Регулируемые драйверы белых светодиодов

О данном документе

Данное руководство по применению предоставляет разработчикам светодиодных драйверов и инженерам технической поддержки комплексные указания по реализации экономичных и высокоэффективных светодиодных драйверов с использованием линейных стабилизаторов постоянного тока BCR601 и BCR602 от Infineon.

В документе показано, как заменить традиционный второй канал понижающего преобразователя линейным стабилизатором с активным контролем запаса напряжения (AHC) без потери эффективности. Данный подход обеспечивает максимально возможное качество света при очень экономичном решении, что особенно выгодно для драйверов с регулируемой белой подсветкой и многоканальных драйверов.

Линейные стабилизаторы постоянного тока в драйверах LED

С ростом требований к качеству освещения популярность приобретают топологии светодиодных драйверов, обеспечивающие практически идеальный постоянный ток на выходе. Линейные стабилизаторы BCR601 и BCR602 с активным контролем запаса напряжения способны достигать эффективности, сопоставимой с понижающими каскадами, при обеспечении превосходного качества света.

Система AHC содержит два контура регулирования:

• Первый контур стабилизирует ток светодиодов на значении, определяемом резистором обратной связи и внутренним опорным напряжением
• Вторая цепь обратной связи снижает запасное напряжение почти до минимально возможного уровня путем регулировки выходного напряжения первой ступени.

Ключевые преимущества данного подхода включают:

• Чистый постоянный ток через светодиоды устраняет мерцание и стробоскопический эффект.
• Соответствие рекомендациям IEEE 1789-2015 при любых режимах работы
• Аналоговое затемнение до 3% без ШИМ-подобной модуляции
• Эффективность свыше 95% при правильном проектировании

LED Current Setting and Dimming

Стабилизатор имеет типичное опорное напряжение 400 мВ в режиме без диммирования. Номинальный ток светодиода может быть уменьшен через вывод диммирования (MFIO) путем подачи постоянного напряжения или использования переменного резистора.

Оптимизация эффективности

Суммарные потери мощности стабилизатора тока светодиода с AHC состоят из потерь на измерительном резисторе и MOSFET. Эффективность может быть оптимизирована за счет:

• Использования максимально возможного напряжения светодиода при заданной выходной мощности
• Снижение пульсаций выходного напряжения первой ступени
• Правильный выбор выходной емкости
• Оптимальная установка напряжения запаса

Функции защиты

BCR601/602 включают комплексную защиту:

• Защита от перенапряжения: Встроенный каскад OVP с настраиваемым порогом срабатывания
• Защита от перегрева: Внутренний датчик снижает ток светодиода при температуре перехода 140°C
• Защита от горячего подключения: Ограничивает скачки тока при подключении светодиодных цепочек к активным драйверам
• Защита от короткого замыкания: Дополнительная внешняя схема для защиты выхода от короткого замыкания

Многоканальный LED драйвер с BCR601 плюс BCR602

Линейный стабилизатор может быть легко расширен для нескольких выходных каналов путем добавления каскадов BCR602. BCR602 аналогичен BCR601, но без AHC, что делает его идеальным для дополнительных каналов в компактном корпусе SOT-23-6.

В многоканальных системах оптимальная стратегия заключается в постоянном использовании канала с наименьшим запасом напряжения для стабилизации. Это гарантирует, что все каналы получают достаточное напряжение при сохранении эффективности.

Схема для стабилизации наименьшего V_HR состоит из одного резистора и малосигнального диода на канал. Данный подход обеспечивает корректную работу при варьирующихся токах светодиодов в регулируемых системах белого света.

Ключевые аспекты многоканальных решений:

• Характеристики диммирования идентичны для всех каналов
• Защита от перенапряжения обеспечивается микросхемой BCR601 для всего устройства
• При реализации защиты от короткого замыкания необходимо учитывать рассеиваемую мощность стабилитрона
• В многоканальных приложениях горячее подключение светодиодов не поддерживается.

Референсный дизайн регулируемого белого света

Референсный дизайн демонстрирует полную реализацию драйвера светодиодов с регулируемой белой подсветкой с использованием BCR601 и BCR602. Плата может комбинироваться с модульной концепцией плат Infineon (REF-XDPL8219-U40W) или любым первичным каскадом обратноходового преобразователя с коррекцией коэффициента мощности SSR.

Характеристики платы

Circuit Description

Принципиальная схема эталонного проекта включает:

• Резисторы установки тока для каждого канала
• Схемы защиты от короткого замыкания на выходе
• Сеть установки напряжения запаса
• Развязывающие конденсаторы для подавления шума
• Делитель напряжения OVP
• Стабильное питание для схемы оптрона
• Стабилизатор 3.3V для питания контроллера

Электрические характеристики

Стабилизатор на основе BCR601 демонстрирует превосходные эксплуатационные характеристики:

Стабильность тока светодиодов

Референсная конструкция поддерживает стабильный ток светодиодов при изменении количества подключенных светодиодов с минимальным отклонением от целевого значения тока.

Эффективность регулятора

Измерения эффективности демонстрируют производительность свыше 94% при правильном проектировании, эффективно конкурируя с импульсными стабилизаторами при обеспечении превосходного качества света.

Анализ качества света

Линейный стабилизатор обеспечивает превосходное качество света практически без модуляции:

• Индекс модуляции менее 0.1% при максимальном токе светодиода
• Содержание переменного тока остается постоянным при изменении светового потока
• Минимальные мерцание и стробоскопический эффект во всем диапазоне диммирования
• Соответствие строгим стандартам качества освещения

Измерения спектральным люксметром демонстрируют превосходные характеристики:

Производительность системы

В сочетании с первичной стороной REF-XDPL8219-U40W полная система демонстрирует:

• КПД системы при полной нагрузке выше 87% во всем диапазоне входных напряжений сети
• Excellent power factor (>0.99) over wide dimming range
• Low input current THD (<10%)
• Стабильные тепловые характеристики в условиях полной нагрузки

Эти впечатляющие результаты для высокомощного обратноходового преобразователя с линейной второй ступенью эффективно конкурируют с более сложными топологиями.

Спецификация материалов

Референсный дизайн включает исчерпывающую ведомость материалов с компонентами от авторитетных производителей: