Стабилизатор тока для светодиодов SN3350

Views: 2600

SN3350 ближайший аналог ZXLD1350

Как собрать готовый вариант, читайте во второй части – http://catcatcat.d-lan.dp.ua/stabilizator-toka-na-sn3350-chast-2/

40V  драйвер светодиодов с внутренним ключом

 SN3350 – импульсный понижающий преобразователь, разработанный для того, чтобы эффективно управлять одним или группой параллельно-последовательно соединенных светодиодов от источника питания с напряжением выше, чем напряжение питания светодиодов. Микросхема работает от входного напряжения в диапазоне от 6  V до 40 V и обеспечивает контроль и задание выходного тока до 750 mA внешним резистором.

В зависимости от напряжения питания и внешних компонентов, преобразователь может отдавать до 30 W выходной мощности.

SN3350 содержит интегрированный выходной ключ и цепь датчика выходного тока по линии питания, которая использует внешний резистор, чтобы установить номинальный ток средней мощности.

Статья в pdf [wpdm_file id=74]

Выходной ток может быть скорректирован линейно, применяя внешний сигнал управления к контакту ADJ. На контакт ADJ можно подавать постоянное напряжение или ШИМ-сигнал. Это обеспечивает непрерывное или импульсное управление выходным током.

Подача напряжения 0.2 V или ниже на контакт ADJ  выключает преобразователь и переводит драйвер в ждущий режим с минимальным потреблением.

Микросхема выпускается в корпусах SOT23-5 и SOT89-5. Корпус SOT23-5 предназначен для приложений с выходным током до 350 mA, а корпус SOT89-5 для приложений с выходным током до 700 mA.

Особенности:

• малое количество внешних компонентов;
• внутренний 40 V интегрированный выходной ключ;
• широкий диапазон входного напряжения: от 6 V до 40 V;
• до 700 mA выходной ток (корпус SOT89-5);
• высокая производительность (до 95 %);
• типовой диапазон регулировки димирования 1200:1;
• типовая точность выходного тока 5%;
• единственный вход для  включения выключения и регулировка яркости; используя постоянное напряжение или ШИМ-сигнал;
• частота переключения на 1 МГц;
• защита при обрыве или отключении светодиода;
• тепловая защита от перегрева;
• два корпуса, доступные для различного максимального тока.

Приложения.

Низковольтные светодиодные источники света.

Автомобильное освещение.

Промышленное освещение низкого напряжения.

Световые знаки

Рисунок 1.

Корпус	Конфигурация выводов
SOT23-5
SOT89-5

 Описание выводов

Информация для заказа

Максимальные допустимые значения 

Электрические характеристики (условие испытаний: VIN=12V,  Tamb=25°C)

 Типовые условия эксплуатации

Для типичных приложений цепи и Tamb = 25 ° C, если не указано иное.

Указания по применению.

Установка номинального среднего тока внешним резистором R_S

 Номинальный средний ток светодиода определяется значением внешнего текущего резистора смысла (R_S), соединенного между V_IN, и I_SENSE и вычисляется:

 I_OUT nom = 0.1/R_S (для R_S>0.13Ω)

Ниже приводиться таблица с расчетными значениями для резистора (R_S) в типовой схеме приложения, показанной на рисунке 1.

Напряжение V_sense разделено на два значения, чтобы повысить текущую точность

SN3350IP05E-01 – 91mV to 101mV

SN3350IP05E-02 – 99mV to 110mV

 Выше упомянутые значения предполагают, что вход ADJ не подключен и номинальное напряжение V_REF =1.2V.

 Обратите внимание, что R_S=0.13 Ω является минимальным допустимым значением для резистора сенсора тока. При этом условии драйвер поддерживает ток ниже допустимого максимального значения.

 Есть возможность использовать различные значения R_S, если вход ADJ управляется от постоянного напряжения.

 Корректировка выходного тока внешним напряжением

 Драйвер может управляться через вход ADJ внешним постоянным напряжением (V_ADJ), как показано на рисунке 2. Можно скорректировать выходной ток к значению выше или ниже номинальной средней величины, зная сорпротивление резистора R_S.

Рисунок 2.

Номинальный ток средней величины в этом случае рассчитывают так:

 I_OUTdc  = 0.083*V_ADJ/R_S,  где V_ADJ  должно быть в диапазоне 0.3V< V_ADJ  <1.2V

 Корректировка выходного тока с помощью ШИМ.

 Сигнал широтно-импульсной модуляции (ШИМ) можно подавать на вход ADJ, как показано на рисунке 3, чтобы регулировать выходной ток до значения ниже номинальной средней величины, установленной резистором R_S. Амплитуда сигнала ШИМ должна быть в диапазоне от 0~5 V. При формировании ШИМ- сигнала необходимо учитывать внутреннее сопротивление входа ADJ = 500 кΩ.

Рисунок 3.

 Управление яркостью светодиода от микроконтроллера.

 Другая возможность состоит в том, чтобы управлять микросхемой от вывода микроконтроллера. Схема на рисунке 4, показывает один из методов выполнения этого.

Рисунок 4.

 Диод и резистор подавляют возможные мелкие выбросы отрицательного напряжения на вводе ADJ, которых нужно избегать, поскольку они могут вызвать погрешности в выходном токе или привести к ошибочной работе драйвера.

 Режим ожидания

 При подаче на вход ADJ  напряжения ниже 0.2 V отключается выход преобразователя, и ток потребления снижается до номинального уровня 60 μA.

Заметьте, что 100%-ой яркости соответствует состояние, когда V_ADJ = V_REF. Во время подачи на вход ADJ напряжения выше 1.2V, ток будет зафиксирован автоматически на величине 100%-ой яркости.

Входное сопротивление контакта ADJ составляет 500kΩ ±25%.

Блокировка повреждения драйвера при обрыве цепи светодиода

Если соединение со светодиодом будет разорвано, то индуктивность изолируется от LX контакта драйвера, таким образом, драйвер не будет поврежден, в отличие от многих других преобразователей, где обратная ЭДС может повредить импульсом высокого напряжения внутренний транзистор.

 Выбор конденсатора фильтра

 Если планируется питать драйвер переменного тока через мостовой выпрямитель, то необходимо выбирать конденсатор с низким ESR. Поскольку ESR этого конденсатора учитывается в последовательном сопротивлении с импедансом источника питания и будет понижать общий КПД. Этот конденсатор должен предоставить относительно большой пиковый ток к индуктивности и сглаживать текущую пульсацию на входе драйвера. Расчет емкости фильтрующего конденсатора:

 IF – ток выхода， ΔU max – пульсация электропитания, Т_on – время включения МОП-транзистора, значение которого обычно берется в 2 раза выше минимального значения.

 Если напряжение источника питания переменного тока 12 V, типичная пульсация выходных напряжений от выпрямителя может составить ±10 %. Если емкость конденсатора ниже, чем 200 μF, то входное напряжение будет искривлено. Иногда самое низкое значение напряжения будет ниже, чем прямое напряжение на светодиоде. Это будет уменьшать среднее значение тока через светодиод. Таким образом, рекомендуется устанавливать значение конденсатора, больше чем 200μF

Для максимальной стабильности по температуре и напряжению, рекомендуются конденсаторы с X7R, X5R или лучшим диэлектриком. Конденсаторы с диэлектриком Y5V не являются соответствующими для применения в этом приложении и не должны использоваться.

 Выбор индуктивности

 Рекомендуемые значения индуктивности для SN3350 находятся в диапазоне от 47 μH до 220 μH. Более высокие значения индуктивности рекомендуются для более высоких напряжений питания при низком токе нагрузки, чтобы минимизировать погрешности вследствие задержек переключения, которые являются результатом увеличенной пульсации и понижают эффективность.

Более высокие значения индуктивности также являются результатом меньшего изменения выходного тока драйвера по диапазону напряжения питания. (См. графики).

Индуктивность должна быть смонтирована как можно ближе к драйверу насколько это возможно с низкоомными соединениями и контактами VIN и LX.

У выбранной индуктивности должен быть ток насыщения выше, чем максимальный ток, используемый в драйвере.

Рекомендуется использовать индуктивность с током насыщения, больше чем 1.2 A для значения в 700 mA выходного тока и индуктивность с током насыщения, больше чем 500 mA для выходного тока 350 mA.

Характеристики индуктивности должны быть выбраны так, чтобы поддерживать рабочий цикл работы драйвера в пределах указанных по диапазону тока нагрузки и напряжения питания.

 Следующие уравнения могут использоваться в качестве руководства.

LX время включения:

LX время выключения:

Где

L – индуктивность (H);

rL – сопротивление катушки индуктивности (Ω);

I_avg – средний ток через светодиоды;

ΔI – средний пульсирующий ток в цепи светодиода (A), (вычисляется как 0,3 х I_avg);

V_IN – напряжение питания (V);

V_LED – прямое падение напряжения на светодиоде (V);

R_LX – сопротивление открытого ключа (Ω);

V_D – падение напряжение на диоде Шоттки (V);

Пример:

Для V_IN=12 V, L=47 μH, rL=0.64 Ω, V_LED=3.4 V, Iavg=333 mA and V_D =0.36 V.

T_ON = (47e-6 × 0.105)/(12 – 3.4 – 0.612) = 0.62 μs.

T_OFF = (47e-6 × 0.105)/(3.4 + 0.36 + 0.322)= 1.21 μs.

Это дает рабочую частоту 546 кГц и рабочий цикл 0.34 (=TON/(TON+ TOFF)).

 Для определения оптимальных значений можно воспользоваться файлом Microsoft Excel 2010, скачав его с сайта SN3350-01.

 Оптимальная работа будет достигнута, установив рабочий цикл близко к 0.5 в номинальном напряжении питания. Это помогает компенсировать отклонение от номинального значения и улучшает температурную устойчивость выходного тока.

 Выбор диода Шоттки.

 Для максимальной производительности D1 должен быть быстрым и с низкой емкостью при максимальном рабочем напряжении и температуре.

Если используются разные диоды, то важно выбрать диоды с током выше пикового тока в нагрузке при предельной мощности. Очень важно определить обратный ток диода при рабочей температуре выше 85°C. Избыточная утечка увеличит рассеиваемую мощность в устройстве.

Более высокое прямое напряжение и перерегулирование вследствие обратного времени восстановления в кремниевых диодах увеличат пиковое напряжение на выводе LX. Если вы выбрали кремниевый  диод, то необходимо убедиться в том, что полное напряжение, присутствующее на выводе LX включая пульсацию напряжения, не превышает указанного максимального значения (40т V).

 Уменьшение пульсации на выходе

 Размах тока пульсаций на светодиоде при необходимости может быть уменьшен. Для этого можно применить шунтирующий конденсатор C_led установленный параллельно светодиоду, как показанный ниже:

Значение 1μF приблизительно сократит средний ток пульсаций на три порядка. Пропорционально уменьшить пульсацию может быть достигнуто с более высокими значениями емкости. Обратите внимание, что конденсатор не будет влиять на рабочую частоту или эффективность работы драйвера, но это увеличит задержку включения, замедляя скорость подъема напряжения на светодиоде.

 Работа с низким напряжением питания.

 Внутренний регулятор запрещает работу микросхемы, пока напряжение питания не поднялось выше величины порога запуска, который делает значение  сопротивления в открытом состоянии MOSFET-транзистора ключа достаточно малым. Выше этого порога микросхема запустится в работу. Однако, при понижении питающего напряжения питания ниже минимального значения, рабочий цикл MOSFET – транзистора будет длительным и сопротивление в открытом состоянии велико. А это в свою очередь вызовет повышение рассеиваемой мощности на микросхеме и её перегрев. Необходимо позаботиться о том, чтобы избежать работы микросхемы в таких условиях, чтобы минимизировать риск превышения максимальной разрешаемой температуры кристалла.

 Обратите внимание, что если вы подключаете последовательно в нагрузку два или более светодиода, то прямого падения напряжения обычно будет достаточно, чтобы препятствовать тому, чтобы микросхема работала при напряжении ниже 6V. Это минимизирует риск теплового повреждения.

 Тепловые соображения

 Эксплуатируя микросхему при высоких температурах окружающей среды, или при максимальных токах нагрузки, необходимо принять меры, чтобы избежать превышения максимальной рассеиваемой мощности на корпусе. Два корпуса доступны для различных типов приложений. Корпус SOT23-5 предназначен для приложений с максимальным током 350 mA. Корпус SOT89-5 предназначен для приложений с максимальным током до 700 mA.

Обратите внимание, что рассеиваемая мощность микросхемы чаще всего будет максимальной при  минимальном напряжении питания. Это также актуально при низкой эффективности схемы. Низкая эффективность схемы может стать  причиной использования неподходящей индуктивности или высокой паразитной емкости на выводе LX.

 Замечания по расположению элементов на печатной плате

LX-контакт

LX-контакт микросхемы – высокочастотный узел коммутации, таким образом, длины печатных проводников должны быть выполнены на столько короткими, насколько это возможно. Минимизировать длину вывода земли можно припаяв его непосредственно на экранирующую плоскость платы.

 Индуктивность и развязывающие конденсаторы

Особенно важно смонтировать индуктивность и входной развязывающий конденсатор близко к микросхеме, чтобы минимизировать паразитное сопротивление и индуктивность, которая ухудшит производительность. Также важно принять во внимание любое последовательное сопротивление проводников с сопротивлением сенсора R_S.

 Контакт ADJ

Контакт ADJ – имеет высокий входной импеданс, если этот вывод оставлен неподключенным, то проводники печатной платы, подведенные к этому контакту должны быть  минимально короткими, чтобы уменьшить возможные наводки напряжения на этом входе. Контакт ADJ может быть также быть соединен с напряжением в диапазоне от 1.2V до 5V. В этом случае, внутренняя линия зафиксирует выходной ток в значении, которое устанавливается при ADJ=1.2V.

 Трассировка проводников высокого напряжения.

 Избегайте выполнять любую трассировку проводников высокого напряжения близко к контакту ADJ, это понизит риск утечки напряжения на контакт ADJ вследствие загрязнения платы. Любая такая утечка может повысить напряжение на контакте ADJ и вызвать чрезмерный выходной ток. Кольцо из заземляющего проводника, помещенное вокруг контакта ADJ, минимизирует изменения в выходном токе при таких условиях.

Стабилизатор тока для светодиодов SN3350 – Описание SN3350 (EN).[wpdm_file id=39 template=”link-template-calltoaction3.php”]Стабилизатор тока для светодиодов SN3350 – Русское описание.[wpdm_file id=40 template=”link-template-calltoaction3.php”]Стабилизатор тока для светодиодов SN3350 – Файл расчета параметров.[wpdm_file id=41 template=”link-template-calltoaction3.php”]

Приобрести стабилизаторы тока можно  здесь.

Это может быть интересно