מהן התצורה והשיקולים במצב בקרת COFT?

היכרות עם שבב דרייבר LED

עם ההתפתחות המהירה של תעשיית האלקטרוניקה לרכב, שבבי נהג LED בצפיפות גבוהה עם טווח מתח כניסה רחב נמצאים בשימוש נרחב בתאורת רכב, כולל תאורה חיצונית קדמית ואחורית, תאורה פנימית ותאורת תצוגה אחורית.

ניתן לחלק שבבי דרייבר LED לעמעום אנלוגי ועמעום PWM לפי שיטת העמעום.עמעום אנלוגי הוא פשוט יחסית, עמעום PWM מורכב יחסית, אך טווח העמעום הליניארי גדול יותר מעמעום אנלוגי.שבב דרייבר LED כסוג של שבב ניהול צריכת חשמל, הטופולוגיה שלו בעיקר באק ובוסט.זרם פלט מעגל buck מתמשך כך שאדוות זרם המוצא שלו קטן יותר, דורש קיבול פלט קטן יותר, תורם יותר להשגת צפיפות הספק גבוהה של המעגל.

איור 1 תוספת זרם פלט לעומת באק

מצבי הבקרה הנפוצים של שבבי נהג LED הם מצב נוכחי (CM), מצב COFT (זמן כיבוי מבוקר), COFT & PCM (מצב זרם שיא).בהשוואה לבקרת המצב הנוכחי, מצב בקרת COFT אינו דורש פיצוי לולאה, דבר המסייע לשיפור צפיפות ההספק, תוך תגובה דינמית מהירה יותר.

שלא כמו מצבי בקרה אחרים, לשבב מצב הבקרה COFT יש פין COFF נפרד להגדרת זמן כבוי.מאמר זה מציג את התצורה ואמצעי הזהירות עבור המעגל החיצוני של COFF המבוסס על שבב מנהל התקן Buck LED טיפוסי הנשלט על ידי COFT.

תצורה בסיסית של COFF ואמצעי זהירות

עקרון הבקרה של מצב COFT הוא שכאשר זרם המשרן מגיע לרמת זרם היציאה, הצינור העליון נכבה והצינור התחתון נדלק.כאשר זמן הכיבוי מגיע ל-tOFF, הצינור העליון נדלק שוב.לאחר כיבוי הצינור העליון, הוא יישאר כבוי למשך זמן קבוע (tOFF).tOFF נקבע על ידי הקבל (COFF) ומתח המוצא (Vo) בפריפריה של המעגל.זה מוצג באיור 2. מכיוון שה-ILED מווסת היטב, Vo יישאר כמעט קבוע בטווח רחב של מתחי כניסה וטמפרטורות, וכתוצאה מכך tOFF כמעט קבוע, שניתן לחישוב באמצעות Vo.

איור 2. מעגל בקרת זמן כיבוי ונוסחת חישוב tOFF

יש לציין שכאשר שיטת העמעום שנבחרה או מעגל העמעום דורשים יציאה מקוצרת, המעגל לא יתחיל כראוי בשלב זה.בשלב זה, אדוות זרם המשרן נהיית גדולה, מתח המוצא הופך נמוך מאוד, הרבה פחות מהמתח שנקבע.כאשר תקלה זו מתרחשת, זרם המשרן יעבוד עם זמן הכיבוי המרבי.בדרך כלל זמן ההשבתה המקסימלי שנקבע בתוך השבב מגיע ל-200US~300US.בשלב זה נראה כי זרם המשרן ומתח המוצא נכנסים למצב שיהוק ואינם יכולים לצאת כרגיל.איור 3 מציג את צורת הגל החריגה של זרם המשרן ומתח המוצא של ה-TPS92515-Q1 כאשר הנגד shunt משמש לעומס.

איור 4 מציג שלושה סוגים של מעגלים שעלולים לגרום לתקלות הנ"ל.כאשר ה-shunt FET משמש לעמעום, נגד ה-shunt נבחר לעומס, והעומס הוא מעגל מטריצת LED מיתוג, כולם עלולים לקצר את מתח המוצא ולמנוע אתחול רגיל.

איור 3 TPS92515-Q1 זרם משרן ומתח מוצא (תקלה קצרה ביציאת עומס נגד)

איור 4. מעגלים שעלולים לגרום לקצר פלט

כדי למנוע זאת, גם כאשר הפלט מקוצר, עדיין יש צורך במתח נוסף כדי לטעון את ה-COFF.האספקה ​​המקבילה שבה ניתן להשתמש ב-VCC/VDD כטעינה את קבלי ה-COFF, שומרת על זמן כיבוי יציב ושומרת על אדווה קבועה.לקוחות יכולים לשמור נגד ROFF2 בין VCC/VDD ו-COFF בעת תכנון המעגל, כפי שמוצג באיור 5, כדי להקל על עבודת איתור הבאגים מאוחר יותר.יחד עם זאת, גיליון הנתונים של שבב TI נותן בדרך כלל את נוסחת החישוב הספציפית ROFF2 בהתאם למעגל הפנימי של השבב כדי להקל על בחירת הנגד של הלקוח.

איור 5. מעגל שיפור ROFF2 חיצוני של SHUNT FET

אם ניקח לדוגמא את תקלת מוצא הקצר של TPS92515-Q1 באיור 3, השיטה ששונתה באיור 5 משמשת להוספת ROFF2 בין VCC ל-COFF כדי לטעון את ה-COFF.

בחירת ROFF2 היא תהליך בן שני שלבים.השלב הראשון הוא לחשב את זמן הכיבוי הנדרש (tOFF-Shunt) כאשר הנגד shunt משמש עבור היציאה, כאשר VSHUNT הוא מתח המוצא כאשר הנגד shunt משמש לעומס.

  השלב השני הוא להשתמש ב-tOFF-Shunt כדי לחשב ROFF2, שהוא הטעינה מ-VCC ל-COFF דרך ROFF2, המחושב באופן הבא.

בהתבסס על החישוב, בחר את הערך המתאים ROFF2 (50k Ohm) וחבר ROFF2 בין VCC ו-COFF במקרה התקלה באיור 3, כאשר יציאת המעגל תקינה.שים לב גם ש-ROFF2 צריך להיות הרבה יותר גדול מ-ROFF1;אם הוא נמוך מדי, ה-TPS92515-Q1 יחווה בעיות בזמן הפעלה מינימליות, שיגרמו להגברת הזרם ולנזק אפשרי להתקן השבב.

איור 6. זרם משרן TPS92515-Q1 ומתח מוצא (רגיל לאחר הוספת ROFF2)