Линейные и импульсные: драйверы мощных светодиодов от Maxim

Линейные драйверы светодиодов

Компания Maxim выпускает линейные и импульсные драйверы светодиодов. Выходной каскад линейных драйверов представляет собой генератор тока на полевом транзисторе с p-каналом. Структура и типовая схема включения линейного драйвера показана на рис. 3.

Типовая схема включения и структура линейного драйвера

Рис. 3. Типовая схема включения и структура линейного драйвера

Ток через последовательно включенные светодиоды задается резистором RSENSE (датчиком тока). Падение напряжения на этом резисторе определяет выходное напряжение дифференциального усилителя DIFF AMP, поступающее на неинвертирующий вход регулирующего усилителя IREG. Регулирующий ОУ сравнивает напряжение ошибки с опорным, формируя на своем выходе потенциал для управления полевым транзистором с p-каналом, работающим в линейном режиме, поэтому рассматриваемые драйверы проигрывают в эффективности импульсным. Однако линейные драйверы обладают простотой применения, низкой ценой и минимальными электромагнитными излучениями (ЭМИ).

В некоторых приложениях (например, в автомобильных) цена и простота применения имеют определяющее значение при выборе светодиодного драйвера. Основные параметры линейных драйверов светодиодов приведены в таблице 1.

Наименование

Области применения

Uвх, В

Iвых.макс., А

ШИМ-димминг (PWM-Dimming)

Корпус

Автомобильные приложения

Общее
применение

Подсветка
дисплея

купить

MAX16800

Да

6,5...40

0,35

1:30

16-TQFN

MAX16803

Да

6,5...40

0,35

1:200

16-TQFN

MAX16804/05/06

Да

5,5...40

0,35

1:200

20-TQFN

MAX16815

Да

6,5...40

0,1

1:100

6-TDFN

MAX16823

Да

5,5...40

0,1/канал

1:200

16-TQFN; 16-TSSOP

MAX16824

Да

6,5...28

0,15/канал

1:5000

16-TSSOP

MAX16825

Да

6,5...28

0,15/канал

1:5000

16-TSSOP

MAX16828

Да

6,5...40

0,2

1:100

6-TDFN

MAX16835

Да

6,5...40

0,35

1:80

16-TQFN

MAX16836

Да

6,5...40

0,35

1:80

16-TQFN

MAX16839

Да

5...40

0,1

1:200

6-TDFN; 8-SO

Импульсные драйверы светодиодов

Для портативных осветительных приборов очень важен высокий КПД преобразования светодиодных драйверов, поэтому в их схемах используются импульсные DC/DC-преобразователи с разными топологиями и схемными решениями, обеспечивающими стабилизацию выходного тока. Высокий КПД преобразования импульсных драйверов светодиодов позволяет увеличить время работы автономного источника питания.

Компания Maxim выпускает семейство импульсных драйверов для питания светодиодов постоянным током, имеющих возможность регулировки яркости при помощи аналогового или цифрового сигнала с ШИМ. Основные параметры и области применения этих драйверов приведены в таблице 2.

Таблица 2. Импульсные драйверы мощных светодиодов (Switch-mode HB LED drivers)

Наименова- ние	Области применения			Топология	Uвх, В	Iвых.макс, А	Частота	ШИМ-димминг (PWM-Dimming)	Корпус
Наименова- ние	Автомобильные приложения	Общее применение	Подсветка дисплея	Топология	Uвх, В	Iвых.макс, А	Частота	ШИМ-димминг (PWM-Dimming)	Корпус
купить
MAX16801		Да		Boost, flyback, SEPIC	10,8...24	10,0	262 кГц	1:3000	8-mMAX
MAX16802		Да		Boost, buck, flyback, SEPIC	10,8...24	10,0	262 кГц	1:3000	8-mMAX
MAX16807			Да	Boost, SEPIC + 8 linear*	8...26,5	0,05/канал	от 20 кГц до 10 МГц	1:5000	28-TSSOP-EP
MAX16809			Да	Boost, SEPIC + 16 linear	8...26,5	0,05/канал	от 20 кГц до 10 МГц	1:5000	38-TQFN
MAX16814	Да	Да	Да	Boost, SEPIC + 4 linear	4,75...40	0,15/канал	от 200 Гц до 2 МГц	1:5000	20-TQFN; 20-TSSOP
MAX16819	Да	Да		Buck	4,5...28	3,0	от 20 кГц до 2 МГц	1:5000	6-TDFN
MAX16820	Да	Да		Buck	4,5...28	3,0	от 20 кГц до 2 МГц	1:5000	6-TDFN
MAX16821	Да	Да		Boost, buck, buck-boost, SEPIC	4,75...5,5; 7...28	30,0	от 125 кГц до 1,5 МГц	1:5000	28-TQFN
MAX16822	Да	Да		Buck	6,5...65	0,35	от 20 кГц до 2 МГц	1:1000	8-SO
MAX16826	Да	Да	Да	Boost, SEPIC + 4 linear	4,75...24	3,0	от 100 кГц до 1 МГц	1:2000	32-TQFN-EP
MAX16832	Да	Да		Buck	6,5...65	0,7	от 20 кГц до 2 МГц	1:1000	8-SO-EP
MAX16833	Да	Да		Boost, buck, buck-boost, SEPIC	5...65	2,0	от 100 кГц до 1 МГц	1:3000	16-TSSOP
MAX16834	Да	Да	Да	Boost, buck, buck-boost, SEPIC	4,5...28	2,0	от 100 кГц до 1 МГц	1:3000	20-TQFN-EP
MAX16838	Да	Да	Да	Boost, SEPIC + 2 linear	4,75...40	0,15/канал	от 200 Гц до 2 МГц	1:5000	20-TQFN; 20-TSSOP
*linear - линейный стабилизатор

Импульсные драйверы имеют широкие диапазоны входных напряжений. Например, у микросхемы MAX16833 входной диапазон напряжений от 5 до 65 В, у MAX16822 - от 6,5 до 65 В. Разработчику предлагаются на выбор драйверы с очень широким диапазоном частоты преобразования. Некоторые микросхемы позволяют задавать частоту преобразования от 20 кГц до 2 МГц (эти параметры приведены в таблице 2). Контроллеры светодиодных драйверов MAX16801 и MAX16802 позволяют разработать DC/DC-преобразователь с выходным стабилизированным током до 10 А. Драйверы MAX16807, MAX16809, MAX16838 и MAX16814 позволяют получить диапазон регулировки выходного тока с отношением 1:5000. Большинство импульсных светодиодных драйверов позволяют выбрать наиболее оптимальную топологию схемы для достижения максимальной эффективности работы схемы преобразования. Например, MAX16821, MAX16833 и MAX16834 дают возможности выбора топологии преобразователя из четырех возможных вариантов: boost, buck, buck-boost или SEPIC. Для облегчения правильного выбора светодиодного драйвера производитель приводит рекомендуемые области применения для каждого наименования. Миниатюрные корпуса и требуемые компактные внешние компоненты позволяют создать схему с малыми габаритами и широкими функциональными возможностями. В документации каждого драйвера приводятся рекомендуемые схемы включения для конкретного приложения, что существенно облегчает проектирование.

Несколько слов о способах регулировки яркости светодиодов с помощью импульсных драйверов. Наиболее популярны аналоговая и ШИМ-регулировка. Оба метода имеют свои преимущества и недостатки. Управление интенсивностью свечения с помощью ШИМ-регулирования позволяет значительно ослабить отклонение цветового оттенка светодиода, но требует дополнительного формирователя последовательности импульсов ШИМ. Регулировка яркости аналоговым методом основана на более простой схеме, но он может оказаться недопустимым при необходимости поддержания постоянной цветовой температуры светодиодов.

Аналоговая регулировка изменяет величину постоянного тока светодиода. Управление силой света светодиода обычно производится регулировкой переменного резистора или переменным уровнем управляющего напряжения, подаваемым на специально предназначенный для этого вход. Метод регулировки светового потока светодиода с помощью ШИМ заключается в периодическом включении и выключении тока через светодиод на короткие промежутки времени. Частота ШИМ обычно выбирается не менее 200 Гц для полного исключения эффекта мерцания и создания комфортного восприятия светового потока человеком. Интенсивность свечения светодиода при управлении с помощью ШИМ пропорциональна рабочему циклу импульсной последовательности.

Многие современные микросхемы импульсных драйверов светодиодов имеют специальный вход PWM DIM, на который можно подавать сигналы ШИМ разных частот и амплитуд, что существенно упрощает сопряжение драйвера со схемами внешней логики. Дополнительно для управления светодиодным драйвером могут использоваться вход разрешения выхода и другие логические функции.