نظرة عامة على المستند
"Tunable white LED drivers with BCR601 and BCR602" هو مذكرة تطبيق نشرتها Infineon Technologies في 29 يناير 2021. يقدم المستند إرشادات شاملة لتصميم مشغلات LED فعالة من حيث التكلفة وعالية الكفاءة بأعلى جودة إضاءة باستخدام منظمات التيار الثابت الخطي BCR601 و BCR602 من Infineon.
الفكرة الرئيسية: أصبحت إضاءة LED تقنية ناضجة ذات متطلبات صارمة لجودة الإضاءة. بينما توفر التوبولوجيات ذات المرحلتين مع flyback عامل قدرة مرتفع كمرحلة أولى و buck كمرحلة ثانية مرونة وأداءً عاليًا، تظهر هذه المذكرة التطبيقية أنه يمكن استبدال دائرة buck في الجانب الثانوي بمنظم خطي مزود بتحكم نشط في هامش الجهد (AHC) دون التضحية بالكفاءة.
المواصفات الرئيسية
الرؤى التقنية الرئيسية
منظمات الجهد الخطية مع تحكم فعال في الهيدروم
يستخدم BCR601 وBCR602 منظمات خطية مع AHC لتحقيق كفاءات مماثلة للمنظمات التبديلية مع توفير تيار مستمر مثالي لأفضل جودة إضاءة ممكنة دون تأثيرات الوميض أو الظل.
أعلى جودة إضاءة
يوفر نهج المنظم الخطي تيار LED تيارًا مستمرًا نقيًا، مما يلغي تأثيرات الوميض والستروبوسكوب مع الالتزام بتوصيات IEEE 1789-2015 تحت جميع ظروف التشغيل.
تصميم متعدد القنوات فعال التكلفة
تقدم بنية المنظم الخطي مزايا تكلفة كبيرة في سائقي الإضاءة متعددة القنوات والقابلة لضبط اللون الأبيض مقارنة ببنيات محول buck.
ميزات الحماية الشاملة
تتضمن BCR601/602 الحماية من زيادة الجهد، والحماية من ارتفاع الحرارة، والحماية من التوصيل الساخن، وحماية اختيارية من الدائرة القصيرة لتصميمات سائق LED قوية.
تحسين الكفاءة
يضمن الاختيار المناسب لسعة الخرج وضبط جهد الهامش تحقيق كفاءة تتجاوز 95٪ مع الحفاظ على جودة إضاءة ممتازة.
التحكم المرن في التعتيم
تعتيم تناظري حتى 3٪ دون تعديل PWM، مع التحكم عبر جهد التيار المستمر أو المقاوم المتغير، مما يوفر تعتيماً سلساً دون مكونات التيار المتردد.
نظرة عامة على المحتوى
محتويات المستند
حول هذا المستند
تقدم مذكرة التطبيق هذه لمهندسي تصميم مشغلات LED ومهندسي التطبيقات الميدانية إرشادات شاملة حول تنفيذ مشغلات LED فعالة من حيث التكلفة وعالية الكفاءة باستخدام منظمات التيار الثابت الخطي BCR601 و BCR602 من Infineon.
يوضح المستند كيفية استبدال المرحلة الثانية التقليدية لتحويل باك مع منظم خطي يتميز بالتحكم النشط في الهيدروم (AHC) دون التضحية بالكفاءة. يحقق هذا النهج أعلى جودة إضاءة ممكنة مع حل فعال من حيث التكلفة، وهو مفيد بشكل خاص للسائقات ذات الإضاءة البيضاء القابلة للضبط ومتعددة القنوات.
منظمات التيار الثابت الخطية في مشغلات LED
مع تزايد متطلبات جودة الإضاءة، تكتسب دوافع LED التي توفر تيارًا مستمرًا شبه مثالي عند المخرج شعبية متزايدة. يمكن لمنظمي BCR601 وBCR602 الخطيين مزودين بالتحكم النشط في الهيدروم تحقيق كفاءة تضاهي مراحل باك مع تقديم جودة إضاءة فائقة.
يحتوي نظام AHC على حلقتين للتنظيم:
- الحلقة الأولى تثبت تيار LED عند قيمة محددة بواسطة مقاوم الاستشعار والمرجع الداخلي
- تقوم حلقة التغذية الراجعة الثانية بتقليل جهد الحمل الزائد إلى أقرب حد ممكن من خلال التحكم في جهد خرج المرحلة الأولى.
تشمل المزايا الرئيسية لهذا الأسلوب:
- تيار LED DC النقي يلغي تأثيرات الوميض والانقطاع الضوئي.
- الامتثال لتوصيات IEEE 1789-2015 تحت جميع ظروف التشغيل
- تخفيف تناظري حتى 3٪ دون تعديل يشبه PWM
- كفاءات تتجاوز 95٪ مع التصميم المناسب
ضبط تيار LED وتعتيمه
يتميز المنظم بجهد مرجعي نموذجي غير معتم بقيمة 400mV. يمكن تقليل تيار LED الاسمي من خلال دبوس التعتيم (MFIO) إما بتطبيق جهد مستمر أو باستخدام مقاوم متغير.
تحسين الكفاءة
إجمالي فقدان الطاقة لمنظم تيار LED مع AHC يتكون من الفقدان في مقاوم الاستشعار وفي MOSFET. يمكن تحسين الكفاءة من خلال:
- استخدام أعلى جهد ممكن لـ LED لقوة خرج معينة
- تقليل تموج جهد الخرج للمرحلة الأولى
- الاختيار المناسب لسعة الخرج
- الضبط الأمثل لجهد الهيدروم
ميزات الحماية
BCR601/602 تتضمن حماية شاملة:
- الحماية من الجهد الزائد: مرحلة OVP مدمجة مع عتبة قابلة للتكوين
- الحماية من ارتفاع درجة الحرارة: يقلل المستشعر الداخلي من تيار الصمام الثنائي الباعث للضوء عند درجة حرارة تقاطع 140°C
- حماية التوصيل الساخن: يحد من التيار الزائد عند توصيل سلاسل الصمامات الثنائية الباعثة للضوء بمشغلات نشطة
- حماية ضد الدائرة القصيرة: دائرة خارجية اختيارية لحماية الخرج من ماس كهربائى
مشغل LED متعدد القنوات مع BCR601 بالإضافة إلى BCR602
يمكن توسيع نهج المنظم الخطي بسهولة إلى قنوات إخراج متعددة عن طريق إضافة مراحل BCR602. يشبه BCR602 الشريحة BCR601 ولكنه يخلو من دائرة AHC، مما يجعله مثالياً للقنوات الإضافية في غلاف SOT-23-6 الأصغر حجماً.
في الأنظمة متعددة القنوات، فإن الاستراتيجية المثلى هي دائماً استخدام القناة ذات أقل جهد هامش headroom للتنظيم. يضمن هذا حصول جميع القنوات على جهد كاف مع الحفاظ على الكفاءة.
الشبكة لتنظيم أدنى جهد VHR يتكون من مقاوم واحد وثنائي إشارة صغير لكل قناة. يضمن هذا النهج التشغيل السليم عبر تيارات LED المختلفة في تطبيقات الإضاءة البيضاء القابلة للضبط.
الاعتبارات الأساسية للتصميمات متعددة القنوات:
- سلوك التعتيم متطابق عبر جميع القنوات
- يتم معالجة OVP بواسطة BCR601 للتطبيق بأكمله
- تتطلب الحماية من الدوائر القصيرة الانتباه إلى تبديد طاقة الصمام الثنائي الزينر
- لا يتم دعم التوصيل الساخن لمصابيح LED في التطبيقات متعددة القنوات
تصميم مرجعي للون الأبيض القابل للضبط
يوضح التصميم المرجعي تنفيذًا كاملاً لسائق مصابيح LED البيضاء القابلة للضبط باستخدام BCR601 وBCR602. يمكن دمج اللوحة مع مفهوم اللوحة النمطية من Infineon (REF-XDPL8219-U40W) أو أي مرحلة أولية PFC flyback من نوع SSR.
مواصفات اللوحة
| معامل | رمز | الحد الأدنى | النموذجي | الحد الأقصى | الوحدة |
|---|---|---|---|---|---|
| نطاق جهد الإدخال | VDD | 33 | 60 | V | |
| Targeted LED voltage | VLED | 33 | 53 | V | |
| حماية من زيادة الجهد الكهربي | VOVP | 54 | 57.9 | V | |
| هامش الرأس المنظم | VHR | 1.8 | V | ||
| تيار LED لكل قناة | ILED | 15 | 470 | mA | |
| الكفاءة | η | 94.5 | % |
Circuit Description
يتضمن مخطط التصميم المرجعي:
- مقاومات تحديد التيار لكل قناة
- دوائر حماية ضد قصر الدائرة للمخرج
- شبكة ضبط جهد الهيدروم
- مكثفات فصل للحد من الضوضاء
- مقسم جهد OVP
- مصدر طاقة مستقر لدائرة العازل البصري
- منظم جهد 3.3 فولت لتغذية المتحكم
الأداء الكهربائي
يظهر المنظم القائم على BCR601 خصائص أداء ممتازة:
استقرار تيار LED
يحافظ التصميم المرجعي على تيار LED مستقرًا عبر أعداد متغيرة من مصابيح LED المتصلة، مع انحراف ضئيل عن التيار المستهدف.
كفاءة المنظم
تظهر قياسات الكفاءة أداءً يتجاوز 94% مع التصميم المناسب، مما ينافس بفعالية أساليب منظمات التبديل مع توفير جودة إضاءة فائقة.
تحليل جودة الإضاءة
يقدم نهج المنظم الخطي جودة ضوء استثنائية مع عدم وجود تشكيل فعليًا:
- مؤشر التشكيل أقل من 0.1% عند أقصى تيار لـ LED
- يظل محتوى التيار المتردد ثابتًا مع اختلاف إخراج الضوء
- الحد الأدنى من تأثيرات الوميض والانحراف الضوئي عبر نطاق التعتيم
- الامتثال لمعايير جودة الإضاءة الصارمة
تظهر القياسات باستخدام مقياس الطيف الضوئي أداءً ممتازًا:
| معامل | 689 mA | 515 مللي أمبير | 320 مللي أمبير | 130 مللي أمبير | 56 مللي أمبير | 23 مللي أمبير |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Pst LM | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.042 | 0.066 | 0.122 |
| SVM | 0.042 | 0.042 | 0.042 | 0.042 | 0.042 | 0.042 |
أداء النظام
عند دمجه مع الجانب الأساسي REF-XDPL8219-U40W، يظهر النظام الكامل:
- كفاءة النظام عند الحمل الكامل تتجاوز 87% عبر جهود خطوط الإدخال
- Excellent power factor (>0.99) over wide dimming range
- Low input current THD (<10%)
- أداء حراري مستقر تحت ظروف الحمل الكامل
هذه النتائج مذهلة لمحول flyback عالي الطاقة مع مرحلة ثانية خطية وتتنافس بفعالية مع التوبولوجيات الأكثر تعقيداً.
Bill of Materials
يتضمن التصميم المرجعي قائمة شاملة للمواد (Bill of Materials) تحتوي على مكونات من شركات مصنعة موثوقة:
| الكمية | المُعرِّف | الوصف | الشركة المصنعة | رقم القطعة |
|---|---|---|---|---|
| 1 | C1 | 470 µF/63 V/20% | Panasonic | EEU-FC1J471 |
| 1 | U1 | BCR601 | Infineon Technologies | BCR601 |
| 1 | U21 | BCR602 | Infineon Technologies | BCR602 |
| 2 | Q2, Q22 | BSP716N | Infineon Technologies | BSP716N H6327 |
| 1 | G41 | FX1117ME V33/PG-SOT-223 | Infineon Technologies | IFX1117ME V33 |
ملاحظة: ما ورد أعلاه هو مجرد ملخص لمحتوى مذكرة التطبيق. يحتوي المستند الكامل على تفاصيل تقنية واسعة، ومخططات دوائر، ورسوم بيانية للأداء، وحسابات تصميم. نوصي بتنزيل ملف PDF الكامل للتنفيذ التقني المتعمق.