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类汽车LED照明属性驱动电路安全设计浅析

所属分类:凤凰彩票平台新闻 发布时间:2019-07-06 10:00 作者:凤凰彩票_凤凰彩票 文章来源:凤凰彩票平台

  器中,正在这些情形中,输入电压亏欠以对一组串联/并联LED灯串举行正向偏置。这种电感式开合拓扑天生了告终LED电流医治所需的恒流制输出电压,而且平常用于LCD背光行使。正在LED矩阵行使中,比方汽车内部和外部照明,因为远离司机,输出对地短道的或许性是确凿的,乃至或许是灾难性的。包庇电道能限度电流并动作电子断道器,可能抗御灾难性的阻碍。

  如图1所示,升压转换器的输入通过升压电感器(L1)和升压二极管(D1)物理毗连其输出。所以,输出端的短道会使升压电感器饱和,酿成电流尖峰,足以损坏升压二极管。更倒霉的是,短道还可能损害与输入合连的全豹毗连,征求脉宽调制(PWM)节制器。明确,正在运用这种拓扑来为长途LED供电时,须要某种大局的电道包庇。咱们接下来要推敲一种通用且低本钱的电道,可能优化包庇升压转换器和抗御输入端展现短道负载的情形。其余,咱们将先容一个电道模仿,验证所需的反应。

  电流分流看管器(CSM)是一种高精度、高增益差分电流检测放大器,常常用于看管输入和输出电流。 图2浮现的是其外率的摆设。这个特定器件集成了一个开漏对照器,可能将其编程,正在预设定的线道电流上跳闸、锁存和复位。

  此对照器的输出可用于节制外部MOSFET开合,可能正在几微秒内断绝负载短道。 除了正在输出阻碍情形下断绝输入电流以外,模仿输出可用于治理开合稳压器上所谓的“负输入阻抗”。输入电压消重时,“负输入阻抗”将导致输入电流扩展。

  通过将输入电流与输出电流以合乎逻辑的摆设相连,可告终对输入的节制。其宗旨是天生复合反应信号,驱动PWM节制器,如图3中所示。随后,CSM掩盖输出电流反应,并迫使LED电流跟着输入电压的低落降到一个预设电平,从而限度输入电流。

  图4显示了带输出短道包庇功用的升压转换器LED驱动器的电道告终方法。电道中所示的欧司朗光电半导体Ostar LED是针对汽车前照灯行使的器件,实践上是绝缘金属基板上的一个完善的五芯片LED。该器件的浪涌电流额定值为2A,小于10s,以及1A时外率的的18V正向电压。LED电流由检测电阻(RSNS)设定,它的值与PWM转换器的内部带隙基准成比例 (RSNS = VREF/ILED)。使工具有低参考电压的升压转换器有助于告终更高的转换器效用,并消重组件热应力。

  固然LED自己可能到达赶过50,000小时的运用寿命,但LED对温度和电应力很敏锐,况且LED的其动态阻抗个性往往会给医治器元件的采取和节制回道的打算提出寻事。所以,开辟了图4中的仿真电道,以理解LED驱动器/包庇电道的纷乱性,并预测正在分别操作前提下的电道个性。

  为此理解所选的PWM节制用具有0.26V的反应参考电压。所以,正在1A的LED电流下,惟有0.26W的功耗正在LED检测电阻中消逝。因为CSM的增益为50,因而运用较小值的检测电阻来感测输出电流。 当通过CSM分流电阻器的电流赶过由CSM检测电阻器树立的限度时,CSM增益和对照器阈值(R,R),PMOS通道晶体管断绝负载电流,充任电子断道器。

  通过将RESET引脚切换为低电平,可能复位锁存输出。不过,出于本文的宗旨,RESET已被禁用,以检讨反应速率。反应速率和峰值电流取决于很众变量,征求元件采取、CSM带宽、噪声滤波器、输出电容、FET采取和输出升压电感器。合正在一道,这些身分会影响转换器的输出阻抗。为了确凿评估运转,咱们举行模仿,最大时辰步长树立为50 ns,直流相对公差树立为0.001%。理解正在TINA-TI,一款免费的Berkeley SPICE 3f5兼容模仿器举行。以300 kHz运转的升压转换器的5 ms模仿运转仅仅正在30秒内启动至安靖状况。

  CSM可能安顿正在升压转换器的输入或输出端。正在此次的模仿中,CSM安顿正在输出端,感测流经10-m 分流器的电流。分流器与输出PMOS通道元件(T5)串联陈设。遵循CSM的构造,该电道可能抗御内部或外部短道。不过,CSM必需打算正在全豹事情前提下有足够的共外率围(CMR)。

  假若安顿正在升压转换器的输入端,则可能采取较低CMR的CSM。不过,将CSM置于输出端会绕开升压电感器,会加快短道的反合时辰。不管CSM放正在那儿,应运用RC滤波器来淘汰分流电阻惹起的突发di/dt事故而或许发作的噪声和睦振振铃。可能安顿一个小的100电阻和差分电容器,那时辰常数是分拨器估量的Lp/R时辰常数的三倍,此中Lp为寄生并联电感器。因为CSM的增益差错和带宽会受到噪声滤波器的晦气影响,所以要保留滤波器数值很小。

  模仿结果如图5所示,Vg是PMOS FET的节制电压,正在寻常前提下树立为-6V。遵循FET的阈值电压、阀级电荷和饱和个性,须要举行优化。将阀的电压最小化可能普及反合时辰,而且应采取上拉电阻,将断绝周期最小化。请提防,输入电流和阈值电压显示为高阀级电荷(紫色)和低阀级电荷(蓝色)MOSFET。

  图5.模范有线和无线收集将传输物理筑造编制和筑造统制摆设之间传达的相对浅易的下令和数据。

  很明确,下栅极充电器件将输入端所看到的电流最小化。采取MOSFET和栅极驱动电道以取得最佳反应是主要的推敲身分,限度di/dt并知足MOSFET的安适操作恳求。这些是不易理解的纷乱打算推敲身分; 所以,最好前辈行模仿和确认。

  某些示波器(如Tektronix产物)供给了特意的测试软件,可能盘算推算MOSFET安适事情弧线的开合功率损耗。模仿证实响合时辰小于2s,正在电流断绝前,输入电流小于6A。采取断绝FET将影响峰值输入和输出电流。驱动高端NMOS器件的高机能热插拔节制器是另一种采取,可能告终小于250ns的断绝时辰。这些摆设针对背板热卡插入举行了优化,但或许会供给比此处浮现的更高机能的治理计划。

  正在模仿的电道中,正在转折的负载前提下,会断绝或者限度升压转换器LED驱动器的输入/输出电流。该电道经由优化,可用于汽车LED前照灯驱动器。模仿证实,告终最佳电道响合时辰须要留意理解和组件采取。将这些敏锐度集成到归纳时域电道仿真中,有助于判辨电道对事情前提和元件采取的特质。

  特意的热插拔节制用具有特意的功用和优化的机能,应当推敲。无论哪种情形,正在执行电道断绝或限度电源时,都须要留意理解。为LED驱动器打算庞大的包庇电道很纷乱,思加快理解和打算,像TINA-TI、SPICE和WEBENCH如许的软件是很有效的器材。

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