Introdução ao chip de driver de LED
com o rápido desenvolvimento da indústria eletrônica automotiva, chips de driver de LED de alta densidade com ampla faixa de tensão de entrada são amplamente utilizados na iluminação automotiva, incluindo iluminação externa frontal e traseira, iluminação interna e retroiluminação de display.
Os chips de driver de LED podem ser divididos em dimerização analógica e dimerização PWM de acordo com o método de dimerização.O escurecimento analógico é relativamente simples, o escurecimento PWM é relativamente complexo, mas a faixa de escurecimento linear é maior que o escurecimento analógico.Chip driver de LED como uma classe de chip de gerenciamento de energia, sua topologia principalmente Buck e Boost.corrente de saída do circuito buck contínua, de modo que sua ondulação de corrente de saída seja menor, exigindo menor capacitância de saída, mais propícia para alcançar alta densidade de potência do circuito.
Figura 1 Aumento de corrente de saída vs Buck
Os modos de controle comuns dos chips de driver de LED são modo de corrente (CM), modo COFT (tempo desligado controlado), modo COFT e PCM (modo de corrente de pico).Comparado ao controle do modo atual, o modo de controle COFT não requer compensação de loop, o que contribui para melhorar a densidade de potência, ao mesmo tempo em que tem uma resposta dinâmica mais rápida.
Ao contrário de outros modos de controle, o chip do modo de controle COFT possui um pino COFF separado para configuração de tempo desligado.Este artigo apresenta a configuração e as precauções para o circuito externo do COFF com base em um típico chip driver Buck LED controlado por COFT.
Configuração básica do COFF e precauções
O princípio de controle do modo COFT é que quando a corrente do indutor atinge o nível de corrente de ativação, o tubo superior é desligado e o tubo inferior é ligado.Quando o tempo de desligamento atinge tOFF, o tubo superior liga novamente.Após o tubo superior ser desligado, ele permanecerá desligado por um tempo constante (tOFF).tOFF é definido pelo capacitor (COFF) e pela tensão de saída (Vo) na periferia do circuito.Isso é mostrado na Figura 2. Como o ILED é rigorosamente regulado, Vo permanecerá quase constante em uma ampla faixa de tensões e temperaturas de entrada, resultando em um tOFF quase constante, que pode ser calculado usando Vo.
Figura 2. circuito de controle de tempo desligado e fórmula de cálculo tOFF
Deve-se observar que quando o método de dimerização selecionado ou o circuito de dimerização exigir uma saída em curto, o circuito não iniciará corretamente neste momento.Neste momento, a ondulação da corrente do indutor torna-se grande, a tensão de saída torna-se muito baixa, muito menor que a tensão definida.Quando esta falha ocorrer, a corrente do indutor funcionará com o tempo máximo desligado.Normalmente, o tempo máximo de desligamento definido dentro do chip atinge 200us ~ 300us.Neste momento, a corrente do indutor e a tensão de saída parecem entrar em um modo de soluço e não podem produzir normalmente.A Figura 3 mostra a forma de onda anormal da corrente do indutor e da tensão de saída do TPS92515-Q1 quando o resistor shunt é usado para a carga.
A Figura 4 mostra três tipos de circuitos que podem causar as falhas acima.Quando o FET shunt é usado para dimerização, o resistor shunt é selecionado para a carga, e a carga é um circuito de matriz de comutação de LED, todos eles podem causar curto-circuito na tensão de saída e impedir a inicialização normal.
Figura 3 Corrente do indutor TPS92515-Q1 e tensão de saída (falha de curto-circuito na saída da carga do resistor)
Figura 4. Circuitos que podem causar curtos-circuitos na saída
Para evitar isso, mesmo quando a saída está em curto, ainda é necessária uma tensão adicional para carregar o COFF.A fonte paralela que VCC/VDD pode ser usada para carregar os capacitores COFF, mantém um tempo de desligamento estável e uma ondulação constante.Os clientes podem reservar um resistor ROFF2 entre VCC/VDD e COFF ao projetar o circuito, conforme mostrado na Figura 5, para facilitar o trabalho de depuração posterior.Ao mesmo tempo, a folha de dados do chip TI geralmente fornece a fórmula de cálculo ROFF2 específica de acordo com o circuito interno do chip para facilitar a escolha do resistor pelo cliente.
Figura 5. Circuito de melhoria ROFF2 externo SHUNT FET
Tomando como exemplo a falha de saída de curto-circuito do TPS92515-Q1 na Figura 3, o método modificado na Figura 5 é usado para adicionar um ROFF2 entre VCC e COFF para carregar o COFF.
A seleção do ROFF2 é um processo de duas etapas.O primeiro passo é calcular o tempo de desligamento necessário (tOFF-Shunt) quando o resistor shunt é usado para a saída, onde VSHUNT é a tensão de saída quando o resistor shunt é usado para a carga.
O segundo passo é usar tOFF-Shunt para calcular ROFF2, que é a carga de VCC para COFF via ROFF2, calculada da seguinte forma.
Com base no cálculo, selecione o valor ROFF2 apropriado (50k Ohm) e conecte ROFF2 entre VCC e COFF no caso de falha na Figura 3, quando a saída do circuito estiver normal.Observe também que ROFF2 deve ser muito maior que ROFF1;se estiver muito baixo, o TPS92515-Q1 apresentará problemas de tempo mínimo de ativação, o que resultará em aumento de corrente e possíveis danos ao chip do dispositivo.
Figura 6. Corrente do indutor TPS92515-Q1 e tensão de saída (normal após adicionar ROFF2)
Horário da postagem: 15 de fevereiro de 2022