česky english Vítejte, dnes je sobota 16. listopad 2019

Podsvícení s několika řadami LED není nic podřadného

DPS 5/2019 | Součástky - články
Autor: Ing. Jan Robenek
01.jpg

Přimět svítivou diodu k tomu, aby začala vydávat světlo, patří k základním učebnicovým úlohám. Když se pak v praxi setkáme s požadavky na jejich větší počet, vhodné stmívání a samozřejmě též i ochrany, stále to nebude nic složitého. Dokonce ani tehdy, bude-li se podsvícení pohybovat společně s posádkou třeba na čtyřech kolech. Stačí jen vybrat správný obvod.

Hlavně tiše

Pokud jako vývojáři sáhneme po nové rodině budičů svítivých diod A8060x od společnosti Allegro MicroSystems, bude nad veškerými základními funkcemi dohlížet pouzdro typu QFN o velikosti 4 × 4 mm. Přidaná hodnota pak hned vedle menších rozměrů spočívá též v chráněném způsobu řízení PEB (Pre-Emptive Boost) se kterým se u keramických kondenzátorů vyhýbáme rušení ve slyšitelné oblasti. Struktura výrazně přispívá k potlačení zvlnění výstupního napětí, během stmívání s pulzně – šířkovou modulací řeší nadhozený problém s výstupními kapacitami a nakonec si vystačí i s jejich menší velikostí. Jen s PWM lze přitom na kmitočtu 200 Hz dosahovat poměru 15 000:1. Když se pak máme dostat až na výsledných 15 0000:1, stačí dále přibrat možnosti analogového stmívání.

soucastky-1
Obr. 1 Když se v souvislosti s auty řekne 4 × 4, myslí se tím někdy i milimetry

Nové budiče budou celkem čtyři a zvládají vstupní rozsah od 4,5 V až do 40 V. Po spuštění smí navíc napětí klesnout až na 3,9 V, takže se obvody skvěle vyrovnají s nejrůznějšími přechodovými jevy. Spínané měniče mohou využívat vlastní MOSFETy, třeba jako v zapojení na obr. 2, příp. v závislosti na konkrétní verzi dodají i větší výkony, ale již s externími tranzistory. To se pak dostaneme ze 4 × 120 mA až na celkových 840 mA.

soucastky-2
Obr. 2 Základní zapojení s budiči ALT80600 ve zvyšujícím režimu.
Výrobce podporuje i topologie SEPIC nebo volitelnou vstupní ochranu s tranzistorem Q1 pro případ nadproudů

Je to o posunu

A co přesně máme hledat pod označením PEB? U tradičního budiče LED je při náběžné hraně PWM aktivován zvyšující spínač a diodami může hned protékat proud. Aby se však mohl proud tekoucí indukčností dostat na ustálenou hodnotu, při které lze zajistit plný výstupní výkon, potřebujeme vyčkat několik spínacích cyklů. Energie pro diody tak bude zpočátku zajišťována především výstupní kapacitou, což se ale negativně podepisuje pod zvlněním výstupního napětí.

Řešení dle obr. 3 proto u proudu tekoucího diodou definuje zpoždění tPEB , během kterého se proud indukčností může ustálit na potřebné hladině. Zvlnění VOUT tedy klesá zhruba na 0,2 V. Od sestupné hrany PWM se pak začíná odpočítávat ještě jednou stejný časový úsek a dochází tím k potřebnému vyrovnání. Zpoždění PEB definuje vnější rezistor, nicméně drobným experimentům se pravděpodobně nevyhneme. Na spínacím kmitočtu 2 MHz se vyplatí začít mezi 2 až 4 µs.

soucastky-3
Obr. 3 Prodleva v délce 3 µs pomáhá snížit zvlnění výstupního napětí.
Průběhy, shora PWM, VOUT a proudy tekoucí LED a cívkou

robenek@dps-az.cz

Partneři

eipc
epci
imaps
papouch
ep
mikrozone
mcu
projectik