El rápido desarrollo de aplicaciones de iluminación LED están reemplazando a casi todas las formas tradicionales de aplicaciones de iluminación. Con la aceleración de esta transición, la demanda de energía LED conductor también aumentó, si no sacrificar la eficiencia, mayor será la corriente, manteniendo la precisión de detección de corriente más El controlador de LED debe mantener la precisión de detección actual al tiempo que proporciona corriente a múltiples cargas independientes de LED y se puede conectar en paralelo y compartir de forma precisa la corriente.
Algunos LED de alta potencia tiene un único consideraciones mecánicas y eléctricas, que está conectado térmicamente a la lámina de electrodo positivo después de la decoración de la configuración del controlador regulador reductor LED convencional, la gestión térmica se logra mediante enfriamiento del chasis, a la decorativo trasero líneas de conexión con la placa de electrodo positivo producirán uno retos de diseño electromecánicos. después de que la lámina decorativa debe tener buena conductividad térmica para el disipador de calor, sino que también debe mantenerse aislados eléctricamente al mismo (si el voltaje en los diferentes hoja de decoración chasis posterior). Puesto que los fabricantes de LED cambian El proceso o paquete de producción es muy difícil, por lo que el controlador LED debe cumplir con el desafío del diseño.
Una opción es utilizar un controlador LED retroiluminado buck-boost de cuatro conmutadores, pero el MOSFET de conmutación adicional agrega complejidad y costo al sistema. La topología negativa de buck-boost utiliza solo un conjunto de MOSFET de potencia de conmutación y permite una respuesta positiva. Conexión directa (eléctricamente) al disipador de calor, eliminando la necesidad de un aislador eléctrico en el disipador de calor y simplificando el diseño mecánico del sistema.
Para cumplir con los requisitos de alto rendimiento, el LT3744 se puede configurar como un controlador síncrono de buck-boost de salida negativa que impulsa cargas de LED con más de 20A de corriente continua. La entrada de alimentación del LT3744 acepta voltajes de 3,3V a 36V. Cuando se usa como un convertidor buck, el dispositivo regula la corriente del LED desde 0V hasta el voltaje de alimentación. Cuando se usa como un convertidor de aumento de carga negativo, el LT3744 ajusta con precisión el LED de 0V a -20V Actual.
La precisión de la regulación de la corriente analógica es del 3% sobre la escala completa y la precisión es mejor que ± 30% a escala 1/20. El LT3744 tiene tres entradas de control analógicas y digitales independientes y tres compensaciones y Salida de impulsión de compuerta para una variedad de configuraciones de LED El LT3744 se puede configurar como un controlador buck-boost de salida de buck o de menos separando el sentido de corriente del inductor y el sentido de corriente del LED. Para el diseño del sistema, todas las señales de entrada En función de la tierra de la placa (SGND, tierra de la señal), no hay necesidad de una palanca de cambio de nivel discreto y complejo.
En el buck salida negativa - configuración de impulso, la tensión directa global del LED puede ser mayor que la tensión de alimentación de entrada, permitiendo de este modo una conducción de alta presión cadenas para la fuente de alimentación de baja tensión del LED cuando la densidad de potencia se considera PCB, el consumo de energía componentes discretos requeridas. LT3744 puede ser convenientemente conectado en paralelo para conducir una corriente de carga grande, o DC corriente de carga pulsada de LED.
Detección de corriente de alta precisión
LT3744 alta precisión utilizando un amplificador de error regulador de corriente, de regulación analógica puede ser un control preciso de la corriente total de 1/20. En uso limitado en general gama PWM de regulación digital, o requerir una muy amplia gama de aplicaciones de atenuación , las características esenciales de este ejemplo, a 100 Hz PWM de frecuencia de atenuación y la frecuencia de conmutación de 1MHz, LT3744 pueden alcanzar 1250 :. 1 PWM de regulación, y también 20: 1 combinación de atenuación analógica, el rango de regulación para hacer que el general Expandir a 25000: 1.
La figura 1 muestra el control cuando la entrada analógica es 0 V, el cambio de temperatura de LT3744 de consistencia de producción de tensión de offset, donde 380 es el número de un dispositivo típico. Con desplazamiento bajo amplificador de error, la escala analógica del bucle de control 1/20 de regulación se puede lograr la precisión es típicamente ± 10%. la Fig. 2 muestra que cuando la entrada de control es igual a 1,5 V, una distribución de voltaje estable sobre una pluralidad de pin de detección de corriente de LED. precisión del alcance a escala completa mejor que ± 3%, que corresponde a una precisión de ± 1.8mV cuando el regulado 60mV voltaje a escala completa.
Número de unidades: el número de dispositivos 380 unidades típicas: dispositivo 380 es típicamente REGULADO VLED_ISP - VOLTAJE VLED_ISN: VLED_ISP estable - tensión VLED_ISN
Rendimiento libre de parpadeo
Una de las métricas más importantes para medir el rendimiento del controlador LED es la velocidad de recuperación de la corriente LED durante el oscurecimiento PWM, donde el rendimiento del controlador tiene un impacto significativo en la calidad del producto final durante los primeros ciclos de conmutación siguiendo el flanco ascendente de la señal PWM-on El LT3744 utiliza PWM patentada, compensación y técnicas de sincronización de reloj para proporcionar un rendimiento sin parpadeos incluso cuando se manejan LED de hasta 20A.
La Figura 3 muestra la recuperación de la corriente del LED durante un período de 5 minutos con un suministro de 20A de 12V de potencia al LED rojo con una frecuencia de conmutación de 550kHz, un inductor de 1μH, una frecuencia de atenuación PWM de 100Hz y un tiempo de encendido de 10μs Relación de atenuación de 1000: 1). El gráfico muestra aproximadamente 30,000 ciclos de atenuación, sin fluctuación en las formas de onda de conmutación, y cada ciclo de conmutación de recuperación es el mismo.
10V / DIV: PERSISTENCIA DE 10 V5 MINUTOS por cuadrícula: quedan 5 minutos
Regulación de alta velocidad entre 3 corrientes estables diferentes
En los sistemas de proyección, permitir que la fuente de luz se encienda más rápidamente reduce las restricciones de tiempo, y las restricciones de tiempo reducidas también aumentan la velocidad de actualización de la imagen, que proporciona imágenes de mayor resolución y reduce el efecto de arco iris de objetos blancos que se mueven rápidamente. El LT3744 puede realizar la transición entre diferentes estados de corriente de salida en menos de 3 medios de conmutación.
El LT3744 tiene tres estados de corriente estable para que los diseñadores de sistemas de mezcla de colores puedan determinar la temperatura de color de cada LED. Se puede lograr una alta precisión de color mediante la mezcla de colores para corregir las imprecisiones del color del LED y eliminar los diversos Sesgo: el LT3743 tiene condiciones de baja y alta corriente. El LT3744 tiene tres estados de corriente, por lo que los tres LED de color (RGB) pueden mezclarse con sus respectivas salidas de luz para corregir independientemente el color de los LED.
La Figura 4 muestra un único LED de salida de 24V / 20A de salida que proporciona tres corrientes estables diferentes, que están determinadas por la tensión analógica en CTRL y el estado digital del pin PWM. Tenga en cuenta que, dado que RS se usa solo para limitar La corriente de pico del inductor y proporciona una protección de sobreintensidad absoluta, entonces la precisión de esta resistencia no tiene que ser alta, lo que reduce el costo del sistema.
20A MÁXIMO: máximo 20ABLUE: luz azul
La atenuación PWM entre los tres estados de corriente diferentes se muestra en la Figura 5 y la Figura 6. Las señales PWM se encienden y apagan secuencialmente en la Figura 5. PWM3 tiene la prioridad más alta y PWM1 es la más baja. Esto permite que una sola señal de entrada sea rápida Conversión para cambiar la corriente de salida como se muestra en la Figura 6, la señal de entrada PWM puede tener cualquier longitud de tiempo entre los intervalos.
Una solución completa de LED RGB para picoproyectores o proyectores de teléfonos inteligentes
En sistemas de proyección en miniatura o sistemas de proyección de teléfonos inteligentes, es importante reducir la huella y el costo de la solución general, en la que el espacio de PCB es extremadamente limitado y el volumen total de la solución del controlador, incluida la altura del componente, debe reducirse al mínimo. Conducir los tres LED con solo un controlador LED puede reducir significativamente el espacio requerido, lo que permite el uso de baterías más grandes o LED de mayor potencia para prolongar la vida útil de la batería y mejorar el rendimiento del sistema de proyección.
LT3744 durante el uso de una técnica de condensador de salida de conmutación y un controlador de puerta flotante, con un solo controlador de LED constituyen una solución completa RGB. LT3744 proporciona un perno único de salida PWM controlador de puerta. Carril negativo de la flotación de la unidad en el en el pin VFNEG, todos los conmutadores en el estado abierto de la puerta pueden ser bajados a una tensión negativa. esto asegura que un interruptor en serie con el condensador de salida no se activará en todas las condiciones. allí 15V esto permite que cualquier unidad entre las cadenas de LED presión diferencial.
Cada LED se puede activar de forma secuencial con un cierto retraso de tiempo entre cada otro, o en cualquier modo se suministra en la entrada digital PWM. Además, con tres entradas de control analógicas separadas, cada LED puede ser diferente LT3744 operación actual estable cuando se configura como una salida negativa de la buck - cuando convertidor elevador, una sola batería de iones de litio con sólo un único controlador puede conducir tres cuerdas LED separados la figura 7 muestra un dedicado RGB micro-proyección. instrumento de diseño de 3,3 V / salida 5A negativo, tres colores, Buck - impulso piloto LED.
LT3744 LED controlador dos en paralelo para constituir un controlador de LED dual 324W
Un factor limitante importante en cualquier diseño de controlador de alta potencia / alta corriente es la densidad de potencia de la PCB, que está limitada a aproximadamente 50W / cm2 para evitar que los componentes de la ruta de alimentación se eleven demasiado. En los casos en que se pueden poner en paralelo varios convertidores para compartir la carga cuando la potencia requerida por una carga de LED excede el límite que puede proporcionar un solo controlador (permaneciendo dentro del límite de densidad de potencia).
Un MOSFET de potencia incluye un nuevo controlador de corriente de alta eficiente LED de accionamiento puede proporcionar aproximadamente 200 W (tamaño de soluciones de aproximadamente 4cm2), y la temperatura de todos los componentes para limitar ruta de alimentación a menos de 80ºC. 200W de la carga de LED es mayor que el palabras, LT3744 pueden ser conectados en paralelo, con el fin de limitar cualquier componente aumento de la temperatura. Toda la salida de compensación debe ser conectado en paralelo, para permitir el flujo entre ambos el convertidor.
La Figura 8 muestra un 324W convertidor, dos placas de circuito ADI DC2339A Demostración paralelo. En este diseño, cada controladores 27A paralelo genera una corriente, generando un 54A corriente total, voltaje de 6V. Por apropiado salida conectada juntos compensada, dos controladores de operación coordinada para proporcionar un regulador de puesta en DC suave, precisa y bueno.
La figura 9 muestra el inicio de la corriente del LED para cada placa. Tenga en cuenta que la corriente de estado estable proporcionada por cada placa es la misma durante todo el arranque. La figura 10 muestra que cuando la corriente continua es estable y no hay atenuación PWM. Se logra una excelente distribución de corriente entre las dos placas de aplicación (las formas de onda están directamente una encima de la otra). La Figura 11 muestra que con un ciclo de trabajo del 100%, la temperatura aumenta a aproximadamente 55ºC por encima de la temperatura ambiente. L1 es el inductor, Q1 y Q3 son FET de potencia de conmutación, R5 es la resistencia de detección de corriente del inductor, R32 es la resistencia de detección de corriente del LED, y U1 es el LT3744.
CANAL: Canal 10ms / DIV: 10ms por celda
En esta aplicación, el oscurecimiento PWM se puede realizar en dos cadenas LED independientes a 54 A completo. Con atenuación PWM, la Figura 12 muestra que la corriente LED está perfectamente dividida entre los dos controladores Durante la prueba, el tiempo de subida de la corriente del LED de 0A a 54A fue de 6,6 μs. Las conexiones eléctricas de cada salida del controlador al LED deben equilibrarse cuidadosamente para evitar añadir inductancia a cualquiera de las trayectorias, lo que reduciría el tiempo efectivo de subida.
La Figura 13 muestra el aumento de temperatura para cada placa de demostración con una corriente de LED de 54 A con un 50% de atenuación PWM. Para minimizar la inductancia de cada placa de demostración al LED, la placa de LED paralelo se monta directamente Top of the other Un diseño más óptimo es tener dos unidades montadas en una placa de circuito único con el diseño de cada unidad reflejándose entre sí a través de su conexión compartida a los LED Cada vez que un diseño proviene del LED corriente de excitación del LED para la trayectoria de conducción grande, se debe prestar mucha atención a la inductancia total. Dado que la inductancia es una función de la longitud del cable, el más largo es el cable, mayor será el tiempo de recuperación de la corriente de LED, no importa lo rápido que la velocidad de la unidad.
Los dos LT3744s son paralelos para formar un controlador de LED de bujías de refuerzo de salida negativa de 120W
Las aplicaciones de buck-boost de salida negativa, como los convertidores de salida no negativos, tienen los mismos problemas térmicos y desafíos de diseño agregados para una mayor corriente del inductor. Para un voltaje de entrada bajo y un alto voltaje del LED, el inductor Por ejemplo, si la entrada es 3.3V, la salida conduce un LED verde, y el LED tiene una tensión directa de 6V a 20A, la corriente pico del inductor es 70 A. El inductor utilizado en este diseño La corriente de saturación debe ser al menos un 20% más alta, por lo que en este caso debería ser superior a 80 A.
Dado que esta corriente fluye a través del MOSFET de conmutación, la clasificación MOSFET debe ser mayor que 80 A. Al poner en paralelo dos convertidores reductores de carga negativa LT3744, la corriente de conmutación de pico se reduce a la mitad, reduciendo la necesidad de alimentación. Requisitos de componentes.
En el buck salida negativa - topología de impulso, sólo cuando el FET sincronización activada, la corriente del inductor suministrada a la carga sólo si los dos convertidores paralelos que permiten su operación de frecuencia de funcionamiento libre, que se propagarán de la corriente del LED. frecuencia de batido significativa, que es una ligera diferencia de los resultados de frecuencia de conmutación. para evitar este problema, cada convertidor son el mismo valor de resistencia RT, pero estos convertidores están sincronizados por un reloj externo. en la Fig. 14 En la aplicación, el convertidor está diseñado para operar a una frecuencia no sincronizada de 300 kHz con un reloj síncrono de 350 kHz.
La figura 15 muestra el aumento de la temperatura de los componentes para una alimentación de corriente de 30 A a un LED en una aplicación de buck-boost de salida negativa paralela.
Conclusión
El LT3744 cuenta con una alta precisión de regulación de corriente, controladores de compuerta PWM flotantes y cambio de nivel de señal de entrada a los LED de conducción en una amplia variedad de aplicaciones. El LT3744 se puede usar como un solo controlador en sistemas de proyección RGB para grandes Reduce el espacio total requerido para la solución, lo que hace posible el uso de teléfonos inteligentes con salida de luz de gran proyección de video.
Mediante el uso de tres estados de regulación de corriente, el LT3744 permite a los diseñadores del sistema la libertad de determinar colores LED para producir imágenes de color de video más precisas. El LT3744 genera un voltaje negativo al ajustar directamente la corriente del LED y cambiar el nivel de todas las señales Conduce varias cadenas de LED con un sistema alimentado por batería de bajo voltaje con una solución simple de dos conmutadores. El LT3744 se puede conectar de forma muy sencilla en paralelo para ofrecer corrientes extremadamente altas a los LED con alta precisión de corriente y uso compartido actual, incluso con PWM Lo mismo ocurre con la atenuación. La LT3744 en paralelo reduce la temperatura de la placa y la corriente del inductor y aumenta la potencia del LED admitido a cientos de vatios.