Драйвер светодиодов с глубиной ШИМ-диммирования 5000:1 и низким уровнем ЭМИ

Analog Devices LT3932/LT3932-1

Журнал РАДИОЛОЦМАН, март 2020

Kyle Lawrence, Analog Devices

Design Note 570

Введение

Светодиодная подсветка в автомобильных проекционных дисплеях, информационно-развлекательных системах и приборных панелях должна быть достаточно яркой, чтобы противостоять прямым солнечным лучам днем, и при этом быть способной снижать яркость на несколько порядков, чтобы не ослеплять водителя ночью. Обеспечить столь большую глубину диммирования с помощью обычных драйверов светодиодов очень сложно.

Пиковый КПД 2-мегагерцового автомобильного драйвера светодиодов с внутренней ШИМ составляет 90% во всем диапазоне входных напряжений (порядка 91% без фильтров ЭМИ).
Рисунок 1. Пиковый КПД 2-мегагерцового автомобильного драйвера светодиодов с внутренней ШИМ
составляет 90% во всем диапазоне входных напряжений (порядка 91% без фильтров ЭМИ).

Синхронный понижающий драйвер LT3932 с интегрированными высокоэффективными ключами, рассчитанными на напряжения до 36 В и токи до 2 А, предназначен для глубокого ШИМ регулирования яркости светодиодов. LT3932 выпускается в корпусе QFN размером 4 мм × 5 мм и может работать на частотах до 2 МГц, позволяя создавать компактные быстродействующие конструкции. Если большая глубина диммирования не требуется, и первостепенное значение имеет простота, целесообразно использовать внутренний ШИМ генератор, который с помощью внешнего управляющего постоянного напряжения может регулировать яркость в диапазоне 128:1. Защищенная от обрывов и коротких замыканий светодиодов, с уровнем электромагнитных излучений (ЭМИ), сниженным благодаря модуляции рабочей частоты шумоподобным сигналом, микросхема LT3932 отвечает всем строгим требованиям, предъявляемым к автомобильным и промышленным светодиодным источникам света (Рисунок 1).

Большая глубина ШИМ регулирования яркости

При частоте диммирования, равной 100 Гц, и частоте переключения 2 МГц глубина ШИМ регулирования яркости сильноточных светодиодов может достигать 5000:1. Кроме того, сочетание аналогового и ШИМ-диммирования может расширить диапазон регулирования до 20,000:1. Для приложений, требующих глубины ШИМ-диммирования, превышающей 5000:1, выпускается микросхема LT3932-1 – версия LT3932, отличающаяся более высокими характеристиками регулирования и не имеющая каких-либо ограничений минимального времени включения ШИМ в зависимости от частоты переключения. LT3932/-1 позволяют легко реализовать требования минимальной глубины регулировки яркости 10,000:1, предъявляемые к новейшим автомобильным дисплеям.

Технология Silent Switcher для снижения ЭМИ

Экстремальные требования к регулировке яркости светодиодов в автомобильных приложениях могут затруднить соблюдение стандартов CISPR в части уровня ЭМИ без добавления дорогих компонентов шумопонижения и общего усложнения конструкции. LT3932 позволяет достичь как большой глубины диммирования, так и низкого уровня излучаемых помех, благодаря встроенным функциям минимизации ЭМИ:

  • Архитектура Silent Switcher, уменьшающая площадь горячих контуров;
  • Модуляция частоты переключения для расширения спектра и снижения кондуктивных и излучаемых помех;
  • Контроль скорости нарастания LT3932 для оптимизации КПД при одновременном сохранении низкого уровня шумов.

Эффективность технологии снижения электромагнитных помех, реализованной в LT3932, иллюстрируется Рисунком 2, полученным сканированием спектра излучений демонстрационной платы для LT3932 (DC2286A). Как по среднему, так и по пиковому уровню излучения, этот прибор соответствует требованиям Класса 5 стандарта CISPR 25.

Микросхема LT3932 обеспечивает соответствие схемы на Рисунке 1 требованиям Класса 5 стандарта CISPR 25 по среднему уровню электромагнитных излучений.
Рисунок 2. Микросхема LT3932 обеспечивает соответствие схемы на
Рисунке 1 требованиям Класса 5 стандарта CISPR 25 по среднему
уровню электромагнитных излучений.

Приложения машинного зрения

В современных линиях поточной сборки используется автоматизированный оптический контроль, гарантирующий, что быстро движущиеся по линии детали отвечают заданным характеристикам. Дефектные детали, не прошедшие оптический контроль, помечаются и автоматически удаляются с конвейера, обеспечивая совместимость деталей. Используемые на таких сборочных линиях высокоскоростные камеры должны быть оборудованы импульсными фотовспышками, способными последовательно формировать световые вспышки фиксированной длительности, но с переменной продолжительностью паузы, определяемой скоростью линии сборки, а также расстоянием между деталями.

КПД схемы на Рисунке 1 при токе светодиодов 1 А и частоте переключения 2 МГц остается высоким даже при наличии фильтров шумопонижения.
Рисунок 3. КПД схемы на Рисунке 1 при токе светодиодов 1 А и
частоте переключения 2 МГц остается высоким даже
при наличии фильтров шумопонижения.

Особенность LT3932 состоит в том, что после выборки состояний выходного конденсатора и конденсатора контура регулирования микросхема продолжает непрерывно подзаряжать эти компоненты, поддерживая на них неизменное напряжение даже в течение продолжительного отключения. Это позволяет LT3932 после любого времени простоя, пока уровень импульса ШИМ оставался низким, воспроизводить всегда одинаковые импульсы тока светодиода, не требуя никаких дополнительных схем. На Рисунке 4 показаны два формируемых LT3932 импульса включения тока светодиода фиксированной длительности, разделенных одним часом простоя, которые демонстрируют способность драйвера светодиодов поддерживать свой выходной заряд в течение сколь угодно продолжительного времени отсутствия сигнала ШИМ. Сохраняя состояние выхода неизменным, LT3932 генерирует импульсы тока постоянной формы, независящей от времени выключения ШИМ.

LT3932 точно воспроизводит импульсы тока независимо от времени выключения ШИМ, что важно для приложений машинного зрения.
Рисунок 4. LT3932 точно воспроизводит импульсы тока независимо
от времени выключения ШИМ, что важно для приложений
машинного зрения.

Заключение

LT3932 позволяет создавать компактные сильноточные драйверы светодиодов с отличными характеристиками диммирования. Ряд встроенных функций упрощает процесс проектирования высокоэффективных автомобильных и промышленных приложений управления светодиодами.

Материалы по теме

  1. Datasheet Analog Devices LT3932/LT3932-1
  2. Datasheet Vishay SI2399DS

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: 36V, 2A LED Driver with 5000:1 PWM Dimming Meets CISPR 25 Class 5 EMI Limits with Silent Switcher Architecture

JLCPCP: 2USD 2Layer 5PCBs, 5USD 4Layer 5PCBs

LT3932 Купить ЦенаКупить LT3932 на РадиоЛоцман.Цены — от 258 до 688
LED Driver 2700uA Supply Current Automotive 28-Pin QFN EP Tube
Элитан
Россия
LT3932EUFD
Analog Devices
258 ₽
Терраэлектроника
Россия
LT3932EUFD#PBF
Analog Devices
688 ₽
Зенер
Россия и страны ТС
LT3932HUFD#PBF
по запросу
ЗУМ-СМД
Россия
LT3932HUFDPBF
Analog Devices
по запросу
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя