. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Power tipy XV - Levný a výkonný budič LED
21. října 2010 - 9:22 | Robert Kollman | Power tipy XV - Levný a výkonný budič LED | Komentářů: 3  

Power tipy XV - Levný a výkonný budič LED

Nahrazením klasické konstrukce napájecího zdroje topologií SEPIC může přinést řadu výhod. To je tématem dalšího pokračování seriálu Power Tip.

Uplatnění svítivých LED roste lineárně s jejich klesající cenou. Dalo by se i říci, že LED jsou dnes přítomné téměř ve všech aplikacích od malých kapesních zařízení, přes automobilový průmysl až po venkovní osvětlení architektonických objektů. Atraktivní zdroje světla z nich přitom tvoří především jejich vysoká spolehlivost (provozní životnost mnohonásobně vyšší než 50 000 hodin), dobrá účinnost (175 lm / Watt) a téměř okamžitá odezva. Nicméně, elektronické řízení LED není zcela bez problémů.

Řízení jasu LED vyžaduje konstantní proud, který musí být zachován bez ohledu na vstupní napětí. Docela často se navíc setkáváme s požadavkem na plynulou regulaci jasu a stmívání LED. Především u podsvětlení displejů nebo u architektonického osvětlení. Zde existují dva způsoby, jak toho lze dosáhnout: Buď je možné použít regulaci proudu tekoucího LED, nebo pulzně-šířkovou modulaci (PWM). Přitom nejméně efektivní způsob je právě řízení proudu LED, neboť světelný tok není zcela lineární s proudem a barevné spektrum inklinuje k hornímu konci použitého rozsahu.

Zároveň je třeba mít na paměti i lidské vnímání jasu, které je značně exponenciální, což pro výraznější ztmavnutí vyžaduje velkou procentní změnu proudu. To má samozřejmě výrazný dopad na návrh použitého obvodu a plyne z toho i procentní chyba (nebo také odchylka) jasu jednotlivých diod. Ta může být při plném proudu jen 3 procenta, ale při 10 procentech jasu může představovat hodnotu 30 a více procent. Z toho plyne, že regulace jasu pomocí PWM signálu je mnohem přesnější, i přesto, že se zde stává problémem rychlost odezvy regulace. Při podsvětlení displejů je žádoucí, aby perioda signálu byla kratší než 100 Hz. To je z důvodu vnímání blikání nižších frekvencí lidským okem.


Obr. 1: Obvod MC33063 jako snadno dostupný budič LED

Na obrázku 1 je uvedeno schéma velmi jednoduchého a snadno dostupného, snižujícího regulátoru pro napájení LED, který zároveň implementuje funkci velmi rychlé změny jasu. Základem je klasický obvod MC33063, který ve svém pouzdře integruje výkonový spínač, proudový komparátor, oscilátor i interní referenci. Námi požadovanou funkci poskytuje pin, který se obvykle používá pro regulaci napětí. Je-li na něm napětí vyšší než 1,25 V, obvod svou funkci přerušuje a naopak, při nižším napětí pracuje. Při provozu je regulace zajištěna měřením tekoucího proudu s hysterezí, neboť klasická napěťová zpětná vazba byla odstraněna.

Integrovaný oscilátor generuje startovací impuls, který výkonový spínač překlápí do sepnutého stavu. V tento okamžik protéká proud ze vstupních svorek přes proudový bočník, LED, indukčnost a interní spínač do země. Překročí-li aktuální proud LED hodnotu zhruba 350 mA, dojde k překlopení komparátoru a vypnutí spínače. V tomto okamžiku dojde na indukčnosti k otočení polarity napětí a to vyskočí nad vstupní hodnotu, což je následně přes diodu MBRS240 odvedeno rovněž do LED. Tento cyklus se opakuje po poklesu proudu měřicím odporem a začíná opětovným sepnutím integrovaného spínače.

Uvedené schéma je velmi adaptabilní pro širokou škálu aplikací. Pomocí klasického obvodu spínaného regulátoru s maximálním napětím až 40 V a proudem 1,5 A, je využitelné v mobilních i přenosných zařízeních, bílé elektronice a automobilovém průmyslu. Vhodné je prakticky všude tam, kde je vyžadována jednoduchost a nízké výrobní náklady. Další možnosti využití v mnohem širším spektru aplikací plynou i z možnosti snadného přizpůsobení základní topologie. Kupříkladu v řízení hystereze a pod.

Obvod uvedený na obrázku 1 byl sestaven a otestován. Obrázek 2 ukazuje reakci na pin DISABLE a výsledný průběh proudu LED. Z uvedených hodnot je snadno patrné, že jas diodou LED lze regulovat pomocí PWM signálu s frekvencí až 500 Hz. Doba náběhu a poklesu proudu je menší než 100 us. Je-li řídicí frekvence vyšší, může LED účinně tolerovat zvlnění a zároveň je možné použít menší hodnotu indukčnosti, čímž by se mohla ještě dále zlepšit hodnota náběhu a poklesu. Nicméně PWM frekvence 500 Hz je vhodná pro naprostou většinu aplikací.


Obr. 2: Hystereze proudu ovlivňuje maximální rychlost řízení a frekvenci PWM

Jak vidíte, i starý dobrý obvod MC34063 může velice dobře posloužit při moderním způsobu řízení jasu výkonových LED. Není třeba hledat žádný specializovaný obvod. Integrovaný chybový zesilovač je použit jako vhodné rozhraní pro pulzní stmívání LED, kdy proudový komparátor poskytuje zároveň rychlou odezvu a přesnost nastavení mezního proudu. Integrovaný výkonový spínací prvek zároveň umožňuje konstrukci malých a jednoduchých zařízení. Na závěr si mé poděkování zaslouží Dave Parks z TI, za jeho pomoc při vytváření tohoto Power Tipu.

V příštím díle seriálu Power Tip se zaměříme na téma omezení překmitů na výstupu napájecího zdroje.

Reference:
Betten, John, “LED Lighting Illuminates Buck Regulator Design,” Power Electronics Technology, October 1, 2007:
http://powerelectronics.com/power_management/lighting_power_management/led-buck-regulator-design-feedback-loop-1007

Pro více informací o tomto a dalších napájecích řešení navštivte stránku www.ti.com/power-ca.

Autor: Robert Kollman, Texas Instruments







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk
Příbuzné články:
Power tipy I - Výběr správné pracovní frekvence spínaného zdroje
Power tipy II - Jak omezit vliv rušení zdroje
Power tipy III - Tlumení vstupního filtru - Díl 1 z 2
Power tipy IV - Tlumení vstupního filtru - Díl 2 z 2
Power tipy V - Záporné napětí ze snižujícího regulátoru
Power tipy VI - Správné měření napájecího zdroje
Power tipy VII - Efektivní napájení výkonových LED
Power tipy VIII - Omezení EMI technikou rozprostřeného spektra
Power tipy IX - Odhad nárůstu teploty výkonových součástek
Power tipy X - Přechodová odezva napájecího zdroje
Power tipy XI - Řešení ztrát v obvodu napájení
Power tipy XII - Maximalizování účinnosti napájecího zdroje
Power tipy XIII - Omezte ztráty v jádře indukčnosti
Power tipy XIV - Zdroj topologie SEPIC zajišťuje vyšší účinnost
Power tipy XV - Levný a výkonný budič LED
Power tipy XVI - Tlumení propustného měniče
Power tipy XVII - Komutační obvod u Flyback regulátoru
Power tipy XVIII - Jednoduché zlepšení stability regulátoru
Power tipy XIX - Snadné získání více záporných napětí
Power tipy XX - Parazitní rezonance v napájecím zdroji
Power tipy XXI - Hlídejte RMS proud kondenzátorů
Power tipy XXII - Vyhněte se častým problémům s chybovým zesilovačem
Power tipy XXIII - Zlepšení regulační odezvy zdroje - část 1
Power tipy XXIV - Převod paralelní impedance na sériovou
Power tipy XXV - Zlepšení regulační odezvy zdroje - část 2
Power tipy XXVI - Přenos vysokofrekvenční energie vodičem
Power tipy XXVII - Paralelní řazení napájecích zdrojů
Power tipy XXIIX - Krátkodobé zvýšení teploty v obvodech MOSFET - část 1
Power tipy XXIX - Krátkodobé zvýšení teploty v obvodech MOSFET - část 2
Power tipy XXX - Síťový zdroj s obyčejným obvodem
Power tipy XXXI - Poměr vnitřních odporů v synchronním regulátoru
Power tipy XXXII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 1
Power tipy XXXIII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 2
Power tipy XXXIV - Jednoduchý izolovaný napájecí zdroj
Power tipy XXXV - Omezení parazitní kapacity v transformátorech

Komentáře (3):

Zobrazit starší 30 dnů (3)...



Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
Vývojový kit MEGA48
Univerzálním a bohatě vybavený vývojový kit s obvodem ATmega48 společnosti ATMEL je vhodný jak pro začátečníky, tak i profesionály.
Skladem od 755 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007