Дипломная работа: Аналіз та розробка LED-драйвера

– EN - вхід керування включенням/відключенням;

– FAULT - вихід з відкритим стоком, що сигналізує про виявлення внутрішньою схемою мікросхеми аварійного стану. Логіка роботи даного виводу, а також поведінка мікросхеми в аварійних режимах залежить від стану виводу MODE, яке задається перемикачем SW3;

– DIM - вхід ШІМ-керування яскравістю (частота до 20 кГц, діапазон регулювання 1...100%).

Стани функціональних вузлів мікросхем LED7706 і LED7707 при виникненні різних аварійних станів наведено у таблиці 2.

Таблиця 2 – Аварійні стани мікросхеми LED7706

Аварійний стан	MODE з'єднаний з GND	MODE з'єднаний з VCC
Струмове перевантаження внутрішнього МДН-Транзистора	Вивід FAULT у високому стані Потужний Моп-Транзистор відключений.
Перенапруга на виході	Вивід FAULT у низькому стані. Драйвер у відключеному стані.
Перегрів	Вивід FAULT у низькому стані. Драйвер у відключеному станіАвтоматичний перезапуск при зниженні температури менш 30°С
Коротке замикання світлодіодів	Вивід FAULT у низькому стані. Драйвер у відключеному стані. (гранична напруга 3.4В)	Вивід FAULT у низькому стані. Блокується робота несправного каналу. (гранична напруга 6В)
Обрив у колах підключення світлодіодів	Вивід FAULT у низькому стані. Драйвер у відключеному стані.	Вивід FAULT у високому стані Блокується робота несправного каналу.

Функціонування мікросхем LED7706, LED7707 відбувається наступним чином. Підвищувальний перетворювач перетворює вхідну напругу до необхідного рівня на лінії VBOST. Рівень напруги на цій лінії контролюються перетворювачем через вхід OVSEL. Величина напруги на виході залежить від величини дільника виконаного на резисторах R1, R2.

Від величини конденсатора Css залежить тривалість "плавного" старту перетворювача. Конденсатор заряджається від інтегрованого в мікросхему джерела струму 5 мкА. При досягненні на ємності Css напруги 2.4В, перетворювач починає працювати в штатному режимі.

Робоча частота задається зовнішнім резистором Rfsw, що підключаються до входу FSW. Частота може бути задана в діапазоні 250...1000 кГц. Якщо вивід FSW з'єднати з виводом Avcc перетворювач буде працювати на частоті 660 кГц. Вивід FSW також може виступати в якості входу зовнішньої синхронізації. У такому випадку, одна мікросхема LED770x є головною, а інші - підлеглими (сигнал синхронізації надходить на вхід FSW з виходу SYNC попередньої мікросхеми).

Особливостямимікросхем є висока продуктивність, високий ККД, - ШІМ-діммірування на частоті 20кГц, мінімальний розмір пристрою. Вони застосовуються для підсвічування рекламних стендів та побудови світильників на чіп-світлодіодах.

Для живлення світлодіодів підходять мікросхеми звичайних DC-DC перетворювачів, необхідно тільки переробити схемотехнічне рішення таким чином, щоб на виході перетворювача стабілізувався струм, а не напруга. Компанія STMicroelectronics рекомендує використовувати для цієї мети сімейство імпульсних понижувальних стабілізаторів L597x.

Це серія перетворювачів може працювати з вихідною напругою до 36 В и забезпечувати струм виходу 1, 1,5 або 2 Ампера. Звідси випливає, що можна підключити на вихід стабілізатора до 10 послідовно включених світлодіодів і стабілізувати струм для світлодіодів з робочими струмами 350 мА, 700 мА й 1400 мА, найчастіше більшого й не потрібно.

У стабілізаторах сімейства перетворювачів L597x застосовується потужний P-Канальний польовий транзистор, виконаний за технологією D-MOSFET. Транзистор має високу швидкодію, що дозволяє будувати на ньому перетворювачі з робочою частотою 250 і 500кГц і вище. Крім цього транзистор має вкрай низький опір каналу, порядку 250 мОм. Що дозволяє будувати схеми з мінімальною різницею вхідної й вихідної напруги. Перетворювачі оснащені захистом від перевищення струму, короткого замикання на виході й перегріву. Основні параметри мікросхем серії L5970X наведені у таблиці 3.

Таблиця 3 - Основні параметри мікросхем серії L5970X

Найменування	Максимальний вихідний струм, (А)	Діапазон вхідної напруги, (В)	Максимальна вихідна напруги, (В)	Максимальна кількість світлодіодів	Робоча частота, (МГц)
L5970D	1	4,4 - 36	до 36	9	250
L5970AD	1	4,4 - 36	до 36	9	500
L5972D	1,5	4,4 - 36	до 36	9	250
L5973AD	1,5	4,4 - 36	до 36	9	500
L5973D	2	4,4 - 36	до 36	9	250

Варіант підключення мікросхеми L5973D показаний на рисунку 2.

Рисунок 2 - Варіант підключення мікросхеми L5973D

Сигнал з датчика струму Rs подається на вхід зворотного зв'язку мікросхеми. Оскільки опорна напруга внутрішнього джерела дорівнює 1,235 В, тому й сигнал з датчика струму в режимі стабілізації повинен бути не менше. Якщо струм через світлодіоди вибирається досить великий, на струмовому сенсорі виділяється велика потужність. Наприклад, для струму 1,4 А потужність, що виділяється на резисторі Rs буде близько 2 Вт. Це, звичайно, негативно впливає на ККД джерела в цілому. Цього недоліку позбавлена схема показана нижче (Рисунок 3).

Рисунок 3 - Схема підключення мікросхеми L5973D зі зменшеними втратами

Цей варіант підключення L5973D відрізняється від схеми показаної вище тільки тим, що сигнал з датчика струму Rs на вхід керування подається через додатковий операційний підсилювач. Таким чином, можна зменшити втрати потужності на датчику струму. Необхідна напруга на датчику струму залежить від коефіцієнта підсилення операційного підсилювача, що задається резисторами R1 і R2 і визначається по формулі: Urs=R1/R2*1.235В.

На рисунку 4 показаний варіант включення L5973D у якості перетворювача, що інвертує вихідну напругу по відношенню до вхідної.

Рисунок 4 - Варіант включення L5973D у якості перетворювача, що інвертує вихідну напругу

Особливістю такої схеми є те, що світлодіоди в ній підключені анодом до загального проводу.

І, на останок, можна навести схему підвищувального-понижувального перетворювача на мікросхемі L5973D (Рисунок 5).

Рисунок 5 - Варіант підвищувального-понижувального перетворювача

Особливістю цього схемотехнічного рішення є можливість схеми працювати від вхідної напруги як вище, так і нижче тої, що потрібна для живлення ланцюжка світлодіодів.

Таким чином, зазначена серія мікросхем забезпечує малі габарити кінцевого пристрою, високий ККД, високу частоту перетворення напруги, універсальність застосування для живлення світлодіодних світильників.