مقدمة رقاقة سائق LED
مع التطور السريع لصناعة إلكترونيات السيارات، تُستخدم شرائح تشغيل LED عالية الكثافة مع نطاق جهد إدخال واسع على نطاق واسع في إضاءة السيارات، بما في ذلك الإضاءة الخارجية الأمامية والخلفية والإضاءة الداخلية والإضاءة الخلفية للشاشة.
يمكن تقسيم شرائح تشغيل LED إلى تعتيم تناظري وتعتيم PWM وفقًا لطريقة التعتيم.يعد التعتيم التناظري بسيطًا نسبيًا، كما أن تعتيم PWM معقد نسبيًا، ولكن نطاق التعتيم الخطي أكبر من التعتيم التناظري.رقاقة برنامج تشغيل LED كفئة من شرائح إدارة الطاقة، وطوبولوجيتها بشكل رئيسي Buck وBoost.تيار إخراج دائرة باك مستمر بحيث يكون تموج تيار الإخراج أصغر، مما يتطلب سعة إخراج أصغر، وأكثر ملاءمة لتحقيق كثافة طاقة عالية للدائرة.
الشكل 1: تعزيز الإخراج الحالي مقابل باك
أوضاع التحكم الشائعة لرقائق محرك LED هي الوضع الحالي (CM)، ووضع COFT (إيقاف التشغيل المتحكم فيه)، ووضع COFT & PCM (وضع الذروة الحالي).بالمقارنة مع التحكم في الوضع الحالي، لا يتطلب وضع التحكم COFT تعويض الحلقة، مما يؤدي إلى تحسين كثافة الطاقة، مع الحصول على استجابة ديناميكية أسرع.
على عكس أوضاع التحكم الأخرى، تحتوي شريحة وضع التحكم COFT على دبوس COFF منفصل لإعداد وقت التوقف.تقدم هذه المقالة التكوين والاحتياطات الخاصة بالدائرة الخارجية لـ COFF استنادًا إلى شريحة تشغيل Buck LED النموذجية التي يتم التحكم فيها بواسطة COFT.
التكوين الأساسي لـ COFF والاحتياطات
مبدأ التحكم في وضع COFT هو أنه عندما يصل تيار المحث إلى مستوى تيار الانطلاق، ينطفئ الأنبوب العلوي ويتم تشغيل الأنبوب السفلي.عندما يصل وقت إيقاف التشغيل إلى TOFF، يتم تشغيل الأنبوب العلوي مرة أخرى.بعد إيقاف تشغيل الأنبوب العلوي، سيبقى مغلقًا لفترة ثابتة (tOFF).يتم ضبط tOFF بواسطة المكثف (COFF) وجهد الخرج (Vo) في محيط الدائرة.يظهر هذا في الشكل 2. نظرًا لأن ILED منظم بإحكام، فإن Vo سيظل ثابتًا تقريبًا على مدى نطاق واسع من جهد الإدخال ودرجات الحرارة، مما يؤدي إلى toOFF ثابت تقريبًا، والذي يمكن حسابه باستخدام Vo.
الشكل 2. دائرة التحكم في وقت التوقف وصيغة حساب tOFF
تجدر الإشارة إلى أنه عندما تتطلب طريقة التعتيم المحددة أو دائرة التعتيم خرجًا قصيرًا، فلن تبدأ الدائرة بشكل صحيح في هذا الوقت.في هذا الوقت، يصبح تموج تيار المحرِّض كبيرًا، ويصبح جهد الخرج منخفضًا جدًا، وأقل بكثير من الجهد المحدد.عند حدوث هذا الفشل، سيعمل تيار المحرِّض بأقصى وقت توقف.عادةً ما يصل الحد الأقصى لوقت التوقف المحدد داخل الشريحة إلى 200us ~ 300us.في هذا الوقت يبدو أن تيار المحث وجهد الخرج يدخلان في وضع الفواق ولا يمكنهما الإخراج بشكل طبيعي.يوضح الشكل 3 الشكل الموجي غير الطبيعي لتيار المحث وجهد الخرج لـ TPS92515-Q1 عند استخدام مقاومة التحويل للحمل.
يوضح الشكل 4 ثلاثة أنواع من الدوائر التي قد تسبب الأخطاء المذكورة أعلاه.عندما يتم استخدام التحويلة FET للتعتيم، يتم تحديد مقاومة التحويل للحمل، ويكون الحمل عبارة عن دائرة مصفوفة تبديل LED، وكلها قد تؤدي إلى قصر جهد الخرج ومنع بدء التشغيل العادي.
الشكل 3: تيار المحث TPS92515-Q1 وجهد الخرج (خطأ قصير في خرج حمل المقاوم)
الشكل 4. الدوائر التي قد تسبب قصرًا في الإخراج
لتجنب ذلك، حتى عندما يتم قصر الخرج، لا تزال هناك حاجة إلى جهد إضافي لشحن COFF.يمكن استخدام الإمداد المتوازي الذي يمكن استخدام VCC/VDD فيه لشحن مكثفات COFF، ويحافظ على وقت إيقاف ثابت، ويحافظ على تموج ثابت.يمكن للعملاء حجز المقاوم ROFF2 بين VCC/VDD وCOFF عند تصميم الدائرة، كما هو موضح في الشكل 5، لتسهيل أعمال التصحيح لاحقًا.في الوقت نفسه، عادةً ما توفر ورقة بيانات شريحة TI صيغة حساب ROFF2 المحددة وفقًا للدائرة الداخلية للرقاقة لتسهيل اختيار العميل للمقاوم.
الشكل 5. دائرة تحسين ROFF2 الخارجية SHUNT FET
بأخذ خطأ إخراج الدائرة القصيرة TPS92515-Q1 في الشكل 3 كمثال، يتم استخدام الطريقة المعدلة في الشكل 5 لإضافة ROFF2 بين VCC وCOFF لشحن COFF.
يعد اختيار ROFF2 عملية مكونة من خطوتين.الخطوة الأولى هي حساب وقت إيقاف التشغيل المطلوب (tOFF-Shunt) عند استخدام مقاومة التحويل للإخراج، حيث VSHUNT هو جهد الخرج عند استخدام مقاومة التحويل للحمل.
الخطوة الثانية هي استخدام tOFF-Shunt لحساب ROFF2، وهو الشحن من VCC إلى COFF عبر ROFF2، ويتم حسابه على النحو التالي.
بناءً على الحساب، حدد قيمة ROFF2 المناسبة (50 كيلو أوم) وقم بتوصيل ROFF2 بين VCC وCOFF في حالة العطل في الشكل 3، عندما يكون خرج الدائرة طبيعيًا.لاحظ أيضًا أن ROFF2 يجب أن يكون أكبر بكثير من ROFF1؛إذا كان منخفضًا جدًا، فسيواجه TPS92515-Q1 الحد الأدنى من مشاكل وقت التشغيل، مما سيؤدي إلى زيادة التيار واحتمال تلف جهاز الشريحة.
الشكل 6. تيار مغو TPS92515-Q1 وجهد الخرج (عادي بعد إضافة ROFF2)
وقت النشر: 15 فبراير 2022