Spiegazione dei circuiti driver LED agli ioni di litio ad alta efficienza

Caratteristiche principali

• Bassa tensione in ingresso tra 1,5 V e 4,2 V.
• È possibile pilotare fino a 16 LED.
• Corrente costante per i LED, il che significa maggiore durata dei LED.
• Luce bianca perfetta garantita dai LED, senza variazione del colore bianco, indipendentemente dalla tensione della batteria.
• Lungo tempo di backup della batteria e durata prolungata della batteria.
• LED completamente protetti da scenari di sovratensione e sovracorrente.
• Funzione di attenuazione PWM.
• I LED possono rimanere accesi finché non viene aspirata l'ultima goccia di energia dalla batteria.

Utilizzando l'IC LT1932

L'IC LT1932 è un convertitore DC/DC step-up a frequenza fissa destinato a funzionare come sorgente di corrente costante. L'LT1932 è perfetto per configurare i driver LED per batterie agli ioni di litio, in cui la luminosità dei LED corrisponde strettamente alla corrente che li attraversa e non alla tensione ai loro piedini.

Il dispositivo può accettare input da molti tipi diversi di sorgenti tramite un intervallo di tensione compreso tra 1 V e 10 V.

I progetti alimentati a batteria sono notevolmente semplificati dalla capacità dell'LT1932 di regolare correttamente la corrente del LED indipendentemente dal fatto che la tensione di ingresso sia superiore alla tensione del LED.

La corrente del LED può essere facilmente modificata utilizzando sia una tensione CC che un segnale modulato in larghezza di impulso (PWM) dopo averlo impostato tra 5 mA e 40 mA semplicemente regolando un resistore esterno.

Valutazione massima assoluta del circuito integrato LT1932

• VIN = da 1,5 V a 10 V
• SHDN, tensione di spegnimento = 10 V
• SW, tensione commutata = 36 V
• Voltaggio LED = 36V
• Tensione RSET = 1V
• Temperatura di giunzione = 125°C
• Intervallo di temperatura operativa = da -40°C a 85°C
• Intervallo di temperatura di stoccaggio = da 65°C a 150°C
• Temperatura del piombo (saldatura, 10 secondi) = 300°C

Dettagli sulla piedinatura

SW (Pin 1): terminale di commutazione. Corrisponde al collettore dell'interruttore di alimentazione NPN interno. Per ridurre le interferenze elettromagnetiche (EMI), è consigliabile ridurre al minimo l'entità della traccia metallica collegata a questo pin.

GND (Pin 2): Collegamento a terra. Collega direttamente questo pin al piano di terra locale.

LED (pin 3): terminale del diodo a emissione luminosa. Questo funge da collettore per l'interruttore LED NPN interno. Collega il catodo del LED inferiore a questo pin.

RSET (pin 4): regola la corrente del LED introducendo un resistore tra questo pin e la terra, controllando la corrente che scorre nel terminale LED. Questo pin facilita anche l'attenuazione del LED.

SHDN (pin 5): ingresso di arresto. Per attivare l'LT1932, stabilire una connessione a questo pin con una tensione superiore a 0,85V; per la disattivazione collegarlo con una tensione inferiore a 0,25V.

VIN (pin 6): connessione alimentazione in ingresso. Migliorare il bypass di questo pin incorporando un condensatore a terra il più vicino possibile al dispositivo.

Operazione base

L'LT1932 impiega una strategia di controllo della modalità corrente e frequenza costante per mantenere la corrente di uscita, denominata ILED. La comprensione del suo funzionamento è facilitata al meglio facendo riferimento al seguente diagramma a blocchi della Figura 1.

All'inizio di ciascun ciclo dell'oscillatore, il latch SR viene attivato, avviando il funzionamento dell'interruttore di alimentazione Q1. Il segnale sull'ingresso non invertente del comparatore PWM A2 è direttamente proporzionale alla corrente di commutazione.

Viene quindi combinato con un segmento della rampa dell'oscillatore. Una volta che questo segnale raggiunge la soglia stabilita dall'uscita dell'amplificatore di errore A1, il comparatore A2 ripristina il latch e disattiva l'interruttore di alimentazione.

In questo modo A1 stabilisce il corretto livello di corrente di picco per garantire la regolazione della corrente del LED.

Se l'uscita di A1 aumenta, viene fornita più corrente all'uscita; al contrario, una diminuzione dell'uscita di A1 comporta una minore corrente erogata. A1 monitora la corrente del LED attraverso l'interruttore Q2, confrontandola con il riferimento di corrente, che viene stabilito configurando il resistore RSET.

La tensione sul pin RSET è mantenuta a 100 mV e la corrente di uscita, ILED, è controllata a un livello di 225 volte ISET.

Tirando il pin RSET sopra i 100 mV si causerà una riduzione dell'uscita di A1, portando alla disattivazione dell'interruttore di alimentazione Q1 e dell'interruttore LED Q2.

Applicazione driver LED agli ioni di litio

Come discusso in precedenza, l'LT1932 è un convertitore DC/DC step-up, con un'uscita a frequenza fissa, ed è specificamente progettato per produrre un'uscita di corrente costante.

Poiché il dispositivo è in grado di regolare direttamente la corrente di uscita, diventa perfettamente adatto per pilotare diodi emettitori di luce (LED).

Il circuito integrato garantisce che l'illuminazione del LED dipenda dalla corrente costante che scorre attraverso il LED e non dalla tensione variabile sottoposta ai loro terminali.

L'obiettivo principale è creare driver LED ad alta efficienza utilizzando la batteria agli ioni di litio, garantendo una durata prolungata della batteria e un lungo tempo di backup.

Impostazione della corrente del LED

La corrente del LED può essere configurata utilizzando un resistore solitario che si collega al pin RSET, come illustrato nella Figura 1 sopra.

Il pin RSET è controllato internamente per mantenere una tensione di 100 mV, impostando di fatto la corrente in uscita da questo pin, indicata come ISET, pari a 100 mV divisa per il valore del resistore (RSET).

Per mantenere una regolazione precisa, è consigliabile utilizzare un resistore con una tolleranza dell'1% o migliore.

La tabella seguente fornisce esempi di diversi valori RSET tipici con una tolleranza dell'1%.

Per diversi requisiti di corrente dei LED, è possibile utilizzare la seguente formula per determinare il valore del resistore appropriato.

RSET = 225 x (0,1 V/ILED)

La maggior parte dei LED bianchi funziona generalmente con correnti di picco comprese tra 15 mA e 20 mA.

Nelle configurazioni più ad alta potenza, i progettisti possono utilizzare due set paralleli di LED per ottenere una maggiore luminosità, ottenendo un flusso di corrente compreso tra 30 mA e 40 mA (equivalente a due set, ciascuno funzionante tra 15 mA e 20 mA) attraverso i LED.