Introducción al chip controlador LED
Con el rápido desarrollo de la industria electrónica automotriz, los chips controladores LED de alta densidad con un amplio rango de voltaje de entrada se usan ampliamente en la iluminación automotriz, incluida la iluminación exterior delantera y trasera, la iluminación interior y la retroiluminación de pantallas.
Los chips de controlador LED se pueden dividir en atenuación analógica y atenuación PWM según el método de atenuación.La atenuación analógica es relativamente simple, la atenuación PWM es relativamente compleja, pero el rango de atenuación lineal es mayor que la atenuación analógica.El chip controlador LED es una clase de chip de administración de energía, su topología es principalmente Buck y Boost.La corriente de salida del circuito reductor es continua, de modo que la ondulación de la corriente de salida es menor, lo que requiere una capacitancia de salida más pequeña, lo que es más propicio para lograr una alta densidad de potencia del circuito.
Figura 1 Aumento de corriente de salida frente a reducción
Los modos de control comunes de los chips controladores LED son el modo actual (CM), el modo COFT (tiempo de apagado controlado), el modo COFT y PCM (modo de corriente máxima).En comparación con el control de modo actual, el modo de control COFT no requiere compensación de bucle, lo que favorece la mejora de la densidad de potencia y, al mismo tiempo, tiene una respuesta dinámica más rápida.
A diferencia de otros modos de control, el chip del modo de control COFT tiene un pin COFF separado para configurar el tiempo de apagado.Este artículo presenta la configuración y las precauciones para el circuito externo de COFF basado en un chip controlador LED Buck típico controlado por COFT.
Configuración básica de COFF y precauciones
El principio de control del modo COFT es que cuando la corriente del inductor alcanza el nivel de corriente activado, el tubo superior se apaga y el tubo inferior se enciende.Cuando el tiempo de apagado llega a tOFF, el tubo superior se enciende nuevamente.Después de que el tubo superior se apague, permanecerá apagado durante un tiempo constante (tOFF).tOFF lo establece el condensador (COFF) y el voltaje de salida (Vo) en la periferia del circuito.Esto se muestra en la Figura 2. Debido a que el ILED está estrictamente regulado, Vo permanecerá casi constante en un amplio rango de voltajes y temperaturas de entrada, lo que resultará en un tOFF casi constante, que se puede calcular usando Vo.
Figura 2. Circuito de control de tiempo de apagado y fórmula de cálculo de tOFF
Cabe señalar que cuando el método de atenuación seleccionado o el circuito de atenuación requiere una salida en cortocircuito, el circuito no se iniciará correctamente en este momento.En este momento, la ondulación de la corriente del inductor se vuelve grande y el voltaje de salida se vuelve muy bajo, mucho menor que el voltaje establecido.Cuando ocurre esta falla, la corriente del inductor funcionará con el tiempo máximo de apagado.Generalmente el tiempo máximo de inactividad establecido dentro del chip alcanza 200us~300us.En este momento, la corriente del inductor y el voltaje de salida parecen entrar en un modo de hipo y no pueden emitir normalmente.La Figura 3 muestra la forma de onda anormal de la corriente del inductor y el voltaje de salida del TPS92515-Q1 cuando se usa la resistencia en derivación para la carga.
La Figura 4 muestra tres tipos de circuitos que pueden causar las fallas anteriores.Cuando se utiliza el FET en derivación para atenuación, se selecciona la resistencia en derivación para la carga y la carga es un circuito de matriz de conmutación de LED, todos ellos pueden provocar un cortocircuito en el voltaje de salida e impedir el arranque normal.
Figura 3 Corriente del inductor y voltaje de salida del TPS92515-Q1 (falla corta en la salida de carga del resistor)
Figura 4. Circuitos que pueden causar cortocircuitos en las salidas
Para evitar esto, incluso cuando la salida esté en cortocircuito, todavía se necesita un voltaje adicional para cargar el COFF.El suministro paralelo que se puede utilizar VCC/VDD carga los condensadores COFF, mantiene un tiempo de apagado estable y mantiene una ondulación constante.Los clientes pueden reservar una resistencia ROFF2 entre VCC/VDD y COFF al diseñar el circuito, como se muestra en la Figura 5, para facilitar el trabajo de depuración posterior.Al mismo tiempo, la hoja de datos del chip TI generalmente proporciona la fórmula de cálculo ROFF2 específica de acuerdo con el circuito interno del chip para facilitar la elección de resistencia por parte del cliente.
Figura 5. Circuito de mejora ROFF2 externo SHUNT FET
Tomando como ejemplo la falla de salida de cortocircuito de TPS92515-Q1 en la Figura 3, el método modificado en la Figura 5 se usa para agregar un ROFF2 entre VCC y COFF para cargar el COFF.
Seleccionar ROFF2 es un proceso de dos pasos.El primer paso es calcular el tiempo de apagado requerido (tOFF-Shunt) cuando se usa la resistencia en derivación para la salida, donde VSHUNT es el voltaje de salida cuando se usa la resistencia en derivación para la carga.
El segundo paso es utilizar tOFF-Shunt para calcular ROFF2, que es la carga de VCC a COFF a través de ROFF2, calculada de la siguiente manera.
Según el cálculo, seleccione el valor ROFF2 apropiado (50 k Ohm) y conecte ROFF2 entre VCC y COFF en el caso de falla en la Figura 3, cuando la salida del circuito es normal.Tenga en cuenta también que ROFF2 debería ser mucho más grande que ROFF1;si es demasiado bajo, el TPS92515-Q1 experimentará problemas mínimos de tiempo de encendido, lo que resultará en un aumento de corriente y posibles daños al dispositivo de chip.
Figura 6. Corriente del inductor TPS92515-Q1 y voltaje de salida (normal después de agregar ROFF2)
Hora de publicación: 15 de febrero de 2022