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如何选择正确的DC/DC LED驱动器?

已有 742 次阅读2018-3-5 14:48 |个人分类:电子技术| LED, 驱动器, 芯片, 转换器

  设计最优的DC / DC LED驱动程序可以提高调光性能,颜色呈现,和一致性的一系列室内和户外照明应用中,处理与颜色相关的一些挑战和亮度控制。

  大多数LED驱动程序供应商同意,一旦选择领导有四个关键规格LED照明设计师需要know-input电压范围,使字符串的输出电压,电流,和调光开庭时间以便缩小最佳领导司机为应用程序的列表。

  需要看其他领域包括调光性能,显色指数(CRI)和效率。颜色亮度和呈现真实的颜色可能是更重要的零售照明,例如;和颜色一致性通常是一个优先级在高端应用使用了相同的夹具。

  同时,照明设计师必须记住几个潜在constraints-cost设计,大小,和热issues-depending在他们的应用程序。例如,在高性能、高端应用,成本约束可能不是一个问题。所以,记住最终的应用程序在确定合适的领导司机的工作。

  此外,电力系统的照明设计师的知识发挥作用的选择。许多领导厂商提供一个司机组合,范围从那些简单易用,相对来说,更复杂的设备带来了诸多新功能和功能,可以使用电力专家。他们还提供了大量的设计工具和计算器司机选择。

  你从哪里开始呢?一旦系统规格是已知的,包括每瓦流明所需的系统和每瓦流明,设计师需要知道输入电压范围内,输出电压(最小/最大的LED字符串),导致当前字符串,以及如何暗淡;脉宽调制或比例。

  营销经理约翰·佩里、德州仪器、照明电源产品,共享的一些关键问题,他最初照明设计师问司机前解决方案建议:

  什么是LED驱动电路输入电源电压范围?例子:48 VDC,60 VDC,120伏

  是什么导致负载配置和特点(串联系统、并联系统串并联)?领导字符串最小/最大电压是多少?所需的最大LED驱动电流是什么?)

  是需要调光?如果是这样,通过什么方式:模拟PWM,组合,其他?

  (如果有的话)是什么故障检测、保护、和报告需求?

  我们的目标是将客户的需求与最好的驱动解决方案。其他考虑因素包括设计限制在成本、大小、热、和效率。在大小方面,设计师可以看的一件事是导致司机与集成mosfet如果他们处理一个低功耗系统。这也可以节省成本。

  “当你将mosfet功率最大。只要你不超过电源规格限制你不错,”布兰登·卡特赖特说,区域市场营销经理,照明,英飞凌科技北美。“不过,你不能控制的一件事是什么,MOSFET在里面。你有更大的灵活性与外部MOSFET所以你可以规模通常更高的力量和获得更好的效率。”

  只要有可能,线性技术建议整体设备电源设备的内部。这通常意味着两个少组件照明设计师需要选择,布莱恩使节表示线性技术的LED驱动产品设计经理。

  “如果你曾经试图寻找功率mosfet,势不可挡,如果功率足够低我们总是建议他们第一次尝试设计与整体设备。但在更高的功率在50岁,60岁或100瓦,甚至高达200或300瓦你最终不得不选择外部场效应晶体管因为你不能做那种力量在同一IC。你必须扩散的热量,”使节们补充说。

  另一种降低成本有时需要设计一个简单的改变,使节们说。“如果他们愿意做简单的改变,如减少设计由一个领导,添加或更改当前的带领下,他们实际上得到一个更具成本效益的解决方案。”

  他解释道:“记住,许多客户想要为LED输出做24伏的输入和24伏的电压。如果您希望输入和输出相同,它保证您将使用最昂贵的DC-to-DC转换器。一旦他们开始走这条路,我们就会问他们是否愿意在他们的LED串上做一些小小的改变,而且他们很多时候都是这样做的,这样就能在所有的部件上节省一到两美元。

  大多数的led驱动器制造商都在试图让照明设计者更容易,他们经常需要处理整个系统的设计。从历史上看,照明一直专注于机械方面——光线在视觉上和建筑上看起来如何,Legates说。“他们只是插了一个灯泡,现在他们被要求理解dcto - dc转换器、EMI和PCB板,这些都是他们从未处理过的。”所以对于他们中的许多人来说,这是他们的一个重要因素,所以这就是服务和专业知识的来源。

  一个易于设计的设备的一个例子是英飞凌的ILD6070 DC/DC LED驱动器具有灵活的调光选项。数据表提供了一个表指南,选择正确的电感器和电阻器与设备一起使用。此外,它是非常可伸缩的,可以处理一到十八个led的系列。它也提供了非常高的效率98%,并且是一个小尺寸的解决方案,由于它的高频操作,这使得使用一个小的电感器。它还具有高输出电流精度的+/- 3%,以及高达3000:1的对比度。

  ILD6070的另一个关键特性是它的先进的热控制。Cartwright说,它通过一个电阻器可以很容易地设定温度过高的保护。热控制允许减少光输出,而不是关闭整个系统,这样它就能保护系统,同时保持光线。当然,如果它继续变热,它就会根据电阻的温度分布而关闭。

  Cartwright说,许多供应商使用芯片内的热控制,但他们只是简单地关闭。“如果天气太热,它就会关闭。”

  他补充说,一些芯片可以减少光线,但必须使用外部热敏电阻或NTC。相比之下,ILD6070有一个内部NTC,所以它不增加外部成本,并且保持解决方案的规模小。

  ILD6070的一个姐妹设备是ILD6150开关型DC/DC LED驱动器。ILD6150和ILD6070基本上是相同的部分,但输出电流除外。Cartwright说,6150提供了一个和一半的amps输出max和6070提供了700 mA max,所以它会便宜一点。评估板可用于ILD6150 (EVALLED-ILD6150,图1)和ILD6070 (EVALLED-ILD6070)。

  英飞凌ILD6150 LED驱动器图像。


  图1:英飞凌的60 V LED驱动器ILD6150的演示板可供评估。ILD6150的高输出电流精度为+/- 3%,以改善颜色的一致性。(由凯利讯半导体)


  调光和颜色控制

  英飞凌(Infineon)的Cartwright表示,随着led被保持在比传统的荧光和HID解决方案更高的标准上,调光性能正变得越来越重要,这是大多数照明设计师都关心的问题。

  “我们也收到了很多颜色控制的要求,这意味着可调光,有时是3- 4通道控制。”这里的微控制器和驱动程序的精度是很大的,因为光与通过LED的电流是直接相关的。因此,对当前形势的严格监管是非常重要的。

  “对于色彩的控制或准确性,如果人们混合了冷的和温暖的led,例如,给用户一个可调节的颜色温度,司机的性能表现是非常关键的。为了得到每一种颜色的精确的lumens输出,你通常会使用一个单片机(MCU),而单片机也可以进行dcto - dc的功率转换,以及任何需要的通信。

  例如,英飞凌的XMC1200 eval kit是专门为LED照明设计的。该公司的即插即用的DAVE工具,一个用于代码生成的免费开发平台,将完成设计所需的所有计算。英飞凌推荐这款基于arm的MCU,用于最便宜的入门级照明应用,需要混合颜色。

  对高端应用,线性的LT3744降压领导司机(其前身是LT3743)提供0到100%调光和三个使用状态,加上一个断开的,为了更好的颜色混合实现真彩色(图2)。线性的使节说最大的优势是对高端应用程序需要真彩色表示,但他指出,它需要大量的校准。

  线性技术LT3744降压LED驱动器示意图。


  图2:线性技术LT3744降压LED驱动器提供4个颜色混合应用的状态控制。它还提供了两个规范之间的快速转型领导的电流在不到2μsec,使更准确在RGB颜色混合的应用程序。(由线性技术)

  其他关键特性包括:3000:1 PWM调光,20:1模拟调光,电压和电流调节精度+/- 3%,以及3.3 V ~ 36 V输入电压范围。LT3744可以驱动多达40个led。

  Legates说:“如果你做错了PWM,它会改变LED的颜色,使你的亮度从0变到100%。”“LED被调暗的方式会影响LED灯的颜色和LED灯的质量。”对于LED驱动器,我们总是考虑感知和可见光。他们不想看到闪烁。如果你有一打这些,你会希望它们看起来都一样。其中一个挑战就是让所有的东西都能重复,而且所有的东西都保持着浅色和明亮的颜色。

  德州仪器采用了一种不同的调光方法,它的TPS92512 LED驱动器(图3)。它的特点是两个独立的调光控制引脚(PWM和模拟)。“当你有独立的控制时,你会有很大的灵活性,就总对比度和光输出而言,你可以实现从最大亮度降到零。”两者之间的步骤是更大的,”TI的Perry说。

  德州仪器TPS92512 LED驱动器示意图。


  图3:德州仪器的TPS92512 LED驱动器与集成MOSFET提供了两个输入-模拟和PWM调光-以完全变暗的灵活性。模拟调整可用于校准和/或热折叠保护。(由凯利讯半导体)

  “如果平均一个好的性能,buck LED驱动器可以通过PWM做500:1的调光率,并且通过模拟调光,你得到10:1到20:1,它就变成一个乘数,可以使用这两个控件的选项。所以,如果你有500:1和10:1,如果你能使用它们,你就可以达到5000:1的对比度。”Perry解释说。

  除了PWM和模拟调光外,TPS92512的关键参数包括高达95%的转换效率,最大输出电流的准确度在所有操作温度下的+/- 5%,以及一个集成的200毫欧姆高侧MOSFET。输入电压范围为4.5到42伏,开关频率范围为100khz至2mhz。TPS92512的评估板也可用。


  总结

  照明设计师需要知道四个关键的规格,在他们考虑选择一个司机,总是记住他们的专业知识和知识在电力设计,这可以影响司机的选择,取决于特性和功能。这些规格是输入电压范围,输出电压的LED串,电流,和调光选项。然而,他们也需要考虑其他因素,如调光性能,颜色控制和一致性,和效率。同时,他们需要平衡几个潜在的设计约束——成本、大小和热问题——取决于他们的应用。


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