Pilote LED synchrone à faible EMI avec commutation intégrée et capacité de variation PWM interne

Keith Szolusha, Ingénieur d'application, Division des produits électriques, Analog Devices, Kyle Lawrence

Alors que les applications LED continuent de s'étendre, allant de l'éclairage général à une large gamme d'équipements automobiles, industriels et de test, de signalisation et d'équipements de sécurité, les exigences de conception des pilotes LED augmentent également. Avec sa taille compacte, son rendement élevé et son faible bruit, son taux de variation élevé et sa protection avancée contre les défauts, le LT3922 répond facilement à ces exigences.

Le LT3922 dispose d'une commutation intégrée et d'une fonction interne de gradation PWM

Le LT3922 est un driver de LED synchrone de 36V avec un commutateur 2A intégré qui peut être configuré comme un driver de LED boost, buck ou boost-buck.Le dispositif intègre un commutateur d'alimentation synchrone haute performance dans un minuscule 4mm x 5mm Paquet QFN Cet appareil incorpore la technologie de commutation de pointe d'ADI qui fournit une très grande puissance tout en étant petit en taille de paquet tout en contrôlant la vitesse de bord et en réduisant l'émission de champ non désirée. Sont contrôlés et sans anneau pour fournir le bon équilibre entre un rendement élevé et un faible bruit.Ces commutateurs commutent également à des fréquences allant jusqu'à 2,5 MHz, ce qui en fait une solution compacte.

Sélection de la topologie: Boost, Buck, Boost - Buck Mode

Les chaînes LED sont pilotées par un courant contrôlé qui ne doit pas être retourné directement.Les LED + et LED- ou l'une de ces bornes peuvent être connectées à un potentiel non-ground.Ceci est où le choix des deux topologies buck et boost-buck La topologie du pilote LED DC / DC à sortie flottante ouvre la voie à des opportunités Le driver PWMTG high-side et le switch synchrone du LT3922 peuvent être configurés comme driver LED boost, buck ou boost-buck tout en conservant toutes les fonctionnalités du circuit intégré. C'est-à-dire, gradation PWM interne, SSFM (modulation de fréquence à étalement de spectre), faible EMI, moniteur de courant de sortie ISMON et plage de protection contre les défaillances de sortie des topologies de boost standard aux topologies buck et boost Fourni

Boostez la topologie

Fonctionnant comme un convertisseur élévateur, le LT3922 peut alimenter des chaînes de LED de 34V, laissant une certaine marge en dessous de 40V pour empêcher le dépassement des LEDs, comme le montre la figure 1, le driver LED 2MHz, 4V à 28V. Courant de 330 mA pour les cordons LED jusqu'à 34 V Le variateur peut être réglé de manière externe PWM à 120 Hz avec un rapport de variation de 2000: 1 ou en interne avec un gradateur de 128: 1 en utilisant l'entrée analogique sur la broche PWM Gradation de tension.

Figure 1: Schéma topologique conventionnel de Boost 2MHz, 120Hz, 2000: 1 PWM Dimming Ratio

Dispositif à LED peut être soumis à ouvrir et court-circuit LED + sans être endommagé, et en déterminant la broche FAULT, rapport de telles défaillances. Courant de sortie Ismon broches de surveillance, même lorsque la variation de PWM peut être sous la fréquence de commutation de 2MHz lorsque les harmoniques EMI de la fréquence fondamentale qui se trouve sur une fréquence supérieure à la bande AM, mais il est encore faible EMI peut également être augmentée pour étendre la fréquence de commutation de modulation de fréquence à étalement de spectre de 2,5MHz à 2 MHz, et la réduction de la fréquence fondamentale et de nombreux harmoniques EMI aux fréquences d'ondes L'efficacité de ce convertisseur élévateur de 2 MHz reste aussi élevée que 91% à 12VIN grâce au commutateur synchrone intégré .Avec le VIN inférieur, lorsque le courant maximal de l'inducteur atteint sa limite, le courant de sortie Lisse sans scintillement, tandis que la LED reste allumée.

Buck topologie

2, quand une topologie buck mode LT3922, la tension d'entrée peut aller jusqu'à 36V, et peut aller jusqu'à 1,5 conduire une chaîne LED. ISP et ISN côté haut entrée de détection de courant et le conducteur PWMTG PMOS facilement transférable buck synchrone lorsque le côté haute pression de la DEL, lorsque le mode de mâle, le côté haute pression de la LED est connectée à l'entrée de la LED. - relié directement à la bobine d'induction au lieu du sol lorsque les deux conduits à 6.5V 1A LED, VIN est de 12V. l'efficacité du mode jusqu'à 94%, VIN est 36V, tout en conservant l'efficacité de jusqu'à 89% de conversion de l'appareil de la bande passante vers le bas en mode large, il est possible de 100Hz à 1000 :. une opération de rapport de gradation PWM.

Figure 2: Pilote de la DEL du mode pas à pas de 400 kHz avec contrôle de la luminosité à 1000: 1, variation de 100 Hz PWM

Boost - buck topologie

step-up LT3922 représenté sur la figure 3 -. topologie abaisseur prend en charge au-dessus et en dessous de la tension d'entrée gamme de la tension de chaîne de LED de chaîne de LED et la tension d'entrée et la tension doit être maintenue en dessous de 35V, pour maintenir une tension inférieure à 40 V ISP et ISN absolue Maximum

Figure 3: Pilote LED Buck-Boost 2MHz avec faible ondulation d'entrée et de sortie Cette solution a réussi le test CISPR 25 Classe 5.

La topologie faible boost EMI brevetée en utilisant l'inductance d'entrée faible ondulation et l'inductance faible sortie d'entraînement de type mâle. 4V aux automobiles d'entrée 18V ou composition chimique d'une variété de l'entrée de la batterie (5V, 12V et 19V), le convertisseur buck-boost peut piloter des chaînes LED de 3V à 16V.

Comme avec d'autres topologies, lecteur PWMTG simplifie la connexion du transistor MOS pour la gradation PWM. Topologie flottante LED, le circuit ouvert et les courts-circuits ne sont pas affectées. Une option à l'extrémité de la diode de protection contre LED- à la masse LED- Effets de court-circuit.

Convertisseur figure 2 MHz à 3 VIN 12V, 15V VLED, lorsque 330mA ILED efficacité de 85% (sans filtre EMI 87%), 2000 pour fournir à 120Hz :. 1 gradation PWM est plus petite que la solution de taille, Avec polyvalence et faible EMI, pour répondre aux feux de jour, aux feux de signalisation ou aux feux arrière.

Éclairage de voiture

LED de caractéristiques rendent bien adapté pour l'éclairage automobile. Robuste, fiable, feux de jour à LED et les feux arrière phares peu attrayants visuellement LED à haut rendement et relativement facile à brûler avant et par rapport filament de phare à base, Les lampes frontales à DEL peuvent grossir de plusieurs ordres de grandeur: les drivers de LED sont petits, très efficaces, ont une large plage de tension d'entrée et de sortie et ont une faible interférence électromagnétique.

LED minuscule LT3922 disques et faible EMI, ayant l 'environnement automobile nécessaire pour une protection efficace et la faute. L'appareil peut fonctionner dans la plage d'entrée de 9V à 16V voiture, et 36V dans le froid transitoire et faible 3V tourner la manivelle maintenir le fonctionnement du boîtier. son architecture bas EMI silencieux SWITCHER®, et un dispositif de commutation commandé SSFM de telle sorte que le bord d'une forme d'onde est bien adapté aux exigences de faible alimentation LED EMI. polyvalence du dispositif de sorte qu'il peut être utilisé dans boost, buck et stimuler - applications mâle, tels que les feux de jour externe, feux de signalisation, les phares et les feux arrière et les panneaux intérieurs et ayant un taux élevé de gradation HUD affectée chaîne LED pour éviter un court-circuit et circuit ouvert, la nécessité de protéger Le circuit, la flexibilité inhérente à l'appareil et les fonctions intégrées de sécurité intégrée permettent de réduire le nombre de composants nécessaires pour protéger le circuit.

car 400kHz illustré à la figure 4 avec un coup de pouce conducteur LED par la CISPR 25 Classe 5 Test EMI, montré à la figure 5, on voit les résultats des tests conduites et rayonnées limite EMI LT3922 EMI et la classe 5, qui est dans chaque LT3922 la combinaison des résultats de faible durée EMI obtenu, y compris, mais sans s'y limiter, les bords de forme d'onde de commutation contrôlés et SSFM. Bien entendu, la disposition appropriée et une petite quantité de filtre de perle de ferrite (FB1 et FB2) sont également utilisés pour obtenir le meilleur EMI Résultats

Figure 4. Pilote de LED Step-Up 400 kHz avec un filtre pour EMI faible, 100%, 10% ou 1% PWM Variation Internal EMI Test (Figure 5) montre que cette solution est CISPR 25 Test de classe 5.

Figure 5: Figure 4 Courbe 400kHz LED pilote EMI, le pilote utilise le plus compact filtre EMI, à travers le CISPR 25 test de la classe 5 pour répondre aux exigences spécifiques EMI proposées par les fabricants sont tenus de réduire davantage EMI, plus Un filtre LC plus grand peut être ajouté à l'entrée.

Les caractéristiques inhérentes aident à atteindre de faibles EMI

Certaines propriétés ont LT3922 permet aux concepteurs de mettre en œuvre facilement la faible EMI Solution Tout d'abord, LT3922 par ADI brevetée Architecture Switcher silencieuse, dans cette architecture, le commutateur synchrone interne minimise l'interrupteur thermique de boucle de taille , Et le contour de forme d'onde de commutation contrôlée ne sonne pas.

La figure 6 montre, la disposition des broches LT3922 permet broche VOUT disposé à proximité de deux petits condensateur à haute fréquence, afin de minimiser la taille du circuit thermique et EMI.

Figure 6: Disposition en boucle double et condensateurs fractionnés haute fréquence 0402 formant une petite boucle thermique dirigée de manière opposée pour aider à réduire les interférences électromagnétiques à haute fréquence

LT3922 interrupteurs de commande de débit de pointe, ce qui élimine la sonnerie à haute fréquence, en l'absence d'un tel convertisseur de commutation de fonction de commande, la sonnerie à haute fréquence est fréquent en raison des fronts de commutation LT3922 est contrôlée, elle peut être faite sans pour autant réduire l'efficacité de la capacité d'alimentation en énergie et Abaissez l'EMI haute fréquence générée par l'interrupteur d'alimentation.

Le SSFM du LT3922 étend la plage de fréquence de commutation du variateur 400 kHz de 100% vers le haut et vers le bas à 125% à une fréquence de 1,6 kHz, réduisant l'EMI et la moyenne du convertisseur aux basses et hautes fréquences EMI. par SYNC / SPRD INTVcc ou les broches sont reliées à la masse, il peut facilement activer ou désactiver cette fonction.

Variation PWM interne générée

Une gradation analogique réglable par la tension sur la broche CTRL, est plus facile que une gradation PWM plus précis viennent jusqu'à présent, il a été nécessaire une gradation PWM ou d'un signal micro d'horloge externe, la broche d'entrée de signal PWM . Cependant, sa luminosité de commande de service, signal de gradation PWM avec LT3922, uniquement en interne générée besoin d'ajouter une tension externe au rapport cyclique PWM est réglé broches, vous pouvez obtenir 128 :. 1 taux de gradation PWM PWM La période (par exemple 122 Hz) est réglée par une seule résistance sur la broche RP.

Pour un véhicule avec un groupe redondant de lampes, il est nécessaire de garantir la précision du courant de LED. De toute évidence, la luminosité de la lampe sur les deux faces doit être adaptée. De la même manière que lors d'une LED fabriquée en utilisant le même courant de commande, l'luminance générée peut être différente fonction de variation interne de LT3922 peut être utilisé pour ajuster la luminosité au niveau ou près de 100% du cycle de service, et définir une précision ratio de 10: 1 de lampes de gradation qui permet au fabricant d'éviter: 1 ou 100 LED de qualité spéciale et augmenter les coûts.

Lorsque le rapport de variation supérieur, LT3922 de l'extérieur dans le mode abaisseur habituel manière gradation figure grande largeur de bande de 400 kHz à LED driver 2 généré 1000 à 100 Hz: .. 1 rapport de gradation PWM du servomoteur de la figure 1 2MHz conducteur de LED peut être réalisé à 120Hz 2000: 1 rapport de variation, représentée sur la figure 7a d'une résistance de réglage de fréquence de 122Hz RP par des goupilles de placement, et la tension de PWM est fixé à 1,0V à 2,0V. , Le même circuit peut être configuré pour générer en interne une gradation PWM avec un taux de variation de 128: 1, comme le montre la figure 7b Dans certaines applications, le LT3922 peut être configuré pour fonctionner avec un taux de variation PWM externe de 5000: 1 Fonctionnement, la gradation PWM peut également être combinée avec la gradation analogique du LT3922 pour fournir un contrôle de luminosité supérieur à 50000: 1.

Figure 7: (a) 1 2000 est générée à partir de l'extérieur du circuit de la figure 1 ou 4000: 1 gradation PWM, (B) 1 128 est généré à partir du circuit de la figure 1 la variation de PWM.

Vision de la machine

Dans les applications industrielles, la vision industrielle (Figure 8) utilise la photographie numérique haute vitesse et l'imagerie numérique pour fournir rapidement un retour visuel sur l'appareil, permettant de détecter et d'isoler rapidement avec peu ou pas besoin d'inspection humaine. Produits défectueux L'éclairage d'un système de vision artificielle doit être synchronisé avec la vitesse de la canalisation tout en produisant une impulsion de lumière cohérente pour une durée d'extinction indéfinie.

Pendant les conducteurs de LED classiques, aussi longtemps que le signal d'entrée PWM est maintenue faible quelle que soit la durée du temps de maintien, le conducteur ne peut pas maintenir la tension de sortie. En effet, le condensateur de sortie est déchargé progressivement, le conducteur de LED ne convient pas pour les applications générales de vision industrielle telle, mais LT3922 sur un front descendant du signal PWM, numériquement des échantillons de la sortie de l'état du convertisseur. ensuite, en effectuant PWM lorsque la DEL est mis hors tension et le côté haute pression du PMOS « reste allumé », le dispositif peut être mis hors tension dans un temps long Maintien de sa tension de sortie Lorsque vous effectuez une gradation PWM standard à des fréquences supérieures à 100 Hz, le temps de désactivation le plus long est de 10 ms ou moins sans que trop de courant de drain ne soit prélevé sur la sortie. Avec des temps d'arrêt de 100 ms et 5 s (ou plus), le courant de fuite peut augmenter de dizaines à des centaines de fois.

« Reste activé » pour faire en sorte que la tension au niveau du condensateur de sortie a eu lieu une période d'échantillonnage avant LT3922 enregistrée. En supposant que le circuit intégré sans interruption d'entrée de puissance, l'état du convertisseur numérique de la valeur de l'échantillon obtenu peut être stocké indéfiniment. Ceci permet à tout LT3922 Pendant le temps d'arrêt, une forme d'onde de courant de sortie cohérente est fournie, comme le montre la Figure 9.

Figure 8: Vue d'ensemble du système de pipeline avec les applications de vision industrielle

CAMERA: Caméra ICONOTHÈQUE ET TRAITEMENT: traitement de l'image et la base de données d'image ROBOTIQUE: LED Robot FLASH: flash LED TRANSPORTEUR AVEC DES OBJETS: transport convoyeur objets 1ms - 1s PÉRIODE: 1ms au cycle 1 s

LT3922 PRODUIT UNE SORTIE DE LED CONSTANTE QUEL QUE SOIT LA PERIODE ENTRE LES FLASH: Le LT3922 produit une sortie LED cohérente quelle que soit la durée entre les flashs

Figure 9: Que les temps d'arrêt au ralenti ou long, la forme d'onde d'échantillonnage de la caméra sont la même forme d'onde indiqué dans 10ms FIG après et après une heure et après une heure de repos au ralenti d'impulsion après 10ms, la forme d'onde flash est le même ... Ces formes d'onde sont dérivées du circuit représenté sur la figure 1.

10ms DEPUIS PULSE DERNIER: après 10ms10ms d'impulsion AVANT impulsion suivante: avant l'impulsion suivante DEPUIS la dernière impulsion 10ms1 heure: Après une impulsion d'une heure 100ms, 1s, 1 heure, 1 jour avant la prochaine impulsion: avant l'impulsion suivante de 100ms, 1s , 1 heure, 1 jour

Conclusion

Avec la synchronisation interne, le pilote LED 36V 2A commutateur LT3922 est un pilote compact, polyvalent LED de l'appareil est très facile pour un coup de pouce, argent et boost -. Quelle que soit la topologie Buck topologie est utilisée, toutes les fonctionnalités où peut jouer un rôle, y compris la génération d'un rapport de gradation élevé de PWM et PWM de variation de la capacité interne. commutateur silencieux avec sa disposition et peut être très facilement réalisé SSFM faible EMI. son commutateur synchrone compact maintient un rendement élevé, même à des fréquences allant jusqu'à 2 MHz ainsi. avec des fonctionnalités de protection contre les défauts robustes et fiables, ce circuit intégré est très facile de rencontrer l'automobile et d'autres applications exigeantes très exigeant.

Tableau 1: Entrez une large gamme de pilotes LED

Description de l'image de couverture:

2A commutateur 36V, LT3922 synchrone intégré LED pilote peut être configuré comme un coup de fouet, mâle ou boost - pilote LED buck

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