Controlador LED EMI sincrónico y bajo con conmutación integrada y capacidad de atenuación PWM interna

Keith Szolusha, Ingeniero de aplicaciones, División de productos de potencia, Analog Devices, Kyle Lawrence

A medida que las aplicaciones LED continúan expandiéndose, desde la iluminación general hasta una amplia gama de equipos automotrices, industriales y de prueba, señalización y seguridad, los requisitos de diseño para los controladores LED también van en aumento. Las últimas soluciones LED requieren controladores. Con su tamaño compacto, alta eficiencia y bajo nivel de ruido, alta relación de atenuación y protección avanzada contra fallas, el LT3922 cumple fácilmente con estos requisitos.

El LT3922 presenta conmutación integrada y capacidad de atenuación PWM interna

El LT3922 es un controlador LED síncrono de 36 V con un interruptor integrado de 2 A que se puede configurar como un controlador LED de impulso, aumento o aumento. El dispositivo integra un interruptor de alimentación síncrono de alta eficiencia en un pequeño 4 mm x 5 mm Paquete QFN. Este dispositivo incorpora la avanzada tecnología de conmutación de ADI que proporciona una potencia muy alta a la vez que es pequeña en tamaño de paquete, al mismo tiempo que controla la velocidad de los bordes y reduce la emisión de campo no deseada. Son controlados y sin anillo para proporcionar el equilibrio correcto entre alta eficiencia y bajo nivel de ruido. Estos interruptores también cambian a frecuencias de hasta 2.5MHz, lo que los convierte en una solución compacta.

Selección de topología: Boost, Buck, Boost - Buck Mode

cadena de LED está impulsado por una corriente controlada, la corriente continua no tiene que volver al LED + y en LED o cualquiera de los no terminal puede estar conectado al potencial de tierra y que incluye un impulso buck para seleccionar -. Buck topología incluidos salida flotante DC / DC LED topologías de controladores crean oportunidades PWMTG LT3922 excitador de lado alto y el interruptor de sincronización se puede configurar como un impulso, Buck o impulso - controlador de modo buck LED, manteniendo al mismo tiempo todas las funciones de la IC están disponibles, es decir, el PWM de regulación interna, SSFM (diseminación espectro de modulación de frecuencia), EMI baja, Ismon salida de monitor actual, y la salida de un estándar de protección de falla a buck topología de impulso e impulsar - topología Buck también Provisto

Boost topología

LT3922 como una operación de convertidor de refuerzo, la cadena de LED puede ser alimentado hasta 34V, 40V o menos en algunas habitaciones, abierto para evitar que el LED rojo pasando muestra en la Figura 1, 2 MHz, 4V a 28V impulso conductor del LED proporcionar 330mA de corriente 34V cadena de LED hasta el dispositivo puede ser de una frecuencia externa de 120 Hz y 2000: 1 PWM relación de atenuación de regulación de luz, o puede ser desde el interior hasta 128: 1 oscurecimiento ratio, la entrada analógica en el pasador de PWM con Atenuación de voltaje.

Figura 1: Esquema de topología de refuerzo convencional de 2MHz, relación de atenuación PWM de 120Hz, 2000: 1

El dispositivo LED puede ser sometido a abrir y cortocircuito LED + sin ser dañados, y mediante la determinación de la clavija de FALLO, el informe de tales fallos. Ismon pin corriente de salida mediante el control, incluso cuando la atenuación PWM puede estar en la frecuencia de conmutación de 2MHz cuando EMI armónicos de la frecuencia fundamental que reside en una frecuencia más alta que la banda de AM, pero todavía es baja EMI también puede aumentarse a extender la modulación de frecuencia de espectro ensanchado de conmutación de frecuencia de 2.5MHz a 2 MHz, y la reducción de la frecuencia fundamental y muchos armónicos en la frecuencia de las ondas EMI debido a la conmutación sincrónica integrada, por lo que la eficiencia del convertidor elevador es de 2 MHz, mientras que 12VIN permanece hasta el 91% más bajo cuando el VIN, cuando el pico de corriente del inductor alcanza su límite, la corriente de salida Suavemente sin parpadeos, mientras el LED permanece encendido.

Topología Buck

2, cuando un LT3922 topología de modo buck, la tensión de entrada puede ser de hasta 36V, y puede ser de hasta 1.5A conducir una cadena de LED. ISP e ISN alta lado de entrada de detección de corriente y el conductor PWMTG PMOS fácilmente transferibles buck síncrono cuando el lado de alta presión al LED, cuando el modo de Buck, el lado de alta presión del LED está conectado a la entrada de la LED -. directamente conectado al inductor en lugar de suelo cuando los dos impulsado a 6.5V 1A LED, VIN es de 12V. eficiencia del modo de hasta un 94%, VIN es 36V mientras que todavía mantiene la eficiencia de hasta el 89% de conversión del aparato de gran ancho de banda de modo hacia abajo, es posible a 100Hz en 1000 :. 1 PWM oscurecimiento operación ratio.

Figura 2: Controlador LED de modo descendente de 400 kHz con control de brillo a 1000: 1, atenuación PWM de 100 Hz

Boost - buck topology

LT3922 paso-up muestra en la figura 3 -. Topología buck apoya por encima y por debajo del rango de voltaje de entrada de la tensión de LED LED cadena de cuerda y la tensión de entrada y la tensión debe mantenerse por debajo 35V, para mantener una tensión inferior a 40V ISP y ISN absoluta Máximo

La figura 3: 2 MHz Boost - Buck LED de entrada del conductor y rizado de salida de esta solución es muy baja por la prueba de 25 Clase 5 CISPR.

La topología patentado bajo EMI impulso usando baja inductor de entrada ondulación y el bajo inductor de salida ondulación de tipo buck. 4V a 18V coches de entrada o composición química de una variedad de diferentes entrada de la batería (5V, 12V, y 19V), el convertidor buck-boost puede conducir cadenas de LED de 3V a 16V.

Al igual que con otras topologías, unidad PWMTG simplifica la conexión del MOSFET PWM para la atenuación. Topología flotante LED, el circuito abierto y cortocircuito no se ve afectada. Un opcional en el extremo del diodo para proteger contra LED- a GND LED- Efectos de cortocircuito.

La figura 2 MHz convertidor de 3 a 12V VIN, 15V VLED, cuando 330mA ILED eficiencia 85% (sin el filtro EMI 87%), 2000 para proporcionar a 120Hz :. oscurecimiento 1 PWM es más pequeña que la solución tamaño, Con versatilidad y bajo EMI, para cumplir con las luces de conducción diurna, las luces de señalización o las luces traseras, requisitos del controlador LED.

Iluminación del coche

características del LED hacen que sea muy adecuado para la iluminación del automóvil. LED de luces de circulación diurna y las luces traseras faros poco atractivo visual de alta eficiencia LED resistente, fiable y relativamente fácil de quemar a cabo antes y filamentos basados ​​en comparación de los faros, LED crecer vida de la lámpara antes de varios órdenes de magnitud. conductor del LED es pequeño, altamente eficiente, tiene una amplia gama de tensión de entrada y de salida, sino también bajo EMI.

LT3922 Tiny unidades y bajo EMI LED, teniendo entorno del automóvil requiere para la protección eficiente y culpa. El dispositivo puede operar dentro del rango de entrada de 9V a 16V coche, y 36V en frío transitoria y bajo el arranque 3V la celebración de operación de la caja. su arquitectura bajo EMI silencioso SWITCHER®, y SSFM controlado dispositivo de conmutación de modo que el borde de una forma de onda se adapta bien a los requisitos de bajo EMI LED de alimentación. versatilidad del dispositivo de modo que se puede utilizar en impulso, Buck y impulsar - buck aplicaciones, tales como luces diurnas externa de marcha, luces de señales, luces delanteras y traseras y paneles internos y que tiene una proporción alta atenuación HUD afectó cadena para prevenir corto circuito y circuito abierto LED, la necesidad de proteger El circuito y la flexibilidad inherente del dispositivo y las características de seguridad incorporadas ayudan a reducir la cantidad de componentes necesarios para proteger el circuito.

coche 400kHz muestra en la Figura 4 con un impulso conductor del LED a través de la prueba de EMI CISPR 25 Clase 5, que se muestra en la Figura 5, se muestra los resultados de pruebas conducidas y radiadas límite EMI LT3922 EMI y Clase 5, que es en cada LT3922 la combinación de los resultados bajos plazo EMI obtenido, incluyendo, pero no limitado a, los bordes de forma de onda de conmutación controlados y SSFM. Por supuesto, el diseño apropiado y una pequeña cantidad de filtro de núcleo de ferrita (FB1 y FB2) también se utilizan para obtener la mejor EMI Resultados.

La figura 4: conductor de automóvil 400kHz usando un impulso LED para conseguir una baja filtro EMI, genera seleccione interno 100%, 10%, o 1% PWM oscurecimiento prueba EMI (Fig. 5) muestra que las soluciones de CISPR. 25 Prueba de clase 5.

Figura 5: La figura curva 4 400kHz LED conductor EMI, el conductor utiliza el filtro EMI más compacto, a través de la Clase 5 prueba CISPR 25 si para satisfacer los requisitos de EMI específicas propuestas por los fabricantes están obligados a reducir aún más EMI, además Se puede agregar un filtro LC más grande a la entrada.

Las características inherentes ayudan a lograr un bajo EMI

Algunos establecimientos LT3922 permite a los diseñadores implementar fácilmente la EMI baja Solución Primero, LT3922 por ADI patentado arquitectura silenciosa Switcher, en esta arquitectura, el interruptor síncrono interno minimiza el interruptor térmico de bucle tamaño , Y el borde de la forma de onda del conmutador controlado no suena.

La figura 6 muestra, disposición de las clavijas LT3922 permite pin VOUT dispuesto cerca de dos condensador de frecuencia pequeño, alto, para minimizar el tamaño del circuito térmico y EMI.

Figura 6: 0402 disposición de división de frecuencia de doble bucle y pequeños condensadores, circuito termal en la dirección opuesta, con el fin de ayudar a reducir la alta frecuencia EMI

interruptores de control de tasa de borde LT3922, eliminando de este modo el sonido de alta frecuencia, en ausencia de una función de este tipo de control de convertidores de conmutación, de timbre de alta frecuencia es común debido a los bordes de conmutación LT3922 se controla, puede hacerse sin reducir la eficiencia de la capacidad de suministro de energía y Baje la EMI de alta frecuencia generada por el interruptor de encendido.

tasa LT3922 de 1.6kHz SSFM resistor fijará la frecuencia de conmutación del convertidor de gama 400 kHz de 100% hacia arriba y extensiones hacia abajo 125%. Esto reduce el pico y la media de convertidor de EMI a frecuencias bajas y altas EMI. por SYNC / SPRD INTVcc o pasadores están conectados a GND, que puede ser fácilmente conectada o desconectada esta función.

Regulación interna de PWM generada

Una atenuación analógica ajustable por el voltaje en el pin CTRL, es más fácil que una regulación más precisa PWM llegado tan lejos, se ha requerido una atenuación de la señal PWM o micro reloj externo, el pin de entrada de señal PWM . Sin embargo su brillo control de trabajo, señal de atenuación PWM con LT3922 generado internamente, sólo tiene que añadir una tensión externa a la relación de trabajo PWM se establece pines, puede alcanzar 128 :. 1 PWM PWM relación de atenuación El período (por ejemplo, 122 Hz) se establece mediante una sola resistencia en el pin RP.

Para un vehículo con un grupo redundante de lámparas, es necesario para garantizar la exactitud de la corriente de LED. Obviamente, el brillo de la lámpara en ambos lados debe ser igualada. En la misma manera que en el momento de un LED fabricados con la misma corriente de accionamiento, la luminancia generada puede ser diferente función LT3922 de regulación interno puede ser utilizado para afinar el brillo en o casi ciclo de trabajo del 100%, y establecer una exacta 10: 1 o 100: 1 de lámparas de regulación que permite que el fabricante para evitar LED de grado especial y aumento de costos.

Cuando mayor relación de atenuación, LT3922 desde el exterior de la manera usual oscurecimiento modo buck 400kHz ancho de banda de la figura grande LED conductor 2 generado 1,000 a 100 Hz: .. relación de atenuación 1 PWM del servomotor de la figura 1 2MHz controlador de LED puede lograrse a 120 Hz 2,000: 1 relación de atenuación, que se muestra en la figura 7a una configuración del RP resistor frecuencia 122Hz por pasadores de colocación, y la tensión PWM se fija en 1,0 V a 2,0 V. entre, el mismo circuito puede estar dispuesto para generar un PWM de regulación de luz desde el interior, la relación de atenuación de 128: 1, que se muestra en la Figura 7b en algunas aplicaciones, LT3922 puede estar dispuesto para 5,000: 1 PWM oscurecimiento de luz externa que Funcionamiento, el atenuador PWM también se puede combinar con el atenuador analógico del LT3922 para proporcionar un control de brillo superior a 50000: 1.

La figura 7: (a) 1 2000 se genera desde el exterior del circuito de la figura: 1 o 4,000: 1 PWM oscurecimiento; (B) 1 128 se genera desde el interior del circuito de la figura: 1 la atenuación PWM.

Visión artificial

En aplicaciones de línea industrial, la visión artificial (Figura 8) utiliza fotografía digital de alta velocidad e imágenes digitales para proporcionar rápidamente comentarios visuales sobre el dispositivo, ayudando a detectar y aislar rápidamente con poca o ninguna necesidad de inspección humana Productos defectuosos: la iluminación de un sistema de visión artificial debe sincronizarse con la velocidad de la tubería mientras produce un pulso de luz constante durante un tiempo indefinido de apagado.

Por unos controladores de LED convencionales, siempre y cuando la señal de entrada PWM se mantiene baja, independientemente de la longitud del tiempo de mantenimiento, el conductor puede no mantener la tensión de salida. Esto es porque el condensador de salida se descarga gradualmente, el controlador de LED no es adecuado para aplicaciones de visión general de la máquina tal, sino LT3922 sobre un flanco de bajada de la señal de PWM, digitalmente las muestras de la salida del estado del convertidor. a continuación, mediante la realización de PWM apagado cuando el LED se apaga y el lado de alta presión de la PMOS 'restos conmutada', el dispositivo se puede desactivar en un tiempo largo mantiene su tensión de salida en el momento de la frecuencia normal de regulación PWM a 100 Hz o más, el máximo de tiempo de apagado es de 10 ms o menos, mucho tiempo no se quita de la corriente de fuga de salida. estroboscópicas y aplicaciones de visión artificial puede Con 100ms y 5s (o más) tiempos de apagado, la corriente de fuga puede aumentar de decenas a cientos de veces.

'Permanece conectado' para asegurar que la tensión en el condensador de salida celebrado un periodo de muestreo antes LT3922 registró. Supone que el IC de entrada de alimentación ininterrumpida obtenido, el valor de la muestra estado convertidor digital puede ser almacenado indefinidamente. Esto permite en cualquier LT3922 Durante el tiempo de apagado, se proporciona una forma de onda de corriente de salida consistente, como se muestra en la Figura 9.

Figura 8: Descripción general del sistema de tuberías con aplicaciones de visión artificial

Cámara: Cámara biblioteca de imágenes y de procesamiento de: procesamiento de imágenes y datos de imágenes de la robótica: Robot LED FLASH: LED CONVEYOR flash con OBJETOS: transportador de carga de objetos 1ms - 1s Periodo: 1 ms a 1s ciclo

LT3922 produce una salida LED constante independientemente de PERIODO entre destellos: si el intervalo entre las dos flashes por cuánto tiempo, salida LT3922 LED producirá consistente

Figura 9: Si el tiempo de inactividad de inactividad o largo, la forma de onda de la cámara estroboscópica son la misma forma de onda se muestra en la FIG 10 ms después de y después de una hora y después de un pulso de hora de ocio de inactividad después de 10 ms, la forma de onda de inflamación es la misma ... Estas formas de onda se derivan del circuito que se muestra en la Figura 1.

10 ms DESDE último impulso de: después de un impulso 10ms10ms ANTES siguiente impulso de: antes de que el siguiente pulso DESDE último pulso 10ms1 hora: después de un impulso de 100 ms de una hora, 1s, 1 hora, 1 día antes de siguiente impulso: Antes de la siguiente impulso de 100 ms, 1s , 1 hora, 1 día

Conclusión

Con la sincronización interna, el interruptor de 36V 2A LT3922 controlador de LED es un controlador compacto, versátil LED del dispositivo es muy fácil para un impulso, Buck y impulso -. Se utiliza topología Buck Cualquiera que sea la topología, todas las características cuando puede jugar un papel, incluyendo la generación de una alta atenuación PWM y PWM oscurecimiento relación entre la capacidad interna. silencioso Switcher con su disposición y que se puede lograr muy fácilmente SSFM EMI baja. su conmutador síncrono compacto mantiene una alta eficiencia incluso a frecuencias de hasta 2 MHz Lo mismo es cierto con sus características resistentes a fallas confiables y resistentes que hacen que sea fácil cumplir con aplicaciones automotrices y otras aplicaciones exigentes.

Tabla 1: ingrese una amplia gama de controladores LED

Descripción de la imagen de portada:

2A conmutador integrado 36V, LT3922 sincrónica LED controlador puede ser configurado como un impulso, Buck o impulso - Buck controlador LED

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