Εισαγωγή τσιπ προγράμματος οδήγησης LED
Με την ταχεία ανάπτυξη της βιομηχανίας ηλεκτρονικών αυτοκινήτων, τα τσιπ οδηγών LED υψηλής πυκνότητας με μεγάλο εύρος τάσης εισόδου χρησιμοποιούνται ευρέως στον φωτισμό αυτοκινήτων, συμπεριλαμβανομένου εξωτερικού φωτισμού εμπρός και πίσω, εσωτερικού φωτισμού και οπίσθιου φωτισμού οθόνης.
Τα τσιπ οδηγών LED μπορούν να χωριστούν σε αναλογικό dimming και PWM dimming σύμφωνα με τη μέθοδο dimming.Η αναλογική μείωση της φωτεινότητας είναι σχετικά απλή, η μείωση της φωτεινότητας PWM είναι σχετικά περίπλοκη, αλλά το εύρος γραμμικής μείωσης της φωτεινότητας είναι μεγαλύτερο από το αναλογικό.Τσιπ οδηγού LED ως κατηγορία τσιπ διαχείρισης ενέργειας, η τοπολογία του κυρίως Buck and Boost.Το ρεύμα εξόδου του κυκλώματος buck είναι συνεχές, έτσι ώστε ο κυματισμός του ρεύματος εξόδου του να είναι μικρότερος, απαιτώντας μικρότερη χωρητικότητα εξόδου, πιο ευνοϊκό για την επίτευξη υψηλής πυκνότητας ισχύος του κυκλώματος.
Σχήμα 1 Ενίσχυση ρεύματος εξόδου έναντι Buck
Οι συνήθεις λειτουργίες ελέγχου των τσιπ οδηγών LED είναι η τρέχουσα λειτουργία (CM), η λειτουργία COFT (ελεγχόμενος χρόνος απενεργοποίησης), η λειτουργία COFT & PCM (λειτουργία ρεύματος αιχμής).Σε σύγκριση με τον τρέχοντα έλεγχο λειτουργίας, η λειτουργία ελέγχου COFT δεν απαιτεί αντιστάθμιση βρόχου, η οποία συμβάλλει στη βελτίωση της πυκνότητας ισχύος, ενώ έχει ταχύτερη δυναμική απόκριση.
Σε αντίθεση με άλλες λειτουργίες ελέγχου, το τσιπ λειτουργίας ελέγχου COFT διαθέτει ξεχωριστή ακίδα COFF για ρύθμιση εκτός χρόνου.Αυτό το άρθρο εισάγει τη διαμόρφωση και τις προφυλάξεις για το εξωτερικό κύκλωμα του COFF που βασίζεται σε ένα τυπικό τσιπ οδηγού Buck LED με έλεγχο COFT.
Βασική διαμόρφωση COFF και προφυλάξεις
Η αρχή ελέγχου της λειτουργίας COFT είναι ότι όταν το ρεύμα του επαγωγέα φτάσει στο επίπεδο ρεύματος απενεργοποίησης, ο επάνω σωλήνας σβήνει και ο κάτω σωλήνας ενεργοποιείται.Όταν ο χρόνος απενεργοποίησης φτάσει στο OFF, ο επάνω σωλήνας ανάβει ξανά.Αφού σβήσει ο επάνω σωλήνας, θα παραμείνει απενεργοποιημένος για σταθερό χρόνο (tOFF).Το tOFF ρυθμίζεται από τον πυκνωτή (COFF) και την τάση εξόδου (Vo) στην περιφέρεια του κυκλώματος.Αυτό φαίνεται στο Σχήμα 2. Επειδή το ILED είναι στενά ρυθμισμένο, το Vo θα παραμείνει σχεδόν σταθερό σε ένα ευρύ φάσμα τάσεων και θερμοκρασιών εισόδου, με αποτέλεσμα ένα σχεδόν σταθερό tOFF, το οποίο μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας Vo.
Εικόνα 2. Κύκλωμα ελέγχου χρόνου απενεργοποίησης και τύπος υπολογισμού tOFF
Θα πρέπει να σημειωθεί ότι όταν η επιλεγμένη μέθοδος μείωσης της φωτεινότητας ή το κύκλωμα μείωσης έντασης απαιτεί βραχυκύκλωμα εξόδου, το κύκλωμα δεν θα ξεκινήσει σωστά αυτήν τη στιγμή.Αυτή τη στιγμή, ο κυματισμός του ρεύματος του επαγωγέα γίνεται μεγάλος, η τάση εξόδου γίνεται πολύ χαμηλή, πολύ μικρότερη από την καθορισμένη τάση.Όταν συμβεί αυτή η αστοχία, το ρεύμα του επαγωγέα θα λειτουργεί με τον μέγιστο χρόνο απενεργοποίησης.Συνήθως ο μέγιστος χρόνος απενεργοποίησης που ορίζεται μέσα στο τσιπ φτάνει τα 200us~300us.Αυτή τη στιγμή το ρεύμα του επαγωγέα και η τάση εξόδου φαίνεται να μπαίνουν σε λειτουργία λόξυγκα και δεν μπορούν να εξάγουν κανονικά.Το σχήμα 3 δείχνει την ανώμαλη κυματομορφή του ρεύματος του επαγωγέα και της τάσης εξόδου του TPS92515-Q1 όταν χρησιμοποιείται η αντίσταση διακλάδωσης για το φορτίο.
Το σχήμα 4 δείχνει τρεις τύπους κυκλωμάτων που μπορεί να προκαλέσουν τα παραπάνω σφάλματα.Όταν το FET διακλάδωσης χρησιμοποιείται για μείωση της φωτεινότητας, η αντίσταση διακλάδωσης επιλέγεται για το φορτίο και το φορτίο είναι ένα κύκλωμα μήτρας μεταγωγής LED, όλα αυτά μπορεί να βραχυκυκλώσουν την τάση εξόδου και να εμποδίσουν την κανονική εκκίνηση.
Σχήμα 3 Ρεύμα και τάση εξόδου πηνίου TPS92515-Q1 (Σφάλμα εξόδου φορτίου αντίστασης)
Εικόνα 4. Κυκλώματα που μπορεί να προκαλέσουν βραχυκύκλωμα εξόδου
Για να αποφευχθεί αυτό, ακόμη και όταν η έξοδος είναι βραχυκυκλωμένη, χρειάζεται ακόμα μια πρόσθετη τάση για τη φόρτιση του COFF.Η παράλληλη παροχή που μπορεί να χρησιμοποιηθεί το VCC/VDD για τη φόρτιση των πυκνωτών COFF, διατηρεί σταθερό χρόνο απενεργοποίησης και διατηρεί σταθερό κυματισμό.Οι πελάτες μπορούν να δεσμεύσουν μια αντίσταση ROFF2 μεταξύ VCC/VDD και COFF κατά το σχεδιασμό του κυκλώματος, όπως φαίνεται στο Σχήμα 5, για να διευκολυνθεί η εργασία εντοπισμού σφαλμάτων αργότερα.Ταυτόχρονα, το φύλλο δεδομένων τσιπ TI συνήθως δίνει τον συγκεκριμένο τύπο υπολογισμού ROFF2 σύμφωνα με το εσωτερικό κύκλωμα του τσιπ για να διευκολύνει την επιλογή της αντίστασης από τον πελάτη.
Εικόνα 5. Κύκλωμα βελτίωσης εξωτερικού ROFF2 FET FET
Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το σφάλμα εξόδου βραχυκυκλώματος του TPS92515-Q1 στο Σχήμα 3, η τροποποιημένη μέθοδος στο Σχήμα 5 χρησιμοποιείται για την προσθήκη ενός ROFF2 μεταξύ VCC και COFF για τη φόρτιση του COFF.
Η επιλογή του ROFF2 είναι μια διαδικασία δύο βημάτων.Το πρώτο βήμα είναι ο υπολογισμός του απαιτούμενου χρόνου διακοπής λειτουργίας (tOFF-Shunt) όταν χρησιμοποιείται η αντίσταση shunt για την έξοδο, όπου VSHUNT είναι η τάση εξόδου όταν χρησιμοποιείται η αντίσταση shunt για το φορτίο.
Το δεύτερο βήμα είναι να χρησιμοποιήσετε το tOFF-Shunt για να υπολογίσετε το ROFF2, το οποίο είναι η χρέωση από το VCC στο COFF μέσω του ROFF2, που υπολογίζεται ως εξής.
Με βάση τον υπολογισμό, επιλέξτε την κατάλληλη τιμή ROFF2 (50k Ohm) και συνδέστε το ROFF2 μεταξύ VCC και COFF στην περίπτωση σφάλματος στο Σχήμα 3, όταν η έξοδος του κυκλώματος είναι κανονική.Σημειώστε επίσης ότι το ROFF2 θα πρέπει να είναι πολύ μεγαλύτερο από το ROFF1.Εάν είναι πολύ χαμηλή, το TPS92515-Q1 θα αντιμετωπίσει προβλήματα ελάχιστου χρόνου ενεργοποίησης, τα οποία θα οδηγήσουν σε αυξημένο ρεύμα και πιθανή ζημιά στη συσκευή τσιπ.
Εικόνα 6. Ρεύμα και τάση εξόδου επαγωγέα TPS92515-Q1 (κανονική μετά την προσθήκη ROFF2)
Ώρα δημοσίευσης: Φεβ-15-2022