Introduzione al chip del driver LED
con il rapido sviluppo del settore dell'elettronica automobilistica, i chip driver LED ad alta densità con un ampio intervallo di tensioni di ingresso sono ampiamente utilizzati nell'illuminazione automobilistica, compresa l'illuminazione esterna anteriore e posteriore, l'illuminazione interna e la retroilluminazione dei display.
I chip del driver LED possono essere suddivisi in dimmerazione analogica e dimmerazione PWM in base al metodo di dimmerazione.L'attenuazione analogica è relativamente semplice, l'attenuazione PWM è relativamente complessa, ma l'intervallo di attenuazione lineare è maggiore dell'attenuazione analogica.Chip driver LED come classe di chip di gestione dell'alimentazione, la sua topologia è principalmente Buck e Boost.La corrente di uscita del circuito buck è continua in modo che l'ondulazione della corrente di uscita sia minore, richiedendo una capacità di uscita inferiore, più favorevole per ottenere un'elevata densità di potenza del circuito.
Figura 1 Boost della corrente di uscita rispetto al Buck
Le modalità di controllo comuni dei chip driver LED sono la modalità corrente (CM), la modalità COFT (tempo di spegnimento controllato), la modalità COFT e PCM (modalità corrente di picco).Rispetto alla modalità di controllo corrente, la modalità di controllo COFT non richiede la compensazione del circuito, il che favorisce il miglioramento della densità di potenza, pur avendo una risposta dinamica più rapida.
A differenza di altre modalità di controllo, il chip della modalità di controllo COFT ha un pin COFF separato per l'impostazione del tempo di spegnimento.Questo articolo introduce la configurazione e le precauzioni per il circuito esterno di COFF basato su un tipico chip driver LED Buck controllato da COFT.
Configurazione base del COFF e precauzioni
Il principio di controllo della modalità COFT è che quando la corrente dell'induttore raggiunge il livello di corrente impostato, il tubo superiore si spegne e quello inferiore si accende.Quando il tempo di spegnimento raggiunge tOFF, il tubo superiore si riaccende.Dopo lo spegnimento, il tubo superiore rimarrà spento per un tempo costante (tOFF).tOFF è impostato dal condensatore (COFF) e dalla tensione di uscita (Vo) alla periferia del circuito.Ciò è mostrato nella Figura 2. Poiché l'ILED è strettamente regolato, Vo rimarrà quasi costante in un ampio intervallo di tensioni e temperature di ingresso, risultando in un tOFF quasi costante, che può essere calcolato utilizzando Vo.
Figura 2. Circuito di controllo del tempo di spegnimento e formula di calcolo del tOFF
Va notato che quando il metodo di regolazione selezionato o il circuito di regolazione richiede un'uscita in cortocircuito, il circuito non si avvierà correttamente in questo momento.A questo punto, l'ondulazione della corrente dell'induttore diventa elevata, la tensione di uscita diventa molto bassa, molto inferiore alla tensione impostata.Quando si verifica questo guasto, la corrente dell'induttore funzionerà con il tempo di inattività massimo.Di solito il tempo massimo di spegnimento impostato all'interno del chip raggiunge i 200us~300us.In questo momento la corrente dell'induttore e la tensione di uscita sembrano entrare in modalità singhiozzo e non possono essere emesse normalmente.La Figura 3 mostra la forma d'onda anomala della corrente dell'induttore e della tensione di uscita del TPS92515-Q1 quando per il carico viene utilizzato il resistore di shunt.
La Figura 4 mostra tre tipi di circuiti che possono causare i guasti di cui sopra.Quando il FET di shunt viene utilizzato per la regolazione, il resistore di shunt viene selezionato per il carico e il carico è un circuito a matrice di commutazione LED, tutti potrebbero cortocircuitare la tensione di uscita e impedire il normale avvio.
Figura 3 Corrente dell'induttore TPS92515-Q1 e tensione di uscita (cortocircuito in uscita del carico del resistore)
Figura 4. Circuiti che possono causare cortocircuiti in uscita
Per evitare ciò, anche quando l'uscita è in cortocircuito, è comunque necessaria una tensione aggiuntiva per caricare il COFF.L'alimentazione parallela che VCC/VDD può essere utilizzata per caricare i condensatori COFF, mantiene un tempo di inattività stabile e un'ondulazione costante.I clienti possono riservare un resistore ROFF2 tra VCC/VDD e COFF durante la progettazione del circuito, come mostrato nella Figura 5, per facilitare il lavoro di debug successivo.Allo stesso tempo, la scheda tecnica del chip TI solitamente fornisce la formula di calcolo ROFF2 specifica in base al circuito interno del chip per facilitare la scelta del resistore da parte del cliente.
Figura 5. Circuito di miglioramento ROFF2 esterno FET SHUNT
Prendendo come esempio il guasto di uscita da cortocircuito di TPS92515-Q1 nella Figura 3, il metodo modificato nella Figura 5 viene utilizzato per aggiungere un ROFF2 tra VCC e COFF per caricare COFF.
La selezione di ROFF2 è un processo in due fasi.Il primo passo è calcolare il tempo di spegnimento richiesto (tOFF-Shunt) quando viene utilizzato il resistore di shunt per l'uscita, dove VSHUNT è la tensione di uscita quando il resistore di shunt viene utilizzato per il carico.
Il secondo passo consiste nell'utilizzare tOFF-Shunt per calcolare ROFF2, che è la carica da VCC a COFF tramite ROFF2, calcolata come segue.
In base al calcolo, selezionare il valore ROFF2 appropriato (50k Ohm) e collegare ROFF2 tra VCC e COFF nel caso di guasto in Figura 3, quando l'uscita del circuito è normale.Si noti inoltre che ROFF2 dovrebbe essere molto più grande di ROFF1;se è troppo basso, il TPS92515-Q1 incontrerà problemi di tempo minimo di accensione, che si tradurranno in un aumento della corrente e possibili danni al dispositivo chip.
Figura 6. Corrente dell'induttore TPS92515-Q1 e tensione di uscita (normale dopo l'aggiunta di ROFF2)
Orario di pubblicazione: 15 febbraio 2022