Μη απομονωμένο τροφοδοτικό οδηγού με υποβάθμιση LED
Η μέθοδος οδήγησης των LED διαφέρει από τους παραδοσιακούς λαμπτήρες αλογόνου και τους λαμπτήρες φθορισμού. Πρέπει να διατηρεί σταθερό ρεύμα οδήγησης, επομένως απαιτείται ειδική ισχύς οδήγησης. Ως γενικός φωτισμός, τα περισσότερα από αυτά είναι είσοδος δικτύου υψηλής τάσης και έξοδος SELV (ασφαλής εξαιρετικά χαμηλή τάση), επομένως χρησιμοποιούν ως επί το πλείστον δομή με βήμα προς τα κάτω. Η τοπολογία Buck έχει τα χαρακτηριστικά της απλής δομής, της υψηλής απόδοσης και του μικρού κυματισμού ρεύματος. Χρησιμοποιείται συχνά. . Το PT4207 είναι ένα τσιπ οδηγού LED που έχει σχεδιαστεί με βάση την τοπολογία Buck.
Χαρακτηριστικά δομής τσιπ PT4207
Το PT4207 υιοθετεί μια καινοτόμο αρχιτεκτονική, η οποία μπορεί να λειτουργήσει αξιόπιστα κάτω από την τάση συνεχούς ρεύματος από 8V έως 450V μετά τη διόρθωση της εισόδου AC. Το ενσωματωμένο MOSFET 350mA/20V μπορεί να παρέχει ρεύμα εξόδου LED 350mA. Επιπλέον, είναι εξοπλισμένο με μια εξωτερική θύρα κίνησης διακόπτη MOSFET για την επίτευξη. Το ρεύμα εξόδου LED είναι έως 1A και λειτουργεί σταθερά. Η απόδοση του συστήματος μπορεί να φτάσει το 96%, και η ακρίβεια ρεύματος LED μπορεί να φτάσει το ±5% (συμπεριλαμβανομένου του ρυθμού ρύθμισης της τάσης εισόδου και των διαφορών των εξαρτημάτων). Μέσω του ακροδέκτη DIM πολλαπλών λειτουργιών, το ρεύμα LED μπορεί να ρυθμιστεί γραμμικά χρησιμοποιώντας αντίσταση ή τάση συνεχούς ρεύματος ή το ψηφιακό παλμικό σήμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επιλογή μείωσης της έντασης PWM. Επιπλέον, το τσιπ διαθέτει επίσης λειτουργίες μαλακής εκκίνησης, σύντομου φορτίου και υπερβολικής θερμοκρασίας. Το μπλοκ διάγραμμα εσωτερικής δομής του PT4207 φαίνεται όπως στο Σχ. 1.
Εικόνα 1PT4207 μπλοκ διάγραμμα εσωτερικής δομής
Αρχή λειτουργίας σταθερού ρεύματος: Το PT4207 χρησιμοποιεί μια σταθερή λειτουργία χρόνου απενεργοποίησης για τον έλεγχο του ρεύματος εξόδου. Μετά το εσωτερικό MOSFET, το ρεύμα ρέει μέσω του φορτίου, της αυτεπαγωγής, του MOSFET και της αντίστασης δειγματοληψίας και αυξάνεται γραμμικά με το χρόνο και δημιουργείται τάση στον ακροδέκτη CS. Όταν η τάση φτάσει στην εσωτερική τιμή αναφοράς, το τσιπ ελέγχει εσωτερικά την ισχύ για την απενεργοποίηση του MOSFET και εισέρχεται στον κύκλο απενεργοποίησης . Ο χρόνος απενεργοποίησης ρυθμίζεται από μια εξωτερική αντίσταση και είναι σταθερός. Μετά τη λήξη, το MOSFET ανάβει ξανά και εισέρχεται στον επόμενο κύκλο εργασίας. Ο τρόπος δομής του Buck φαίνεται στο σχήμα 2.
Εικόνα 2 Δύο μορφές δομής Buck
Κατά τη διάρκεια της περιόδου απενεργοποίησης του MOSFET, η ενέργεια στον επαγωγέα L απελευθερώνεται στο LED φορτίου μέσω της δίοδος ελεύθερου τροχού D και σχηματίζεται πίσω, όπως φαίνεται στο σχήμα 3.
Σχήμα 3 Η δομή Buck απενεργοποιεί την επιστροφή ρεύματος κύκλου
μπορεί να ληφθεί με τον τύπο της επαγωγής
όπου VL είναι η τάση κατά μήκος του επαγωγέα, L είναι η αυτεπαγωγή, Toff είναι ο ρυθμιζόμενος σταθερός χρόνος απενεργοποίησης και ΔIL είναι η ποσότητα ρεύματος στον επαγωγέα.
Σχήμα 4 Κυματομορφή ρεύματος επαγωγέα υπό CCM
Εάν το σύστημα λειτουργεί σε CCM (λειτουργία συνεχούς λειτουργίας), η κυματομορφή ρεύματος στον επαγωγέα φαίνεται στο Σχήμα 4. Μεταξύ αυτών, το ILED είναι το ομοιόμορφο ρεύμα LED, το IPEAK είναι το ρεύμα αιχμής στον επαγωγέα, δηλαδή το ρεύμα αιχμής μέσω του MOSFET ή της διόδου ελεύθερου τροχού, και λαμβάνεται ILED=IPEAK-0,5ΔIL. Αντικαταστήστε τον τύπο επαγωγής για να λάβετε
Το IPEAK μπορεί να ρυθμιστεί με αντίσταση δειγματοληψίας. Επομένως, μόλις καθοριστεί το σχήμα LED εξόδου, το ρεύμα εξόδου δεν έχει καμία σχέση με την τάση εισόδου, πραγματοποιώντας έτσι τον έλεγχο σταθερού ρεύματος LED.
Σύντομη αρχή: Το τσιπ ανιχνεύει την τάση του ακροδέκτη CS σε κάθε κύκλο ενεργοποίησης. Μόλις ανιχνεύσει ότι η τάση CS αυξάνεται πολύ γρήγορα, το τσιπ θα απενεργοποιήσει το MOSFET και θα το ενεργοποιήσει ξανά μετά από κάποιο χρονικό διάστημα για να επιτευχθεί σύντομο χρονικό διάστημα.
Αρχή υπερθέρμανσης: Το τσιπ έχει ενσωματωμένη λειτουργία υπερθέρμανσης. Όταν η θερμοκρασία σύνδεσης του τσιπ ξεπεράσει τους 135°C, το ρεύμα εξόδου θα μειωθεί αυτόματα για να αυξηθεί περαιτέρω η θερμοκρασία. Εάν η θερμοκρασία ξεπεράσει τους 150°C, το ρεύμα εξόδου θα πέσει στο 0, γεγονός που μπορεί να αποφύγει προβλήματα τρεμοπαίζει ενώ το τσιπ είναι ενεργό. Εάν χρειάζεται να υπερθερμοκρασία το LED, μπορείτε να συνδέσετε έμμεσα ένα θερμίστορ αρνητικού συντελεστή θερμοκρασίας μεταξύ του ακροδέκτη DIM και του ακροδέκτη GND. Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, η τάση DIM θα πέσει και ταυτόχρονα θα μειώσει την τάση αναφοράς της εσωτερικής ακίδας CS ή ακόμα και θα κλείσει, έτσι ώστε να επιτευχθεί η λειτουργία Υπερθερμοκρασίας.
Ενέργεια μαλακής εκκίνησης: Το τσιπ έχει ενσωματωμένο χρόνο μαλακής εκκίνησης 4 ms και το ρεύμα αυξάνεται σταδιακά κατά την εκκίνηση, έτσι ώστε το ρεύμα φορτίου να φτάσει σταδιακά την καθορισμένη τιμή, μειώνοντας αποτελεσματικά το ρεύμα εκκίνησης.
Εικόνα 5PT4207 τυπική ισχύς εφαρμογής (έξοδος: 24 χορδές συστοιχίας LED, 250 mA) (εκτύπωση)
Εικόνα 6 PT4207 τυπική εφαρμογή ηλεκτρική απόδοση και χαρακτηριστικά σταθερού ρεύματος
Εικόνα 7PT4207 εφαρμογή υψηλού ρεύματος (έξοδος 12 σειρές συστοιχίας LED, 1000mA)
Το σχήμα 5 είναι μια τυπική εφαρμογή του PT4207. Τα χαρακτηριστικά απόδοσης και σταθερού ρεύματος της τυπικής εφαρμογής του PT4207 φαίνονται στο Σχήμα 6. Άλλα σχήματα εφαρμογής του PT4207 φαίνονται στο Σχήμα 7 και στο Σχήμα 8. Μεταξύ αυτών, το Σχήμα 7 είναι η εφαρμογή υψηλού ρεύματος του PT4207 (έξοδος 12 σειρές LED συστοιχία, 1000 mA); Το σχήμα 8 είναι η εφαρμογή χαμηλής τάσης PT4207 DC (έξοδος 1 3WLED, 700 mA).
Εικόνα 8PT4207 Εφαρμογή DC χαμηλής τάσης (έξοδος 1 3WLED, 700mA)
Σχεδιασμός παραμέτρων συστήματος
Ανατρέξτε στην Εικόνα 5 για τυπικές εφαρμογές. Ο προσδιορισμός του ρεύματος εξόδου: μπορεί να βασίζεται στον τύπο
Επιλέξτε τα κατάλληλα R4, R5, R6 και L. Για συγκεκριμένα βήματα υπολογισμού, ανατρέξτε στο φύλλο δεδομένων PT4207.
Επιλογή χωρητικότητας εισόδου: Η χωρητικότητα εισόδου παρέχει μια σταθερή τάση τροφοδοσίας για το σύστημα, η οποία μπορεί να επιλεγεί σύμφωνα με την ισχύ εξόδου και την χωρητικότητα σύμφωνα με 1-2uF/W. Οι εφαρμογές φωτισμού είναι όλες σε υψηλή θερμοκρασία, επομένως η αντίσταση θερμοκρασίας του πυκνωτή είναι πάνω από 105°C.
Επιλογή MOSFET: η τάση αντοχής της πηγής αποστράγγισης Vds επιλέγεται σύμφωνα με την πραγματική κατάσταση εισόδου και το Id ρεύματος αποστράγγισης είναι 4 φορές ή περισσότερο ILED.
Επιλογή πυκνωτή εξόδου: Ο πυκνωτής που συνδέεται παράλληλα με το LED μπορεί να απορροφήσει το ρεύμα κυματισμού LED. Στην ιδανική περίπτωση, το ρεύμα κυματισμού του επαγωγέα απορροφάται πλήρως από τον πυκνωτή εξόδου, επεκτείνοντας τη διάρκεια ζωής του LED σε κάποιο βαθμό. Συνήθως επιλέγετε 1-10uF.
Επιλογή διόδου ελεύθερου τροχού: Επιλέξτε δίοδος Schottky ή εξαιρετικά γρήγορη δίοδο ανάκτησης, ο χρόνος ανάστροφης ανάκτησης Trr είναι μικρότερος από 100 ns και η τρέχουσα ικανότητα θα πρέπει να είναι μεγαλύτερη από το IPEAK.
Επιλογή επαγωγής κελύφους λαμπτήρων φθορισμού LED: Μπορεί να επιλεγεί επαγωγέας σχήματος I ή κλειστός επαγωγέας μαγνητικού μετασχηματιστή. Οι επαγωγείς σχήματος I είναι γενικά χαμηλοί σε τιμή και απλοί στη διαδικασία, αλλά είναι μαγνητικές, γεγονός που μπορεί εύκολα να προκαλέσει απώλεια μαγνητικών γραμμών σε μεταλλικό περιορισμένο χώρο και να προκαλέσει ασυνήθιστη λειτουργία του συστήματος, επομένως χρησιμοποιούνται γενικά σε λαμπτήρες με μη -μεταλλικά κοχύλια. Ανεξάρτητα από το είδος του επαγωγέα που χρησιμοποιείται, το ρεύμα κορεσμού του επαγωγέα απαιτείται να είναι μεγαλύτερο από 1,2 φορές το ILED και η θερμοκρασία Curie του υλικού του μαγνητικού πυρήνα είναι μεγαλύτερη από 150°C.
Σημεία σχεδίασης διάταξης
Ανατρέξτε στην Εικόνα 5 για τυπικές εφαρμογές. Μεταξύ αυτών, οι πυκνωτές φίλτρου C3, C4, C5 και η αντίσταση R4 θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στις ακίδες του τσιπ. Ο πυκνωτής εισόδου C1, το φορτίο, ο επαγωγέας L4, το MOSFET, η ακίδα S chip, οι αντιστάσεις δειγματοληψίας R5 και R6 είναι μεγάλες διαδρομές ρεύματος, η καλωδίωση πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο παχιά και κοντή και η κλειστή περιοχή πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερη. Οι αντιστάσεις δειγματοληψίας R5 και R6 συνδέονται με γείωση υψηλής συχνότητας και υψηλού ρεύματος, οι οποίες είναι πηγές παρεμβολής και πρέπει να συνδέονται με το αρνητικό ηλεκτρόδιο του πυκνωτή φίλτρου εισόδου C1 μέσω της συντομότερης διαδρομής. Η τρίτη ακίδα του τσιπ, καθώς και η γείωση των C3, C4, C5 και R4 χρειάζονται μια σταθερή γείωση αναφοράς, η οποία μπορεί να οδηγηθεί έξω ξεχωριστά από το C1.
