Giới thiệu chip điều khiển LED
Với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp điện tử ô tô, chip điều khiển LED mật độ cao với dải điện áp đầu vào rộng được sử dụng rộng rãi trong chiếu sáng ô tô, bao gồm chiếu sáng phía trước và phía sau bên ngoài, chiếu sáng bên trong và đèn nền màn hình.
Các chip điều khiển LED có thể được chia thành làm mờ tương tự và làm mờ bằng phương pháp làm mờ bằng phương pháp điều chỉnh độ sáng.Việc làm mờ tương tự tương đối đơn giản, việc làm mờ bằng cách sử dụng tín hiệu tương đối phức tạp nhưng phạm vi làm mờ tuyến tính lớn hơn việc làm mờ tương tự.Chip điều khiển LED là một loại chip quản lý năng lượng, cấu trúc liên kết của nó chủ yếu là Buck và Boost.Dòng điện đầu ra của mạch Buck liên tục để độ gợn dòng điện đầu ra của nó nhỏ hơn, đòi hỏi điện dung đầu ra nhỏ hơn, thuận lợi hơn để đạt được mật độ công suất cao của mạch.
Hình 1 Tăng cường hiện tại so với Buck
Các chế độ điều khiển phổ biến của chip điều khiển LED là chế độ hiện tại (CM), chế độ COFT (thời gian TẮT được điều khiển), chế độ COFT & PCM (chế độ dòng điện cực đại).So với điều khiển chế độ hiện tại, chế độ điều khiển COFT không yêu cầu bù vòng lặp, điều này có lợi cho việc cải thiện mật độ năng lượng, đồng thời có phản hồi động nhanh hơn.
Không giống như các chế độ điều khiển khác, chip chế độ điều khiển COFT có chân COFF riêng để cài đặt thời gian tắt.Bài viết này giới thiệu cấu hình và các biện pháp phòng ngừa cho mạch ngoài của COFF dựa trên chip điều khiển Buck LED điều khiển COFT điển hình.
Cấu hình cơ bản của COFF và các biện pháp phòng ngừa
Nguyên lý điều khiển của chế độ COFT là khi dòng điện cảm ứng đạt đến mức dòng điện tắt thì ống trên tắt và ống dưới bật.Khi thời gian tắt đạt đến tOFF, ống phía trên sẽ bật lại.Sau khi ống phía trên tắt, nó sẽ tắt trong một thời gian không đổi (tOFF).tOFF được đặt bởi tụ điện (COFF) và điện áp đầu ra (Vo) ở ngoại vi của mạch.Điều này được thể hiện trong Hình 2. Do ILED được điều chỉnh chặt chẽ nên Vo sẽ gần như không đổi trong phạm vi rộng của điện áp và nhiệt độ đầu vào, dẫn đến tOFF gần như không đổi, có thể được tính bằng Vo.
Hình 2. Mạch điều khiển thời gian tắt và công thức tính tOFF
Cần lưu ý rằng khi phương pháp điều chỉnh độ sáng hoặc mạch điều chỉnh độ sáng đã chọn yêu cầu đầu ra bị chập, mạch sẽ không khởi động đúng cách vào thời điểm này.Lúc này, độ gợn dòng điện trong cuộn cảm trở nên lớn, điện áp đầu ra trở nên rất thấp, thấp hơn nhiều so với điện áp đặt.Khi sự cố này xảy ra, dòng điện cảm ứng sẽ hoạt động với thời gian tắt tối đa.Thông thường thời gian tắt tối đa được đặt bên trong chip đạt 200us~300us.Tại thời điểm này, dòng điện cảm ứng và điện áp đầu ra dường như chuyển sang chế độ trục trặc và không thể xuất ra bình thường.Hình 3 cho thấy dạng sóng bất thường của dòng điện cảm ứng và điện áp đầu ra của TPS92515-Q1 khi sử dụng điện trở shunt cho tải.
Hình 4 cho thấy ba loại mạch có thể gây ra các lỗi trên.Khi FET shunt được sử dụng để làm mờ, điện trở shunt được chọn cho tải và tải là mạch ma trận chuyển mạch LED, tất cả chúng có thể rút ngắn điện áp đầu ra và ngăn cản việc khởi động bình thường.
Hình 3 Dòng điện và điện áp đầu ra của cuộn cảm TPS92515-Q1 (Lỗi ngắn đầu ra tải điện trở)
Hình 4. Các mạch có thể gây ra đoản mạch đầu ra
Để tránh điều này, ngay cả khi đầu ra bị chập, vẫn cần một điện áp bổ sung để sạc COFF.Nguồn cung cấp song song mà VCC/VDD có thể được sử dụng để sạc các tụ điện COFF, duy trì thời gian tắt ổn định và giữ gợn sóng không đổi.Khách hàng có thể đặt trước một điện trở ROFF2 giữa VCC/VDD và COFF khi thiết kế mạch điện, như trong Hình 5, để thuận tiện cho việc gỡ lỗi sau này.Đồng thời, bảng dữ liệu chip TI thường đưa ra công thức tính ROFF2 cụ thể theo mạch bên trong của chip để thuận tiện cho khách hàng lựa chọn điện trở.
Hình 5. Mạch cải tiến ROFF2 bên ngoài SHUNT FET
Lấy lỗi đầu ra ngắn mạch của TPS92515-Q1 trong Hình 3 làm ví dụ, phương pháp sửa đổi trong Hình 5 được sử dụng để thêm ROFF2 giữa VCC và COFF để sạc COFF.
Chọn ROFF2 là một quá trình gồm hai bước.Bước đầu tiên là tính toán thời gian tắt máy cần thiết (tOFF-Shunt) khi sử dụng điện trở shunt cho đầu ra, trong đó VSHUNT là điện áp đầu ra khi sử dụng điện trở shunt cho tải.
Bước thứ hai là sử dụng tOFF-Shunt để tính ROFF2, là điện tích từ VCC đến COFF thông qua ROFF2, được tính như sau.
Dựa trên tính toán, chọn giá trị ROFF2 thích hợp (50k Ohm) và kết nối ROFF2 giữa VCC và COFF trong trường hợp lỗi ở Hình 3, khi đầu ra mạch bình thường.Cũng lưu ý rằng ROFF2 phải lớn hơn ROFF1 nhiều;nếu quá thấp, TPS92515-Q1 sẽ gặp vấn đề về thời gian bật tối thiểu, điều này sẽ dẫn đến dòng điện tăng lên và có thể gây hư hỏng cho thiết bị chip.
Hình 6. Dòng điện và điện áp đầu ra của cuộn cảm TPS92515-Q1 (bình thường sau khi thêm ROFF2)
Thời gian đăng: Feb-15-2022