Referenz-Design für einen 5S2P AR111 Leuchte LED Treiber

Abstract: Diese Applikationsschrift präsentiert Referenz-Design 

für einen AR111 Lampe LED-Treiber mit zwei parallelen Strings von fünf LEDs
(5S2P). Verwenden die MAX16819 im Buck-Boost-Modus, die Schaltung arbeitet von
12VAC und liefert einen durchschnittlichen Strom von 500mA pro Saite.

Übersicht

Diese Referenz-Design verwendet die MAX16819 als eine zentrale Steuerung für
einen Buck-Boost-LED-Treiber in eine 5S2P AR111 Leuchte. Abbildung 1 enthält
eine schematische für die Schaltung, und Abbildung 2 zeigt das Layout des
Designs.

Im folgenden werden die elektrischen Eingangs-Anforderungen und Fähigkeiten:

VIN: 12VAC ±10 %

PWM In: n/A

VLED Konfiguration: 5S2P, 3VDC, 3.8VDC pro LED (19VDC, max), 500mA pro string

Das Referenzdesign wird im Detail unten, mit Analyse der Hauptstromkreis Blöcke
und Design-Spezifikationen erläutert.


 Detailliertere Bild (PDF, 10 kB)

Abbildung 1. Schaltplan für die LED-Treiber.


 Detailliertere Bild (PDF, 36 kB)

Abbildung 2. Layout des LED-Treibers.

Designanalyse

Diese AR111 Lampe Design Laufwerke insgesamt zehn LEDs — zwei parallele
Zeichenfolgen von fünf LEDs. Die Eingangsspannung ist 12VAC mit einer Toleranz
von ±10 %. Schottky-Dioden D1–D4 bieten voll-Welle Berichtigung und
Kondensatoren C1–C8 filtern die Spannung. Basierend auf der Menge von Flimmern,
das erträglich ist, können einige der diese Kondensatoren entvölkert werden um
Kosten zu sparen. Diese Kondensatoren sind eine Tantal-Konstruktion, die
überlegene Leistung in Anwesenheit von erhöhten Temperaturen bietet.

Da die LEDs in einer 5S2P Konfiguration angeordnet sind, ist es nicht möglich,
aktuelle passend. Wir davon ausgehen, dass die LEDs eng genug gesucht werden
soll, so dass die aktuelle Unterschiede minimal sein wird. Die große Anzahl der
LEDs in der Zeichenfolge, wie auch die Beleuchtung-Mischung zur Verfügung
gestellt von der Linse, sollte weiter das aktuelle übereinstimmende Problem
lindern.

Die MAX16819 dient als ein Buck-Regler verwendet werden, aber kann so
konfiguriert werden, in einem Buck-Boost-Modus betreiben. Dabei wird jedoch
Aktualität geopfert.

Induktor-Auswahl

Die Gleichung für die Berechnung der LED-Strom ist wie folgt:

 Wo ist IL die aktuellen Induktivität. Diese Gleichung zeigt, dass der LED-Strom
die Induktivität aktuelle geändert, indem die Input- und Output-Spannung
entspricht. Die LED-Strom wird mit einer schwankenden VIN (aufgrund der 120
Hz-welligkeit) auch schwanken.
Die folgende Gleichung können wir die aktuellen Induktivität berechnen:

 In diesem Entwurf die durchschnittliche LED-Strom ist 1A, die durchschnittliche
VIN ist 13V und der durchschnittliche VLED ist 19V. Daher ist die aktuelle
gewünschte Induktivität:

Diese aktuellen Induktor kann über einen Sinn-Widerstand von 80mΩ erreicht
werden. Bei einer niedrigen Eingangsspannung (nehme an über 10V), der LED-Strom
wird über 850mA zu fallen, und bei einer Eingangsspannung von 16V, werden der
LED-Strom etwa 1.12A.

Die Induktivität L1 ist ein 250 kHz Schaltfrequenz gewählt. Die
durchschnittliche aktuelle erforderlich ist 2.46A, und der Spitzenstrom ist
2.83A. Die Coilcraft ® Induktor MSS1260-393 ML ist 39µH und ist auf
kontinuierlichen 2.6A (40 ° C Anstieg) und eine Sättigung Strom des 3.08A (10 %
Induktivität Dropoff) bewertet.

Überspannungsschutz

R7, R8 und Q2 vorsehen Überspannungsschutz (OV), wäre die Belastung zu öffnen.
Ohne diesen Schutz würde ein offener LED-Stromkreis unbegrenzte Ausgangsspannung
verursacht Schäden führen. Die OV erkennen, dass Punkt ca. 30V ist.

Wärmemanagement

R2, R4, R5, R6 und U2 bieten thermische Foldback. R4 ist ein 100KΩ
NTC-thermistoren (B Konstante = 4250). Da die Temperatur in der Mitte der 50er
Jahre (Celsius) erreicht, erhöht der gesenkte Widerstand R4 die Spannung auf die
Steuerelement-Pin von U2, so dass einige Strom durch R6 und R2 fließen. Dieser
Strom verringert die verfügbaren Sinn Spannung auf den Eingang Sinn Widerstand
R1, die wiederum die Induktivität und LED-Ströme senkt. Wenn die Temperatur
steigt, wird zusätzliche Spannung über R2, was zu noch niedrigeren LED-Strom
gelöscht. Schließlich, als die aktuelle LED-Rückgänge, die Temperatur
stabilisiert und Gleichgewicht erreicht ist. Diese thermische Foldback
ermöglicht die Lampe in Anwendungen verwendet werden, wo es begrenzte Luftstrom,
ohne Angst vor Überhitzung. Das Ergebnis ist eine leicht reduzierte, aber noch
ganz akzeptabel, leichte Ausgabe.

Q1 (STN3NF06L) ist ein 60V, 0.07Ω, Logik-Level-MOSFET in einem SOT223-Paket.
Diese besondere MOSFET hat eine niedrige Gesamt Gate-Ladung (Qg = 9nC, max),
wodurch halten mindestens Schaltverluste. Die Verlustleistung des Geräts ist ca.
400mW (Leitung) und 500mW (switching) für eine Gesamtmenge von gud. Das Paket
hat 38 ° c/W Wärmewiderstand, die den Temperaturanstieg sterben etwa 34 ° C über
die PCB-Temperatur stellt. Es sollte genügend Spielraum für etwaige
Ungenauigkeiten in den Berechnungen.

Leiterplatten-Layout

Die PCB wurde entwickelt für alle Rundgänge auf der oberen Fläche befinden.
Die untere Fläche ist Boden nur vorbehalten. In der Anwendung wird diese
Schaltung auf einem Aluminium-Substrat, befinden sich die die Erdung und eine
thermische Verbindung zu einem Kühlkörper bieten wird. Oben Seite Vorstand mit
großen Kupferflächen soll Thermotransfer auf dem Aluminium-Substrat zu
verbessern.