Е. Звонарев
Новости Электроники 1, 2009
Как один из ведущих мировых производителей специализированных модулей и микросхем питания, компания International Rectifier не могла остаться в стороне от вопросов питания сверхъярких мощных светодиодов. В статье рассматриваются высоковольтные полумостовые драйверы IRS2541 и IRS2540, предназначенные для этих целей.
Большинству сверхъярких мощных светодиодов необходим стабилизированный ток управления в диапазоне от 300 до 700 мА (новые серии ультраярких светодиодов имеют максимально допустимый ток до 1000 мА). Для этой цели выпускаются специализированные драйверы питания сверхъярких светодиодов, обеспечивающие стабилизацию выходного тока в узких пределах. Изменение тока в очень малых пределах обеспечивает стабильность свечения светодиодов и гарантирует продолжительный срок их эксплуатации.
Компания International Rectifier предлагает высоковольтные полумостовые драйверы мощных светодиодов IRS2541 и IRS2540 для приложений, где не требуется гальваническая изоляция. Светодиодные драйверы IRS2541 имеют допустимое напряжение питания 600 В (для питания от сети переменного тока 220 В) и представляют наибольший интерес для отечественных разработчиков. Драйверы питания светодиодов IRS2540 допускают максимальное напряжение питания 200 В от источника постоянного тока. Эти микросхемы имеют очень низкий ток при запуске (менее 500 мкА) и работают на частоте преобразования до 500 кГц. Основные параметры этих микросхем сведены в таблицу 1.
Таблица 1. Основные параметры драйверов светодиодов IRS2540 и IRS2541
| Наименование | Корпус | Vмакс., В | Точность регулировки тока, % | Токпри запуске, мкА | Deadtime*, нс | Частота преобразо- вания, кГц |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IRS2540PBF | DIP8 | 200 | ±5 | <500 | 140 | <500 |
| IRS2540SPBF | SO8 | |||||
| IRS2541PBF | DIP8 | 600 | ||||
| IRS2541SPBF | SO8 | |||||
| *Deadtime - время паузы между импульсами | ||||||
На рисунке 1 показана структурная схема драйверов питания светодиодов IRS2541. Встроенный источник опорного напряжения (ИОН) имеет точность установки уровней 3%. Схема UVLO обеспечивает блокировку при напряжении питания ниже допустимого уровня.
Рис. 1. Структурная схема высоковольтных светодиодных драйверов IRS2540/IRS2541
Производитель рекомендует основную схему включения с двумя полевыми транзисторами, показанную на рисунке 2.
Рис. 2. Рекомендуемая схема включения светодиодных драйверов IRS2541 с двумя MOSFET на выходе
В руководстве по применению AN-1131 приведена схема входного каскада для выпрямления питающего сетевого напряжения, подробная методика расчета и рекомендуемые компоненты для конкретных вариантов схем включения.
Схема с двумя полевыми транзисторами на выходе обладает меньшими потерями, однако в некоторых случаях может оказаться достаточным наличие в выходном каскаде всего одного транзистора MOSFET (рис. 3).
Рис. 3. Рекомендуемая схема включения драйверов светодиодов IRS2541 с одним MOSFET
на выходе
На рисунке 4 показаны типовые зависимости выходного тока Iвых от величины индуктивности L1 и номинала конденсатора на выходе Cвых (СOUT). Хорошо видно, что с ростом номиналов L1 и Свых изменение выходного тока происходит в меньших пределах. Необходимо также обратить внимание на то, что эквивалентной нагрузкой схем, показанных на рисунках 2 и 3, является последовательное включение нескольких светодиодов для достижения суммарного падения напряжения в пределах от 14 до 33 В (см. рисунок 4).
Рис. 4. Зависимости выходного тока и частоты преобразования от L1 и COUT
В реальных условиях напряжение в электросети изменяется в небольших пределах. Если это напряжение стабильно, то выходной ток также изменяется в небольших пределах (не более ±0,25%). Это проиллюстрировано на рисунке 5 (нижние графики). Данные приведены для микросхемы IRS2540 и входного напряжения 100 В (для драйвера IRS2541 изменения тока происходят приблизительно в этих же пределах, но при более высоких входных напряжениях). В верхней части рисунка 5 показаны диапазоны изменения тока при постоянном выходном напряжении на эквивалентной нагрузке (светодиодах).
Рис. 5. Зависимости выходного тока для IRS2540/IRS2541 при стабильном выходном напряжении и постоянном напряжении на входной шине
При стабильном токе напряжение на светодиодах изменяется незначительно, а максимальное отклонение тока в нагрузке составляет не более ±1,2% при индуктивности L1 = 470 мкГн и конденсаторе на выходе COUT = 33 мкФ. При желании стабильность выходного тока можно улучшить, увеличив номиналы индуктивности L1 и конденсатора COUT.
Для микросхем IRS2540 выпускается демонстрационная плата IRPLLED1. Небольшие изменения номиналов позволяют использовать ее для ознакомления с драйвером IRS2541 с максимальным напряжением питания до 600 В.
В списке использованных для статьи материалов можно найти подробные параметры, методику расчета, рекомендуемые компоненты и разводку печатной платы для проектирования высоковольтных драйверов питания светодиодов на основе IRS2541/IRS2540.
Купить IRS2541 на РадиоЛоцман.Цены
