پیکربندی و ملاحظات در حالت کنترل COFT چیست؟

معرفی تراشه درایور LED

با توسعه سریع صنعت الکترونیک خودرو، تراشه های درایور LED با چگالی بالا با محدوده ولتاژ ورودی گسترده به طور گسترده ای در نورپردازی خودرو، از جمله نورپردازی بیرونی و عقب، روشنایی داخلی و نور پس زمینه نمایشگر استفاده می شود.

تراشه های درایور LED را می توان با توجه به روش کم نور به دو دسته کم نور آنالوگ و کم نور PWM تقسیم کرد.کم نور آنالوگ نسبتاً ساده است، کاهش نور PWM نسبتاً پیچیده است، اما محدوده کم نور خطی بیشتر از کم نور آنالوگ است.تراشه درایور LED به عنوان یک کلاس از تراشه مدیریت انرژی، توپولوژی آن عمدتا باک و تقویت است.جریان خروجی مدار باک پیوسته است به طوری که موج جریان خروجی آن کوچکتر است، به ظرفیت خروجی کوچکتر نیاز دارد، برای دستیابی به چگالی توان بالای مدار مساعدتر است.

شکل 1 افزایش جریان خروجی در مقابل باک

حالت های رایج کنترل چیپ های درایور LED عبارتند از حالت فعلی (CM)، COFT (کنترل شده OFF-time)، حالت COFT و PCM (حالت اوج جریان).در مقایسه با کنترل حالت فعلی، حالت کنترل COFT نیازی به جبران حلقه ندارد، که به بهبود چگالی توان کمک می کند، در حالی که پاسخ دینامیکی سریع تری دارد.

بر خلاف سایر حالت های کنترل، تراشه حالت کنترل COFT دارای یک پین COFF جداگانه برای تنظیم زمان خاموش است.این مقاله پیکربندی و اقدامات احتیاطی را برای مدار خارجی COFF بر اساس یک چیپ درایور Buck LED با کنترل COFT معرفی می‌کند.

پیکربندی اولیه COFF و اقدامات احتیاطی

اصل کنترل حالت COFT این است که وقتی جریان سلف به سطح جریان تنظیم شده می رسد، لوله بالایی خاموش و لوله پایینی روشن می شود.وقتی زمان خاموشی به OFF رسید، لوله بالایی دوباره روشن می شود.پس از خاموش شدن لوله بالایی، برای یک زمان ثابت (tOFF) خاموش می ماند.tOFF توسط خازن (COFF) و ولتاژ خروجی (Vo) در حاشیه مدار تنظیم می شود.این در شکل 2 نشان داده شده است. از آنجایی که ILED به شدت تنظیم می شود، Vo در طیف وسیعی از ولتاژها و دماهای ورودی تقریباً ثابت می ماند و در نتیجه یک tOFF تقریباً ثابت ایجاد می شود که می تواند با استفاده از Vo محاسبه شود.

شکل 2. مدار کنترل زمان خاموش و فرمول محاسبه tOFF

لازم به ذکر است زمانی که روش کاهش نور انتخاب شده یا مدار کم نور نیاز به خروجی کوتاه دارد، مدار در این زمان به درستی راه اندازی نمی شود.در این زمان، موج جریان سلف بزرگ می شود، ولتاژ خروجی بسیار کم می شود، بسیار کمتر از ولتاژ تنظیم شده.هنگامی که این خرابی رخ می دهد، جریان سلف با حداکثر زمان خاموش کار می کند.معمولا حداکثر زمان خاموشی که در داخل تراشه تنظیم شده است به 200 تا 300 یوان می رسد.در این زمان به نظر می رسد جریان سلف و ولتاژ خروجی وارد حالت سکته شده است و نمی تواند به طور معمول خروجی داشته باشد.شکل 3 شکل موج غیرعادی جریان سلف و ولتاژ خروجی TPS92515-Q1 را هنگامی که از مقاومت شنت برای بار استفاده می شود نشان می دهد.

شکل 4 سه نوع مدار را نشان می دهد که ممکن است باعث ایجاد خطاهای فوق شوند.هنگامی که شنت FET برای کم نور استفاده می شود، مقاومت شنت برای بار انتخاب می شود و بار یک مدار ماتریس سوئیچینگ LED است، همه آنها ممکن است ولتاژ خروجی را کوتاه کرده و از راه اندازی عادی جلوگیری کنند.

شکل 3 جریان و ولتاژ خروجی سلف TPS92515-Q1 (عیب کوتاه خروجی بار مقاومتی)

شکل 4. مدارهایی که ممکن است باعث اتصال کوتاه خروجی شوند

برای جلوگیری از این امر، حتی زمانی که خروجی کوتاه است، همچنان به یک ولتاژ اضافی برای شارژ COFF نیاز است.منبع موازی که VCC/VDD می‌تواند به عنوان شارژ خازن‌های COFF استفاده شود، زمان خاموشی را ثابت نگه می‌دارد و ریپل را ثابت نگه می‌دارد.مشتریان می توانند هنگام طراحی مدار، مقاومت ROFF2 بین VCC/VDD و COFF رزرو کنند، همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است، تا بعداً کار اشکال زدایی را تسهیل کند.در عین حال، برگه اطلاعات تراشه TI معمولاً فرمول محاسبه ROFF2 خاص را مطابق مدار داخلی تراشه ارائه می دهد تا انتخاب مقاومت مشتری را تسهیل کند.

شکل 5. مدار بهبود ROFF2 خارجی SHUNT FET

با در نظر گرفتن خطای اتصال کوتاه خروجی TPS92515-Q1 در شکل 3، روش اصلاح شده در شکل 5 برای اضافه کردن یک ROFF2 بین VCC و COFF برای شارژ COFF استفاده می شود.

انتخاب ROFF2 یک فرآیند دو مرحله ای است.اولین مرحله محاسبه زمان خاموش شدن مورد نیاز (tOFF-Shunt) زمانی است که از مقاومت شنت برای خروجی استفاده می شود، که در آن VSHUNT ولتاژ خروجی است زمانی که از مقاومت شنت برای بار استفاده می شود.

  مرحله دوم استفاده از tOFF-Shunt برای محاسبه ROFF2 است که شارژ از VCC به COFF از طریق ROFF2 است که به صورت زیر محاسبه می شود.

بر اساس محاسبات، مقدار ROFF2 مناسب (50k Ohm) را انتخاب کنید و ROFF2 را بین VCC و COFF در حالت خطا در شکل 3 وصل کنید، زمانی که خروجی مدار عادی است.همچنین توجه داشته باشید که ROFF2 باید بسیار بزرگتر از ROFF1 باشد.اگر خیلی کم باشد، TPS92515-Q1 حداقل مشکلات زمان روشن شدن را تجربه می کند که منجر به افزایش جریان و آسیب احتمالی به دستگاه تراشه می شود.

شکل 6. جریان سلف TPS92515-Q1 و ولتاژ خروجی (عادی پس از افزودن ROFF2)