen vaihe on laskea tarvittava sammutusaika (tOFF-Shunt), kun lähdössä käytetään shunttivastusta, missä VSHUNT on lähtöjännite, kun shunttivastusta käytetään kuormaan.
Toinen vaihe on käyttää tOFF-Shunttia ROFF2:n laskemiseen, joka on maksu VCC:ltä COFF:lle ROFF2:n kautta, laskettuna seuraavasti.
Valitse laskelman perusteella sopiva ROFF2-arvo (50k Ohm) ja kytke ROFF2 VCC:n ja COFF:n välille kuvan 3 vikatapauksessa, kun piirin lähtö on normaali.Huomaa myös, että ROFF2:n tulisi olla paljon suurempi kuin ROFF1;jos se on liian alhainen, TPS92515-Q1:ssä on minimaalisia käynnistysaikaongelmia, mikä lisää virtaa ja mahdollista vaurioitumista sirulaitteeseen.
Kuva 6. TPS92515-Q1 induktorin virta ja lähtöjännite (normaali ROFF2:n lisäämisen jälkeen)
Postitusaika: 15.2.2022