Introductie van LED-driverchips
Met de snelle ontwikkeling van de auto-elektronica-industrie worden LED-driverchips met hoge dichtheid en een breed ingangsspanningsbereik veel gebruikt in autoverlichting, inclusief buitenverlichting voor en achter, binnenverlichting en display-achtergrondverlichting.
LED-driverchips kunnen worden onderverdeeld in analoog dimmen en PWM-dimmen volgens de dimmethode.Analoog dimmen is relatief eenvoudig, PWM-dimmen is relatief complex, maar het lineaire dimbereik is groter dan analoog dimmen.LED-driverchip als een klasse energiebeheerchips, waarvan de topologie voornamelijk Buck en Boost is.De uitgangsstroom van het buck-circuit is continu, zodat de uitgangsstroomrimpel kleiner is, waardoor een kleinere uitgangscapaciteit nodig is, wat bevorderlijker is om een hoge vermogensdichtheid van het circuit te bereiken.
Figuur 1 Uitgangsstroomboost versus Buck
De gebruikelijke besturingsmodi van LED-driverchips zijn de huidige modus (CM), de COFT-modus (gecontroleerde UIT-tijd), de COFT- en PCM-modus (piekstroommodus).Vergeleken met de huidige modusbesturing vereist de COFT-besturingsmodus geen luscompensatie, wat bevorderlijk is voor het verbeteren van de vermogensdichtheid, terwijl het een snellere dynamische respons heeft.
In tegenstelling tot andere besturingsmodi heeft de COFT-besturingsmoduschip een aparte COFF-pin voor het instellen van de uitschakeltijd.Dit artikel introduceert de configuratie en voorzorgsmaatregelen voor het externe circuit van COFF, gebaseerd op een typische COFT-gestuurde Buck LED-driverchip.
Basisconfiguratie van COFF en voorzorgsmaatregelen
Het besturingsprincipe van de COFT-modus is dat wanneer de inductorstroom het ingestelde stroomniveau bereikt, de bovenste buis wordt uitgeschakeld en de onderste buis wordt ingeschakeld.Wanneer de uitschakeltijd tOFF bereikt, wordt de bovenste buis weer ingeschakeld.Nadat de bovenste buis is uitgeschakeld, blijft deze een constante tijd uitgeschakeld (tOFF).tOFF wordt ingesteld door de condensator (COFF) en de uitgangsspanning (Vo) aan de rand van het circuit.Dit wordt weergegeven in figuur 2. Omdat de ILED strak wordt geregeld, blijft Vo vrijwel constant over een breed bereik aan ingangsspanningen en temperaturen, wat resulteert in een vrijwel constante tOFF, die kan worden berekend met Vo.
Figuur 2. Uitschakelcontrolecircuit en tOFF-berekeningsformule
Houd er rekening mee dat wanneer de geselecteerde dimmethode of het dimcircuit een kortgesloten uitgang vereist, het circuit op dit moment niet goed zal starten.Op dit moment wordt de stroomrimpel van de inductor groot en wordt de uitgangsspanning erg laag, veel minder dan de ingestelde spanning.Wanneer deze storing optreedt, werkt de inductorstroom met de maximale uitschakeltijd.Normaal gesproken bedraagt de maximale uitschakeltijd die in de chip is ingesteld 200us~300us.Op dit moment lijken de spoelstroom en de uitgangsspanning in een hikmodus te komen en kunnen ze niet normaal worden uitgevoerd.Figuur 3 toont de abnormale golfvorm van de inductorstroom en uitgangsspanning van de TPS92515-Q1 wanneer de shuntweerstand wordt gebruikt voor de belasting.
Figuur 4 toont drie soorten circuits die de bovenstaande fouten kunnen veroorzaken.Wanneer de shunt-FET wordt gebruikt voor het dimmen, wordt de shuntweerstand geselecteerd voor de belasting en is de belasting een LED-schakelmatrixcircuit. Ze kunnen allemaal de uitgangsspanning kortsluiten en normaal opstarten voorkomen.
Afbeelding 3 TPS92515-Q1 Spoelstroom en uitgangsspanning (kortsluitingsfout weerstandsbelasting uitgang)
Figuur 4. Circuits die uitgangskortsluiting kunnen veroorzaken
Om dit te voorkomen, zelfs als de uitgang kortgesloten is, is er nog steeds een extra spanning nodig om de COFF op te laden.De parallelle voeding die VCC/VDD kan gebruiken, laadt de COFF-condensatoren op, handhaaft een stabiele uitschakeltijd en houdt een constante rimpel.Klanten kunnen bij het ontwerpen van het circuit een weerstand ROFF2 reserveren tussen VCC/VDD en COFF, zoals weergegeven in afbeelding 5, om het debugwerk later te vergemakkelijken.Tegelijkertijd geeft het datablad van de TI-chip meestal de specifieke ROFF2-berekeningsformule volgens het interne circuit van de chip om de keuze van de klant voor de weerstand te vergemakkelijken.
Afbeelding 5. SHUNT FET extern ROFF2-verbeteringscircuit
Als we de kortsluitingsuitgangsfout van TPS92515-Q1 in figuur 3 als voorbeeld nemen, wordt de gewijzigde methode in figuur 5 gebruikt om een ROFF2 toe te voegen tussen VCC en COFF om de COFF op te laden.
Het selecteren van ROFF2 is een proces in twee stappen.De eerste stap is het berekenen van de vereiste uitschakeltijd (tOFF-Shunt) wanneer de shuntweerstand wordt gebruikt voor de uitgang, waarbij VSHUNT de uitgangsspanning is wanneer de shuntweerstand wordt gebruikt voor de belasting.
De tweede stap is het gebruik van tOFF-Shunt om ROFF2 te berekenen, wat de lading is van VCC naar COFF via ROFF2, die als volgt wordt berekend.
Selecteer op basis van de berekening de juiste ROFF2-waarde (50k Ohm) en sluit ROFF2 aan tussen VCC en COFF in het foutgeval in Figuur 3, wanneer de circuituitgang normaal is.Merk ook op dat ROFF2 veel groter moet zijn dan ROFF1;als deze te laag is, zal de TPS92515-Q1 minimale inschakeltijdproblemen ondervinden, wat zal resulteren in een verhoogde stroom en mogelijke schade aan het chipapparaat.
Figuur 6. TPS92515-Q1 spoelstroom en uitgangsspanning (normaal na toevoeging van ROFF2)
Posttijd: 15 februari 2022