Неизолированный обратноходовой драйвер светодиода: схема применения.Часть вторая
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Наиболее важным параметром для нас является ток, который протекает через светодиод. Све-тодиоды высокой яркости (High-brightness LED) способны потреблять ток порядка нескольких сотен миллиампер. Для того, чтобы обеспечить продолжительный срок службы светодиода, значение тока необходимо поддерживать постоянным — то есть в качестве источника питания должен выступать драйвер тока. Существует несколько решений этой проблемы. Одним из наиболее простых и дешевых является использование специализированной микросхемы ШИМ-контролле-ра с токовым выходом — например, МАХ16802. Использование данной микросхемы обеспечивает следующие преимущества:
• Высокая степень интеграции — потребуется использовать минимальное количество внешних компонентов;
• Высокая рабочая частота — 262 кГц;
• Корпус цМАХ чрезвычайно малого размера с 8 выводами;
• Низкое значение тока в цепи измерения помогает снизить энергопотребление;
• Стабильная частота тактового генератора уменьшает колебания тока, протекающего через светодиод;
• Для ограничения нарастания напряжения на выходах питания светодиода при размыкании цепи может использоваться интегрированный усилитель напряжения обратной связи (On-board voltage feedback amplifier).
Давайте зададим следующие параметры:
ILED = 350 мА VLED = 3,ЗВ Vin min = 10,8 В Vin max = 24В
Этап №1: определяем приблизительное относительное время включения (ON duty cycle), которое необходимо при минимальном входном напряжении:
d = Чер + х lLED + VD °N Ynmin + 4ed + Rb x \'led + v
Здесь Rb — балластный резистор, который выполняет функции резистора R11 на приведенной выше схеме, и сопротивление которого составляет в нашем приложении 1 Ом. Напряжение VD — это падение напряжения в прямом направлении на диоде D1.
Подставляя известные значения, получаем:
d0N = 0,291
Этап №2: вычисляем приблизительное значение пикового тока для индуктивности:
I _ к, х 2 х lLED
Р 1-d0N
Здесь kf представляет собой «fudge factor» (поправочный коэффициент), в данном примере его значение принимается равным 1.1.
Подставляя в эту формулу известные нам значения, мы получаем:
1Р = 1,058А
Этап №3: вычисляем приблизительное значение индуктивности и выбираем наиболее близкое стандартное значение:
L _ ^0n Х YnMIN
f х |р
в данной формуле L соответствует значению индуктивности для LI, a f — это рабочая частота переключения, равная 262 кГц.
Подставляя численные значения, получаем величину индуктивности:
L = 10,566цН
Данной величине наиболее соответствует стандартная величина, равная 10 мкГн.
Этап №4: значение мощности, которое передается к выходу схе-
мы в обратноходовом процессе, вычисляется по следующей формуле:
р
1 in
х L х 1Р х f
Потребление энергии выходной схемой выражается таким образом:
Роит - 4ed х \'led + VD х \'led + х \'led
Закон сохранения энергии требует, чтобы два этих значения были равны, и затем мы решаем полученное уравнение для более точного определения пикового значения тока, который протекает через индуктивность:
\'р =
2 х lLED х (Rb xI led + 4ed + vd)
L x f
Здесь L представляет стандартное значение индуктивности, которое мы определили на этапе №3.
Подставляя найденные ранее значения, мы получаем:
1Р = 1.037А
Этап №5: вычисляем значения резисторов, которые используются в схеме измерения тока — это включенные параллельно сопротивления R9 и R10, а также используемые (при необходимости) в качестве делителя при измерении напряжения резисторы R6hR7.
Для МАХ16802 предельное значение напряжения при измерении тока составляет 291 мВ. Значения сопротивлений R9, RIO, R6 и R7 выбираются таким образом, чтобы обеспечить пиковое значение для тока, текущего через индуктив-
ность, которое мы ранее получили на этапе №4.
После проведения вычислений мы показали эти значения на схеме — мы исходили из того, что нужно получить ток 350 мА при напряжении 12 В. Из-за влияния паразитных явлений для того, чтобы получить требуемую величину тока, может понадобиться провести точную настройку сопротивления R7.
|
