Aperçu du document
"Tunable white LED drivers with BCR601 and BCR602" est une note d'application publiée par Infineon Technologies le 29 janvier 2021. Le document fournit des conseils complets pour concevoir des pilotes de LED économiques, hautement efficaces et offrant la meilleure qualité lumineuse en utilisant les régulateurs linéaires à courant constant BCR601 et BCR602 d'Infineon.
Idée clé : L'éclairage LED est devenu une technologie mature avec des exigences strictes en matière de qualité lumineuse. Bien que les topologies à deux étages, avec un flyback à haut facteur de puissance comme premier étage et un convertisseur buck comme second étage, offrent flexibilité et haute performance, cette note d'application démontre que le convertisseur buck côté secondaire peut être remplacé par un régulateur linéaire avec contrôle actif de la marge de tension (AHC) sans sacrifier le rendement.
Spécifications Clés
Aperçus techniques clés
Linear Regulators with Active Headroom Control
Les BCR601 et BCR602 utilisent des régulateurs linéaires avec AHC pour atteindre des efficacités comparables aux régulateurs à découpage tout en fournissant un courant continu parfait pour une qualité d'éclairage optimale sans effet de scintillement ni stroboscopique.
Qualité d'éclairage maximale
L'approche par régulateur linéaire fournit un courant LED continu pur, éliminant les effets de scintillement et stroboscopique tout en respectant les recommandations IEEE 1789-2015 dans toutes les conditions de fonctionnement.
Conception Multicanal Rentable
La topologie à régulateur linéaire offre des avantages significatifs en termes de coût pour les variateurs à blanc réglable et multicanal par rapport aux topologies à convertisseur buck.
Fonctions de Protection Complètes
Les BCR601/602 incluent la protection contre les surtensions, la protection contre les surtempératures, la protection contre les branchements à chaud et une option de protection contre les courts-circuits pour des conceptions robustes de pilotes LED.
Optimisation de l'Efficacité
Une sélection appropriée de la capacitance de sortie et du réglage de la tension de headroom permet d'atteindre une efficacité supérieure à 95% tout en maintenant une excellente qualité d'éclairage.
Contrôle de Gradation Flexible
Gradation analogique jusqu'à 3% sans modulation PWM, avec contrôle via tension continue ou résistance variable, assurant une variation d'intensité fluide sans composants alternatifs.
Aperçu du contenu
Contenu du document
À propos de ce document
Cette note d'application fournit aux ingénieurs concepteurs de drivers LED et aux ingénieurs d'application terrain des conseils complets pour la mise en œuvre de drivers LED économiques et hautement efficaces utilisant les régulateurs linéaires à courant constant BCR601 et BCR602 d'Infineon.
Le document démontre comment remplacer le second étage traditionnel du convertisseur Buck par un régulateur linéaire doté d'une commande active de marge de tension (AHC) sans sacrifier l'efficacité. Cette approche permet d'atteindre la plus haute qualité d'éclairage possible avec une solution très économique, particulièrement bénéfique pour les drivers à blanc réglable et multicanaux.
Régulateurs Linéaires de Courant Constant dans les Drivers LED
Alors que les exigences de qualité lumineuse augmentent, les topologies de drivers LED fournissant un courant quasi parfaitement continu en sortie gagnent en popularité. Les régulateurs linéaires BCR601 et BCR602 avec commande active de marge de tension peuvent atteindre des efficacités comparables aux étages Buck tout en offrant une qualité d'éclairage supérieure.
Le système AHC contient deux boucles de régulation :
- La première boucle stabilise le courant des LED à une valeur déterminée par la résistance de détection et la référence interne
- La deuxième boucle de rétroaction réduit la tension de surcharge au plus proche du minimum possible en contrôlant la tension de sortie du premier étage.
Les principaux avantages de cette approche incluent :
- Le courant LED purement continu élimine les effets de scintillement et stroboscopique.
- Conformité aux recommandations IEEE 1789-2015 dans toutes les conditions de fonctionnement
- Gradation analogique jusqu'à 3% sans modulation de type PWM
- Efficacités supérieures à 95 % avec une conception appropriée
Réglage du courant LED et gradation
Le régulateur possède une tension de référence typique non atténuée de 400 mV. Le courant nominal des LED peut être réduit via la broche de gradation (MFIO) en appliquant une tension continue ou en utilisant une résistance variable.
Optimisation de l'Efficacité
La perte de puissance totale du régulateur de courant LED avec AHC comprend les pertes dans la résistance de détection et le MOSFET. L'efficacité peut être optimisée en :
- Utilisant la tension LED la plus élevée possible pour une puissance de sortie donnée
- Réduction de l'ondulation de tension de sortie du premier étage
- Sélection appropriée de la capacité de sortie
- Réglage optimal de la tension de tête
Fonctions de protection
BCR601/602 incluent une protection complète :
- Protection contre les surtensions : Étage OVP intégré avec seuil configurable
- Protection contre les surchauffes : Le capteur interne réduit le courant des LED à une température de jonction de 140°C
- Protection contre les connexions à chaud : Limite les pics de courant lors du branchement des chaînes de LED aux drivers actifs
- Protection contre les courts-circuits : Circuit externe optionnel pour la protection contre les courts-circuits de sortie
Driver LED Multicanaux avec BCR601 plus BCR602
L'approche du régulateur linéaire peut être facilement étendue à plusieurs canaux de sortie en ajoutant des étages BCR602. BCR602 est similaire à BCR601 mais sans AHC, ce qui le rend idéal pour des canaux supplémentaires dans un boîtier SOT-23-6 plus petit.
Dans les systèmes multicanaux, la stratégie optimale consiste à toujours utiliser le canal avec la tension de tête la plus faible pour la régulation. Cela garantit que tous les canaux reçoivent une tension adéquate tout en maintenant l'efficacité.
Le réseau pour réguler le plus bas VHR est constitué d'une résistance et d'une diode petit signal par canal. Cette approche garantit un fonctionnement correct avec les variations de courant des LED dans les applications de blanc réglable.
Considérations clés pour les conceptions multicanal :
- Le comportement de gradation est identique sur tous les canaux
- La protection contre les surtensions est gérée par le BCR601 pour l'ensemble de l'application
- La protection contre les courts-circuits nécessite une attention particulière à la dissipation de puissance de la diode Zener
- Le hot-plug des LED n'est pas pris en charge dans les applications multicanaux.
Conception de Référence Blanc Réglable
La référence de conception démontre une mise en œuvre complète de pilote de LED blanc ajustable utilisant BCR601 et BCR602. La carte peut être combinée avec le concept de carte modulaire d'Infineon (REF-XDPL8219-U40W) ou toute étape primaire flyback PFC SSR.
Spécifications de la carte
| Paramètre | Symbole | Min. | Typ. | Max. | Unité |
|---|---|---|---|---|---|
| Plage de tension d'entrée | VDD | 33 | 60 | V | |
| Targeted LED voltage | VLED | 33 | 53 | V | |
| Protection contre les surtensions | VOVP | 54 | 57,9 | V | |
| Marge réglementée | VHR | 1,8 | V | ||
| Courant LED par canal | ILED | 15 | 470 | mA | |
| Efficacité | η | 94.5 | % |
Description du Circuit
Le schéma de référence comprend :
- Résistances de réglage du courant pour chaque canal
- Circuits de protection contre les courts-circuits de sortie
- Réseau de réglage de la tension de tête
- Condensateurs de découplage pour réduction du bruit
- Diviseur de tension OVP
- Alimentation stable pour circuit optocoupleur
- Régulateur 3.3V pour l'alimentation du contrôleur
Performance Électrique
Le régulateur basé sur BCR601 démontre d'excellentes caractéristiques de performance :
Stabilité du courant LED
La conception de référence maintient un courant LED stable avec un nombre variable de LED connectées, présentant un écart minimal par rapport au courant cible.
Efficacité du Régulateur
Les mesures d'efficacité démontrent des performances supérieures à 94% avec une conception adéquate, rivalisant efficacement avec les approches de régulateurs à découpage tout en offrant une qualité d'éclairage supérieure.
Analyse de la Qualité Lumineuse
L'approche par régulateur linéaire offre une qualité d'éclairage exceptionnelle avec pratiquement aucune modulation :
- Indice de modulation inférieur à 0,1% au courant LED maximal
- La teneur en AC reste constante malgré les variations de flux lumineux
- Effets de scintillement et stroboscopiques minimes sur toute la plage de gradation
- Conformité aux normes rigoureuses de qualité lumineuse
Les mesures avec un spectromètre montrent des performances exceptionnelles :
| Paramètre | 689 mA | 515 mA | 320 mA | 130 mA | 56 mA | 23 mA |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 |
Performance du système
Lorsqu'il est combiné avec le primaire REF-XDPL8219-U40W, le système complet démontre :
- Efficacité du système à pleine charge supérieure à 87% sur toutes les tensions d'entrée
- Excellent power factor (>0.99) over wide dimming range
- Low input current THD (<10%)
- Performance thermique stable en conditions de pleine charge
Ces résultats sont remarquables pour un flyback haute puissance avec étage secondaire linéaire et rivalisent efficacement avec des topologies plus complexes.
Nomenclature
La conception de référence inclut une nomenclature complète avec des composants de fabricants réputés :
| Qté | Désignateur | Description | Fabricant | Part Number |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Note : Ceci n'est qu'un résumé du contenu de la note d'application. Le document complet contient des détails techniques approfondis, des schémas de circuit, des graphiques de performance et des calculs de conception. Nous recommandons de télécharger l'intégralité du PDF pour une mise en œuvre technique approfondie.