Ayarlanabilir Beyaz LED Sürücüler

Bu Belge Hakkında

Bu uygulama notu, LED sürücü tasarım mühendislerine ve saha uygulama mühendislerine, Infineon'un BCR601 ve BCR602 doğrusal sabit akım regülatörlerini kullanarak uygun maliyetli, yüksek verimli LED sürücülerin uygulanmasına yönelik kapsamlı rehberlik sağlar.

Bu belge, geleneksel buck konvertör ikinci aşamasının, verimlilikten ödün vermeden aktif başlık kontrolüne (AHC) sahip bir lineer regülatörle nasıl değiştirilebileceğini göstermektedir. Bu yaklaşım, özellikle ayarlanabilir beyaz ve çok kanallı sürücüler için faydalı olan, çok uygun maliyetli bir çözümle mümkün olan en yüksek ışık kalitesine ulaşır.

LED Sürücülerinde Doğrusal Sabit Akım Regülatörleri

Işık kalitesi gereksinimleri arttıkça, çıkışta neredeyse mükemmel DC akım sağlayan LED sürücü topolojileri popülerlik kazanmaktadır. Aktif başlık kontrollü BCR601 ve BCR602 lineer regülatörleri, üstün ışık kalitesi sunarken buck aşamalarıyla aynı seviyede verimlilik elde edebilir.

AHC sistemi iki regülasyon döngüsü içerir:

• İlk döngü, algılama direnci ve dahili referans tarafından belirlenen bir değere LED akımını sabitler
• İkinci geri besleme döngüsü, ilk aşamanın çıkış voltajını kontrol ederek ek yük voltajını mümkün olan minimum seviyeye yaklaştırır.

Bu yaklaşımın temel avantajları şunlardır:

• Saf DC LED akımı titreme ve stroboskopik etkileri ortadan kaldırır.
• Tüm çalışma koşullarında IEEE 1789-2015 tavsiyelerine uygunluk.
• PWM benzeri modülasyon olmadan %3'e kadar analog karartma.
• Uygun tasarım ile %95'in üzerinde verimlilik

LED Akım Ayarı ve Karartma

Regülatörün karartmasız tipik referans voltajı 400mV'dur. Nominal LED akımı, karartma pini (MFIO) üzerinden DC voltaj uygulanarak veya değişken direnç kullanılarak azaltılabilir.

Verimlilik Optimizasyonu

AHC'li LED akım regülatörünün toplam güç kaybı, ölçüm direncindeki ve MOSFET'teki kayıplardan oluşur. Verimlilik şu şekilde optimize edilebilir:

• Belirli bir çıkış gücü için mümkün olan en yüksek LED voltajının kullanılması
• İlk aşamanın çıkış voltajı dalgalanmasını azaltma
• Çıkış kapasitansının uygun seçimi
• Headroom voltajının optimum ayarı

Koruma Özellikleri

BCR601/602 kapsamlı koruma içerir:

• Aşırı Gerilim Koruması: Yapılandırılabilir eşik değerine sahip dahili OVP katmanı
• Aşırı Sıcaklık Koruması: Dahili sensör, 140°C bağlantı sıcaklığında LED akımını düşürür
• Sıcak Takma Koruması: LED dizilerinin aktif sürücülere bağlanması sırasında akım dalgalanmalarını sınırlar
• Kısa Devre Koruması: Çıkış kısa devre koruması için opsiyonel harici devre

BCR601 artı BCR602 ile Çok Kanallı LED Sürücü

Doğrusal regülatör yaklaşımı, BCR602 kademeleri eklenerek kolayca birden fazla çıkış kanalına genişletilebilir. BCR602, AHC özelliği olmaması dışında BCR601'e benzer ve bu da onu daha küçük SOT-23-6 paketinde ek kanallar için ideal kılar.

Çok kanallı sistemlerde en uygun strateji, regülasyon için her zaman en düşük headroom voltajına sahip kanalı kullanmaktır. Bu, tüm kanalların verimliliği korurken yeterli voltaj almasını sağlar.

En düşük V_HR kanal başına bir direnç ve bir küçük sinyal diyottan oluşur. Bu yaklaşım, ayarlanabilir beyaz uygulamalarda değişken LED akımları boyunca doğru çalışmayı sağlar.

Çok kanallı tasarımlar için temel hususlar:

• Karartma davranışı tüm kanallarda aynıdır
• OVP, tüm uygulama için BCR601 tarafından yönetilir
• Kısa devre koruması Zener diyot güç dağılımına dikkat gerektirir
• Çok kanallı uygulamalarda LED'lerin sıcak takması desteklenmez.

Ayarlanabilir Beyaz Referans Tasarımı

Bu referans tasarımı, BCR601 ve BCR602 kullanılarak tam bir ayarlanabilir beyaz LED sürücü uygulamasını göstermektedir. Kart, Infineon'un modüler kart konsepti (REF-XDPL8219-U40W) veya herhangi bir SSR PFC flyback primer katı ile birleştirilebilir.

Kart Özellikleri

Devre Açıklaması

Referans tasarım şeması şunları içerir:

• Her kanal için akım ayar dirençleri
• Çıkış kısa devre koruma devreleri
• Headroom voltaj ayar ağı
• Gürültü azaltma için decoupling kapasitörleri
• OVP voltaj bölücü
• Optokuplör devresi için kararlı besleme
• Kontrolcü beslemesi için 3.3V regülatörü

Elektriksel Performans

BCR601 tabanlı regülatör üstün performans özellikleri sergiler:

LED Akım Kararlılığı

Referans tasarım, bağlı LED sayısı değişse bile hedef akımdan minimum sapma ile kararlı LED akımı korur.

Regülatör Verimliliği

Verimlilik ölçümleri, uygun tasarım ile %94'ün üzerinde performans göstermekte, anahtarlamalı regülatör yaklaşımları ile etkili bir şekilde rekabet ederken üstün ışık kalitesi sağlamaktadır.

Işık Kalitesi Analizi

Doğrusal regülatör yaklaşımı, neredeyse hiç modülasyon olmadan olağanüstü ışık kalitesi sağlar:

• Maksimum LED akımında modülasyon indeksi %0.1'den az
• AC içeriği, değişen ışık çıkışı ile sabit kalır
• Karartma aralığı boyunca minimum titreme ve stroboskopik etkiler
• Sıkı ışık kalitesi standartlarına uygunluk

Spektral ışık ölçer ile yapılan ölçümler mükemmel performans göstermektedir:

Sistem Performansı

REF-XDPL8219-U40W primer tarafı ile birleştirildiğinde, eksiksiz sistem şunları sergiler:

• Tam yük sistem verimliliği, giriş hat gerilimleri genelinde %87'nin üzerinde
• Excellent power factor (>0.99) over wide dimming range
• Low input current THD (<10%)
• Tam yük koşullarında kararlı termal performans

Doğrusal ikinci kademeli yüksek güçlü bir flyback için bu sonuçlar etkileyici olup, daha karmaşık topolojilerle etkin şekilde rekabet edebilmektedir.

Malzeme Listesi

Referans tasarımı, saygın üreticilerden bileşenler içeren kapsamlı bir malzeme listesini içerir: