Введение чипа светодиодного драйвера
В связи с быстрым развитием индустрии автомобильной электроники светодиодные драйверы высокой плотности с широким диапазоном входного напряжения широко используются в автомобильном освещении, включая наружное переднее и заднее освещение, внутреннее освещение и подсветку дисплея.
Чипы светодиодных драйверов можно разделить на аналоговые и ШИМ-регулирования в зависимости от метода затемнения.Аналоговое затемнение относительно простое, ШИМ-регулирование относительно сложное, но диапазон линейного затемнения больше, чем у аналогового затемнения.Чип светодиодного драйвера как класс чипа управления питанием, его топология в основном понижающая и повышающая.Выходной ток понижающей цепи непрерывен, поэтому пульсации выходного тока меньше, что требует меньшей выходной емкости, что более способствует достижению высокой плотности мощности цепи.
Рис. 1. Повышение выходного тока в зависимости от понижающего напряжения
Обычными режимами управления чипами драйверов светодиодов являются режим тока (CM), режим COFT (режим контролируемого времени выключения), режим COFT и PCM (режим пикового тока).По сравнению с управлением в текущем режиме, режим управления COFT не требует компенсации контура, что способствует улучшению удельной мощности, обеспечивая при этом более быстрый динамический отклик.
В отличие от других режимов управления, микросхема режима управления COFT имеет отдельный вывод COFF для настройки времени выключения.В этой статье описываются конфигурация и меры предосторожности для внешней схемы COFF, основанной на типичном чипе драйвера понижающего светодиода, управляемом COFT.
Базовая конфигурация COFF и меры предосторожности
Принцип управления режима COFT заключается в том, что при достижении током индуктора уровня тока отключения верхняя трубка выключается, а нижняя включается.Когда время выключения достигает tOFF, верхняя трубка снова включается.После выключения верхней трубки она останется выключенной в течение постоянного времени (tOFF).tOFF устанавливается конденсатором (COFF) и выходным напряжением (Vo) на периферии схемы.Это показано на рисунке 2. Поскольку ILED жестко регулируется, Vo будет оставаться почти постоянным в широком диапазоне входных напряжений и температур, что приводит к почти постоянному значению tOFF, которое можно рассчитать с помощью Vo.
Рисунок 2. Схема управления временем выключения и формула расчета tOFF
Следует отметить, что если выбранный метод регулирования яркости или схема регулирования требуют короткого замыкания на выходе, схема в этот момент не запустится должным образом.В это время пульсации тока дросселя становятся большими, выходное напряжение становится очень низким, намного меньше заданного напряжения.При возникновении этого отказа ток индуктора будет работать с максимальным временем отключения.Обычно максимальное время отключения, установленное внутри чипа, составляет 200–300 мкс.В это время ток дросселя и выходное напряжение, похоже, переходят в режим сбоев и не могут работать нормально.На рисунке 3 показана аномальная форма тока дросселя и выходного напряжения TPS92515-Q1, когда в качестве нагрузки используется шунтирующий резистор.
На рисунке 4 показаны три типа цепей, которые могут вызвать вышеуказанные неисправности.Когда для регулирования яркости используется шунтирующий полевой транзистор, шунтирующий резистор выбирается для нагрузки, а нагрузка представляет собой матричную схему переключения светодиодов, все они могут закоротить выходное напряжение и помешать нормальному запуску.
Рис. 3. Ток и выходное напряжение индуктора TPS92515-Q1 (короткое замыкание на выходе резисторной нагрузки)
Рисунок 4. Цепи, которые могут вызвать короткое замыкание на выходе
Чтобы избежать этого, даже если выход закорочен, для зарядки COFF все равно необходимо дополнительное напряжение.Параллельное питание, которое можно использовать для VCC/VDD, заряжает конденсаторы COFF, поддерживает стабильное время отключения и постоянную пульсацию.Заказчики могут зарезервировать резистор ROFF2 между VCC/VDD и COFF при проектировании схемы, как показано на рисунке 5, чтобы облегчить последующую отладку.В то же время в технических характеристиках чипа TI обычно приводится конкретная формула расчета ROFF2 в соответствии с внутренней схемой чипа, чтобы облегчить выбор резистора покупателем.
Рисунок 5. Схема улучшения внешнего SHUNT FET ROFF2
Если взять в качестве примера неисправность выхода TPS92515-Q1, показанную на рисунке 3, модифицированный метод на рисунке 5 используется для добавления ROFF2 между VCC и COFF для зарядки COFF.
Выбор ROFF2 представляет собой двухэтапный процесс.Первым шагом является расчет необходимого времени отключения (tOFF-Shunt), когда шунтирующий резистор используется в качестве выхода, где VSHUNT — выходное напряжение, когда шунтирующий резистор используется в качестве нагрузки.
Второй шаг — использовать tOFF-Shunt для расчета ROFF2, который представляет собой заряд от VCC до COFF через ROFF2, рассчитываемый следующим образом.
На основании расчета выберите подходящее значение ROFF2 (50 кОм) и подключите ROFF2 между VCC и COFF в случае неисправности, показанном на рисунке 3, когда выход схемы в норме.Также обратите внимание, что ROFF2 должен быть намного больше, чем ROFF1;если оно слишком низкое, у TPS92515-Q1 возникнут проблемы с минимальным временем включения, что приведет к увеличению тока и возможному повреждению чипа устройства.
Рис. 6. Ток и выходное напряжение дросселя TPS92515-Q1 (нормально после добавления ROFF2)
Время публикации: 15 февраля 2022 г.