. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Snížení ztrát LED driveru
5. srpna 2009 - 17:33 | Pandatron | Snížení ztrát LED driveru | Komentářů: 1  

Snížení ztrát LED driveru

Možnost snížení ztrát a zvýšení účinnosti výkonových budičů moderních osvětlovacích LED pomocí externího zesilovače a snímacího odporu ve formě motivu na desce s plošnými spoji.

Běžné pokusy přiblížit se k nízkoenergetickému LED osvětlení většinou představuje jednoduchý lineární regulátor, nakonfigurovaný na provoz v režimu s konstantním proudem. Tento lineární regulátor nabízí jednu podstatnou výhodu – jednoduchou konstrukci. Jeho velká nevýhoda však spočívá ve značných tepelných ztrátách, a to jak na rezistoru, který měří průchozí proud, tak na samotném regulátoru. Z toho plyne, že při větších proudech se součástka čím dál více zahřívá a ke své funkci potřebuje dostatečně dimenzovaný chladič. Ten poté odvádí přebytečnou energii ve formě tepla a nemluvě o výrobních nákladech a ekologické zátěži.


Obr. 1: Klasické zapojení s lineárním regulátorem

Existuje zde však alternativa, která využívá spínací regulační mód – spínaný regulátor. Příklad takového zapojení, uvedený na obr. 1, využívá ke své funkci klasický spínaný zdroj (regulátor). Tyto obvody, použité pro regulaci proudu LED často potřebují zpětné (feedback) napětí v rozsahu mezi 0,8 V až 1,3 V, indikující o maximálním špičkovém proudu. Současné řešení zde využívá výkonový rezistor s nízkým odporem, zapojený v sérii s řízenou LED. Napětí na tomto rezistoru poskytuje dostatečné napětí pro feedback, pomocí kterého je udržován konstantní proud tekoucí LED. V takovém případě jsou ztráty na regulátoru úspěšně eliminovány, avšak stále jsou zde nemalé tepelné ztráty na rezistoru měřícím proud.


Obr. 2: Blokové schéma se spínaným regulátorem

Aby se omezily tepelné ztráty i na tomto rezistoru, můžeme zde použít jednoduchý nízkopříkonový měřící obvod, jako je kombinace rezistoru a zesilovače. Jmenovitě tedy například obvod MAX9938H firmy MAXIM, který při svém nízkém příkonu poskytuje velice přesnou informaci o měřeném proudu. V takovém případě může potřebný nízkoohmový rezistor představovat třeba jen kousek měděného spoje na desce s plošnými spoji, což je pro výrobce určitě zajímavá nabídka.

V obvodu uvedeném na obr. 3 představuje operační zesilovač typu MAX9938 zesilovač snímající proud a obvod typu MAX8815A tvoří samotný spínaný regulátor, sloužící k získání energie ze dvou sériově zapojených NiMH článků. Obvod MAX8815A pracuje se spínací frekvencí až 2 MHz a s účinností dosahující až 97%. Tak vysoká použitá spínací frekvence umožňuje zmenšit velikost externích komponent, jako je indukčnost a kapacita, což umožňuje jejich využití i v cenově a rozměrově omezených aplikacích. Obvod umožňuje poskytnout libovolné napětí v rozmezí 3,3V až 5V, a to buď ze dvou NiMH/NiCd nebo jednoho Li-Ion, či Li-Pol akumulátoru.


Obr. 3: Výsledné schéma zapojení s obvody firmy MAXIM

Obvod MAX8815A nabízí dva pracovní režimy – nízkopříkonový a s fixní frekvencí. Nízkopříkonový režim znamená, že čipem protéká pouze 30µA v klidovém stavu a umožňuje tak výstupnímu tranzistoru přepnout pouze když je potřeba. Tento mód zajišťuje bezkonkurenčně nejlepší efektivitu pro nízkopříkonové, bateriově napájené aplikace. Druhý mód zajišťuje dodávky i větších proudů (obecně nad 90 mA) a používá při tom PWM regulátor pracující na přesně dané a fixní frekvenci. Mód zajišťuje jednoduché odfiltrování šumu a nízké výstupní zvlnění, avšak za cenu vyšší spotřeby.

V případě buzení LED by byl obvod MAX8815A použit ve druhém, výkonnějším módu a shutdown pin by buď zapínal nebo vypínal jednotku (drive).Ve vypnutém režimu čipem protéká pouhých 100 nA, což prodlužuje výdrž a životnost celé baterie.
Společně s konvertorem MAX8815A v obvodu pracuje i kvalitní operační zesilovač MAX9938H, snímající špičkový proud, přičemž celkově je zapojením udržován konstantní proud do LED na hodnotě 1A. Tento zesilovač obsahuje gain-setting rezistory na vstupech pro gain 100V/V i velice přesné specifikace s VOS nižším než 500µV (max) a maximální velikost zesílení v hodnotě ±0,5%. Obvod MAX9938H v nízkopříkonové režimu spotřebuje pouze 1µA.
Různé proudové hodnoty mohou být dosaženy změnou hodnot snímacího rezistoru (opět možno docílit pouze změnou délky měděné dráhy na PCB), případně mohou být měněny čipovým rezistorem, umístěným v paralelním zapojení.

Toto zapojení prezentuje jednoduché řešení s pěti součástkami, přičemž jeho použitím se prodlouží výdrž a životnost baterie, neboť jsou značně omezeny ztráty jak na regulátoru, tak na kontrolní smyčce. Použité integrované obvody i více informací je možné získat u firmy MAXIM a v síti jejich distributorů.

Odkazy & Download:
Domovská stránka firmy MAXIM
Low-Loss LED Driver Improves a System's Green Footprint by Boosting Efficiency and Extending Battery Life

Informace o obvodu MAX8815A
Informace o obvodu MAX9938H







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk

Komentáře (1):

Zobrazit starší 30 dnů (1)...

host
1. Dne 06. 08. 2009 v 13:34 zaslal host
Bez titulku
Pěkné, jen je samozřejmě potřeba hledat OZ s rail-to-rail vstupy a nízkým offsetem.


Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
PRESTO - Rychlý a univerzální USB programátor
PRESTO je velmi rychlý programátor moderní koncepce. Programuje velké množství součástek - mikrokontroléry, CPLD, FPGA, sériové FLASH a EEPROM, apod.
Skladem od 2196 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