LTM8042 представляет собой светодиодный драйвер серии μModule, способный питать светодиоды с током до 1 А и имеющий коэффициент регулировки яркости (диммирования) 3000:1. Диапазон его входного напряжения составляет 3-30 В, а частотный диапазон работы внутреннего ШИМ 250 кГц — 2 МГц, поэтому драйвер можно использовать в различных областях применения, например, в сканерах, а также автомобильном и авиационном освещении. Выбор диапазона частот позволяет добиться компромисса между КПД и уровнем пульсаций и (или) излучаемых помех.
LTM8042 может быть легко сконфигурирован для работы в трех топологиях — как понижающий преобразователь, как повышающий преобразователь, или как понижающе-повышающий преобразователь, что позволяет ему удовлетворять специфическим требованиям различных приложений. В случае если входное напряжение мало, а для питания цепи светодиодов требуется более высокое напряжение, то предпочтительной будет топология повышающего преобразователя и наоборот: при высоком входном напряжении и малом напряжении питания светодиодной цепи целесообразно применение топологии понижающего преобразователя. Топология понижающе-повышающего преобразователя используется для обеспечения широкого диапазона входного напряжения, когда напряжение может быть ниже или выше требуемого напряжения питания цепи светодиодов. В это статье описывается процесс выбора подходящей топологии и рассматриваются соответствующие схемы.
Наиболее распространенная топология для светодиодного драйвера — повышающий преобразователь, который может использоваться для питания светодиодной матрицы при входном напряжении 12 В, когда напряжение питания светодиодов больше входного напряжения. Повышающий драйвер LTM8042 показан на рис. 1, а его блок схема представлена на рис. 2. Входное напряжение подается на вывод BSTIN/BKLED-, а катод светодиодной цепи подключается к линии заземления GND. Когда транзистор Q открыт, ток накапливается в дросселе L. После того как транзистор Q закрывается, напряжение на дросселе L меняет полярность и ток дросселя начинает течь к выходному фильтрующему конденсатору С2. Регулировка яркости светодиодов (диммирование) осуществляется в блоке ШИМ, который изменяет скважность и средний ток светодиода (значение устанавливается с помощью резистора RCLR). Конденсатор С1 представляет собой фильтр входного напряжения.
Рис.1. LTM8042 управляет четырьмя светодиодами, здесь диапазон входного напряжения составляет 5,75 -10,25 В, а выходной ток равен 0,5 А
Рис.2. Блок-схема LTM8042 в рамках топологии повышающего преобразователя
Понижающий светодиодный драйвер
Топология понижающего светодиодного драйвера используется при наличии на входе относительно высокого напряжения, как, например, в случае с автомобильными и промышленными шинами питания 24 В. На рис. 3 показана блок-схема топологии понижающего преобразователя, который необходим, когда напряжение питания светодиодов меньше входного напряжения. Входное напряжение подается на вывод BSTOUT/BKIN, а катод светодиодной цепи подключается к линии BSTIN/BKLED-. Когда транзистор Q открыт, ток течет от входа через цепочку светодиодов и дроссель L к GND. После того как транзистор Q закрывается, напряжение дросселе L меняет полярность и диод D смещается в прямом направлении, подтягивая потенциал катода светодиода к напряжению ниже уровня входного напряжения и обеспечивая заданное значение тока в цепочке светодиодов. В рамках данной топологии С5 играет роль выходного фильтра.
Рис.3. Блок-схема LTM8042 в рамках топологии понижающего преобразователя
Понижающе-повышающий светодиодный драйвер
Во многих коммерческих устройствах, работающих от аккумуляторов и от солнечных батарей, входное напряжение варьируется в широком диапазоне. В этих ситуациях лучше всего использовать топологию понижающе-повышающего преобразователя, показанную на рис. 4. Линия входного напряжения и катод светодиода подключаются к линии BSTIN/BKLED-. Когда транзистор Q открыт, ток накапливается в дросселе L. После того как транзистор Q закрывается, напряжение на дросселе L меняет полярность, при этом смещенный в прямом направлении диод D поднимает напряжение выше уровня входного напряжения. Блок ШИМ поддерживает установленное значение тока, протекающего через светодиоды и конденсатор С5, а конденсатор С2 формирует выходной фильтр. Напряжение питания, цепи светодиодов может быть ниже ИЛИ выше входного напряжения.
Рис.4. Блок-схема LTM8042 в рамках топологии понижающе-повышающего преобразователя
Результаты испытаний трех топологий
Все три топологии были протестированы с использованием демонстрационной схемы DC 1511 на основе LTM8042. Во всех трех случаях применялись одни и те же светодиодные цепи, выходной ток и частота переключения. Чтобы убедиться, что рассеиваемая мощность одинакова во всех трех случаях, был также использован один и тот же источник питания, подключаемый к линии VCС (показана на рис. 1). В большинстве случаев линия VCC может быть подключена к линии входного напряжения. На рис. 5 показаны полученные кривые КПД. Работа всех трех топологий также была смоделирована в среде LTspice, а файлы моделей с LTM8042 можно найти в технической документации на данный компонент.
Рис.5. Графики КПД для топологий понижающего, повышающего и понижающе-повышающего преобразователей
Заключение
LTM8042 представляет собой универсальный и эффективный светодиодный драйвер, способный работать в широком диапазоне входного напряжения, при этом обеспечивая ток для цепочки светодиодов до 1 A. LTM8042 можно легко настроить для работы в качестве понижающего, повышающего и понижающе-повышающего драйвера, что позволяет удовлетворять требования различных приложений.
Источник
Журнал «Полупроводниковая светотехника» 4/2020
© «LEDPROM», 2020
