Vysvetlenie vysokoúčinných obvodov Li-Ion LED

Hlavné rysy

• Nízke vstupné napätie medzi 1,5 V a 4,2 V.
• Je možné napájať až 16 LED diód.
• Konštantný prúd pre LED, čo znamená dlhšiu životnosť LED.
• Zaručené dokonalé biele svetlo z LED diód bez posunu bielej farby bez ohľadu na napätie batérie.
• Dlhá doba zálohovania batérie a predĺžená životnosť batérie.
• LED diódy plne chránené proti prepätiu a nadprúdu.
• Funkcia stmievania PWM.
• LED diódy môžu zostať svietiť, kým nevysaje poslednú kvapku energie z batérie.

Použitie IC LT1932

IC LT1932 je konvertor jednosmerného/jednosmerného prúdu s pevnou frekvenciou, ktorý má fungovať ako zdroj konštantného prúdu. LT1932 je ideálny na konfiguráciu ovládačov LED Li-Ion batérie, pričom jas LED presne zodpovedá prúdu, ktorý nimi preteká, a nie napätiu na ich pinoch.

Zariadenie môže prijímať vstup z mnohých rôznych zdrojov prostredníctvom rozsahu napätia 1V až 10V.

Konštrukcie s batériovým napájaním sú výrazne zjednodušené vďaka schopnosti LT1932 správne regulovať prúd LED bez ohľadu na to, či je vstupné napätie vyššie ako napätie LED.

Prúd LED je možné ľahko upraviť pomocou jednosmerného napätia alebo signálu modulovaného šírkou impulzov (PWM) po jeho nastavení v rozsahu 5 mA a 40 mA jednoduchým nastavením externého odporu.

Absolútne maximálne hodnotenie LT1932 IC

• VIN = 1,5V až 10V
• SHDN, Vypínacie napätie = 10V
• SW, spínané napätie = 36V
• Napätie LED = 36V
• Napätie RSET = 1V
• Teplota spoja = 125 °C
• Rozsah prevádzkových teplôt = -40 °C až 85 °C
• Rozsah skladovacích teplôt = 65 °C až 150 °C
• Teplota olova (spájkovanie, 10 sekúnd) = 300 °C

Podrobnosti pinoutov

SW (Kolík 1): Spínací terminál. To zodpovedá kolektoru interného vypínača napájania NPN. Na zníženie elektromagnetického rušenia (EMI) sa odporúča minimalizovať rozsah kovovej stopy pripojenej k tomuto kolíku.

GND (Kolík 2): Uzemnenie. Priamo pripojte tento kolík k miestnej základnej rovine.

LED (Kolík 3): Terminál diódy vyžarujúcej svetlo. Ten slúži ako kolektor pre interný NPN LED spínač. K tomuto kolíku pripojte katódu spodnej LED.

RSET (Kolík 4): Upravte prúd LED vložením odporu medzi tento kolík a zem, čím sa riadi prúd tečúci do terminálu LED. Tento kolík tiež uľahčuje stmievanie LED.

SHDN (Pin 5): Vstup pre vypnutie. Ak chcete aktivovať LT1932, vytvorte spojenie s týmto kolíkom s napätím vyšším ako 0,85 V; pre deaktiváciu ho pripojte s napätím pod 0,25V.

VIN (Pin 6): Vstupné pripojenie napájania. Zlepšite premostenie tohto kolíka začlenením kondenzátora do zeme čo najbližšie k zariadeniu.

Základná prevádzka

LT1932 využíva stratégiu riadenia konštantnej frekvencie a prúdu na udržiavanie výstupného prúdu, označovaného ako ILED. Pochopenie jeho fungovania je najlepšie uľahčené odkazom na nasledujúci blokový diagram na obrázku 1.

Na začiatku každého cyklu oscilátora sa aktivuje SR západka, čím sa spustí činnosť vypínača Q1. Signál na neinvertujúcom vstupe PWM komparátora A2 je priamo úmerný spínaciemu prúdu.

Potom je kombinovaný so segmentom rampy oscilátora. Keď tento signál dosiahne prahovú hodnotu stanovenú výstupom chybového zosilňovača A1, komparátor A2 resetuje západku a deaktivuje hlavný vypínač.

Týmto spôsobom A1 stanovuje správnu špičkovú úroveň prúdu, aby sa zabezpečila regulácia prúdu LED.

Ak sa výstup A1 zvýši, na výstup sa privedie väčší prúd; naopak, zníženie výstupu A1 vedie k menšiemu dodávanému prúdu. A1 monitoruje prúd LED cez spínač Q2 a porovnáva ho s aktuálnou referenciou, ktorá je stanovená konfiguráciou odporu RSET.

Napätie na kolíku RSET je udržiavané na 100 mV a výstupný prúd ILED je riadený na úrovni 225-násobku ISET.

Potiahnutie kolíka RSET nad 100 mV spôsobí zníženie výstupu A1, čo vedie k deaktivácii vypínača napájania Q1 a vypínača LED Q2.

Aplikácia ovládača Li-Ion LED

Ako už bolo spomenuté vyššie, LT1932 je stupňovitý DC/DC menič s výstupom s pevnou frekvenciou a je špeciálne navrhnutý tak, aby produkoval výstup s konštantným prúdom.

Pretože je zariadenie schopné priamo regulovať výstupný prúd, stáva sa dokonale vhodným pre riadenie svetelných diód (LED).

IC zaisťuje, že osvetlenie LED je závislé od konštantného prúdu pretekajúceho cez LED a nie od meniaceho sa napätia vystaveného na ich svorkách.

Hlavným cieľom je vytvoriť vysokoúčinné LED ovládače pomocou Li-Ion batérie, čím sa zabezpečí predĺžená životnosť batérie a dlhá doba zálohovania.

Nastavenie prúdu LED

Prúd LED je možné nakonfigurovať pomocou samostatného odporu, ktorý sa pripája na kolík RSET, ako je znázornené na obrázku 1 vyššie.

Kolík RSET je interne riadený tak, aby udržiaval napätie 100 mV, čím sa efektívne nastavuje prúd vystupujúci z tohto kolíka, označený ako ISET, na hodnotu 100 mV vydelenú hodnotou odporu (RSET).

Pre zachovanie presnej regulácie je vhodné použiť rezistor s toleranciou 1% alebo lepšou.

Nasledujúca tabuľka poskytuje príklady niekoľkých typických hodnôt RSET s toleranciou 1 %.

Pre rôzne požiadavky na prúd LED môžete použiť nasledujúci vzorec na určenie vhodnej hodnoty odporu.

RSET = 225 x (0,1 V/ILED)

Väčšina bielych LED diód zvyčajne pracuje pri špičkových prúdoch v rozsahu od 15 mA do 20 mA.

V konfiguráciách s vyšším výkonom môžu dizajnéri použiť dve paralelné sady LED na dosiahnutie zvýšeného jasu, čo vedie k toku prúdu 30 mA až 40 mA (ekvivalent dvom súpravám, z ktorých každá pracuje pri 15 mA až 20 mA) cez LED.